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在铝碳砖的制造过程中,越来越多地采用高纯原料,如A12O3的质量分数大于98%一99.5%的烧成刚玉或电熔刚玉,A12O3的质量分数在7O%一76%的合成莫来石,或硅线石、红柱石,也有的采用优质矾土熟料。另外,为了改善成型性能和促进烧结,有时加入少量黏土,所以滑板中一般含有一定数量的SiO2。刚玉抗渣蚀性能好,它的膨胀系数明显高于莫来石,而一定数量的莫来石的存在有利于提高滑板的抗热震稳定性。随着SiO2质量分数的增加,滑板的抗侵蚀性有可能下降。西欧各国和日本的滑板中一般含质量分数为5%一12%的SiO2,合成莫来石的质量分数最多不超过30%。国内烧成铝碳滑板中多数含SiO2量较低,有的几乎不含SiO2。
铝碳砖制品在40-120℃的隧道干燥器中进行干燥,装窑采用在窑车上砌盒子,加焦炭密封砖坯的办法,要求焦炭烘干至残余水分≤1.0%。微孔铝碳砖的导热性能优于焦炭,故装窑时要求砖砖紧靠,砖与砖之间不放焦炭,以充分利用热源,利于烧成。微孔铝碳砖中碳含量较高,碳在高温下极易被氧化,故砖应在还原气氛中烧成,烧成温度1540±10℃,保温14-16h。含C和SiC耐火材料铝碳砖在使用过程中,其炭素组分易被CO2、H2O氧化形成脱碳层。另外,Al2O3相材料因与石墨的热膨胀率相差较大,在加热过程中结构易疏松,因而加速了高温熔体(渣水和铁水)的侵蚀和冲刷。加入抗氧化剂后由于抗氧化剂的活性较强优先被氧化,而且生成的新物相堵塞了气孔,阻止了CO2、H2O的渗透,从而抑制、延缓了C和SiC的氧化,延长了铝碳砖的使用寿命。
铝碳砖其品种有铝碳质滑板砖、铸口砖、耐碱铝碳砖和高炉铝碳砖等,性能特点是抗侵蚀性强、热震稳定性好、强度高和热导率高。高炉铝碳砖的品种不同,使用的原材料也有区别。耐火骨料和粉料主要用特级、一级矾土熟料,也可用白刚玉、棕刚玉等材料;碳素材料主要用鳞片石墨,还有中温沥青等;碳化硅则用特级或一级品,也可用致密SiC;结合剂用酚醛树脂,其固含量≥75%,游离酚≤6%,残碳量≥43%,含水率≤2%,密度1.1 g·cm-3左右。
高炉铝碳砖是高炉内衬更新换代的良好材料,其性能优于高炉内衬传统耐火砖,与氮化硅结合碳化硅砖的性能相似,成本降低2/3。因此,铝碳砖问世以来,已在高炉上得到了应用,并获得良好的使用效果。铝碳砖属于铝碳质耐火材料范围。所谓铝碳质耐火材料就是用含氧化铝材料和碳素材料作原料、有时掺加碳化硅、金属硅粉等外加物,用树脂等有机结合剂制成的碳结合耐火材料。
烧成铝碳砖的生产工艺:在氧化铝质原料(刚玉、莫来石、铝矾土)中添加碳质原料,并添加硅粉、Sic粉等少量其他原料,然后以树脂或沥青为结合剂,经配料、混合、压制成型,在还原气氛中1300℃左右烧成。对于不烧铝碳砖,常用的制作原料有:刚玉、莫来石、一级二级高铝矾土熟料、石墨、Sic和Si粉。常用结合剂有:树脂、焦油、沥青等。铝碳砖需根据使用用途来制作,不同用途不同功能的铝碳砖选用原料也不同。
通过冲天炉应用高炉使用的致密型不烧铝碳砖的试验研究,为在高温长时间下操作的冲天炉找到了一种新型的耐火材料。通过对砌炉方式和砖型的改造,铝碳砖的使用寿命达到了35炉。铝碳砖作为一种中性耐火材料,因其耐碱性能良好,为在冲天炉内进行脱硫创造了条件。生产过程表明,铁液中的含硫量平均降低了0.02%~0.05%,从而提高了铁液质量。铝碳砖在冲天炉上使用时,应调整送风强度,避免风眼砖上挂渣。
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