爐渣侵蝕是耐火材料在冶煉過程中最常見的一種損壞形式，一方面爐襯的工作面損毀,，壽命 降低,，影響冶煉的正常進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致燒穿漏鋼或其它危險(xiǎn)，另一方面爐襯剝落進(jìn)入反應(yīng)體系中,，導(dǎo)致冶煉的鐵水或合金中外生夾雜物增多,，如果無精煉或其它改善措施，冷卻后鋼 錠質(zhì)量降低,。有效控制爐渣對耐火材料的侵蝕,，提高耐火材料的壽命，才能保證冶煉的順行,，減小耐火材料對冶煉質(zhì)量的影響。
作為耐火材料主要組元的氧化物或非氧化物的首要性質(zhì),，是高溫條件下不能熔化為液態(tài),，即熔點(diǎn)要高。許多學(xué)者對多種爐渣侵蝕耐火材料進(jìn)行了大量研究,，包括含CaO,，SiO2，A12O3,，MgO和 TiO2等各種類型的爐渣,，其侵蝕主要是熔渣中的液相通過毛細(xì)作用，滲入耐火材料氣孔中,，沿主相晶界侵入,，晶界處有許多小孔洞，最終擴(kuò)散到耐火材料的晶界和晶粒內(nèi)部,。
而關(guān)于含硼爐渣對耐火材料侵蝕方面的研究較少,，含硼熔體的冶煉渣是特殊渣，其中含大量 的低熔點(diǎn)氧化物B2O3,，一旦侵入爐襯中與耐火材料發(fā)生反應(yīng),，容易使耐火材料蝕損。 利用氧化硼直接合金化煉鋼時(shí)由于爐渣中氧化硼含量較多,，侵蝕耐火材料的問題常造成反應(yīng)不順利,。
本工作針對含硼爐渣，開展耐火材料侵蝕的實(shí)驗(yàn)研究,，分析不同耐火材料的侵蝕情況和產(chǎn)生機(jī)理,，為增加耐火材料壽命，降低耐火材料對鋼水質(zhì)量影響,，提供了基礎(chǔ)參數(shù)和依據(jù),。實(shí)驗(yàn)采用氧化硼配加還原劑的爐渣，按硅鐵與氧化硼整比配置,，如表1所示,。爐渣堿度按CaO/SiO2取1.0，終渣主要成分為：CaO 45％，SiO2 40％,，B2O3 9％,，CaF2 5％，H2O 1％,。氧化硼爐渣屬于酸性爐渣,，酸性、 中性耐火材料抵抗酸性爐渣侵蝕能力較強(qiáng),，對酸性,、中性的常用耐火材料進(jìn)行了比較，選出石英質(zhì),、剛玉質(zhì)和碳化硅質(zhì)耐火材料,。采用靜態(tài)法在碳管爐上開展實(shí)驗(yàn)，將碳化硅,、石英,、剛玉3種不同材質(zhì)的耐火材料制成條狀，插入配好的爐渣中升溫至1200℃保持30min,，再升溫至l550℃保持1h,。采用動態(tài)法在中頻感應(yīng)爐上進(jìn)行公斤級實(shí)驗(yàn)，將整比配置的2級渣料和鐵料加入坩內(nèi),，升溫和保溫總時(shí)間為2.5h,，最高溫度為1450～1500℃。
試驗(yàn)后的每種耐火材料取4個(gè)不同部位分別測量侵蝕深度,，碳化硅,、石英和剛玉的平均侵蝕厚度分別為0.52，1.03,，1.40mm,，剛玉耐火材料侵蝕最為嚴(yán)重，石英耐火材料有一定程度的侵蝕,，但相對較輕,，碳化硅耐火材料侵蝕很少。
一：石英耐火材料的侵蝕
石英耐火材料侵蝕層厚度1.03mm,，有粘渣現(xiàn)象,，爐渣和耐火材料相連緊密，不同斷面部位侵蝕深度相差不大,，爐渣與耐火材料之間有一層較薄的變質(zhì)層,，爐渣沿著氣孔滲入耐火材料中。尤其是渣線部位,，爐渣元耐火材料鏈接為一體,，敲擊時(shí)渣塊斷裂,，而爐渣與耐火材料之間仍相連，反應(yīng)前壁厚10mm,，反應(yīng)后與爐渣接觸的部位壁厚7mm,，與鋼液接觸的部位壁厚8mm，侵蝕厚度2~3mm,，比靜態(tài)坩堝實(shí)驗(yàn)的侵蝕深度大,。
通過B2O3—SiO2相圖可見，氧化硼和二氧化硅同屬酸性氧化物,，共晶點(diǎn)極度偏向B2O3一側(cè),，氧化硼是一種低熔點(diǎn)氧化物，共晶點(diǎn)溫度為425℃,。如果二元系中氧化硼含量超過50%,，則石英熔化溫度將低于800℃，隨著氧化硼含量的降低,，熔化溫度逐漸升高，氧化硼含量小于10%時(shí),，熔化溫度才能提高到1400℃以上,，冶煉時(shí)，單純的氧化硼渣與石英耐火材料接觸后,，很容易在局部出現(xiàn)氧化硼濃度高于20%,，高溫下石英耐火材料表面液化，造成耐火材料的侵蝕,，為了降低氧化硼爐襯的其實(shí),，爐渣中配加氧化鈣，升溫過程中與氧化硼結(jié)合形成硼酸鈣鹽,，減小了氧化硼與爐襯的接觸反應(yīng),，可減緩對石英耐火材料的侵蝕冶煉過程中氧化硼被不斷地還原，對于石英耐火材料可用CaO—SiO2—B2O3三元系來解釋爐渣對其侵蝕過程,，三元渣系各相組成沿著路徑變化爐渣為2CaO·B2O3 (C2B)和CaO·B2O3(CB),，其熔化性溫度約為1240℃，低溫下由于CaO的固定作用,，B2O3 對爐襯侵蝕很�,。粶囟戎饾u降低至 1120℃,，爐渣熔化,，B203對耐火材料侵蝕性增大，但此時(shí)還原反應(yīng)進(jìn)行較快,，氧化硼迅速減少,，二氧化硅增多,，因此耐火材料侵蝕也很小。爐渣熔化性溫度逐漸增大,，反應(yīng)終期達(dá)到 1500℃,，爐渣變得粘稠，爐渣主要為硅酸鹽,，且氧化硼含量很少,，對耐火材料侵蝕較小。