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耐火材料行业有什么特点
2017-06-17 16:12
自然界中天然的碳化硅很少,工业上使用的多为人工合成原料,俗称金刚砂,是一种典型的共价键结合的化合物。碳化硅是耐火材料领域中常用的非氧化物耐火原料之一。
    碳化硅在耐火材料领域的应用
    碳化硅用于耐火材料时有如下特性:
    1、还原气氛下使用温度一般可达1760℃;
    2、抗热震性能好,能承受温度急剧变化,防炉衬出现裂纹或断裂
    3、因热态强度高,中高温条件时可承受一定应力,可作为结构材料
    4、耐磨性能好,在一定温度下,可作为耐磨衬体
    5、能耐受一定熔渣或热态金属,包括碱金属熔液的侵蚀和渗透
    6、可承受一些炉气的作用,能用于气氛炉。
    其中,碳化硅应用于耐火材料的关键技术有以下四种方式:
    1、氧化物结合:以硅酸铝、二氧化硅等为结合剂;
    2、氮化物结合:氮化硅、氧氮化硅和赛隆结合;
    3、自结合:按碳化硅的当量比例加入石墨和金属硅,高温下反应生成;
    4、重结晶:碳化硅颗粒之间通过蒸发凝聚原理在高温下烧结而成。
    碳化硅在耐火材料领域主要应用在以下几方面:
    1、有色金属冶炼
    主要用于有色金属冶炼高温设备的内衬材料,如铝电解槽侧墙砖、锌精馏塔塔盘、塔壁等。其表现出的特点是有较高的热稳定性和导热性;不会被有色金属润湿;抗侵蚀性能好;导热系数大。
    2、钢铁工业
    主要用作炼铁高炉冷却壁镶砖、炉腹砖和风口组合转 ;铁水包;出铁沟沟衬材料;代替硅铁作脱氧剂等。 其表现出的特点是耐渣和铁水、碱金属侵蚀;高温下耐磨、耐冲刷性好;能够提升容器寿命。
    3、窑具
    主要应用于磨具和陶瓷的烧成窑,用作棚板、匣钵、垫板、立柱等。其表现出的特点是因高温强度高,使部件截面缩小,窑车有效容积增加,热容减少;热震性好,不易出现裂纹、断裂;比普通粘土质耐火材料寿命明显延长。
    碳化硅在耐火材料中使用中常见问题
    1、氧化:碳化硅在高温下可与氧气发生反应,此反应800℃开始。在氧化气氛下,碳化硅易氧化,只有形成SiO2保护膜时,才能减缓材料的氧化。
    2、水蒸汽的作用:高温下可与水蒸气发生反应,碳化硅上有大量的SiO2、Si或C出现,导致材料破坏。
    三、刚玉在耐火材料中的应用
    刚玉用于耐火材料的特性主要有这几个特点:
    1、较高的强度和耐磨性;
    2、抗酸性渣的侵蚀和渗透:各类刚玉主晶相为a-Al2O3,具有较好的抗酸性渣的侵蚀和渗透能力。炼铁过程中产生的渣一般为酸性渣,SiO2含量较高而CaO含量较低。炼铁行业普遍采用Al2O3基耐火材料作为内衬,如高炉本体的高铝砖、出铁沟的Al2O3-SiC-C质耐火材料(浇注料和捣打料)、炮泥(Al2O3-SiO2-SiC-C质)、铁水包等用Al2O3-SiC-C质耐火材料(浇注料和耐火砖)等。
    3、材质和性能的多样性:刚玉主晶相为a-Al2O3,可以和许多氧化物和非氧化物相复合,提升了自身的一些性能,如抗热震性,抗渣(酸性或碱性)侵蚀性等。与SiO2复合形成刚玉莫来石质耐火材料,与MgO复合形成刚玉-尖晶石质质耐火材料,与锆英砂(ZrO2和SiO2)复合形成Al2O3-SiO2-ZrO2质耐火材料,与碳化硅和碳复合形成Al2O3-SiC-C质耐火材料等等;
    4、结合方式的多样性,刚玉和各种结合剂相容性较好,可以采用多种结合方式,比如高温烧结、低温结合等等,可以赋予材料不同的特性。
    刚玉在耐火材料中主要分为定型产品和不定型产品两大类。
    定型产品主要有:
    1、刚玉质耐火材料制品:Al2O3百分之98以上,自结合固相烧结高纯刚玉制品,结合相主要是刚玉,还有少量莫来石等,主要应用在石化工业气化炉、炭黑反应炉、造气炉、氨分解炉、二段转化炉、耐火陶瓷工业的高温高温窑炉、冶金工业的高炉等。
    2、改性高铝砖:①低蠕变高铝砖:对于蠕变温度为1500℃-1550℃的高铝砖,加入部分电熔刚玉和硅石原料可制得低蠕变率高铝砖。②磷酸盐结合高铝砖:以高铝矾土熟料为主要原料,磷酸溶液或磷酸铝溶液为结合剂,加入少量电熔刚玉、莫来石等,强化基质,于400-600℃热处理而制成的化学结合耐火制品。 主要应用在炼铁热风炉、水泥窑、电炉顶、钢包等。
    3、刚玉-莫来石制品:采用电熔白刚玉、板状刚玉、电熔莫来石等原料,经配料、混料、高压成型,高温窑中烧制而成。制品主晶相为刚玉,结合相为莫来石。主要应用在陶瓷工业的高温烧成窑及其推板、承烧板等窑具。
    不定型产品:
    各类刚玉原料可作为制备不定形耐火材料产品的骨料和粉料,根据不同结合剂,按施工方式可分为以下类别:
    耐火浇注料:刚玉质、刚玉-尖晶石质、刚玉-SiC-C质
    耐火可塑料:刚玉质,骨料:各类刚玉

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