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ASC材质耐火材料的应用

(2023-02-03 14:17:43)
标签:

河南耐火材料

耐火浇注料

耐火砖

焦炉

分类: 金牌耐材小课堂

Al2O3-SiC-C(ASC)系耐火材料由于具有强度高、热震稳定性强、抗酸碱性炉渣侵蚀及抗冲刷性能好等优良特点而广泛应用于高炉铁水沟(主铁沟、流嘴、出铁沟、渣沟等)材料、混铁车/鱼雷罐和铁水包内衬材料、混铁车、炮泥、铁水包包壁和包底砖、连铸系统等钢铁冶炼的关键部位。


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ASC质耐火材料使用性能优良,表现在耐铁水和炉渣的化学侵蚀和承受铁水和炉渣的冲刷侵蚀。对于出铁沟浇注料,从耐侵蚀性方面考虑,可以有Al2O3系、MgO系、MgO-Al2O3系,但在含碳4.5%,温度不超过1500的铁水温度范围内,Al2O3系的耐用性已足够。主要有棕刚玉、板状刚玉、致密电熔刚玉、电熔白刚玉、亚白刚玉等。Al2O3系原料作为骨料的浇注料使用时,经长时间反复加热冷却产生的脆化程度比其它体系轻。且Al2O3系的膨胀率小,所以使用时在工作面一侧产生的热应力小。一般认为Al2O3是一种对Na2CO3、Fe、P等都有极强抗侵蚀性的氧化物,但纯的Al2O3膨胀系数大,抗剥落性差,基质部分易被熔渣渗透熔损,导致骨料暴露,剥落而熔损。因而单纯的Al2O3耐火材料不能满足铁沟料和铁水预处理的要求。


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SiC俗称金刚砂,一般是用硅石和焦炭混合后通电反应制成的。碳化硅是一种共价键化合物具有玻璃光泽,密度为3.17~3.47g/m3。莫氏硬度9.2,在还原气氛下2600开始分解,抗拉强度71.5MPa、耐压强度为1029MPa。原子间结合力强,具有高熔点、高硬度、高强度和低膨胀性、高热导性、高导电性、强化学稳定性,因此是良好的耐火材料原料。但是在氧化气氛下,SiC易氧化,只有形成SiO2保护膜时方能减缓氧化。

SiC具有热传导高、热膨胀低、与炉渣难以反应等许多通常氧化物原料所没有的特性。因此很早就被作为炉渣反应和高温剥落严重部位的耐火材料的主要原料使用。不定形耐火材料也一样,从以捣打料和可塑料为主的时代到以低水泥浇注料为主的现在,SiC的重要性没有改变。SiC抗氧化气氛较弱,伴随着氧化生成固相的SiO2和碳以及气相的CO和COS气体。当温度超过1823K时SiC不稳定,转变为SiO2,使ASC系转变成Al2O3-SiO2-C系。但如果ASC质工作衬与外界接触时,CO分压有可能低于0.1Mpa,此时SiC是最稳定的。


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碳具有不和渣铁反应、热膨胀率低等特点,因此碳材料具有耐渣侵蚀性强、不易粘渣的特性,且在一定温度条件下,基质中的Si与C发生反应,生成非常细小的直径约为0.1~0.5μm的纤维状SiC,形成SiC的补强效应。所以在研制ASC质耐火材料时,应选用挥发较少,固定碳相对较多的含碳材料,并按一定比例加入防氧化剂和分散剂。石墨材料具有很高的热稳定性,升华温度为3800,在铁水中很容易达到饱和,所以石墨具有抗铁水侵蚀的优点。常用的石墨材料有无定性石墨、人造石墨、球状石墨和鳞片状石墨。石墨材料含有部分挥发物,本身又易被氧化,所以在追求材料致密化时不易添加石墨材料。然而石墨的导热系数大,能使浇注料内部热量均匀分布,热应力相应减少,能提高浇注料的热震稳定性和耐剥落性。在浇注料中,石墨和沥青都可以作为碳添加剂引入。在浇注料混合物中石墨难以稳定,当浇注料中加入水时,由于其结构,在施工中大部分石墨到达表面很容易消失。由于其较差的可润湿性、可分散性和铝质抗氧化剂的水化趋势,会产生许多新问题,这些问题已经妨碍了含碳浇注料的发展及应用。为了在浇注料混合物中配有石墨,石墨应用一定的改性剂进行处理,以提高其粘附性。


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