紅柱石-SiC-C磚
根據(jù)紅柱石耐磨、抗侵蝕性能等特點(diǎn)，對紅柱石- SiC-C磚進(jìn)行進(jìn)一步研制與應(yīng)用。20年來該廠已生產(chǎn)數(shù)千噸產(chǎn)品供給首鋼魚雷式鐵水罐使用。使用效果明顯，在容積150t的鐵水罐(未三脫)平均往返近千次，磚尚殘留約2/3，期間未經(jīng)噴補(bǔ)。
一、主體原料的選擇
(一)氧化鋁
紅柱石-SiC-C磚的Al2O3主要來自紅柱石，但尚需引入剛玉、莫來石、特級(jí)礬土熟料等，尤其在基質(zhì)部分，添加特種抗侵蝕原料，以提高材料的致密度、耐壓強(qiáng)度和抗侵蝕性。選擇氧化鋁原料要注意以下幾點(diǎn)：
(1) 以特級(jí)高鋁礬土為主體原料生產(chǎn)的特等高鋁磚，雖然其強(qiáng)度較高，但在使用中更容易引起結(jié)構(gòu)剝落，所以高鋁礬土的使用需要注意。
(2) Al2O3-SiC-C(ASC)磚的耐侵蝕性能隨著SiO2含量的增多而下降。當(dāng)然，原料中R2O組分對耐火磚的侵蝕性也產(chǎn)生有害影響。
(3) 混鐵車內(nèi)襯耐火磚的耐侵蝕性，受其使用部位所制約。在渣線部位，要求耐火磚具有更優(yōu)良的抗侵蝕性能。
(4) 磚縫是內(nèi)襯耐火磚砌筑的薄弱環(huán)節(jié)，鐵水、渣等易通過磚縫擴(kuò)大對磚的侵蝕，造成耐火磚砌體的損壞。
據(jù)此，含紅柱石的ASC磚，在氧化鋁原料的選擇上應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1) 根據(jù)混鐵車不同部位，選用不同Al2O3含量的原料(相應(yīng)SiO2含量有變化)制成多品種的耐火磚，以保持內(nèi)襯的均衡損壞。例如在混鐵車渣線部位和沖擊部位選用高鋁低硅的材料。此時(shí)，材料以抗侵蝕、抗沖刷為主，而在一般部位，材料的Al2O3/SiO2比值可降低。
(2) 選用在使用過程中能產(chǎn)生微膨脹或反應(yīng)產(chǎn)生膨脹的原料，使耐火磚在使用過程中擠緊砌縫，減弱鐵水、渣通過磚縫對磚的侵蝕。
(3) 鑒于大結(jié)晶的晶相(如莫來石、剛玉等)更有利于耐火磚耐侵蝕性，故在成本允許下，盡可能選用電熔原料。
(二)鱗片石墨
石墨的膨脹系數(shù)很小(201000℃，α= 1.4 X 10-6℃)，彈性模量小(0.088MPa)，導(dǎo)熱性好(1000℃， 64W/(m·K))，故在材料中引入石墨能克服一般氧化物材料斷裂籾性差的特點(diǎn)，所以抗熱震性能纖。其抗熱震性與石墨的加入量成正比。
石墨尚有與熔渣的不潤濕性。我們知道，爐渣滲透爐襯的途徑之一是通過毛細(xì)管，由于石墨此特性，熔渣不能進(jìn)入內(nèi)壁涂有石墨的毛細(xì)管，有效地提高了制品的抗侵蝕性能。此外，石墨在高溫下形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對耐火磚性能有利。鱗片石墨的選擇，要根據(jù)耐火制品使用部位不同而有不同的選擇，一般選-193~- 195，含量為5% ~ 15%。
(三) SiC原料
SiC是超硬度材料之一，莫氏硬度在9.2 ~ 9. 6之間，其膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱好。耐火磚中引入SiC能改善其抗熱震性，抗侵蝕，也作為抑制石墨氧化的抗氧化劑用。
SiC在CO氣氛下，其基本反應(yīng)為：
SiC(s)+C0(g)→SiO(g)+2C(s)
SiC(s)+ C0(g)→SiO2+ C(s)
綜合反應(yīng)：SiC(s)+ 2CO(g)SiO2+ 3C(s)
從以上SiC的反應(yīng)可見：
(1) SiC的分解，補(bǔ)充了一部分的C(s)。
(2) 1mol SiC生成1mol SiO2和3mol C，反應(yīng)將導(dǎo)致產(chǎn)生3.76倍的體積膨脹，使磚體致密化，從而減少外界的氧化性氣氛進(jìn)入磚體產(chǎn)生氧化。
(3) SiC氧化生成SiO2，而SiO2熔融成薄膜狀覆在工作面上。SiO2生成量增加，從而可封閉氣孔和形成陶瓷結(jié)合結(jié)構(gòu)，阻止氧進(jìn)入磚體內(nèi)部，改善石墨的氧化性能，提高耐火制品的使用壽命。但是，SiO2的存在對耐火磚抗侵蝕不利，應(yīng)根據(jù)不同使用部位控制SiC用量。
SiC粒度，有兩個(gè)問題要考慮：(1)用來抑制石墨的氧化;(2)改善耐火制品耐剝落等性能。為此，SiC粒度既有-0.074mm的細(xì)粉，又有0.15mm的細(xì)粉。
SiC顏色有黑色綠色兩種。綠色SiC性能優(yōu)于黑色SiC，根據(jù)使用部位及成本而選擇。此外，SiC與石墨的次料，視使用部位而慎重選擇。SiC的用量，根據(jù)不同使用部位控制，一般為10% ~ 15%。
(四)抗氧化劑和特種耐侵蝕劑
除上述主體原料之外，尚添加抗氧化劑，特種耐侵蝕劑等。抗氧化劑有多種，如金屬鋁粉、硅粉、鎂粉，非氧化物B4C、Si3N4、Cr2O3等。這些抗氧化劑除抑制石墨氧化之外，某些抗氧化劑尚有提高耐火磚強(qiáng)度的功能，從而能改善耐火磚的抗沖刷和磨損。表1為相同配方、相同工藝參數(shù)下的紅柱石-SiC-C 磚，加入與不加抗氧化劑對耐火磚性能的影響。但是抗氧化劑都較昂貴，根據(jù)使用部位和耐火磚的成本而有不同的選擇。
