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铝碳砖产生的背景,是随着冶金技术的进步,特别是连续铸钢技术和铁水预处理技术的发展,人们要求耐火砖具有良好的抗侵蚀和抗热震稳定性,使得高铝原料和碳素原料复合的铝碳砖得到迅速发展。目前,铝碳制品以其良好的性能广泛用作连铸滑板、长水口、浸入式水口、整体塞棒,铁水预处理容器(如鱼雷罐车和铁水罐等)的内衬等。另外,用于现代高炉出铁沟的耐火砖(简称铁沟料)也是以A12O3为主要原料,添加SiC和C制成的Al2O3-SiC-C不定形耐火材料。虽然铁沟料品种众多,有捣打料、可塑料、浇注料、振动料等,结合方式除沥青或树脂结合之外,还有化学结合、水泥和黏土结合等,但亦属于铝碳砖的范畴。
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。
高炉铝碳砖制品在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耐火材料高炉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,延长了高炉铝碳砖的使用寿命。
连铸中间包用铝碳质耐火材料特性:整体性好,使用安全。可通过塞棒向中间包水口吹氩,可更好净化钢水。强度高、耐钢水及熔渣侵蚀。耐磨、使用寿命长。
烧成铝碳砖的生产工艺要点是在氧化铝原料(如烧结刚玉、电熔刚玉或烧结刚玉及合成莫来石料)中掺入碳素原料,并添加硅粉、SiC粉、铝粉等少量其他原料,以酚醛树脂或沥青为结合剂,经配料、混合、等静压成型(或机压成型),在还原气氛中1300℃左右烧成,再经热处理和油浸及机械加工而成。
铝碳质特种耐火材料是指以氧化铝和碳素为原料,大多数情况下还加入其他原料,如SiC、金属Si、Al等,用沥青或树脂等有机结合剂粘结而成的碳复合特种耐火材料。广义上讲,以氧化铝和碳为主要成分的耐火材料均称为铝碳质耐火材料。铝碳质耐火材料按其生产工艺不同,又可分为两类:不烧铝碳质耐火材料和烧成铝碳质耐火材料。
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