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高炉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。
连铸中间包用铝碳质耐火材料,主要有上水口、下水口和塞棒,这些又叫异型铝碳砖。连铸水口及塞棒等是以刚玉和石墨为主要原料,加入少量的添加剂,采用酚醛树脂为结合剂,经混炼、成型、干燥后在无氧化烧成窑内烧成,烧成温度在1350℃,经加工后,喷涂防氧化涂料即可。
高炉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。
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。
高炉铝碳砖制作各原料的配比(%)为:粗矾土45-55;中矾土10-15;预混合粉35-40;结合剂4-4.5。选用热塑性树脂做结合剂。硅微粉的加入量以2%左右为宜,活性炭的加入量为2%-3%。电熔白刚玉和抗氧化剂粒度要求在0-0.044mm之间,硅微粉和添加物粒度要求在0-5μm之间。采用强制式碾轮混砂机进行混料,结合剂分二次加入。混好的料要求手感好,易成型。
铝碳质耐火材料具有优异的抗渣性能和抗热震性能。与镁碳质耐火材料相比,铝碳质耐火材料具有更好的抗碱侵蚀和抗TiO2渣侵蚀能力。对于烧成铝碳砖,由于添加物硅与碳在高温下反应形成碳化硅,使其具有双重结合系统,即碳结合和陶瓷结合,因而烧成铝碳质耐火材料具有高的力学性能,在连铸中不但充当传统的耐火材料,而且是一种功能结构材料。
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