碳化硅炭砖的配方设计需要重点考虑这3方面
发布日期: 2019-05-31 11:10:20 阅读量(456) 作者:张红碳化硅炭砖是一种耐压强度≥50MPa,小于1μm孔容积≥80%,铁水熔蚀指数≤20%。氧化率≤8%,导热系数≥20W/(m·K),其他性能和超微孔炭砖相当的高炉炭砖。
其中碳化硅是C和Si二元系中唯一的二元化合物。由图1中看出,SiC只有一个液固异质的熔点(异成分熔点)2830℃。在常压下,从2000℃起SiC已开始分解。在1850℃时SiC上的Si蒸气压约为10-6MPa。
图1 Si-C系二元相图
图1表明,在2830℃以下,C-SiC系中任何C/SiC比的混合物都不会产生液相,而是耐火性能非常高的复合耐火材料系列。
高炉用C-SiC系耐火材料(砖)可以采用碳/石墨砖(炭块)的生产工艺进行生产。根据C-SiC系耐火材料(砖)在高炉中的使用部位选择碳源和SiC材料以及C/SiC比。对于小型碳化硅炭砖,即按铝碳砖或者镁碳砖的生产工艺进行生产。这些碳化硅炭砖有时使用煤焦油沥青作为结合剂,但由于煤焦油沥青焦化生成的碳在铁水中熔解量大,故改用软化点较高(不低于130℃)的合成树脂为结合剂。为了尽可能减少成型时的气孔量,最好是热混练、热成型。
高炉以下部位使用的碳化硅炭砖的配方设计需要考虑如下情况:
(1)对于以提高抗碱性和耐铁水为目的的C-SiC系耐火材料(砖),当SiC的配置量(质量分数)超过30%时,存在着在烧成时产生收缩和裂纹的问题,所以应将SiC的配置量限定在30%以内。
(2)对于以采用水冷送风风口结构的高炉,由于冷却水流到炉底下部,使炉缸和炉底部位碳/石墨砖产生氧化,为解决这一问题,采用C-SiC系耐火材料(砖)。其原理是使SiC氧化,生成SiO2伴随体积膨胀,达到致密化。不过,研究结果表明,由于配置SiC的目的是为了抑制碳/石墨砖(炭块)的氧化,所以SiC的配置量需要在60%以上。
(3)此外,在炉底,为了提高冷却效果,在炉子外侧也组合使用热导率高的石墨砖和碳化硅炭砖。
C-SiC系耐火材料在其他热工窑炉上应用有限,此处不再介绍。
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