碳化硅澆注料是采用高純碳化硅(SiC)原料作為主要成分加入一定比例微粉添加劑,高純耐火水泥為結(jié)合劑生產(chǎn)的一種不定型耐火材料,具有耐高溫,抗磨損,抗沖刷,抗剝落,抗侵蝕和防結(jié)皮的優(yōu)良性能,以碳化硅為主要原料的不定形耐火材料還有碳化硅噴涂料,碳化硅可塑料等等,可以澆注、噴涂以及涂抹施工。
那么碳化硅澆注料有哪些優(yōu)點(diǎn)呢?我們展開來分析一下:
1. 抗磨損:由于材料的主要成分是碳化硅(SiC),又稱金剛砂,天然的很少,工業(yè)上用的都為人工合成原料。它有兩種晶型:低溫形態(tài)的β-SiC,屬于立方結(jié)構(gòu),高溫形態(tài)的α-SiC,屬于六方結(jié)構(gòu)。其真密度為3.21g/cm3,分解(升華)溫度為2600℃。它是一種硬質(zhì)材料,其莫氏硬度為9。早在1893年,合成SiC粉末已大量生產(chǎn),用作磨料。碳化硅的研磨能力為0.25~0.28,高于剛玉。
2. 耐高溫:碳化硅的耐高溫性好,常壓下,碳化硅的不一致熔融溫度為2760℃。達(dá)625MPa。
3. 抗侵蝕抗氧化防結(jié)皮:加熱至1000℃時(shí),SiC的表面發(fā)生氧化并形成一層SiO2保護(hù)膜。這層薄膜阻礙了氧的擴(kuò)散,延緩了氧化速率,保護(hù)了被膜覆蓋的碳化硅,提高了碳化硅材料的使用壽命。
1300℃時(shí),膜內(nèi)開始有方石英析出,方石英的晶型轉(zhuǎn)化引起膜的開裂,氧化速度加快。
1500~1600℃時(shí),氧化速率加快,但產(chǎn)生的SiO2層也厚,碳化硅仍可長期工作。溫度升至1627℃時(shí),SiO2層被破壞,碳化硅氧化反應(yīng)加劇,所以1627℃是碳化硅在含氧化劑氣氛下工作的最高溫度。
碳化硅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,耐酸性很好。碳化硅不和煮沸的鹽酸、硫酸、硝酸反應(yīng),≤1300℃時(shí)不和H2、N2、COR2O侵蝕,1000℃以上被RO侵蝕。高溫下,碳化硅受Cl2、F2、H2的侵蝕,也能和H2O反應(yīng)。溫度≥1370℃時(shí)碳化硅和Cr2O3反應(yīng)形成金屬硅化物。
碳化硅不適合切削鋼材。溫度升高時(shí),SiC會(huì)和Fe反應(yīng)形成硅鐵合金和碳化鐵。但碳化硅可以用于研磨鑄鐵。這是由于鑄鐵的碳、硅含量很高,對碳化硅的反應(yīng)不敏感之故。
4. 抗熱震性:碳化硅粉為150目時(shí),SiC沒有完全被氧化,在SiC粒子周圍產(chǎn)生圍繞SiC粒子的縫隙或部分縫隙,提高了澆注料的抗熱震穩(wěn)定性和強(qiáng)度,而未被氧化完的SiC也起到顆粒增強(qiáng)體的作用。
5. 高導(dǎo)電性:碳化硅的導(dǎo)電性較強(qiáng),屬于半導(dǎo)體,溫度達(dá)2000℃時(shí),碳化硅的導(dǎo)電能力和石墨相當(dāng)。
當(dāng)然除了以碳化硅為主要成分的碳化硅澆注料,還有在高鋁質(zhì)、剛玉質(zhì)不定形耐火材料中加入碳化硅,使得SiC既可以作為主成分制成SiC質(zhì)澆注料,也可以作為添加成分來改善其它澆注料的性能,尤其是抗渣性和熱震穩(wěn)定性。王璽堂等在1999年研究開發(fā)了Al2O3-SiC-C質(zhì)高爐出鐵溝自流澆注料,該澆注料具有強(qiáng)度高、耐侵蝕性好、通鐵量高以及良好的抗熱震性和抗氧化性能等。SiC在不定形耐火材料中的應(yīng)用最常見的是用于高爐出鐵溝工作襯,已有20余年的歷史,使用效果良好。目前,國內(nèi)外較大型高爐普遍采用的都是Al2O3-SiC-C質(zhì)澆注料,使鐵溝的使用壽命得以大大延長。
了解了這么多碳化硅澆注料的特點(diǎn),那么碳化硅澆注料用在什么地方呢?
1. 鋼鐵行業(yè)的鐵水預(yù)處理器襯體、沖天爐、感應(yīng)爐襯體;
2. 固廢處理行業(yè)垃圾焚燒爐的燃燒室側(cè)墻襯體和鍋爐管保護(hù)襯;
3. 水泥行業(yè)的水泥窯預(yù)熱器襯體、回轉(zhuǎn)窯窯頭,篦冷機(jī)磨損墩;
4. 電力行業(yè)火電廠的旋風(fēng)分離器襯體、循環(huán)流化床爐的燃燒室、內(nèi)襯及高溫分離器返料器部分;
5. 陶瓷行業(yè)的燒成窯棚板;
6. 有色金屬冶煉行業(yè)的出硅口、出鋁口等還原爐襯。
7. 能源行業(yè)的生物質(zhì)顆粒爐燃燒機(jī)等易磨損部位。
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