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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。
烧成微孔铝碳砖制作各原料的配比(%)为:粗矾土45-55;中矾土10-15;预混合粉35-40;结合剂4-4.5。选用热塑性树脂做结合剂。硅微粉的加入量以2%左右为宜,活性炭的加入量为2%-3%。电熔白刚玉和抗氧化剂粒度要求在0-0.044mm之间,硅微粉和添加物粒度要求在0-5μm之间。采用强制式碾轮混砂机进行混料,结合剂分二次加入。混好的料要求手感好,易成型。
连铸中间包用铝碳质耐火材料,主要有上水口、下水口和塞棒,这些又叫异型铝碳砖。连铸水口及塞棒等是以刚玉和石墨为主要原料,加入少量的添加剂,采用酚醛树脂为结合剂,经混炼、成型、干燥后在无氧化烧成窑内烧成,烧成温度在1350℃,经加工后,喷涂防氧化涂料即可。
烧成微孔铝碳砖制品在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耐火材料烧成微孔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,延长了烧成微孔铝碳砖的使用寿命。
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。
烧成铝碳砖属于陶瓷结合或陶瓷一碳复合结合材料,它大量用作连铸用滑动水口滑板、长水口、浸入式水口上、下水口砖和整体塞棒等。不烧铝碳砖属于碳结合材料,由于抗氧化性明显优于镁碳砖,抗Na2O系渣的侵蚀性能优良,因此在铁水预处理设备中得到了广泛的应用。铝碳砖又叫铝碳耐火砖,它是以刚玉(高级铝矾土、莫来石等)和石墨为主要原料制成的含碳质耐火材料,铝碳砖根据制作工艺分为烧成铝碳砖和不烧铝碳砖。
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