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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。
不烧铝碳质耐火材料属于碳结合型耐火材料,由于其抗氧化性明显优于镁碳砖,且抗Na2O系渣的侵蚀性能优良,因此在高炉、铁水包等铁水预处理设备中得到广泛的应用。烧成铝碳质耐火材料属于陶瓷结合型耐火材料,其强度高、抗侵蚀和抗热震性能好。氧化铝具有高的抵抗酸、碱性炉渣、金属和玻璃溶液作用的能力。它在高温下的氧化性气氛或是还原性气氛中使用,均能受到良好的使用效果。而碳素原料特别是石墨具有高的热导率和低的线膨胀系数,同时与渣和高温溶液具有不湿润性。因此铝碳砖具有优良的性能。
烧成微孔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。
高炉要求耐火材料具有良好的热震稳定性,耐高温,抗侵蚀,抗冲刷,抗氧化,耐磨等性能。目前,国内大中型高炉主要用Si3N4或Sialon结合SiC和烧成微孔铝碳砖,其中,后者因造价较低,不需专用氮化设备而更受欢迎。烧成微孔铝碳砖试验用主要原料为阳泉特级矾土熟料,电熔白刚玉、炭素材料,SiC等,采用的炭素材料含量不小于95%,SiC材料中SiC含量不小于90%。
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