Rewell學苑

做您身邊的耐材專家

關注

出鐵溝是高爐生產中耐火材料消耗較多的區域之一。出鐵溝內襯在週期性渣、鐵水的沖刷、腐蝕作用下，使用條件十分苛刻，壽命也不高。隨著現代高爐技術的發展，大型化、長壽化、高溫高壓操作引起鐵水溫度的升高，出鐵量和渣量增大，出鐵時間延長，鐵水流速增加，溝襯材料的使用條件變得更加苛刻。Al203-SiC-C質系列澆注料已廣泛用於出鐵溝，因其材質的效能可以很好地適應出鐵溝的苛刻條件。

剛玉

剛玉（AL2O3）的熔點為2050℃，密度為3。85~4。0g/cm3，且具有良好的導熱和化學穩定性。鐵溝料中常用剛玉作為骨料顆粒，一般認為，Al2O3可以降低熔渣的活性從而阻止熔渣對骨料的侵蝕。

就剛玉顆粒的選擇來看，亞白剛玉具有較高的體積密度和吸水率，緻密剛玉雜質少且具有較低的吸水率，而棕剛玉雖然雜質較多，但也具有較低的吸水率。採用緻密剛玉和棕剛玉作為骨料使用時，澆注料的加水量較低，這對於澆注料的緻密性和烘烤來說意義很大。從微觀結構上看，緻密剛玉晶體發育好，緻密性高；棕剛玉晶體發育也比較良好，但不致密，亞白剛玉中不僅有很多雜質，而且有很多大裂紋和封閉氣孔，這會對材料的熱震穩定性產生不利影響。從吸水率和微觀結構上看，緻密剛玉和棕剛玉更適用於鐵溝澆注料。棕剛玉相較於緻密剛玉而言，價格更便宜，為了減少成本，多數企業選用棕剛玉顆粒作為鐵溝澆注料中的骨料。

SiC

碳化矽又叫做金剛砂或者耐火砂，其密度為3。l7-3。47g/cm3，莫氏硬度為9。2-9。6，熔點高達2827℃。碳化矽具有很高的機械強度，在25℃時的彈性模量為4。76x10 5MPa，拉伸強度為1。75xl00MPa，在1500℃時其彈性模量仍然可以達到2。8x10 5MPa。此外，碳化矽屬於半導體材料，具有高導熱係數和低熱膨脹係數等特性。SiC作為一種經濟原料，因其優良的效能在耐火材料中得到了廣泛的應用。

SiC在高溫下會發生氧化生成Si02和CO2。SiC在800℃時，開始氧化生成Si02；當溫度達到1000℃，SiC與02反應劇烈，生成較多的氧化矽液相形成Si02玻璃保護膜；在1300℃下，玻璃保護膜開始析出方石英併發生體積膨脹，致使保護膜開裂，SiC氧化速度增加。在1500℃-1600℃時，Si02玻璃保護膜具有了一定的厚度，可以減弱SiC的繼續氧化；當溫度達到1627℃時，Si02與SiC發生反應生成SiO和CO，故SiC的使用溫度不應超過1600℃。

在鐵溝澆注料中，SiC的高耐磨性和高機械強度的特點可以抵抗高溫鐵水和爐渣對澆注料的沖刷磨損；同時SiC高導熱係數和低熱膨脹係數的特徵能夠抵抗高溫鐵水對澆注料的反覆熱衝擊，減弱鐵水對澆注料的熱刷損毀；此外，SiC與空氣發生反應可以減少澆注料中C的氧化，而SiC氧化後生成的玻璃保護膜也可以保護澆注料中的碳素材料，從而減弱澆注料的氧化損毀。

C

C的潤溼性比較差，C質材料具有良好的抗渣侵蝕和不易粘鐵的特點；同時C的導熱係數大，能夠抵抗高溫鐵水和爐渣對澆注料的熱衝擊，從而提高澆注料的熱穩定性；此外，在一定溫度下，C和Si反應生成SiC纖維，對澆注料具有補強作用。但是，C質材料容易在高溫下發生氧化，本身也含有一定的揮發物質，對澆注料的緻密性有不利影響。所以在Al203-SiC-C質鐵溝澆注料的研製中，應當選用揮發較少的C質材料，同時向澆注料中加入一定的抗氧化劑。

鐵溝澆注料的碳源有很多，包括瀝青、石墨、炭黑和焦炭等。除了瀝青之外，其它的碳源材料都屬於憎水性材料，在施工時需水量較多；而瀝青屬於親水性材料，在施工時需水量較少，且具有良好的分散效能，通常作為Al203-SiC-C質鐵溝澆注料的主要碳源來使用。但瀝青加熱後會揮發，隨著瀝青加入量的提高，澆注料中的顯氣孔率也隨之提高，所以控制瀝青在鐵溝澆注料中的加入量非常重要。