連鑄錳鋼與侵入式水口耐火材料發生的化學侵蝕

澆鑄錳鋼時，鋼流與爐襯耐火材料在高溫下相互作用，發生化學反應，造成耐火材料的損耗。本文由耐火材料廠家收集整理，從物理化學角度，分析探討連鑄錳鋼時使用的浸入式水口應選擇什么材質的耐火材料更為合適，錳鋼的生產量也很大，這些分析與探討是具有實際意義的。

1.錳鋼與各種耐火材料之間的化學反應：

錳鋼中的Mn含量隨鋼種不同而有所變化。常用的16Mn鋼種

下面就來討論錳鋼中的Mn與各種氧化物耐火材料之間的化學作用。

2.錳鋼中的Mn與各種氧化物耐火材料反應的一般規律：

Mn與各種氧化物耐火材料的反應，可大致由各種氧化物的標準生成自由能△G–生（即元素對氧的親和力）與溫度的關系圖看出，下圖示出了與澆鑄錳鋼有關的各種氧化物的標準生成自由能與溫度的關系。圖中各氧化物的△G–生都是按1mol氧參加反應計算的。這樣一來，任何兩種氧化物的生成反應相減，就可以把O2消掉了。

氧化物的標準生成自由能△G–生與溫度的關系

從化學熱力學知，元素對氧親和力越大，其△G–生越小（即越負），由這種無素生成的氧化物就越穩定。因此，上圖就示出了在標準條件下，各種氧化物的穩定次序或各種元素對氧親和力大小的次序。即圖中位置在下面的金屬，比在上面的余屬對氧親和力要大。根據這一次序可以得出，例如Mn可以將FeO還原，即發生：Mn+FeO＝Fe+MnO的反應，因為Mn比Fe對氧親和力要大。同樣可以得出，在一定高溫下，碳能將FeO、MnO或SiO2還原。

應當指出，上面各氧化物的△G生都是根據純金屬與純氧化物參加反應計算的，也就是說沒有考慮形成溶液的情況。事實上冶煉中的反應大多是在溶液中進行的，元素形成金屬相（如Mn是溶解在鋼液中），而氧化物則是形成熔渣相。當形成溶液時，前面圖中氧化物的穩定次序就可能發生變動。例如鋼液中的Mn就可能將硅質耐火材料SiO2還原（下面將要討論這一問題）。但一般說來，錳鋼中的Mn卻不會與氧化鋁質耐火材料（如剛玉磚）、氧化鋯耐火材料或氧化鎂耐火材料起反應，或者說發生化學侵蝕，因為MnO的△G–生與溫度的關系曲線在Al2O3、ZrO2及MgO的關系曲線之上，而且相距位置甚遠。