高爐是煉鐵行業的高溫窯爐設備,內襯需要用耐火磚來砌筑,因此內襯需要承受高溫,還需要承受鐵水的侵蝕,如果爐缸、爐底使用粘土磚。是會逐漸熔損的,因收縮和砌磚質量不良,可能會引起燒穿的事故,現在碳化硅磚在爐缸、爐底的應用基本上解決了燒穿的問題。我們來介紹一下高爐常用的三種碳化硅磚。
碳化硅磚
高爐用榮盛耐材碳化硅磚主要品種有Si3N4-SiC磚、Sialon-SiC磚和自結合(β-SiC結合)SiC磚。
Si3N4-SiC磚
Si3N4-SiC磚是用SiC和Si粉為原料,經氮化后燒成的耐火制品。SiC、Si3N4都是共價鍵化合物,燒結困難。在多級配的SiC顆粒和細粉中,加入磨細的工業硅粉,Si與N2在高溫下進行2N2+3Si→Si3N4反應燒結。反應時生成的Si3N4與SiC顆粒緊密結合而形成以Si3N4為結合相的碳化硅磚。研究發現,大多數Si3N+結合相為針狀或纖維狀結構,存在于SiC顆粒周圍或SiC顆粒的孔隙處,Si3N4呈縱橫交錯的結構與SiC顆粒緊密結合,使之具有很高的常溫和高溫強度。
Sialon-SiC磚
在1700℃時,在Si3N4-Al4N4-Al4O6-Si3O6所構成的正方形相圖中,有以Si3N4為起點向4/3(Al2O3,A1N)延伸,組成在相當大范圍內變化的β-Sialon相,有以Si2N2為起點大體向X相方向延伸,組成在較小范圍內變化的O-Sialon相。在Si3N4-SiC制品的生產過程中,加入適量加入物,使氧進入Si3N4晶格,生成一定數量的β-Sialon固熔體相,從而可以制造出Sialon-SiC磚。表2給出了Sialon-SiC磚的理化性能指標。
自結合SiC磚
在工業α-SiC原料中加入工業硅和碳,在高溫還原氣氛下發生Si(s)+C→SiC(s)的反應,生成β-SiC,與原生高溫型α-SiC顆粒結合,制出自結合SiC材料,使制品具有良好的性能。表3為我國生產的SiC質耐火制品與國外的SiC質耐火制品的理化指標,與國外同類產品相比,我國生產的SiC質耐火制品各方面指標均達到了國外同類產品的水平。
爐底使用碳磚有三種型式:全部為碳磚;爐底四周和上部為碳磚,下部為粘土磚或高鋁磚;爐底四周和下部為碳磚,上部為粘土磚或高鋁磚,建議根據設備的工作環境和耐火磚的優缺點進行結合來保證設備的正常和穩定運行。