粘土碳化硅砖在铁水包的应用(yòng)

為(wèi)提高铁水包包衬寿命，根据铁水包目前使用(yòng)工艺中存在的问题，针对性的设计新(xīn)材质，新(xīn)材质须具备优异的抗热震性、同时要有(yǒu)一定的抗脱硫剂侵蚀性与保温性。针对铁水包使用(yòng)环境，國(guó)内外研究开发主要以铝碳质為(wèi)主，近年来烧铝碳化硅碳砖由于其优良的抗热震性能(néng)，抗侵蚀性能(néng)，已经在各大钢厂得到了广泛应用(yòng)，但因其含有(yǒu)石墨等碳材，渣線(xiàn)等裸露在空气中的部位容易氧化，变疏松并受到侵蚀，抗冲刷能(néng)力急剧下降，同时含有(yǒu)碳的情况下，导热系数较高，容易造成炉壳温度较高，热址损失大，容易结盖、结底，处理(lǐ)起来很(hěn)困难，造成生产被动。柳钢铁水包运输过程平均温降约190℃，相对其它钢厂温降略大，有(yǒu)些钢厂通过铁水包加盖减少了温降，但在铁水包敞口运转且周转路線(xiàn)较長(cháng)的钢厂温降结盖问题仍比较突出。根据这一情况，研发了对铁水包使用(yòng)工艺匹配性好，相关性能(néng)优良的粘土碳化硅砖，其抗热震性、保温性等优于铝铬碳化硅砖和铝碳化硅砖。
粘土碳化硅砖主要原料有(yǒu)焦宝石、红柱石、广西白泥、碳化硅、氧化铝微粉，抗氧化剂為(wèi)金属硅，结合剂為(wèi)亚硫酸纸浆废液。所用(yòng)主要原料焦宝石的纯度為(wèi)(ω(Al2O3)≥43.0%，粒度為(wèi)3mm~0mm;红柱石ω(Al2O3)≥69.0%，粒度為(wèi)3mm~0mm;广西内泥ω(Al2O3)≥30.0%，粒度為(wèi)200目;碳化硅ω(SiC)≥90.0%，粒度
提高铁水包包衬的使用(yòng)寿命首先要提高工作层耐火砖的抗热震性能(néng)。对于由于急速冷热交替而产生的热应力，合理(lǐ)的包衬结构内部应该具有(yǒu)更加良好的应力缓冲、释放机制，以防止热震微裂纹的扩散造成包衬的层状剥落。在热冲击下，对铝碳化娃砖等含有(yǒu)气孔的耐火材料而言，裂纹的产生、扩展和蔓延是和断裂表面能(néng)相关的，為(wèi)提高材料热震稳定性，应保证材料有(yǒu)高的弹性模量值，低的强度值。由表2可(kě)看出粘土碳化硅砖耐压强度相对于铝碳化硅砖低，有(yǒu)利于提高其抗热震性能(néng)。同时，由于其显气孔率高于铝碳化硅砖，均匀分(fēn)布的气孔对于热应力的缓冲、释放起到了很(hěn)好的效果，大大减少了层状裂纹和层状剥落的产生。
粘土碳化硅的SEM照片其基质部分(fēn)由烧结莫来石、碳化硅、焦宝石及矾土组成，微量硅铁，粉料间结合较好。图中大颗粒為(wèi)焦宝石，内有(yǒu)微裂纹，有(yǒu)助于其在热震冲击条件下的应力缓冲及释放，提高其抗热震冲击性能(néng)。
正常情况下，由于粘土碳化硅砖具有(yǒu)相对于铝碳化硅砖较高的气孔率，较疏松的结构会导致其抗侵蚀性能(néng)下降，更易受脱硫剂、熔渣侵蚀。但是实际使用(yòng)时，由于其气孔率较离，表层容易更附着铁渣层，当铁水包空包降温时，铁渣在空隙内凝固，填补了部分(fēn)气孔。其表层附着的铁渣层堵塞部分(fēn)气孔，并起到了一定的保护、阻隔作用(yòng)，保证粘土碳化硅砖也具有(yǒu)较好的抗渣性能(néng)。同时，铁渣层的阻隔，避免了高温铁水对砖衬的直接冲击，起到了一定的缓冲作用(yòng)，降低了热震应力对砖衬造成的损害。
粘土碳化硅砖相对较高的显气孔率和较低的體(tǐ)积密度保证了其具有(yǒu)相对良好的保温性能(néng)。气體(tǐ)的热传导率是的，粘土碳化硅砖均匀分(fēn)布的气孔降低了其热传导率，减少了铁水包包底和包口因热传导造成的温降，有(yǒu)助于改善包底和包口的结渣、结盖现象。
具體(tǐ)应用(yòng)
原铝碳化硅砖在150吨铁水包使用(yòng)时，包身包龄一度低至220炉。包衬在使用(yòng)过程中由于热震冲击剥落严重，表面凹凸不平，砖身裸露处可(kě)见密布的狭長(cháng)层状裂纹。粘土碳化硅砖投入使用(yòng)后，由于抗热震性能(néng)优良，砖衬剥落现象大為(wèi)改善，砖衬表面平整有(yǒu)序。同时由于其保温性好，铁水包结底结盖现象得到改善，减少了炮机打包现象，减少了包衬的机械应力损伤。
粘土碳化硅砖在150吨铁水包一经投入使用(yòng)，其包身平均包龄即达到了350炉次，使用(yòng)寿命大幅提高。此外由于粘土碳化硅砖采購(gòu)单价较铝碳化硅砖便宜，且由于其體(tǐ)密低，单重轻，每包次使用(yòng)重量少，使用(yòng)寿命長(cháng)，因此其投入使用(yòng)后150吨铁水包综合使用(yòng)成本大幅降低。2014年，由于粘土碳化硅砖使用(yòng)效果优良，降成本显著，其在150吨铁水包系统全面取代铝碳化硅砖铁水包包衬并使用(yòng)至今。