Korrosion feuerfester Steine durch fayalitische Schmelzen und in Gegenwart von Eisentropfen

Abstract

Production, composition, density, viscosity and surface tension of fayalitic melts (container glass with increasing iron oxide, up to 30 FeO + 2,5 Fe203, in wt. %) are reported. Factors relevant to the corrosion of refractory blocks are identified and the abovementioned properties used to deduce the spreading pressure at 1550 °C between the original fayalitic melts, these melts saturated with refractory and non-fayalitic melts. The corrosion of fusion cast refractories, alumina and Al203-Zr02 with 33 and 41 % Zr02, by these melts was measured as a function of time for fluxline attack and drilling by iron droplets. The FeO content of the melt produced an enormous increase in rate of corrosion and led to a high degree of penetration. Drilling by iron droplets was significantly greater than fluxline corrosion and was related to the bottom to top density induced convection. Despite of this, drilling by iron droplets ceased after a time depending on the size of the metal droplet and the depth of the pit because of the density stabilizing layers development of the acting components.

La Synthese, l'analyse, la masse volumique, la viscosite et la tension superficielle de fontes de fayalite (verre creux renfermant des quantites croissantes d'oxide de fer jusqu'à 30 % en poids de FeO + 2,5 % de Fe203) sont presentees. Afin de rendre compte des facteurs significatifs qui influent sur la corrosion des briques refractaires, on mesure egalement de faqon indirecte les proprietes sus-mentionnees pour les fontes saturees de materiau refractaire; on evalue les pressions d'etalement à 1550 °C entre des fontes pures et des fontes de fayalite saturees de refractaire, ainsi que des fontes sans fayalite. L'influence de la corrosion de ces fontes sur les blocs coules fondus de corindon et de zircone-corindon à 33 et 41 % de zircone, est mesuree en fonction du temps sur les phenomenes de coup de sabre et d'erosion par les gouttes de fer. La teneur en FeO dans les fontes provoque une elevation tres importante des vitesses de corrosion et entraine une infiltration elevee. L'erosion par les gouttes de fer est, comparee au coup de sabre, beaucoup plus elevee, à cause essentiellement de la convection due à des gradients de masse volumique qui est dirigee de bas en haut. Malgre cela, la corrosion par les gouttes de fer fondu cesse apres un certain temps qui depend de la grosseur des gouttes de metal et la profondeur des trous n'augmente plus, à cause d'une stratification des constituants que s'effectue par stabilisation de la densite.

Es werden Synthese, Analyse, Dichte, Viskosität und Oberflächenspannung fayalitischer Schmelzen (Hohlglas mit steigendem Massengehalt (in %) an Eisenoxid bis 30 FeO + 2,5 Fe2O3) mitgeteilt. Im Hinblick auf die für die Korrosion feuerfester Steine relevanten Einflüsse werden die genannten Eigenschaften auch für die mit Feuerfestmaterial gesättigten Schmelzen indirekt bestimmt und die Spreitungsdrücke bei 1550 °C zwischen reinen und mit Feuerfestmaterial gesättigten fayalitischen Schmelzen einerseits sowie nicht-fayalitischen Schmelzen andererseits abgeschätzt. Die Korrosionswirkung dieser Schmelzen auf schmelzgegossene Korund- und Zirkonoxid-Korundsteine mit 33 und 41 % ZrO2 wird an den Phänomenen der Spülfugen- und Eisentropfenkorrosion als Funktion der Zeit gemessen. Der Gehalt an FeO in den Schmelzen bewirkt eine starke Zunahme der Korrosionsraten und führt zu einer hohen Infiltration. Die Eisentropfenkorrosion ist im Vergleich zur Spülfugenkorrosion deutlich höher, was im wesentlichen auf die von unten nach oben gerichtete Dichtekonvektion zurückzuführen ist. Trotzdem kommt die Eisentropfenkorrosion nach einer gewissen, von der Metalltropfengröße abhängigen, Zeit und Lochtiefe zum Stillstand wegen einer stattfindenden dichtestabilisierenden Schichtung der beteiligten Komponenten.