碳化硅砖

用于冶金、化工等行业的材料

碳化硅砖是以SiC为主要原料制成的耐火材料。莫氏硬度9。对于酸性熔渣较稳定。含SiC 72%～99%。分为黏土结合、Si3N4结合、Sialon结合、β-SiC结合、Si2ON2结合和重结晶等碳化硅砖。主要用于制有色冶金的甑、铸铝模、电炉炉衬和热交换器等。

简介

以碳化硅为主要原料制成的耐火制品。碳化硅含量72%～99%。一般选用黑色碳化硅(SiC含量96%以上)作原料，加入结合剂(或不加结合剂)，经配料、混合、成型及烧成等工序制得。主晶相为碳化硅。主要品种有氧化物结合碳化硅砖、碳结合碳化硅砖、氮化物结合碳化硅砖、自结合碳化硅砖、再结晶碳化硅砖和半碳化硅砖等。具有耐磨、耐侵蚀性好，高温强度大，热震稳定性好，导热率高，热膨张系数小等特性，属高性能耐火材料。

碳化硅砖分类

(1)黏土结合碳化硅砖

黏土结合碳化硅砖是以碳化硅为主要原料，以黏土为结合剂烧成的耐火制品。其特征是热导率高、热膨胀系数小、抗热震性和耐磨性好，是碳化硅系砖中最早开发出来的一种。

黏土结合碳化硅砖用黑色碳化硅为原料，其化学成分：SiC 98.0%，游离C 0.5%，Fe 0.2%，游离SiO2 0.6%，用结合性能良好的软质黏土、纸浆废液作结合剂。以往用的结合黏土比例较大，一般为10%～15%，现多用3%的黏土和5%的纸浆废液。黏土加入量少的碳化硅砖热导率比多黏土结合的碳化硅砖要高3～4倍，荷重软化温度和抗渣性也较高。结合黏土为3%的黏土结合碳化硅砖的制造工艺是，将粗、中、细SiC按可以获得最大堆积密度的颗粒级配进行配制。先干混均匀后再加入黏土，干混3min后加入纸浆废液(密度1.26～1.289/cm3)4%，进行混练。泥料水分约1.5%，困料12h后，泥料过4mm筛网，用压砖机成型。砖坯体积密度2.5～2.79/cm3。在自然干燥条件下干燥2～4天，在隧道窑内烧成，烧成温度1400℃。

该制品用做陶瓷窑窑具(棚板、支架、匣钵等)，马弗炉用马弗罩，铝精炼炉用炉衬砖，锌蒸馏炉用蒸馏罐、水泥回转窑冷却器等。

(2)氮化硅结合碳化硅砖

氮化硅结合碳化硅砖是用SiC和Si粉为原料，经氮化烧成的耐火制品。其特点是以Si3N4为结合相。Si3N4以针状或纤维状结晶存在于SiC晶粒之间，是一种重要的新型耐火材料。

利用反应烧结原理，以氮化反应使含硅粉的SiC坯体烧结，烧成过程在通入氮气、容易控制的密闭炉内完成。炉内温度、压力、气氛均要严格控制。主要工艺参数：氮化气体压力0.02～0.04MPa，炉内气氛含O2量小于0.01%，最终氮化温度1350～1450℃，氮化总时间随制品形状、尺寸不同而异。

氮化硅结合碳化硅砖具有良好的耐碱侵蚀性、抗熔融冰晶石润湿性、抗氧化性、耐磨性、高导热性、抗热震性和极低的电导率。

氮化硅结合碳化硅砖主要用做高炉下部炉身内衬，比使用传统耐火材料寿命提高1倍以上，此外，可用做铝还原电解槽内衬、陶瓷窑具，有节能、提高寿命、不污染环境等优点，还可用做高炉风口水冷管套砖。

(3)重结晶碳化硅制品

重结晶(再结晶)碳化硅制品是以碳化硅为原料制成的碳化硅与碳化硅直接结合的耐火制品。其特点是无第二相存在，由100%α-SiC构成。制造重结晶碳化硅所用原料的化学组成如下：SiC 99.5%，游离C 0.2%，Fe 0.08%，游离SiO2 0.08%。

重结晶碳化硅制品主要用做窑具，有节能、增加窑的有效容积、缩短烧成周期、提高窑的生产效率、经济效益高等优点，还可用做烧嘴喷嘴头、陶瓷辐射加热管、元件保护管(特别是用于气氛炉)等。

生产工艺

粗、中、细SiC的配方应为5：1：4。制造碳化硅砖原料一般选用黑色SiC，其化学成分如下：SiC 98.0%，游离C 0.5%，Fe 0.2%，游离SiO2 0.6%。由于结合方式不同，工艺过程有差异。不同结合方式的简要工艺是：

(1)氮化硅结合碳化硅砖：用粗、中、细碳化硅颗粒和细硅粉成型的坯体，在纯N2气体中，在1370℃产生一种以%26α-SiC为骨架和以%26α和%26β-Si3N4。为基质的氮化硅结合碳化硅砖。在基质中尚有少量残留硅和SiO2N2在制品中，这些组分的相对含量随制造工厂不同而异。

(2)结合碳化硅砖：将SiC、硅粉、炭粉按一定配比，混合、成型，在1400℃还原气氛中烧成。在大多数情况下采用埋炭烧成。在烧成过程中，产生一种以%26α-SiC为骨架，以细晶粒%26β-SiC为基质的%26β-Si3N4结合SiC砖。%26β-SiC是在烧成过程中，细硅粉与细碳粉反应生成的，这种产品也含有少量残留硅和碳。

(3)氧氮化硅结合碳化硅砖：这种砖配料时，细硅粉配比要少于碳化硅。

用途

碳化硅砖热导率高，有良好的耐磨性、抗热震性、耐侵蚀性。因此碳化硅砖在工业范围应用很广。可用于冶金盛钢筒内衬、水口、塞头，高炉炉底及炉腹，加热炉无水冷滑轨；有色金属冶炼蒸馏器、精馏塔托盘、电解槽侧墙、熔炼金属坩埚；硅酸盐工业窑炉的棚板及隔焰材料；化学工业中油气发生器、有机废料燃烧炉；高技术陶瓷用窑具铝电解槽内衬、熔融铝导管和陶瓷窑用窑具、大中型高炉炉身下部、炉腰和炉腹、铝精炼炉炉衬、锌蒸馏罐衬等。

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