การสึกกร่อนของวัสดุทนไฟมักจัดอยู่ในประเภทการสึกกร่อนทางเคมี ความร้อน และเชิงกล ซึ่งอาจเกิดขึ้นเดี่ยวๆ หรือรวมกันก็ได้ และความเสียหายต่อวัสดุทนไฟอาจเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง (การละลายและการสึกกร่อน) หรือไม่ต่อเนื่อง (การแตกร้าวและการหลุดร่อน) โดยการหลุดลอกทำให้ไม่ต่อเนื่อง การแยกตัวของอิฐทนไฟและการแทรกซึมของตะกรันอย่างรุนแรงทำให้เกิดความหนาแน่นของอิฐใกล้กับหน้าร้อน . ความแตกต่างของคุณสมบัติการขยายตัวทางความร้อนระหว่างพื้นที่หนาแน่นและไม่มีการแทรกซึมทำให้เกิดความเค้นภายในขนาดใหญ่ ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่การเกิดรอยร้าวและการแตกร้าว โดยทั่วไป การช็อกจากความร้อนอย่างรุนแรงจะนำไปสู่การกระเพื่อมของความร้อน
บทความนี้มุ่งเน้นไปที่การสึกกร่อนทางกายภาพของวัสดุทนไฟสำหรับเตาถลุงทองแดง เช่น 'การสึกกร่อนจากความร้อน' และ 'การสึกกร่อนเชิงกล' นี่คือการทำความเข้าใจสภาพการทำงานของวัสดุทนไฟในเตาถลุงทองแดงและยืดอายุการใช้งานของเยื่อบุเตาได้ดีและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
1. การสึกกร่อนจากความร้อน
2.1.1 อุณหภูมิ
แม้ว่าอุณหภูมิที่ใช้งานได้ของวัสดุทนไฟที่ใช้ในเตาถลุงทองแดง (1600-1700°C) จะสูงกว่าอุณหภูมิที่ใช้งานจริงของเตาถลุงทองแดงมาก แต่อุณหภูมิของเตาถลุงทองแดงก็มีส่วนสำคัญต่อความต่อเนื่องของการสึกกร่อนของวัสดุทนไฟ จากปฏิกิริยาระหว่างผิวหน้ากับสารในบ่อหลอม ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงของอิฐทนไฟจะลดลงอย่างมาก และอุณหภูมิที่สูงขึ้นนำไปสู่การลดลงอย่างชัดเจนของความหนืดของตะกรันหลอมเหลวความร้อนสูง การแพร่กระจายที่เพิ่มขึ้น และการสึกกร่อนที่เร็วขึ้น
1.2 ช็อกความร้อน
ความผันผวนของอุณหภูมิที่เกิดจากการหยุดชะงักและความผิดปกติในการทำงานของเตาเผาสามารถทำให้เกิดความเครียดภายในอิฐทนไฟ และความเครียดดังกล่าว เมื่อเกินค่าขีดจำกัดแล้ว อาจทำให้เกิดรอยร้าวภายในอิฐทนไฟได้ ปฏิกิริยาระหว่างพื้นผิวระหว่างประจุของเตาเผากับอิฐทนไฟสามารถทำให้โครงสร้างมีความหนาแน่นและส่งผลเสียต่อความสามารถในการดูดซับแรงเค้นของอิฐทนไฟ ความคงตัวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของวัสดุทนไฟเพิ่มขึ้นตามความเหนียวของวัสดุและค่าการนำความร้อนที่เพิ่มขึ้น และเพิ่มขึ้นตามค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนและโมดูลัสความยืดหยุ่นที่ลดลง อัตราส่วนโมดูลัสของการแตกหักต่อโมดูลัสของความยืดหยุ่นที่มากจะลดการก่อตัวของรอยแตกและปรับปรุงความยืดหยุ่นของวัสดุ
2. การพังทลายทางกล
2.1 การขัดถู
การสึกกร่อนมีสาเหตุอย่างแรกจากการเคลื่อนที่ของวัสดุในเตาถลุง (รวมถึงโลหะเหลว ตะกรัน ประจุของเตา และฝุ่นที่เกิดขึ้นหลังจากการระเหยของแก๊ส) และประการที่สองเกิดจากการพ่นวัสดุเข้าไปในเตาเผาในระหว่างกระบวนการพิเศษบางอย่าง ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นปัจจัย ที่นำไปสู่การสึกกร่อนอย่างต่อเนื่องของวัสดุทนไฟบุผิวเตา
2.2 ความเครียดจากการชน
ผลกระทบจากความเครียดจากการเคาะ การชน และการบดที่เกิดจากการเป่าวัสดุเข้าไปในเตาถลุงทำให้เกิดรอยร้าวขึ้นในวัสดุทนไฟและการสึกหรอของวัสดุทนไฟ
2.3 ความล้าทางกล
สาเหตุและผลลัพธ์ของความล้าทางกลนั้นคล้ายคลึงกับความล้าทางความร้อน โดยมีความแตกต่างที่ความล้าทางกลส่งผลต่อพื้นที่ลึกในอิฐทนไฟมากกว่าความล้าทางความร้อน และความล้าทางกลนั้นมีความสำคัญมากกว่าสำหรับเตาเผาแบบหมุนที่มีโหลดเปลี่ยนแปลงเป็นวัฏจักร