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烧成微孔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。
铝碳砖试样的制备过程为:先把特级矾土骨料混炼1min,然后加入2/3的树脂混合2min,再加入预混合粉混炼10min,*加入剩余树脂混炼10min,*加入剩余树脂混炼15min,出料后在400t摩擦压砖机下成型,干燥、烧成后经检选得到成品。为保证泥料及坯体的性能,特级矾土骨料要求加热到50-60℃,树脂要求水浴加热到50℃左右。烧成微孔铝碳砖采取基质共磨工艺。具体是将电熔白刚玉、炭素材料、SiC硅微粉、添加物及抗氧化剂等一起加入筒磨机细磨,制成预混合粉。
高炉要求耐火材料具有良好的热震稳定性,耐高温,抗侵蚀,抗冲刷,抗氧化,耐磨等性能。目前,国内大中型高炉主要用Si3N4或Sialon结合SiC和烧成微孔铝碳砖,其中,后者因造价较低,不需专用氮化设备而更受欢迎。烧成微孔铝碳砖试验用主要原料为阳泉特级矾土熟料,电熔白刚玉、炭素材料,SiC等,采用的炭素材料含量不小于95%,SiC材料中SiC含量不小于90%。
烧成微孔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。
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。
烧成微孔铝碳砖制品在40-120℃的隧道干燥器中进行干燥,装窑采用在窑车上砌盒子,加焦炭密封砖坯的办法,要求焦炭烘干至残余水分≤1.0%。微孔铝碳砖的导热性能优于焦炭,故装窑时要求砖砖紧靠,砖与砖之间不放焦炭,以充分利用热源,利于烧成。微孔铝碳砖中碳含量较高,碳在高温下很 易被氧化,故砖应在还原气氛中烧成,烧成温度1540±10℃,保温14-16h。含C和SiC耐火材料烧成微孔铝碳砖在使用过程中,其炭素组分易被CO2、H2O氧化形成脱碳层。另外,Al2O3相材料因与石墨的热膨胀率相差较大,在加热过程中结构易疏松,因而加速了高温熔体(渣水和铁水)的侵蚀和冲刷。加入抗氧化剂后由于抗氧化剂的活性较强优先被氧化,而且生成的新物相堵塞了气孔,阻止了CO2、H2O的渗透,从而抑制、延缓了C和SiC的氧化,延长了烧成微孔铝碳砖的使用寿命。
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