铁水沟用高铝碳化硅砖实验分析

本高铝碳化硅砖是以碳化硅(sic)为主要原料,根据要求配以各种结合剂,经高压成型，刚玉碳化硅砖制品具有良好的热稳定性和较高的导热系数,且耐腐蚀性好,是工业窑炉理想的节能材料。

铁水沟耐火砖在之前使用的是高铝砖，但是发现高铝砖的蚀损与铁水中C有关，在此基础上，分析了高铝砖的蚀损过程，铁水中的C含量对砖蚀损的影响，并通过实验发现被蚀损的高铝砖大致可分为3层，表层为铁水粘附层，里层为原砖层，两者之间为厚度约2mm的多孔变质层。变质层主相是小于100μm的结晶物，显微结构中残存有大量大于100μm的气孔，但没有观察到Fe。从变质层/原砖界面可以看出，原砖部为AL2O3—SiO2质即莫来石颗粒。变质层中长度为100μm的柱状颗粒是刚玉，柱状颗粒间的组成物质，发现是AL2O3;SiO2;FeO玻璃相。可以判断，这些组成物是莫来石骨料在侵蚀过程中与钢水成分反应所形成的。

这种现象的产生与铁水中是否含有C有关，也就是说，铁水中如果含有C，AL2O3—SiO2—FeO系玻璃相在SiO2成分还原消失的同时，FeO也被还原成金属Fe，残存的AL2O3作为刚玉晶体被析出。分析高铝砖与铁水的侵蚀试验结果，可以得出以下结论：高铝砖与1650℃铁水接触5h后，砖体表面生成变质层，变质层由刚玉颗粒和填充在颗粒间的SiO2—AL2O3—FeO玻璃相组成：高铝砖在被铁水蚀损过程中，铁水中不含C，则莫来石骨料溶解生成SiO2—AL2O3—FeO玻璃相，铁水中含C的情况下，则这种玻璃相被C还原，生成刚玉和金属Fe。因此铁水中的C元素对高铝砖的侵蚀影响更是缩短了高铝砖的使用寿命，
我们通过再一次的实验生产了高铝碳化硅砖，选用了一级高铝矾土熟料，灰刚玉和SiC含量为94%的碳化硅砂和碳化硅粉为原料。选用纸浆废液做结合剂。为了防止碳化硅的氧化，选用了三种不同的氧化剂均取得了一定的效果。

根据铁水沟对耐火材料的要求，高铝碳化硅砖应具有良好的热震稳定性、抗铁水冲砂及耐侵蚀性。约80%以上的砖单重都超过50Kg，故此应适当扩大颗粒的极限尺寸。这对砖的热稳定性，耐冲砂和抗侵蚀性都是有益的。配料的颗粒极限尺寸为4mm，各种原料的颗粒组成见下表：

按照各种原料的配比，将原料放入混砂机中混练。为使防氧化剂等外加剂能均匀地分布在基质中，采用预混合工艺。其加料顺序为：先加入高铝熟料、棕刚玉、SiC砂、干混5min后加入纸浆废液，湿混2min后加混合细粉，混炼15min后出料，总计混炼22min。然后在1000吨机械压力机，机压成型，机压成型的高铝碳化硅砖体密分别为2.76g/cm³和2.75g/cm³，高铝碳化硅砖的烧结在低温阶段，为避免坯体内残存水分排除过快而引起开裂，应缓慢升温，升温速度为15—20℃/h。

中温阶段可自由升温。较终烧成温度为1430℃，保温36小时，制品的氧化层厚度，表面低熔物大为减少，并充分烧结。采用一级高铝矾土熟料、棕刚玉、碳化硅为原料，外加少量辅助材料，生产的高铝碳化硅砖在铁水沟的应用上取得了良好的效果，可延续型使用。