SiC对高铝质浇注料性能的影响

1、S1C对高铝质浇注料性能的影响捕耍 以特级高铝矶土 97S1C为主要原料，硅微粉,71水泥等为添加物，研究了 S1C加入量分别为1%、 3%、5%时对高铝质浇注料的常规物理性能、高温抗折强度、抗渣性能以及其热震性能的影响。并利用 XRD衍射仪对实验后的试样进行了物相分析。结果表明：加入适量的S1C能修提高浇注料的强度，尤 其对其热震稳定性有很大的提高。关键词 SiC ,高铝质浇注料，抗渣性，抗热震性1前言我国显著的矶土资源对发展矶土基低水泥、超低水泥浇注料有很大的优势。钟香崇预测浏，新世纪 将有新一代优质高效耐火材料的兴起，其中包括高性能和梯度浇注料。其主攻方向之一为研究开发具有 更高性能的A

2、I2O3基和MgO基超低水泥和无水泥浇注料，用于高温领域的关键部位。提高浇注料性能 的重点在于提高其高温力学性能、抗热震性和抗侵蚀性，其主要措施是根据高温使用环境对材料性能的 要求，调整、优化AI2O3微粉和S1O?微粉的加入量和比例以及引入C、S1C和S1A1ON等非氧化物。S1C 所具有的高导热性、高强度、热膨胀低、与炉渣难以反应等优良特性被作为炉渣反应和高温剥落严重部 位耐火材料的主要原料使用目。本文主要研究了高铝质浇注料中加入部分S1C后其性能的变化。2实验2.1实验原料主要原料为特级矶土熟料、碳化硅、71水泥、硅微粉等，其理化指标如表1所示。表1实验主要原料及理化指标原料成分供应厂家

3、特级矶土A12O385%, SiO25%, Fe3O397%, Fe2O30.7%, F C0.4,游离 Si90%, PH=6.07 0上海，埃肯实验抗渣性能所用的渣取自某钢厂电炉渣，CaO/SiOl.7,其化学组成如表2。表2实验用渣的化学组成S1O3A12O3Fe3O3TiOCaOMgOK2ONa2O18.415.4111.420.5831.39 580.030.04 12实验方案骨料和粉料保持不变，改变S1C的加入量，并加入部分防氧化剂。具体实验方案如表3：表3实验方案（wt%）原料ABC矶土料716967Ah03 粉161616硅微粉444S1C135外加剂8882.3性能测试2.3

4、.1试样制备将粉料和骨料预混后在搅拌锅内干混2min后，加水进行湿混4min,将湿混均匀的浇注料制成 160iTunx40mmx40mm和230mmx 114mmx65mm的试样，于室温下自然养护24h,经110 Cx24h烘干后 待用。2.3.2常规物理性能和高温抗折强度显气孔率、体积密度按照YB/T5200-1993标准测量;常温抗折强度、常温耐压强度按照YB/5201-1993 标准测试；加入永久线变化按照YB/5203-1993标准检测。将烘干后的试样放置于高温抗折实验炉中， 按照一定的升温速率（室温980C时为330C/h,从980C试验温度为110C/h）,加热到1450C，保 温

5、0.5h,采三点弯曲法测定试样的高温抗折强度。2.3.3抗热震性热震实验采用标砖水冷热震检测。将烘干后的标砖置于1100r热震炉中，保温30min后进行水冷, 检测标砖试样抵抗水冷热震的能力。2.3.4抗渣性抗渣实验采用静态址堪法。堪增高100mm,内孔为50mmx60mm。经振动成型、室温自然养护, 110#Cx24h烘干后，在内孔中放入电炉渣190g,置于电炉中经过1500Cx3h的热处理。实验后，将坨堪 对称地切为两半，测量截面渣侵蚀和渗透深度。3结果和讨论3.1体积密度、显气孔率和线变化图1、图2和图3分别给出了 S1C含量对高铝质浇注料的显气孔率、体积密度和线变化的影响。从图1可以看

6、出，随着sic加入量的增加，试样的显气孔率整体呈下降的趋势。从图2可以看出，随着S1C含量的增加，试样的体枳密度整体呈上升的趋势，而1500C烧后保温 3h后试样的体积密度变化不是很明显。这是因为110C试样的自由水排出引起显气孔率下降、体枳密度 增加，135OC则是SiC氧化引起的显气孔率下降、体积密度增加，而1500C时SiC的氧化基本完成所以 显气孔率、体积密度变化基本不大。次谛滤rSiC含筮/%S1C含量/%图1 SiC含量对气孔率的影响图2 S1C含量对体积密度的影响从图3可以看出，试样经110C、1350笆、1500C热处理后均表现出一定程度的膨胀。110C保温 24h和135OC

7、保温3h热处理随着S1C含量的增加膨胀量逐渐缩小，1500#C保温3h热处理后随着S1C含 量的增加线变化不是很大。从整体看从3%S1C增加到5%S1C线变化变化不是很明显。1.4-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.2-0.0 J.12345SiC含量/%图3 S1C含量对线变化的影响3.2强度图4和图5分别给出了 S1C含量对高铝质浇注料常温抗折强度、高温抗折强度和耐压强度的影响。从图4可以看出，随着S1C含量的增加经过110C保温3h热处理后其常温抗折强度变化不大：经过 135OC保温3h热处理后其抗折强度虽着S1C含量的增加有稍微的增加，但是加入3%的S1C和加入5%的S1C相

8、差不大；经过1500C保温3h后其抗折强度先增加再降低，在S1C加入在3%时达到最大值。从高温抗折强度曲线可以看S1C的加入量对其高温抗折强度影响很小，基本不变。15105 2里、竺套竖疽2023SiC含冕/%Iww234SiC 含 3：/%图5 S1C含量对常温耐压强度的影响图4 S1C含量对常温抗折强度和高温抗折强度的影响如图5所示是S1C含量对试样耐压强度的影响，110C保温24h后试样的常温耐压强度变化不大， 在3%S1C含量时有稍微的下降，之后又有一定的上升；135OC保温3h后，S1C含量在3%其常温耐压 强度达到最大值；1500C保温3h后，随着S1C含量的增加其常温抗折强度有一

9、定的下降，但是整体上 来说其下降趋势不是很大。3.3抗渣性能和热震稳定性图6所示是S1C加入量对高铝质浇注料抗渣性能的影响。从址堪剖面图来看，随着S1C加入量的增 加其抗渣性能有一定的下降。图6 SiC加入量对其抗渣性能影响S1C在高温下的氧化是S1C质耐火材料损毁室温主要原因，根据热力学计算，S1C在高温下氧化气 氛下的不稳定是十分显著的，然后它却可以在i6oor的氧化气氛下长期使用，着很大程度上是由于形成 S1O?保护膜的结果。一般认为，当S1C在空气中加热到800C时即开始氧化，10001300C时氧化速度缓慢，生成S1O? 玻璃相保护膜。1300C以后保护膜中保护膜中开始结晶处方石英，

10、相变引起保护膜开裂，从而氧化速度 有所增加。在15001600C时，因S1O?保护膜达到一定的厚度，进一步的氧化作用变得很困难。但当温度达到1900K( 1627*0以上时，由于发生2SiO2+SiC3SiOT+COT反应以及S10?的蒸发，使S10? 保护膜受到破坏，因而S1C的氧化作用明显加强，所以，16C是S1O2保护膜能够存在的上限温度，也 是S1C材料在氧化气氛中的最高工作温度，与酸、碱及氧化物作用时，由于S102保护膜的作用，S1C 的抗酸能力很强，抗碱能力很差团。表4是S1C加入量对其热震稳定性的影响。可以看出随着S1C加入量的提高其热震稳定性有一定的 提高。这是由于S1C有很高

11、的导热系数，S1C所具有的不高的热膨胀系数和高的导热系数是S1C质耐火 材料热震稳定性优异的原因。表4 SiC含量对其热震稳定性的影响检测条件1%S1C3%S1C5%S1C1100*0 5h标砖热震18次下线20次没坏下线20次有裂纹下线3.4物相组成图7和图8分别是S1C加入量为1%和3%时试样经1500C保温3h热处理后的衍射图谱。从这两个图谱可以看出S1C加入量1%和3%时生成的莫来石的量和刚玉的量很接近，也就是说其 物相组成相差不大，但是S1C加入量3%时其S1C的剩余量要多一些，这也是其热震稳定性好一些的原 因。:Corundum7CA图7加入1 %SiC试样1500C热处理后衍射图谱图8加入3%SiC试样1500C热处理后的衍射图谱4结论S1C的加入能够降低高铝质浇注料的显气孔率和线变化，提高其体积密度。随着S1C加入量的增加其常温强度先增加再下降；其高温抗折强度则是先下降之后再增加，但是 整体变化不大。由于S1C氧化后S10?玻璃保护膜的作用，所以S1C的加入不利于其抗渣性能的提高；由于S1C的 高导热性和低膨胀性，加入S1C对高铝质浇注料的热震稳定性提高很大。参考文献ZhongXiangchong. Looking ahead new generation high performance refractory ceramics. lorld