碳化硅炉眼砖的优点材质选择及其性能:按出铁口的特性要求,对常用的几种耐火材料进行比较如下:
通过以上比较可知,AL2O3(包括AL2O3—SiC系)材料的抗热震性、导热性及耐剥落性、抗渣性差。石墨质材料的耐磨性、耐铁水溶蚀性差。SiC质材料的耐铁水溶蚀性较差,所以它们不宜单独使用作为出铁口耐火材料。因此,我们选择以半石墨质材料为主,加入部分人造石墨、SiC粉研制开发了半石墨质一碳化硅作为矿热炉出铁口耐火材料。
原料选用经1750-2000℃的电煅烧无烟煤此时已经半石墨化,石墨化呈度达15%~30%,它的结构致密、强度高。因此,以其作为主要原料。为提高导热系数、耐碱性,改善成型性,加入少量人造石墨。另外加入SiC,原因在于SiC比碳优先氧化生成SiO。保护膜,覆盖于表面,阻止制品进一步氧化,可提高炭制品的抗氧化性。为提高材料的质量,加入少量工业硅微粉,在焙烧成过程中,工业硅微粉与碳发生了Si(s)+C(s)→β-SiC(s)反应 ,生成物β-SiC,可赋予制品较高强度和耐磨性少量气孔壁上未反应的Si与气孔中的氧、氮发生4Si(s)+ 2N2 (g)+ O2 (g)→2Si2ON2 (s)反应 Si2ON2 为针状结晶,使气孔变细或封闭、堵塞气孔,降低制品透气度,阻止渣、铁的渗透,提高耐氧化性。各种原料的理化性能见表1。
制作工艺是以特定粒度分布的电煅烧无烟煤、人造石墨、SiC、工业Si粉为骨料;煤沥青为粘结剂在150~170℃下混碾1.5h,再经过高频模压振动成型,然后在还原气氛中焙烧,最高焙烧温度为1300℃,烧成后的毛坯再经过切割、磨加工成各种形状。由于半石墨质一碳化硅砖导热性好,降低了出铁口砌体温度,减缓了侵蚀速度。热膨胀系数与炉缸预焙炭块热膨胀系数相近,从而也避免了AL2O3—SiO2系耐火材料与炭质材料热膨胀系数不同而对炉衬的破坏。
3;总结
(1)刚玉砖、莫来石砖等AL2O3—SiO2系材料已不适应我国强化冶炼矿热炉出铁口长寿的需要。
(2)半石墨质一碳化硅砖具有良好的导热性、抗热震性、耐碱性、抗剥落性、抗铁水和熔渣的冲刷性,从根本上克服了AL2O3—SiO2系材料的缺点。由于加入 SiC粉和烧成过程中工业 Si生成的 SiC提高了抗氧化性 。
(3)矿热炉出铁口半石墨质一碳化硅砖已在国内不同大小矿热炉上应用多年,效果良好。