一、高炉用碳砖的损毁过程

高炉停炉后，我们对炉缸内衬的调查研究表明，炉缸内衬断面由下述部分构成。

炉缸各区域的特点概括如下：

1、铁水渗透至直径约1um的气孔内，而碳砖的高温强度随铁水渗透量的增加而降低。铁水的渗透达到了脆化层的前表面；

2、碳砖在铁水中的溶蚀首先发生在基质中；

3、脆化层在炉缸侧墙和底部沿炉缸的侵蚀轮廓形成；

4、脆化层在附近锌和碱的沉积仅在有些高炉可见，而不是所有其他高炉都能看到；

5、即使砌筑较小型的碳砖也会形成脆化层；

6、在双环结构中砌筑砖也会形成脆化层；

7、在一般情况下，高炉在使用一年半左右会出现脆化层；

8、由于铁水渗透所造成的碳砖的线热膨胀，随铁水渗透数量的增加而增加。

从上述发现情况表明，防止脆化和铁水的溶蚀是改进碳砖性能的2个先决条件。为此，研究脆化层形成及铁水中的溶蚀机理显得尤为重要。

二、脆化层的形成机理

我们考虑到与脆化层有关的因素有以下几种：1、锌和碱的沉积；2、铁水的渗透；3、线热膨胀约束的热应力的产生。

新日铁公司钢厂的3号高炉，吹炼第六个炉役后停炉一年半，根据对炉缸所做的检查发现有脆化层。但仅有很少量的锌和碱的沉积，这说明上述因素“1”的影响是很小的。由于炉缸某些部分没有脆化层的出现，因此没有确切的论据说明上述因素“3”的影响，但有可能该因素加速了碳砖结构的恶化，导致铁水在碳砖中的渗透。经铁水渗透的碳砖的线热膨胀，随渗透铁水数量的增加而增大。

如果推断脆化层的形成与考虑到的这些发现物有关，那么脆化层有可能在这一过程产生：

第一阶段：铁水在碳砖气孔中的渗透。

传统碳砖大约有20%的贴铁渗透。

第二阶段：碳砖的溶蚀与铁水渗透同时发生。

碳砖在铁水中的溶蚀首先发生在基质中，铁水的渗透破坏了碳砖的结构，而且加速了碳砖在铁水中的溶蚀，同时铁水重复固化与熔融使碳砖产生细裂纹，而且使碳砖强度降低。

第三阶段：由于冷面的冷却阻止了铁水的渗透。

第四阶段：由于铁水渗透部位与未受损部位物理性能的差别及热面温度的变化对碳砖产生剪切力。铁水的渗透使碳砖的线热膨胀增大。

第五阶段：碳砖内部的转移及铁水渗透末端的分解。

锌和碱的沉积加速了碳砖的碎裂。

三、碳砖在铁水中溶蚀的机理

碳砖被提水溶解的指数，按下列次序递增：煅烧过的无烟煤＜天然无定型石墨＜人造石墨＜煤焦油沥青。

铁水渗透的数量大于气孔体积，这意味着渗入到碳砖气孔中的铁水，随着温度的变化重复凝固和熔融，以致破坏了碳砖的微观结构。当铁水渗透的数量进一步增加时，铁水的再熔融激素了对碳砖的侵蚀。