鐵水溝用高鋁碳化硅磚實(shí)驗分析

本高鋁碳化硅磚是以碳化硅(sic)為主要原料,根據要求配以各種結合劑,經(jīng)高壓成型，剛玉碳化硅磚制品具有良好的熱穩定性和較高的導熱系數,且耐腐蝕性好,是工業(yè)窯爐理想的節能材料。

鐵水溝耐火磚在之前使用的是高鋁磚，但是發(fā)現高鋁磚的蝕損與鐵水中C有關(guān)，在此基礎上，分析了高鋁磚的蝕損過(guò)程，鐵水中的C含量對磚蝕損的影響，并通過(guò)實(shí)驗發(fā)現被蝕損的高鋁磚大致可分為3層，表層為鐵水粘附層，里層為原磚層，兩者之間為厚度約2mm的多孔變質(zhì)層。變質(zhì)層主相是小于100μm的結晶物，顯微結構中殘存有大量大于100μm的氣孔，但沒(méi)有觀(guān)察到Fe。從變質(zhì)層/原磚界面可以看出，原磚部為AL2O3—SiO2質(zhì)即莫來(lái)石顆粒。變質(zhì)層中長(cháng)度為100μm的柱狀顆粒是剛玉，柱狀顆粒間的組成物質(zhì)，發(fā)現是AL2O3;SiO2;FeO玻璃相?？梢耘袛?，這些組成物是莫來(lái)石骨料在侵蝕過(guò)程中與鋼水成分反應所形成的。

這種現象的產(chǎn)生與鐵水中是否含有C有關(guān)，也就是說(shuō)，鐵水中如果含有C，AL2O3—SiO2—FeO系玻璃相在SiO2成分還原消失的同時(shí)，FeO也被還原成金屬Fe，殘存的AL2O3作為剛玉晶體被析出。分析高鋁磚與鐵水的侵蝕試驗結果，可以得出以下結論：高鋁磚與1650℃鐵水接觸5h后，磚體表面生成變質(zhì)層，變質(zhì)層由剛玉顆粒和填充在顆粒間的SiO2—AL2O3—FeO玻璃相組成：高鋁磚在被鐵水蝕損過(guò)程中，鐵水中不含C，則莫來(lái)石骨料溶解生成SiO2—AL2O3—FeO玻璃相，鐵水中含C的情況下，則這種玻璃相被C還原，生成剛玉和金屬Fe。因此鐵水中的C元素對高鋁磚的侵蝕影響更是縮短了高鋁磚的使用壽命，
我們通過(guò)再一次的實(shí)驗生產(chǎn)了高鋁碳化硅磚，選用了一級高鋁礬土熟料，灰剛玉和SiC含量為94%的碳化硅砂和碳化硅粉為原料。選用紙漿廢液做結合劑。為了防止碳化硅的氧化，選用了三種不同的氧化劑均取得了一定的效果。

根據鐵水溝對耐火材料的要求，高鋁碳化硅磚應具有良好的熱震穩定性、抗鐵水沖砂及耐侵蝕性。約80%以上的磚單重都超過(guò)50Kg，故此應適當擴大顆粒的極限尺寸。這對磚的熱穩定性，耐沖砂和抗侵蝕性都是有益的。配料的顆粒極限尺寸為4mm，各種原料的顆粒組成見(jiàn)下表：

按照各種原料的配比，將原料放入混砂機中混練。為使防氧化劑等外加劑能均勻地分布在基質(zhì)中，采用預混合工藝。其加料順序為：先加入高鋁熟料、棕剛玉、SiC砂、干混5min后加入紙漿廢液，濕混2min后加混合細粉，混煉15min后出料，總計混煉22min。然后在1000噸機械壓力機，機壓成型，機壓成型的高鋁碳化硅磚體密分別為2.76g/cm3和2.75g/cm3，高鋁碳化硅磚的燒結在低溫階段，為避免坯體內殘存水分排除過(guò)快而引起開(kāi)裂，應緩慢升溫，升溫速度為15—20℃/h。

中溫階段可自由升溫。較終燒成溫度為1430℃，保溫36小時(shí)，制品的氧化層厚度，表面低熔物大為減少，并充分燒結。采用一級高鋁礬土熟料、棕剛玉、碳化硅為原料，外加少量輔助材料，生產(chǎn)的高鋁碳化硅磚在鐵水溝的應用上取得了良好的效果，可延續型使用。