黑色铸造炉中金属接触区的90%Al2O3砖腐蚀的相图分析

铸造厂的案例，对一块90%Al2O3砖进行了检查，以确定其在黑色铸造炉炉底/下侧壁应用中使用后的腐蚀情况。过早失效的是炉底处支撑下侧壁的一块“斜背”砖。图12是一块使用后的砖的照片。由于该砖磨损严重，怀疑是腐蚀导致了故障。

图12 铁铸造后的90%Al2O3砖

90%Al2O3砖是用熔融氧化铝骨料和莫来石、玻璃基质制成的。钙铁铝硅酸盐渣溶解了耐火材料表面的所有莫来石，并显示出熔融氧化铝骨料颗粒溶解的迹象（图13）。除刚玉（来自标有“A”的熔融氧化铝）以外的相包括铁铝尖晶石（标有“H”）、六铝酸钙（浅灰色针状晶体）和条形刚玉晶体（从冷却过程中析出）。熔融氧化铝骨料似乎溶解在渣中，并在骨料外围形成铁铝尖晶石（铁铝尖晶石）。深灰色背景是钙铝硅酸盐玻璃。

图13 所用90%氧化铝砖的炉渣与砖的直接界面

渣液体渗入耐火材料的深度为表面后10至20毫米。在表面后约8至10毫米处，显微结构中出现了莫来石，表明渗入渣中的CaO含量降至约8%以下（图14）。在该显微镜图像的上部区域，玻璃或渣（标有“G”）渗透到熔融氧化铝骨料颗粒（标有“A”）之间。六铝酸钙针状晶体分散在玻璃相中。在下部区域，莫来石（标有“M”）呈现为分散在玻璃相中的单个晶体团，由于渣的渗透，玻璃相的化学性质发生了一些改变。

图14 莫来石在热面后重新出现的区域

在这种情况下，可以确定腐蚀反应是黑色铸造厂通常会发生的反应，即耐火材料结合相发生化学溶解，并向表面后方渗透。在使用过的耐火材料中发现了大量凝固金属“脉络”，这表明在使用过程中出现了机械损伤，随后出现了金属渗透。

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