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铝碳砖

铝碳是指以刚玉(或高铝矾土、莫来石)和碳素为主要原料,加入碳化硅、金属硅等抗氧化添加剂等,用沥青或树脂一类有机结合剂黏结而成的碳复合耐火砖。广义地讲,以氧化铝和碳素为主要成分的耐火砖就称为铝碳砖

铝碳产生的背景,是随着冶金技术的进步,特别是连续铸钢技术和铁水预处理技术的发展,人们要求耐火砖具有良好的抗侵蚀和抗热震稳定性,使得高铝原料和碳素原料复合的铝碳砖得到迅速发展。目前,铝碳制品以其良好的性能广泛用作连铸滑板、长水口、浸入式水口、整体塞棒,铁水预处理容器(如鱼雷罐车和铁水罐等)的内衬等。另外,用于现代高炉出铁沟的耐火砖(简称铁沟料)也是以A12O3为主要原料,添加SiCC制成的Al2O3-SiC-C不定形耐火材料。虽然铁沟料品种众多,有捣打料、可塑料、浇注料、振动料等,结合方式除沥青或树脂结合之外,还有化学结合、水泥和黏土结合等,但亦属于铝碳砖的范畴。

按生产工艺来分,可将铝碳砖分为两大类:不烧铝碳砖和烧成铝碳砖。不烧铝碳砖(简称铝碳砖)属于碳结合材料。由于其抗氧化性明显优于镁碳砖,抗Na2O系渣侵蚀的性能优良,因此在铁水预处理设备中得到了广泛的应用。烧成铝碳砖(简称烧成铝碳砖)属于陶瓷结合型,或者说属于陶瓷-碳复合结合型。它大量用作连铸用滑动水口滑板,长水口、浸入式水口及上下水口砖、整体塞棒等。烧成铝碳砖以其高强度、高抗侵蚀性能及高的抗热震稳定性,成为长寿型的铸锭用耐火砖

烧成铝碳砖(如铝碳质滑板)的生产工艺如图所示。

其生产工艺要点是: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。

在铝碳砖的制造过程中,越来越多地采用高纯原料,如A12O3的质量分数大于98%一99.5%的烧成刚玉或电熔刚玉,A12O3的质量分数在7O%一76%的合成莫来石,或硅线石、红柱石,也有的采用优质矾土熟料。另外,为了改善成型性能和促进烧结,有时加入少量黏土,所以滑板中一般含有一定数量的SiO2。刚玉抗渣蚀性能好,它的膨胀系数明显高于莫来石,而一定数量的莫来石的存在有利于提高滑板的抗热震稳定性。随着SiO2质量分数的增加,滑板的抗侵蚀性有可能下降。西欧各国和日本的滑板中一般含质量分数为5%一12%的SiO2,合成莫来石的质量分数最多不超过30%。国内烧成铝碳滑板中多数含SiO2量较低,有的几乎不含SiO2

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