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高铝砖厂家讲述碳化硅对高铝质耐火材料性能的影响

文章出处:未知 人气: 发表时间:2020-08-07 16:57
高铝砖厂家讲述碳化硅对高铝质耐火材料性能的影响
高铝质耐火材料加入碳化硅后,可以大幅改善高铝砖质的耐磨性、抗热震性、荷重软化温度和抗侵蚀性,制造出综合性能优越的新型耐火材料。
碳化硅的莫氏硬度高达9.5。在高铝质耐火材料中加入碳化硅,就提高了耐火材料的硬度。这样,当磨粒和耐火材料接触时,就限制了磨粒凿入耐火材料的深度,减少了磨粒在耐火材料表面滑动时从耐火材料表面切割下一定物质的可能,从而提高了耐火材料的耐磨性。
碳化硅具有很高的热导率[84W/(m·K)]和适中偏低的热膨胀系数(4.7×10-6/K)。在高铝质耐火材料中加入碳化硅,则提高了材料的热导率,降低了材料的热膨胀系数。从而,可以显著改善高铝质耐火材料的抗热震性。
碳化硅氧化后形成SiO2和CO,SiO2再和A12O3反应形成莫来石。这两个反应都伴随很大体积增加。反应产物莫来石也具有良好的高温性能。所以,适量加入碳化硅有助于补偿耐火材料的重烧收缩,提高荷重软化温度和抗蠕变性。下图显示了碳化硅加入量对高铝质耐火材料荷重软化温度和抗热震性的影响。
 高铝质耐火材料
最早,西方国家的技术人员认为水泥窑中高铝质耐火材料的上限使用温度为1300~1350℃。如果超过1300℃,水泥熟料中的CaO和耐火材料中A12O3、SiO2反应形成的富含CAS2、C2AS产物将被烧流,失去保护的耐火材料将很快损毁。因此,水泥窑高温带包括烧成带和过渡带都需要使用碱性砖。目前,这一观点因中国人发明了硅莫砖而需要作出修正。
加入碳化硅后,改变了高铝质耐火材料的侵蚀机理。这一改变起因于SiC的氧化。第一,硅莫砖表面的SiC氧化成SiO2,堵塞了砖表面的气孔,使砖内气氛变为还原态。第二,硅莫砖内部的SiC活化氧化,形成的SiO气体扩散至耐火砖表面,进一步氧化形成SiO2。第三,新生的SiO2与其他物质一起形成了高黏度的玻璃相,封堵了气孔,减缓了氧的进入,维持了砖内的还原气氛。所以,当硅莫砖表面原有的高黏度玻璃相保护层被侵蚀减薄后,氧气进入硅莫砖,砖内部的SiC发生活化氧化,产生的SiO气体又在耐火材料表面氧化成SiO2,建立起新的保护层。如此循环往复,就大幅度地减慢了耐火材料的侵蚀,提高了耐火材料的寿命。如下图所示是添加不同含量的碳化硅后,各种铝硅质材料的侵蚀结果。
 高铝质耐火材料
从上图可知,加入碳化硅之后,铝硅质耐火材料的耐碱性得以明显改善。例如,莫来石材料加入10%以上的碳化硅,或高铝质材料加入20%以上的碳化硅,或刚玉质材料加入30%以上的碳化硅都可以提高耐火材料的抗碱侵蚀能力。
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