MgO-C耐火材料具有很高的抗渣性,普遍应用于转炉和LF精炼炉内衬。本课题利用超真空高温润湿测试系统,通过座滴法探究多元熔渣与MgO-C耐火材料界面润湿、渗透和侵蚀等过程的反应机理。探究四元熔渣(CaO-SiO2-Al2O3-MgO)与MgO-C耐火材料的界面润湿反应发现:随着碳含量的升高,最终平衡润湿角逐渐增加,润湿反应开始温度和结束温度均降低,达到润湿反应平衡的时间逐渐增加。当基板内碳含量为16%时,1#(R=1)和2#(R=3)熔渣的最终平衡润湿角均大于90°,呈不润湿状态。碳含量低反应温度较高,熔渣内的Si、Ca和A1元素沿着裂纹及孔隙通道向基板内部渗透生成低熔点CAS和CAS2。由余仲达渗透理论可知,液相粘度较低,熔渣与基板间的润湿角较小导致渗透系数K较低,渗透驱动力△P值较大,加速熔渣对基板的侵蚀;碳含量较高反应温度低,熔渣粘度增加,同时熔渣与基板间的润湿角较大,将导致渗透系数K增大,K2>K1>K3,渗透驱动力△P值较小甚至为负值。同时生成MA、MS和CA6高熔点化合物,堵塞熔渣的渗透通道,缓解熔渣对基板的侵蚀,延长其使用寿命。探究五元熔渣(CaO-SiO2-A12O3-MgO-Fe2O3)与MgO-C耐火材料的界面润湿反应发现:随着碳含量的升高,最终平衡润湿角逐渐增加,但均呈润湿状态。润湿反应开始温度和结束温度逐渐降低,达到反应平衡的时间逐渐增加,且熔渣与基板反应界面处有白色金属Fe颗粒出现。碳含量较低反应温度较高,熔渣内的Si和Ca元素沿着裂纹及孔隙通道向基板内部渗透生成CMS低熔点化合物,导致液相粘度较低,熔渣与基板间的润湿角较小。由余仲达渗透理论可知,低粘度和小润湿角造成渗透系数K较低,渗透驱动力ΔP值较大,加重熔渣对基板的渗透;碳含量较高反应温度低导致熔渣粘度增加,熔渣与基板间的润湿角较大导致渗透系数K增大,K6>K5>K4,渗透驱动力ΔP值减小。同时生成C2S和M2S高熔点固溶体,堵塞熔渣的渗透通道。同时可避免反应界面处的碳还原反应,缓解熔渣对基板的渗透,起到保护MgO-C基板的作用。