氧化铝硅砖在黑色金属铸造中的腐蚀相图分析

铁铸造用炉渣主要含有CaO、SiO2、FeO等氧化物。作为初步分析，可以将炉渣视为Al2O3和SiO2的二元混合物，因为它们通常是炉渣的主要组分。耐火砖的主要组分可以用Al2O3-SiO2二元相图来表示，这样就可以利用CaO-Al2O3-SiO2三元相图来分析腐蚀情况（图7）。

图7 氧化铝硅砖在铸造/炼钢炉渣中的腐蚀表示法

利用图7分析70%Al2O3和90%Al2O3耐火砖的腐蚀情况时，先在图中Al2O3-SiO2二元（双组分）一侧绘制耐火砖的成分点。然后，根据炉渣的平均CaO/SiO2比，从耐火砖的成分点画一条直线连接到预期的炉渣成分点。本文假定炉渣的CaO/SiO2比为1.0。 观察图7中耐火砖成分点和炉渣成分点之间的连接线，可以发现以下几点：

（1）两条连接线都非常靠近1265℃的三元共晶点，这意味着当炉渣和耐火材料接触并达到这个温度时，会产生液相，即发生腐蚀。其他助熔氧化物通常会使这个温度降低约50℃。

（2）富含CaO的相渗入耐火砖后，会使耐火材料中的莫来石“粘结剂”成为非平衡相，即莫来石溶解到渗入的炉渣相和腐蚀产物中。在70%Al2O3耐火砖中，当局部CaO含量达到约20%时，莫来石就会消失；而在90%Al2O3耐火砖中，当局部CaO含量达到约8%时，莫来石就会消失。

相图提供了一个初步的判断标准，即当液相作为腐蚀反应产物出现时，即为腐蚀开始时的反应温度。这类似于Konig分析中的临界温度或Endell、Fehling和Kley分析中的“基准”温度。 如果将图7中耐火材料成分点和炉渣成分点之间的连接线改为分析更高碱度的炉渣，即CaO/SiO2为1.5或2.0，那么这些连接线将在1380℃附近与三元共晶相交。这种由阳起石和海泡石组成的共晶混合物被称为“美利来石”。图8显示了阳起石和海泡石之间的二元连接，在图中更容易看到固相线，即超过这个温度就会开始腐蚀。因此，CaO-SiO2比越高，液相形成和腐蚀开始的初始反应温度就越高。

图8 阳起石（2CaO·Al2O3·SiO2）和海泡石（CaO·Al2O3·2SiO2）两种钙铝硅酸盐在不同温度和成分下的相平衡关系

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