紅柱石-SiC-C磚

根據紅柱石耐磨、抗侵蝕性能等特點，對紅柱石- SiC-C磚進行進一步研制與應用。20年來該廠已生產數千噸產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，期間未經噴補。

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、特級礬土熟料等，尤其在基質部分，添加特種抗侵蝕原料，以提高材料的致密度、耐壓強度和抗侵蝕性。選擇氧化鋁原料要注意以下幾點：

(1) 以特級高鋁礬土為主體原料生產的特等高鋁磚，雖然其強度較高，但在使用中更容易引起結構剝落，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。當然，原料中R2O組分對耐火磚的侵蝕性也產生有害影響。

(3) 混鐵車內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良的抗侵蝕性能。

(4) 磚縫是內襯耐火磚砌筑的薄弱環節，鐵水、渣等易通過磚縫擴大對磚的侵蝕，造成耐火磚砌體的損壞。

據此，含紅柱石的ASC磚，在氧化鋁原料的選擇上應注意以下幾點：

(1) 根據混鐵車不同部位，選用不同Al2O3含量的原料(相應SiO2含量有變化)制成多品種的耐火磚，以保持內襯的均衡損壞。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，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生微膨脹或反應產生膨脹的原料，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

石墨的膨脹系數很小(201000℃，α= 1.4 X 10-6℃)，彈性模量小(0.088MPa)，導熱性好(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，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管，由于石墨此特性，熔渣不能進入內壁涂有石墨的毛細管，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狀結構，對耐火磚性能有利。鱗片石墨的選擇，要根據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，其膨脹系數小，導熱好。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，其基本反應為：

SiC(s)+C0(g)→SiO(g)+2C(s)

SiC(s)+ C0(g)→SiO2+ C(s)

綜合反應：SiC(s)+ 2CO(g)SiO2+ 3C(s)

從以上SiC的反應可見：

(1) SiC的分解，補充了一部分的C(s)。

(2) 1mol SiC生成1mol SiO2和3mol C，反應將導致產生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入磚體產生氧化。

(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合結構，阻止氧進入磚體內部，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，應根據不同使用部位控制SiC用量。

SiC粒度，有兩個問題要考慮：(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的細粉，又有0.15mm的細粉。

SiC顏色有黑色綠色兩種。綠色SiC性能優于黑色SiC，根據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，根據使用部位和耐火磚的成本而有不同的選擇。