碳化硅爐眼磚的優(yōu)點材質(zhì)選擇及其性能:按出鐵口的特性要求,對常用的幾種耐火材料進行比較如下:
通過以上比較可知,AL2O3(包括AL2O3—SiC系)材料的抗熱震性、導(dǎo)熱性及耐剝落性、抗渣性差。石墨質(zhì)材料的耐磨性、耐鐵水溶蝕性差。SiC質(zhì)材料的耐鐵水溶蝕性較差,所以它們不宜單獨使用作為出鐵口耐火材料。因此,我們選擇以半石墨質(zhì)材料為主,加入部分人造石墨、SiC粉研制開發(fā)了半石墨質(zhì)一碳化硅作為礦熱爐出鐵口耐火材料。
原料選用經(jīng)1750-2000℃的電煅燒無煙煤此時已經(jīng)半石墨化,石墨化呈度達15%~30%,它的結(jié)構(gòu)致密、強度高。因此,以其作為主要原料。為提高導(dǎo)熱系數(shù)、耐堿性,改善成型性,加入少量人造石墨。另外加入SiC,原因在于SiC比碳優(yōu)先氧化生成SiO。保護膜,覆蓋于表面,阻止制品進一步氧化,可提高炭制品的抗氧化性。為提高材料的質(zhì)量,加入少量工業(yè)硅微粉,在焙燒成過程中,工業(yè)硅微粉與碳發(fā)生了Si(s)+C(s)→β-SiC(s)反應(yīng) ,生成物β-SiC,可賦予制品較高強度和耐磨性少量氣孔壁上未反應(yīng)的Si與氣孔中的氧、氮發(fā)生4Si(s)+ 2N2 (g)+ O2 (g)→2Si2ON2 (s)反應(yīng) Si2ON2 為針狀結(jié)晶,使氣孔變細或封閉、堵塞氣孔,降低制品透氣度,阻止渣、鐵的滲透,提高耐氧化性。各種原料的理化性能見表1。
制作工藝是以特定粒度分布的電煅燒無煙煤、人造石墨、SiC、工業(yè)Si粉為骨料;煤瀝青為粘結(jié)劑在150~170℃下混碾1.5h,再經(jīng)過高頻模壓振動成型,然后在還原氣氛中焙燒,最高焙燒溫度為1300℃,燒成后的毛坯再經(jīng)過切割、磨加工成各種形狀。由于半石墨質(zhì)一碳化硅磚導(dǎo)熱性好,降低了出鐵口砌體溫度,減緩了侵蝕速度。熱膨脹系數(shù)與爐缸預(yù)焙炭塊熱膨脹系數(shù)相近,從而也避免了AL2O3—SiO2系耐火材料與炭質(zhì)材料熱膨脹系數(shù)不同而對爐襯的破壞。
3;總結(jié)
(1)剛玉磚、莫來石磚等AL2O3—SiO2系材料已不適應(yīng)我國強化冶煉礦熱爐出鐵口長壽的需要。
(2)半石墨質(zhì)一碳化硅磚具有良好的導(dǎo)熱性、抗熱震性、耐堿性、抗剝落性、抗鐵水和熔渣的沖刷性,從根本上克服了AL2O3—SiO2系材料的缺點。由于加入 SiC粉和燒成過程中工業(yè) Si生成的 SiC提高了抗氧化性 。
(3)礦熱爐出鐵口半石墨質(zhì)一碳化硅磚已在國內(nèi)不同大小礦熱爐上應(yīng)用多年,效果良好。