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烧成铝碳砖的生产工艺要点是在氧化铝原料(如烧结刚玉、电熔刚玉或烧结刚玉及合成莫来石料)中掺入碳素原料,并添加硅粉、SiC粉、铝粉等少量其他原料,以酚醛树脂或沥青为结合剂,经配料、混合、等静压成型(或机压成型),在还原气氛中1300℃左右烧成,再经热处理和油浸及机械加工而成。
烧成铝碳砖采用坩埚法进行抗渣性试验。所用高炉渣的主要化学成分(%)为:CaO 40.24,MgO 10.41,SiO2 35.08,Al2O3 11.26,MnO 0.82,FeO 0.91。
烧成铝碳砖其性能如下:Al2O3 71.4%,C 11.2%,TFe 1.4%,体积密度2.85g.cm-3,显气孔率12%,平均孔径0.2621μm,<1μm孔容积74.26%,常温耐压强度72.5MPa,热导率(0-800℃)13.12W.(m.K)-1,透气度0.575μm2,抗碱性-9.24%(强度下降率)。通过控制生产工艺,添加合适的添加物及优良的结合剂,可以制得性能优良的高炉用烧成微孔铝碳砖。该产品具有高强度,低气孔率,抗氧化、抗侵蚀、抗冲刷及热震稳定性好等特点,适合砌筑在高炉炉腰和炉腹等部位。铝碳砖可广泛应用于高炉炉身上部的铁口、风口、炉底、炉腹、热风炉、热风主、支管蓄热室格子砖、燃烧室、混风室等部位,具有品种齐全、成套完善、使用寿命长等特点。
烧成铝碳砖用的耐火骨料临界粒径为8mm,其通用配合比:粗骨料40%~60%、细骨料5%~20%、鳞片石墨8%~15%、SiC4%~10%、耐火粉料15%~25%和结合剂4%~6%。另外,根据需要掺加超微粉、抗碱剂和膨胀剂等外加物。高炉作为炼铁的主体设备,风口区和炉腹主要受高温状态的煤气、炉渣、铁水、焦炭的上、下运动和各种高温冶金反应的影响;炉腹和炉身下部主要受高FeO炉渣、碱金属、锌及CO的侵蚀以及CO2、H2O的氧化等影响。
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。
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。
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