Ерозія футеровки вогнетривів зазвичай класифікується як хімічна, термічна та механічна ерозія, які можуть виникати окремо або в комбінації, а пошкодження вогнетривів може бути безперервним (розчинення та ерозія) або періодичним (розтріскування та розколювання), причому розколювання призводить до переривчастого локальне відділення вогнетривкої цегли та сильна інфільтрація шлаку, що завершується ущільненням цегли поблизу гарячої поверхні. . Різниця в властивостях теплового розширення між ущільненими та непроникнутими ділянками створює великі внутрішні напруги, які в кінцевому підсумку призводять до утворення тріщин і розтріскування. Загалом сильний термічний удар призводить до термічного розколювання.
Ця стаття присвячена фізичній ерозії вогнетривів для мідеплавильних печей, тобто «термічній ерозії» та «механічній ерозії». Це необхідно для розуміння умов роботи вогнетривких матеріалів у мідеплавильних печах і для кращого й ефективнішого продовження терміну служби футеровки печі.
1. Термічна ерозія
2.1.1 Температура
Хоча робоча температура вогнетривів, що використовуються в мідеплавильних печах (1600-1700°C), набагато вища, ніж фактична робоча температура мідеплавильних печей, температура мідеплавильних печей відіграє важливу роль у безперервності ерозії вогнетривів. Завдяки міжфазним реакціям із речовинами в купі розплаву високотемпературна міцність вогнетривкої цегли значно знижується, а підвищена температура явно призводить до зменшення в’язкості розплавленого високотемпературного шлаку, збільшення дифузії та швидшої ерозії.
1.2 Термічний удар
Коливання температури, спричинені перебоями та порушеннями в роботі печі, можуть спричинити напруги у вогнетривкій цеглі, і такі напруги, коли вони перевищують свої граничні значення, можуть призвести до тріщин у вогнетривкій цеглі. Міжфазні реакції між шихтою печі та вогнетривкою цеглою можуть ущільнити структуру та негативно вплинути на здатність вогнетривкої цегли поглинати навантаження. Стійкість вогнетривів до термічного удару зростає зі збільшенням в'язкості матеріалу і теплопровідності, а зі зменшенням коефіцієнта теплового розширення і модуля пружності. Велике відношення модуля руйнування до модуля пружності зменшить утворення тріщин і покращить еластичність матеріалу.
2. Механічна ерозія
2.1 Стирання
Стирання, по-перше, спричинене переміщенням матеріалів у плавильній печі (включаючи рідкий метал, шлак, шихту з печі та пил, що утворюється після випаровування газу), а по-друге, розбризкуванням матеріалів у печі під час певних спеціальних процесів, усі з яких є факторами що призводять до безперервної ерозії вогнетривкої футеровки печі.
2.2 Напруга зіткнення
Вплив напруги від стуку, зіткнення та шліфування, спричинених видуванням матеріалу в плавильну піч, призводить до утворення тріщин у вогнетриві та зносу вогнетриву.
2.3 Механічна втома
Причини та наслідки механічної втоми подібні до термічної втоми, з тією різницею, що механічна втома впливає на глибші ділянки вогнетривкої цегли, ніж термічна втома, і що механічна втома є більш важливою для обертових печей із циклічно змінними навантаженнями.