(1) AL2O3?
剛玉(AL2O3)的熔點為2050℃,密度為3.85~4.0lg·cm-3, 且具有良好的導(dǎo)熱和化學(xué)穩(wěn)定性。鐵溝料中常用剛玉作為骨料顆粒,一般認為, AL2O3可以降低熔渣的活性從而阻止熔渣對骨料的侵蝕。?
就剛玉顆粒的選擇來看,亞白剛玉具有較高的體積密度和吸水率;致密剛玉雜質(zhì)少且具有較低的吸水率;而棕剛玉雖然雜質(zhì)較多,但也具有較低的吸水率。采用致密剛玉和棕剛玉作為骨料使用時,澆注料的加水量較低,這對于澆注料的致密性和烘烤來說意義很大。從微觀結(jié)構(gòu)上看,致密剛玉晶體發(fā)育好,致密性高;棕剛玉晶體發(fā)育也比較良好,但不致密;亞白剛玉中不僅有很多雜質(zhì),而且有很多大裂紋和封閉氣孔,這會對材料的熱震穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。從吸水率和微觀結(jié)構(gòu)上看,致密剛玉和棕剛玉更適用于鐵溝澆注料。棕剛玉相較于致密剛玉而言,價格更便宜,為了減少成本,多數(shù)企業(yè)選用棕剛玉顆粒作為鐵溝澆注料 中的骨料。?
(2) SiC?
碳化硅又叫做金剛砂或者耐火砂,其密度為 3.l7-3.47g·cm-3, 莫氏硬度為9.2-9.6, 熔點高達2827℃。碳化硅具有很高的機械強度,在25℃時的彈性模佩為4.76x10 5MPa,拉伸強度為1.75xl00MPa, 在1500℃時其彈性模量仍然可以達 到2.8x10 5MPa。此外,碳化硅屬于半導(dǎo)體材料,具有高導(dǎo)熱系數(shù)和低熱膨脹系 數(shù)等特性。SiC作為一種經(jīng)濟原料,因其優(yōu)良的性能在耐火材料中得到了廣泛的 應(yīng)用。?
SiC在高溫下會發(fā)生氧化生成Si02和CO2。SiC在800℃時, 開始氧化生成Si02; 當(dāng)溫度達到1000℃,SiC與02反應(yīng)劇烈,生成較多的氧化硅液相形成Si02 玻璃保護膜;在1300℃下,玻璃保護膜開始析出方石英并發(fā)生體積膨脹,致使保護膜開裂,SiC氧化速度增加。在1500℃-1600℃時,Si02玻璃保護膜具有一?
了定的厚度,可以減弱SiC的繼續(xù)氧化;當(dāng)溫度達到1627℃時,Si02與SiC發(fā)生反應(yīng)生成SiO和CO, 故SiC的使用溫度不應(yīng)超過1600℃。?
在鐵溝澆注料中,SiC的高耐磨性和高機械強度的特點可以抵抗高溫鐵水和 爐渣對澆注料的沖刷磨損;同時 SiC高導(dǎo)熱系數(shù)和低熱膨脹系數(shù)的特征能夠抵抗高溫鐵水對澆注料的反復(fù)熱沖擊,減弱鐵水對澆注料的熱蔑損毀;此外,SiC與空氣發(fā)生反應(yīng)可以減少澆注料中C的氧化,而SiC氧化后生成的玻璃保護膜也可以保護澆注料中的碳素材料,從而減弱澆注料的氧化損毀。?
(3) C?
C的潤濕性比較差,C質(zhì)材料具有良好的抗渣侵蝕和不易粘鐵的特點;同時C的導(dǎo)熱系數(shù)大,能夠抵抗高溫鐵水和爐渣對澆注料的熱沖擊,從而提高澆注料的熱蔑穩(wěn)定性;此外,在一定溫度下,C和Si反應(yīng)生成SiC纖維,對澆注料具有補強作用。但是,C質(zhì)材料容易在高溫下發(fā)生氧化,本身也含有一定的揮發(fā)物質(zhì), 對澆注料的致密性有不利影響。所以在Ah03-SiC-C質(zhì)鐵溝澆注料的研制中, 應(yīng)當(dāng)選用揮發(fā)較少的C質(zhì)材料,同時向澆注料中加入一定的抗氧化劑。?
鐵溝澆注料的碳源有很多,包括瀝青、石墨、炭黑和焦炭等。除了瀝青之外, 其它的碳源材料都屬千憎水性材料,在施工時需水量較多;而瀝青屬于親水性材料,在施工時需水樁較少,且具有良好的分散性能,通常作為Ah03-SiC-C質(zhì)鐵溝澆注料的主要碳源來使用。但瀝青加熱后會揮發(fā),隨著瀝青加入顯的提高,澆注料中的顯氣孔率也隨之提高,所以控制瀝青在鐵溝澆注料中的加入量非常重 要 。?