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矾土-碳化硅砖的性能指标及技术要求

作者:小编 分类:新闻资讯 时间:2021-04-07 浏览:

矾土-碳化硅砖于20世纪90年代初试制成功, 曾叫做HMS高耐磨砖, 在建材行业也称硅莫砖。耐磨系数高于磷酸盐结合高铝砖五倍以上。早在1891年美国人艾奇发明合成了碳化硅,其具有高的耐火度和热导率,低的热膨胀系数,在还原性气氛下到2600℃保持稳定。根据结合相的不同,可以将碳化硅制品分为莫来石结合、黏土结合、二氧化硅结合、Si3N 4结合、Sialon结合、Si2N2O结合等。其不同结合碳化硅质耐火材料的性能指标见表1


1不同材质结合联化硅制品理化指标
矾土-碳化硅砖的性能指标及技术要求(图1)

20世纪80年代末期,氧化物与非氧化物的复相耐火材料成为研究热门,在钟香崇院士的领导下,我国也开展了复相耐火材料的研究,作为非氧化物,碳化硅得到了很大的关注,碳化硅-锆英石、碳化硅-莫来石、碳化硅-刚玉等先后研制成功。相较于单一碳化硅材料,这些复相耐火材料具有更好的性能,其一:抗氧化性较好,复相材料的氧化属于保护性氧化, 碳化硅氧化得到的SiO2会在材料表面形成保护层, 阻碍了氧化向材料内部的渗透; 其二:复相材料烧成温度较单一材料低,而复相材料的强度却更高;其三:可以结合不同物相的优良性能。纯刚玉结合碳化硅材料,靠碳化硅氧化产生的SiO2与基质中的AI2O 3反应生成莫来石结合但是体系中生成的二次莫来石有限, 烧成温度也比较高,因此,需要通过添加金属硅和铝等添加物来实现二次莫来石化。在我国,天然高铝矾土资源得天独厚,属于水铝石-高岭石型, 用高铝矾土熟料与SiC生产复相耐火材料, 受到了很大关注。特级或者一级高铝熟料主要由刚玉、莫来石及少量玻璃相组成, 它构成矾土-碳化硅的骨架, 基质由SiCSiO2SiO2质材料构成。二次莫来石化效应由碳化硅氧化产生的SiO2与基质中的AI2O 3反应产生。为了防止碳化硅的过度氧化导致材料的强度下降,一般会往材料中加入抗氧化剂金属硅或者铝,但是加入量一般不超过2%,因为过高的加入量产生的莫来石化会导致材料的显气孔率上升。此外,矾土中的杂质氧化钛和氧化铁可以作为助烧剂,有利于试样的烧结致密化。因此,矾土-碳化硅主要由莫来石、刚玉、碳化硅和玻璃相组成,在颗粒交界处形成的为莫来石、玻璃相及碳化硅。

 

矾土碳化硅复相材料技术要求 
      
     
随着矾土-碳化工艺技术的进步,其制品的质量得到了显著的提高,技术性能要求也大幅度提高。一般来说,矾土-碳化硅砖具有如下的优良性能:

 

    (1)耐高温

    所用的衬砖须经得住1400℃左右的持续高温负荷,荷重软化温度应超过1500℃,以确保在工作温度下的良好的体积稳定性。

 
 
(2)耐磨性好

     矾土-碳化硅的主晶相是莫来石、碳化硅、刚玉;其中碳化硅具有良好的耐磨性,较高的莫氏硬度和体积密度

    
     
(3)抗热震性能优良
    
矾土-碳化硅砖应用在水泥回转窑时,窑每转动一次时,耐火材料就会经受与水泥熟料接触到直接暴露在窑内的气体中,这个过程一般会经历将近400℃的温差,周期性的热应力对矾土-碳化硅耐火材料有很大的损坏,因此,要求矾土-碳化硅复相材料应具有良好的抗热震性能。

     
     
(4)抗酸碱性气体侵蚀性能优良
 
窑气流中的SO2Na2OK2O等气体容易通过裂纹或者气孔进入到材料的内部,与材料中的组分发生反应,导致耐火材料的损毁,因此,要求矾土-碳化硅应具有良好的抗酸碱性气体侵蚀的能力。

 
       
(5)隔热性能好

      矾土-碳化硅的热导率(2.3~2.5W/(m-K))较碱性制品(2.69~2.74W/(m·K))低;用于水泥回转窑各部位,与碱性砖相比,筒体表面温度会降低100℃以上,具有节能环保的重要意义。


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