Zawartość Al2O3 w matrycy wielkopiecowych cegieł węglowo-grafitowych (bloków węglowych) na poziomie od 5% do 10% (ułamek masowy) znacząco poprawia odporność na korozję ciekłego żelaza i stanowi zastosowanie cegieł aluminiowo-węglowych w systemach produkcji żelaza. Ponadto, cegły aluminiowo-węglowe są również wykorzystywane w procesach wstępnej obróbki ciekłego żelaza oraz w rynnach spustowych.
Cegły aluminiowo-węglowe do wstępnej obróbki stopionego żelaza
Cegły z węglika krzemu i aluminium są głównie stosowane w urządzeniach do transportu ciekłego żelaza, takich jak zbiorniki z ciekłym żelazem. Jednakże, gdy ten rodzaj materiału ogniotrwałego jest stosowany w dużych zbiornikach z ciekłym żelazem i mieszalnikach żelaza i napotyka trudne warunki ogrzewania i chłodzenia, jest podatny na pęknięcia, co prowadzi do łuszczenia się konstrukcji. Ponadto, ponieważ cegły Al2O3-SiC-C stosowane w dużych zbiornikach z gorącym metalem i mieszalnikach żelaza często mają zawartość węgla 15% i przewodność cieplną sięgającą 17~21 W/(m·K) (800℃), następuje obniżenie temperatury ciekłego żelaza i problem deformacji blach żelaznych dużych zbiorników z ciekłym żelazem i wozów mieszających. Środkiem zaradczym jest osiągnięcie niskiej przewodności cieplnej poprzez usunięcie SiC, wysoce przewodzącego składnika cieplnego, przy jednoczesnym zmniejszeniu zawartości grafitu i rafinacji grafitu.
Badania podstawowe pozwoliły na wyciągnięcie następujących wniosków:
(1) Gdy zawartość grafitu (ułamek masowy) w cegłach aluminiowo-węglowych jest mniejsza niż 10%, ich struktura organizacyjna składa się z Al2O3 tworzącego ciągłą matrycę, a węgiel wypełnia matrycę w postaci punktów gwiaździstych. W tym przypadku przewodność cieplną λ cegły aluminiowo-węglowej można w przybliżeniu obliczyć ze wzoru (1):
We wzorze λa to przewodność cieplna Al2O3; Vc to ułamek objętościowy grafitu. To pokazuje, że przewodność cieplna cegieł aluminiowo-węglowych nie ma nic wspólnego z przewodnością cieplną grafitu.
(2) W przypadku rafinacji grafitu przewodność cieplna cegły aluminiowo-węglowej w mniejszym stopniu zależy od cząstek grafitu.
(3) W przypadku cegieł aluminiowo-węglowych o niskiej zawartości węgla, po rafinacji grafitu może powstać gęsta matryca wiążąca, która może poprawić odporność cegieł aluminiowo-węglowych na korozję.
Pokazuje to, że cegły węglowe A wykonane z aluminium o niskiej zawartości węgla mogą dostosować się do warunków pracy dużych zbiorników z gorącym metalem oraz wozów mieszających żelazo w systemie produkcji żelaza.
Czas publikacji: 27-02-2024
