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鋁碳磚

鋁碳是指以剛玉(或高鋁礬土、莫來石)和碳素為主要原料,加入碳化硅、金屬硅等抗氧化添加劑等,用瀝青或樹脂一類有機結合劑黏結而成的碳復合耐火磚。廣義地講,以氧化鋁和碳素為主要成分的耐火磚就稱為鋁碳磚。

鋁碳產生的背景,是隨著冶金技術的進步,特別是連續鑄鋼技術和鐵水預處理技術的發展,人們要求耐火磚具有良好的抗侵蝕和抗熱震穩定性,使得高鋁原料和碳素原料復合的鋁碳磚得到迅速發展。目前,鋁碳制品以其良好的性能廣泛用作連鑄滑板、長水口、浸入式水口、整體塞棒,鐵水預處理容器(如魚雷罐車和鐵水罐等)的內襯等。另外,用于現代高爐出鐵溝的耐火磚(簡稱鐵溝料)也是以A12O3為主要原料,添加SiCC制成的Al2O3-SiC-C不定形耐火材料。雖然鐵溝料品種眾多,有搗打料、可塑料、澆注料、振動料等,結合方式除瀝青或樹脂結合之外,還有化學結合、水泥和黏土結合等,但亦屬于鋁碳磚的范疇。

按生產工藝來分,可將鋁碳磚分為兩大類:不燒鋁碳磚和燒成鋁碳磚。不燒鋁碳磚(簡稱鋁碳磚)屬于碳結合材料。由于其抗氧化性明顯優于鎂碳磚,抗Na2O系渣侵蝕的性能優良,因此在鐵水預處理設備中得到了廣泛的應用。燒成鋁碳磚(簡稱燒成鋁碳磚)屬于陶瓷結合型,或者說屬于陶瓷-碳復合結合型。它大量用作連鑄用滑動水口滑板,長水口、浸入式水口及上下水口磚、整體塞棒等。燒成鋁碳磚以其高強度、高抗侵蝕性能及高的抗熱震穩定性,成為長壽型的鑄錠用耐火磚。

燒成鋁碳磚(如鋁碳質滑板)的生產工藝如圖所示。

其生產工藝要點是:在氧化鋁原料(如燒結剛玉、電熔剛玉或燒結剛玉及合成莫來石料)中摻入碳素原料,并添加硅粉、SiC粉、鋁粉等少量其他原料,以酚醛樹脂或瀝青為結合劑,經配料、混合、等靜壓成型(或機壓成型),在還原氣氛中1300℃左右燒成,再經熱處理和油浸及機械加工而成。

在鋁碳磚的制造過程中,越來越多地采用高純原料,如A12O3的質量分數大于98%一99.5%的燒成剛玉或電熔剛玉,A12O3的質量分數在7O%一76%的合成莫來石,或硅線石、紅柱石,也有的采用優質礬土熟料。另外,為了改善成型性能和促進燒結,有時加入少量黏土,所以滑板中一般含有一定數量的SiO2。剛玉抗渣蝕性能好,它的膨脹系數明顯高于莫來石,而一定數量的莫來石的存在有利于提高滑板的抗熱震穩定性。隨著SiO2質量分數的增加,滑板的抗侵蝕性有可能下降。西歐各國和日本的滑板中一般含質量分數為5%一12%的SiO2,合成莫來石的質量分數最多不超過30%。國內燒成鋁碳滑板中多數含SiO2量較低,有的幾乎不含SiO2。

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