连铸锰钢与侵入式水口耐火材料发生的化学侵蚀-郑州平顺耐火材料有限公司

连铸锰钢与侵入式水口耐火材料发生的化学侵蚀

浇铸锰钢时，钢流与炉衬耐火材料在高温下相互作用，发生化学反应，造成耐火材料的损耗。本文由耐火材料厂家收集整理，从物理化学角度，分析探讨连铸锰钢时使用的浸入式水口应选择什么材质的耐火材料更为合适，锰钢的生产量也很大，这些分析与探讨是具有实际意义的。

1.锰钢与各种耐火材料之间的化学反应：

锰钢中的Mn含量随钢种不同而有所变化。常用的16Mn钢种

下面就来讨论锰钢中的Mn与各种氧化物耐火材料之间的化学作用。

2.锰钢中的Mn与各种氧化物耐火材料反应的一般规律：

Mn与各种氧化物耐火材料的反应，可大致由各种氧化物的标准生成自由能△G–生（即元素对氧的亲和力）与温度的关系图看出，下图示出了与浇铸锰钢有关的各种氧化物的标准生成自由能与温度的关系。图中各氧化物的△G–生都是按1mol氧参加反应计算的。这样一来，任何两种氧化物的生成反应相减，就可以把O2消掉了。

氧化物的标准生成自由能△G–生与温度的关系

从化学热力学知，元素对氧亲和力越大，其△G–生越小（即越负），由这种无素生成的氧化物就越稳定。因此，上图就示出了在标准条件下，各种氧化物的稳定次序或各种元素对氧亲和力大小的次序。即图中位置在下面的金属，比在上面的余属对氧亲和力要大。根据这一次序可以得出，例如Mn可以将FeO还原，即发生：Mn+FeO＝Fe+MnO的反应，因为Mn比Fe对氧亲和力要大。同样可以得出，在一定高温下，碳能将FeO、MnO或SiO2还原。

应当指出，上面各氧化物的△G生都是根据纯金属与纯氧化物参加反应计算的，也就是说没有考虑形成溶液的情况。事实上冶炼中的反应大多是在溶液中进行的，元素形成金属相（如Mn是溶解在钢液中），而氧化物则是形成熔渣相。当形成溶液时，前面图中氧化物的稳定次序就可能发生变动。例如钢液中的Mn就可能将硅质耐火材料SiO2还原（下面将要讨论这一问题）。但一般说来，锰钢中的Mn却不会与氧化铝质耐火材料（如刚玉砖）、氧化锆耐火材料或氧化镁耐火材料起反应，或者说发生化学侵蚀，因为MnO的△G–生与温度的关系曲线在Al2O3、ZrO2及MgO的关系曲线之上，而且相距位置甚远。