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红柱石-SiC-C砖

发布时间:2021/03/13 行业新闻 标签:耐火砖浏览次数:159

根据红柱石耐磨、抗侵蚀性能等特点,对红柱石- SiC-C砖进行进一步研制与应用。20年来该厂已生产数千吨产品供给首钢鱼雷式铁水罐使用。使用效果明显,在容积150t的铁水罐(未三脱)平均往返近千次,砖尚残留约2/3,期间未经喷补。

一、主体原料的选择

(一)氧化铝

红柱石-SiC-C砖的Al2O3主要来自红柱石,但尚需引入刚玉、莫来石、特级矾土熟料等,尤其在基质部分,添加特种抗侵蚀原料,以提高材料的致密度、耐压强度和抗侵蚀性。选择氧化铝原料要注意以下几点:

(1) 以特级高铝矾土为主体原料生产的特等高铝砖,虽然其强度较高,但在使用中更容易引起结构剥落,所以高铝矾土的使用需要注意。

(2) Al2O3-SiC-C(ASC)砖的耐侵蚀性能随着SiO2含量的增多而下降。当然,原料中R2O组分对耐火砖的侵蚀性也产生有害影响。

(3) 混铁车内衬耐火砖的耐侵蚀性,受其使用部位所制约。在渣线部位,要求耐火砖具有更优良的抗侵蚀性能。

(4) 砖缝是内衬耐火砖砌筑的薄弱环节,铁水、渣等易通过砖缝扩大对砖的侵蚀,造成耐火砖砌体的损坏。

据此,含红柱石的ASC砖,在氧化铝原料的选择上应注意以下几点:

(1) 根据混铁车不同部位,选用不同Al2O3含量的原料(相应SiO2含量有变化)制成多品种的耐火砖,以保持内衬的均衡损坏。例如在混铁车渣线部位和冲击部位选用高铝低硅的材料。此时,材料以抗侵蚀、抗冲刷为主,而在一般部位,材料的Al2O3/SiO2比值可降低。

(2) 选用在使用过程中能产生微膨胀或反应产生膨胀的原料,使耐火砖在使用过程中挤紧砌缝,减弱铁水、渣通过砖缝对砖的侵蚀。

(3) 鉴于大结晶的晶相(如莫来石、刚玉等)更有利于耐火砖耐侵蚀性,故在成本允许下,尽可能选用电熔原料。

(二)鱗片石墨

石墨的膨胀系数很小(201000℃,α= 1.4 X 10-6℃),弹性模量小(0.088MPa),导热性好(1000℃, 64W/(m·K)),故在材料中引入石墨能克服一般氧化物材料断裂籾性差的特点,所以抗热震性能纤。其抗热震性与石墨的加入量成正比。

石墨尚有与熔渣的不润湿性。我们知道,炉渣渗透炉衬的途径之一是通过毛细管,由于石墨此特性,熔渣不能进入内壁涂有石墨的毛细管,有效地提高了制品的抗侵蚀性能。此外,石墨在高温下形成的网状结构,对耐火砖性能有利。鳞片石墨的选择,要根据耐火制品使用部位不同而有不同的选择,一般选-193~- 195,含量为5% ~ 15%。

(三) SiC原料

SiC是超硬度材料之一,莫氏硬度在9.2 ~ 9. 6之间,其膨胀系数小,导热好。耐火砖中引入SiC能改善其抗热震性,抗侵蚀,也作为抑制石墨氧化的抗氧化剂用。

SiC在CO气氛下,其基本反应为:

SiC(s)+C0(g)→SiO(g)+2C(s)

SiC(s)+ C0(g)→SiO2+ C(s)

综合反应:SiC(s)+ 2CO(g)SiO2+ 3C(s)

从以上SiC的反应可见:

(1) SiC的分解,补充了一部分的C(s)。

(2) 1mol SiC生成1mol SiO2和3mol C,反应将导致产生3.76倍的体积膨胀,使砖体致密化,从而减少外界的氧化性气氛进入砖体产生氧化。

(3) SiC氧化生成SiO2,而SiO2熔融成薄膜状覆在工作面上。SiO2生成量增加,从而可封闭气孔和形成陶瓷结合结构,阻止氧进入砖体内部,改善石墨的氧化性能,提高耐火制品的使用寿命。但是,SiO2的存在对耐火砖抗侵蚀不利,应根据不同使用部位控制SiC用量。

SiC粒度,有两个问题要考虑:(1)用来抑制石墨的氧化;(2)改善耐火制品耐剥落等性能。为此,SiC粒度既有-0.074mm的细粉,又有0.15mm的细粉。

SiC颜色有黑色绿色两种。绿色SiC性能优于黑色SiC,根据使用部位及成本而选择。此外,SiC与石墨的次料,视使用部位而慎重选择。SiC的用量,根据不同使用部位控制,一般为10% ~ 15%。

(四)抗氧化剂和特种耐侵蚀剂

除上述主体原料之外,尚添加抗氧化剂,特种耐侵蚀剂等。抗氧化剂有多种,如金属铝粉、硅粉、镁粉,非氧化物B4C、Si3N4、Cr2O3等。这些抗氧化剂除抑制石墨氧化之外,某些抗氧化剂尚有提高耐火砖强度的功能,从而能改善耐火砖的抗冲刷和磨损。表1为相同配方、相同工艺参数下的红柱石-SiC-C 砖,加入与不加抗氧化剂对耐火砖性能的影响。但是抗氧化剂都较昂贵,根据使用部位和耐火砖的成本而有不同的选择。