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                紅柱石-SiC-C磚

                發布時間:2021/03/13 行業新聞 標簽:耐火磚瀏覽次數:153

                根據紅柱石耐磨、抗侵蝕性能等特點,對紅柱石- SiC-C磚進行進一步研制與應用。20年來該廠已生產數千噸產品供給首鋼魚雷式鐵水罐使用。使用效果明顯,在容積150t的鐵水罐(未三脫)平均往返近千次,磚尚殘留約2/3,期間未經噴補。

                一、主體原料的選擇

                (一)氧化鋁

                紅柱石-SiC-C磚的Al2O3主要來自紅柱石,但尚需引入剛玉、莫來石、特級礬土熟料等,尤其在基質部分,添加特種抗侵蝕原料,以提高材料的致密度、耐壓強度和抗侵蝕性。選擇氧化鋁原料要注意以下幾點:

                (1) 以特級高鋁礬土為主體原料生產的特等高鋁磚,雖然其強度較高,但在使用中更容易引起結構剝落,所以高鋁礬土的使用需要注意。

                (2) Al2O3-SiC-C(ASC)磚的耐侵蝕性能隨著SiO2含量的增多而下降。當然,原料中R2O組分對耐火磚的侵蝕性也產生有害影響。

                (3) 混鐵車內襯耐火磚的耐侵蝕性,受其使用部位所制約。在渣線部位,要求耐火磚具有更優良的抗侵蝕性能。

                (4) 磚縫是內襯耐火磚砌筑的薄弱環節,鐵水、渣等易通過磚縫擴大對磚的侵蝕,造成耐火磚砌體的損壞。

                據此,含紅柱石的ASC磚,在氧化鋁原料的選擇上應注意以下幾點:

                (1) 根據混鐵車不同部位,選用不同Al2O3含量的原料(相應SiO2含量有變化)制成多品種的耐火磚,以保持內襯的均衡損壞。例如在混鐵車渣線部位和沖擊部位選用高鋁低硅的材料。此時,材料以抗侵蝕、抗沖刷為主,而在一般部位,材料的Al2O3/SiO2比值可降低。

                (2) 選用在使用過程中能產生微膨脹或反應產生膨脹的原料,使耐火磚在使用過程中擠緊砌縫,減弱鐵水、渣通過磚縫對磚的侵蝕。

                (3) 鑒于大結晶的晶相(如莫來石、剛玉等)更有利于耐火磚耐侵蝕性,故在成本允許下,盡可能選用電熔原料。

                (二)鱗片石墨

                石墨的膨脹系數很小(201000℃,α= 1.4 X 10-6℃),彈性模量小(0.088MPa),導熱性好(1000℃, 64W/(m·K)),故在材料中引入石墨能克服一般氧化物材料斷裂籾性差的特點,所以抗熱震性能纖。其抗熱震性與石墨的加入量成正比。

                石墨尚有與熔渣的不潤濕性。我們知道,爐渣滲透爐襯的途徑之一是通過毛細管,由于石墨此特性,熔渣不能進入內壁涂有石墨的毛細管,有效地提高了制品的抗侵蝕性能。此外,石墨在高溫下形成的網狀結構,對耐火磚性能有利。鱗片石墨的選擇,要根據耐火制品使用部位不同而有不同的選擇,一般選-193~- 195,含量為5% ~ 15%。

                (三) SiC原料

                SiC是超硬度材料之一,莫氏硬度在9.2 ~ 9. 6之間,其膨脹系數小,導熱好。耐火磚中引入SiC能改善其抗熱震性,抗侵蝕,也作為抑制石墨氧化的抗氧化劑用。

                SiC在CO氣氛下,其基本反應為:

                SiC(s)+C0(g)→SiO(g)+2C(s)

                SiC(s)+ C0(g)→SiO2+ C(s)

                綜合反應:SiC(s)+ 2CO(g)SiO2+ 3C(s)

                從以上SiC的反應可見:

                (1) SiC的分解,補充了一部分的C(s)。

                (2) 1mol SiC生成1mol SiO2和3mol C,反應將導致產生3.76倍的體積膨脹,使磚體致密化,從而減少外界的氧化性氣氛進入磚體產生氧化。

                (3) SiC氧化生成SiO2,而SiO2熔融成薄膜狀覆在工作面上。SiO2生成量增加,從而可封閉氣孔和形成陶瓷結合結構,阻止氧進入磚體內部,改善石墨的氧化性能,提高耐火制品的使用壽命。但是,SiO2的存在對耐火磚抗侵蝕不利,應根據不同使用部位控制SiC用量。

                SiC粒度,有兩個問題要考慮:(1)用來抑制石墨的氧化;(2)改善耐火制品耐剝落等性能。為此,SiC粒度既有-0.074mm的細粉,又有0.15mm的細粉。

                SiC顏色有黑色綠色兩種。綠色SiC性能優于黑色SiC,根據使用部位及成本而選擇。此外,SiC與石墨的次料,視使用部位而慎重選擇。SiC的用量,根據不同使用部位控制,一般為10% ~ 15%。

                (四)抗氧化劑和特種耐侵蝕劑

                除上述主體原料之外,尚添加抗氧化劑,特種耐侵蝕劑等。抗氧化劑有多種,如金屬鋁粉、硅粉、鎂粉,非氧化物B4C、Si3N4、Cr2O3等。這些抗氧化劑除抑制石墨氧化之外,某些抗氧化劑尚有提高耐火磚強度的功能,從而能改善耐火磚的抗沖刷和磨損。表1為相同配方、相同工藝參數下的紅柱石-SiC-C 磚,加入與不加抗氧化劑對耐火磚性能的影響。但是抗氧化劑都較昂貴,根據使用部位和耐火磚的成本而有不同的選擇。

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