Основные аспекты сварки цветных металловСложность процесса шлакоразьедания заключается во влиянии целого ряда условий взаимодействия и физико-химических свойств огнеупора и шлака.

Наиболее часто наблюдаемое шлакоразъедание футеровки тепловых агрегатов является результатом воздействия двух процессов – коррозии, т. е. чисто химического взаимодействия огнеупора ют шлака, и эрозии, т. е. процесса механического истирания футеровки текущим шлаком или твердыми частицами, находящимися в печном или топочном пространстве.

Оба эти процесса интенсифицируют один другой. Эрозия увеличивает поверхность взаимодействия огнеупора и шлака. Но самое главное заключается в том, что эрозия способствует смыванию с поверхности огнеупора верхней пленки шлака. Эта пленка, будучи насыщена огнеупором, относительно слабо реагирует с ним и играет роль защитного слоя. Поэтому если бы не было эрозии, то процесс шлакоразъедания остановился бы сравнительно быстро.

С другой стороны, наличие коррозии сильно разрыхляет огнеупор, вследствие чего ускоряется эрозия.

Шлакоразъедание зависит от ряда факторов, к которым относятся: химико-минералогические составы огнеупора и шлака, структура огнеупора, вязкость шлака и условия воздействия шлака на огнеупор. Под последним понимается наличие движения шлака по поверхности огнеупора или статическое его состояние.

При воздействии вязких расплавов (к которым обычно относятся шлаки) процесс растворения огнеупора лимитируется скоростью диффузии и в неподвижном шлаке соответствует закону Нернста

кг/сек. (12)

После подстановки значения коэффициента диффузии по формуле Эйнштейна получим выражение для скорости изменения концентрации огнеупора в шлаке

кг/сек, (13)

где R — газовая постоянная, н• м/(кмоль• ?К);
N – число Авогадро, 1/кмоль;
S – поверхность огнеупора (включая поры и другие
неровности), смоченная расплавленным шлаком, м²;
Т — абсолютная температура °К;
? – вязкость шлака, н• сек/м²;
r – радиус диффундирующих частиц огнеупора и шлака, м;
СН – концентрация насыщения шлака растворившимся
огнеупором при данной температуре, кг/м³;
С? – концентрация огнеупора в шлаке в момент времени,
кг/м³;
? – толщина диффузионного слоя, т.е. пленки шлака на
огнеупоре, в которой концентрация падает от С_Н до С=0
(рисунок 22, а), м.

Если составы огнеупора и шлака укладываются в одну диаграмму, величина С_Н может быть найдена по диаграммам равновесия (например, трехкомпонентной). Для этого надо точки, соответствующие составу огнеупора и шлака, соединить прямой линией и найти точку ее пересечения с заданной изотермой. Количества огнеупора и шлака соответствующие моменту насыщения, обратно пропорциональны получившимся двум отрезкам этой прямой (правило рычага).

Приведенной формулой трудно пользоваться для непосредственного вычисления скорости растворения огнеупора в шлаке из-за некоторой количественной неопределенности величин S, r и ?, но эта формула позволяет хорошо проанализировать все факторы, влияющие на процесс шлакоразъедания огнеупора.

а) , б) , в)

а – изменение концентрации огнеупора в пленке текущего
шлака;
б – отрыв отдельных зерен огнеупора;
в – схема растворения кислого огнеупора в основном шлаке

Рисунок 22 – Схемы износа огнеупора шлаком