基本介紹
- 中文名：碳化矽磚
- 外文名：silicon carbide brick
- 特點：熱導率高，有良好的耐磨性
- 相關套用：鋁電解槽內襯、電爐爐襯等
- 分類：黏土結合、氮化矽結合碳化矽磚等
- 類別：耐火材料
簡介,碳化矽磚分類,生產工藝,用途,
簡介
以碳化矽為主要原料製成的耐火製品。碳化矽含量72%～99%。一般選用黑色碳化矽(SiC含量96%以上)作原料，加入結合劑(或不加結合劑)，經配料、混合、成型及燒成等工序製得。主晶相為碳化矽。主要品種有氧化物結合碳化矽磚、碳結合碳化矽磚、氮化物結合碳化矽磚、自結合碳化矽磚、再結晶碳化矽磚和半碳化矽磚等。具有耐磨、耐侵蝕性好，高溫強度大，熱震穩定性好，導熱率高，熱膨張係數小等特性，屬高性能耐火材料。
碳化矽磚分類
(1)黏土結合碳化矽磚
黏土結合碳化矽磚是以碳化矽為主要原料，以黏土為結合劑燒成的耐火製品。其特徵是熱導率高、熱膨脹係數小、抗熱震性和耐磨性好，是碳化矽系磚中最早開發出來的一種。
黏土結合碳化矽磚用黑色碳化矽為原料，其化學成分：SiC 98.0%，游離C 0.5%，Fe 0.2%，游離SiO2 0.6%，用結合性能良好的軟質黏土、紙漿廢液作結合劑。以往用的結合黏土比例較大，一般為10%～15%，現多用3%的黏土和5%的紙漿廢液。黏土加入量少的碳化矽磚熱導率比多黏土結合的碳化矽磚要高3～4倍，荷重軟化溫度和抗渣性也較高。結合黏土為3%的黏土結合碳化矽磚的製造工藝是，將粗、中、細SiC按可以獲得最大堆積密度的顆粒級配進行配製。先乾混均勻後再加入黏土，乾混3min後加入紙漿廢液(密度1.26～1.289/cm3)4%，進行混練。泥料水分約1.5%，困料12h後，泥料過4mm篩網，用壓磚機成型。磚坯體積密度2.5～2.79/cm3。在自然乾燥條件下乾燥2～4天，在隧道窯內燒成，燒成溫度1400℃。
(2)氮化矽結合碳化矽磚
氮化矽結合碳化矽磚是用SiC和Si粉為原料，經氮化燒成的耐火製品。其特點是以Si3N4為結合相。Si3N4以針狀或纖維狀結晶存在於SiC晶粒之間，是一種重要的新型耐火材料。
利用反應燒結原理，以氮化反應使含矽粉的SiC坯體燒結，燒成過程在通入氮氣、容易控制的密閉爐內完成。爐內溫度、壓力、氣氛均要嚴格控制。主要工藝參數：氮化氣體壓力0.02～0.04MPa，爐內氣氛含O2量小於0.01%，最終氮化溫度1350～1450℃，氮化總時間隨製品形狀、尺寸不同而異。
氮化矽結合碳化矽磚具有良好的耐鹼侵蝕性、抗熔融冰晶石潤濕性、抗氧化性、耐磨性、高導熱性、抗熱震性和極低的電導率。
氮化矽結合碳化矽磚主要用做高爐下部爐身內襯，比使用傳統耐火材料壽命提高1倍以上，此外，可用做鋁還原電解槽內襯、陶瓷窯具，有節能、提高壽命、不污染環境等優點，還可用做高爐風口水冷管套磚。
(3)重結晶碳化矽製品
重結晶(再結晶)碳化矽製品是以碳化矽為原料製成的碳化矽與碳化矽直接結合的耐火製品。其特點是無第二相存在，由100%α-SiC構成。製造重結晶碳化矽所用原料的化學組成如下：SiC 99.5%，游離C 0.2%，Fe 0.08%，游離SiO2 0.08%。
生產工藝
粗 、中、細SiC的配方應為5：1：4。製造碳化矽磚原料一般選用黑色SiC，其化學成分如下：SiC 98.0%，游離C 0.5%，Fe 0.2%，游離SiO2 0.6%。由於結合方式不同，工藝過程有差異。不同結合方式的簡要工藝是：
(1)氮化矽結合碳化矽磚：用粗、中、細碳化矽顆粒和細矽粉成型的坯體，在純N2氣體中，在1370℃產生一種以%26α-SiC為骨架和以%26α和%26β-Si3N4。為基質的氮化矽結合碳化矽磚。在基質中尚有少量殘留矽和SiO2N2在制品中，這些組分的相對含量隨製造工廠不同而異。
(2)結合碳化矽磚：將SiC、矽粉、炭粉按一定配比，混合、成型，在1400℃還原氣氛中燒成。在大多數情況下採用埋炭燒成。在燒成過程中，產生一種以%26α-SiC為骨架，以細晶粒%26β-SiC為基質的%26β-Si3N4結合SiC磚。%26β-SiC是在燒成過程中，細矽粉與細碳粉反應生成的，這種產品也含有少量殘留矽和碳。
(3)氧氮化矽結合碳化矽磚：這種磚配料時，細矽粉配比要少於碳化矽。
精煉爐