Физико-химические и структурные превращения на границе жидкий металл — огнеупор
Из описания зон, которые образуются в процессе службы футеровки, видно, что контактные реакции взаимодействия происходят главным образом на поверхности рабочего слоя первой зоны в системе жидкий металл — твердая футеровка. Схематическое изображение контактных процессов при взаимодействии металла с основным огнеупорным окислом (MgO). Так как процессы контактного взаимодействия металла с огнеупорами происходят при высоких температурах, то образуется промежуточная фаза. В качестве примера такого образования рассматривается контактная реакция сплава на основе железа с кремнеземом.
Схема процессов взаимодействия железа с кремнеземом при образовании промежуточной фазы. Промежуточная фаза получается при достижении температуры плавления силикатов железа, т. е. свыше 1100° С. Аналогичный процесс имеет место и при взаимодействии металла с основной магнезитовой футеровкой.
Промежуточный слой расплавленных силикатов имеет весьма неоднородный химический состав. Концентрация железа на поверхности контактного слоя силикатов с металлом определяется кривой ликвидуса в системе FeO — Si02 в случае кислой футеровки.
То же происходит и с основной футеровкой.
В результате рассмотренных схем автор высказывает следующие положения о контактных реакциях металла с футеровкой. В исходном состоянии футеровка имеет равное количество свободных отрицательных и положительных связей, т. е. является электрически нейтральной.
При контактном взаимодействии расплавленного металла с футеровкой на межфазной границе образуется двойной электрический слой в результате перехода ионов кислорода. Если окислы металла обладают более основными свойствами, чем огнеупор футеровки, то образующийся двойной электрический слой имеет плюс на металле.
Если же окислы металла обладают более кислотными свойствами, чем материал футеровки, то двойной электрический слой имеет на металле минус.
При образовании промежуточного соединения прочность его связи с металлом определяется интенсивностью процессов диффузии.
В качестве действенного способа уменьшения этой связи предлагается использовать для изготовления футеровки огнеупоры, имеющие одинаковые или близкие кислотно-основные свойства с окислами выплавляемого металла.
