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氮化硅在耐火材料工业中的应用

编辑:保温砖 时间:2021-04-16 浏览:483
氮化硅陶瓷具有高温强度高,2021年4月16日耐磨性和耐蚀性好等优异的高温性能,2021年4月16日被认为是很有发展前景的高温结构材料。强共价键及高温2021年4月16日下的低扩散系数,导致氮化硅陶瓷的制造必须借助于高温高压及烧结剂,否则很难生产出高质量的氮化硅材料。这些生产成本及设备的限制,目前,2021年4月16日氮化硅在耐火材料中一般只是以结合相的形式存在,从而达到难烧结物相结合的目的。例如铝电解槽用氮化硅结合碳化硅材料等等都是以氮化生成的Si3N4作为结合相,2021年4月16日Si3N4也常常以粉料的形式引入到耐火材料中。
 
 
(1)在炼铁耐火材料中的应用
 
 
近些年来,大型高炉所用的刚玉-碳化硅-氮化硅-碳制品有了长足的发展。而氮化硅、氧氮化硅或塞隆结合的碳化硅耐火制品在大型高炉的中段部位、轻质保温砖 焦炉承重部位己经得到了大规模的应用。另外,刚玉-碳化硅-氮化硅-碳质的耐火材料在鱼雷车的应用也越来越多,其抗侵蚀性良好,耐磨损,抗冲刷,鱼雷车内衬耐火材料的使用寿命大大提高。
 
 
目前,国外己有约61%的高炉采用含Si3N4的耐火材料,特别是炉缸直径为12?15m的大型高炉采用它的己有68%。据统计,在过去10年里,在127座高炉里砌筑了3500吨以上的此类优质制品。多数高炉的使用量为每座270?800吨,使用部位从风口、炉腹、炉腰到炉身中下部,而高炉中段主要推广使用氮化硅结合制品。日本神户钢铁公司古川钢铁厂,在混铁车上尝试添加少量的纯β-Si3N4到Al2O3-SiC-C砖中,实验证明,其抗渣蚀性和抗氧化性都得到明显改善。
 
 
(2)在炼钢耐火材料中的应用
 
近几年来,氮化硅在国内外先后应用于钢包底部的滑板材料中。在滑板中添加氮化硅质材料,提高了滑板的耐磨性、抗冲刷性和使用寿命,降低了钢包精炼的吨钢成本;
 
(3)在铝、铜、锌等有色金属冶炼耐火材料中的应用
 
氮化硅陶瓷在高温下与金属溶液不润湿,所以其可用于有色金属冶炼过程的高温部件,如测温热电偶套管,冶炼
炉炉衬及各种容器内衬、坩埚等。氮化硅陶瓷制品抗热震性好,可以在高温下,或者在高温-低温循环中稳定的长期使
用。
 
 
(4)在窑具材料中的应用
 
 
陶瓷棚板即是以碳化硅为颗粒原料,金属Si为细粉,在高温氮气气氛下进行反应烧结制备的氮化硅结合碳化硅材料,使材料的性能得到大幅度地提高。同粘土结合的碳化硅棚板相比,山东耐火砖 材料的高温性能得到大幅度提高,并且解决了粘土结合碳化硅拥板使用时因碳化硅的氧化导致棚板鼓胀破坏的问题。
 
 
 
 
2.耐火浇注料的施工、伸缩缝留设以及缺陷修补的规范要求
施工是耐火浇注料应用在窑炉上的重要环节之一,也是影响窑炉最终使用周期的关键,在实际的过程中的规范要
求,可参考下文:
 
 
一、浇注料施工
1)浇注料配制
配比严格按设计或厂家技术说明,经试配试验确定后采用,各种用料应计量准确。搅拌方式采用强制式搅拌机拌制,搅拌用水应是饮用水,在满足易性条件下尽量减少加水量。下料顺序、搅拌
时间按供料厂家使用说明或技术要求。零星用料时可采用人工搅拌,至少应翻拌4个来回。
 
采用少量多次的搅拌原则。浇注料拌合后具有快硬性,拌合料一般应在30min内用完。为此搅拌机应尽量靠近使用地点,缩短运输距离和时间,每次拌的料用完后再拌第二次,宁可人等料,不得料等人。已初凝的余料不得使用。
 
 
2)施工环境温度;按规范要求>5℃。
 
3)浇注成型:
 
 
水平面予衬成型时,采用人工铺料手工涂抹方法施工,采用皮锤、木锤人工插捣。注意拉头和边角处的密实情况,不采用机械振捣,以免产生离析。用边模控制衬里厚度,中部可用探针测厚。将成型表面拍打密实、整平,用木抹子搓毛,便不得压光。施工缝应留成阶梯形接口继续施工前清理干次,充分湿润,注意接缝处加浆振捣,确保接缝严密性。
 
 
4)养护:一般在潮湿状下养护24-72小时,养护温度5-30℃;按厂家技术说明养护规定环境温度≤25℃自然养护3天,>25℃进行潮湿养护;按施工经验衬里施工2小时后开始养护,环境温度20-25℃用喷雾器每2-3小时喷雾一次,>25℃每1.5小时喷雾一次养护48小时,控制喷水量以下流淌为宜。
 
5)试块制作;每种配料施工时按规范规定每20m3为一批留置试块,检验项目为体积密度耐压强度、搞折强度及烧后线变化;本工程按计选用浇注粒每种牌号做一批共2组每组3块,检验项目如下,检验项目如下,其试验结果作为质量评定和交工验收依据。
 
二、伸缩缝留设:
浇注料应按设计留设伸缩缝。当设计设规定时,可按800-1200mm间距留设井字形伸缩缝。一般缝宽2-3mm,。保温材料生产厂家 也可在成型后切割成缝,缝深为厚度20-30mm。
 
三、炉底衬里施工:
a)炉底衬里应在炉内工作全部结束,脚手架完全拆除这后进行。1)表面平整,不得有麻面、裂纹和扒缝;
 
2)衬里庆密实,用0.5kg手锤每隔200mm轻敲击检查,其声音应铿实清脆,不允许有严重“沙哑声”或空鼓声。
否则应凿掉重衬。
 
四、缺陷修补
 
烘炉后,浇注料若有宽度大于5mm的裂纹或贯穿性网状裂纹,必须进行修补。

1)局部凿除将有缺陷处全部凿去露出坚实面或钢板面。有保温钉的衬里,至少应露出两个以上保温钉。凿去处应
形成里大外小的坑,坑口最小面积为外口300×600mm、内口400×700mm。
2)局部修补①将接合面清理干净,除去松动料与浮灰,先用水湿透,再用相同配比的衬里料他细捣实,抹平。②
宽度大于5mm的裂纹或贯穿性网状裂纹,用高温粘结剂+耐火纤维填塞。
 
 
3、施工中应注意的事项:
1、施工温度以10℃-30℃为宜,当温度过低时,应创造条件。
2、空气相对湿度超过85%时,不宜施工。
3、钢板表面温度低于大气露点以上3℃时或高于60℃以上时,不宜施工
4、风沙天,雨雾天不宜施工。