高炉常用碳化硅砖及冷却壁砌筑要点介绍

碳化硅砖的主要特征是SiC为共价结合，不存在通常的烧结性，依靠化学反应生成新相达到烧结。我国1985年在鞍钢5号高炉上使用Si3N4-SiC砖并获得成功经验后，迅速在大型高炉上推广应用。目前，我国高炉用质碳化硅砖主要品种有Si3N4-SiC砖、Sialon-SiC砖和自结合(β-SiC结合)SiC砖。

 

1、Si3N4-SiC砖

Si3N4-SiC砖是用SiC和Si粉为原料，经氮化后烧成的耐火制品。SiC、Si3N4都是共价键化合物，烧结非常困难。在多级配的SiC颗粒和细粉中，加入磨细的工业硅粉，Si与N2在高温下进行2N2+3Si→Si3N4反应烧结。反应时生成的Si3N4与SiC颗粒紧密结合而形成以Si3N4为结合相的碳化硅砖。研究发现，大多数Si3N+结合相为针状或纤维状结构，存在于SiC颗粒周围或SiC颗粒的孔隙处，Si3N4呈纵横交错的结构与SiC颗粒紧密结合，使之具有很高的常温和高温强度。

 

2、Sialon-SiC砖

在1700℃时，在Si3N4-Al4N4-Al4O6-Si3O6所构成的正方形相图中，有以Si3N4为起点向4/3(Al2O3,A1N)延伸，组成在相当大范围内变化的β-Sialon相，有以Si2N2为起点大体向X相方向延伸，组成在较小范围内变化的O-Sialon相。在Si3N4-SiC制品的生产过程中，加入适量加入物，使氧进入Si3N4晶格，生成一定数量的β-Sialon固熔体相，从而可以制造出Sialon-SiC砖。

 

3、自结合SiC砖

在工业α-SiC原料中加入工业硅和碳，在高温还原气氛下发生Si(s)+C→SiC(s)的反应，生成β-SiC，与原生高温型α-SiC颗粒结合，制出自结合SiC材料，使制品具有良好的性能。表3为我国生产的SiC质耐火制品与国外的SiC质耐火制品的理化指标，与国外同类产品相比，我国生产的SiC质耐火制品各方面指标均达到了国外同类产品的水平。

 

现代高炉的炉腹以上砌体已较多地采用冷却壁镶砖代替光面冷却壁，(冷却壁材质多为铸铁，炉腹部位有采用铜冷却壁的)或仅在炉身上部采用3  ~4段镶砖冷却壁，砖壁一体化，不再砌筑内衬砖，大大缩短了筑炉施工工期。

冷却壁的镶砖多采用冷镶法，虽对冷却壁制作时燕尾槽的尺寸公差和平整度等质量要求较高，但镶砖砌体的质量较有保证。镶砖材质多为碳化桂砖或氮化硅结合的碳化硅砖，用碳化硅泥浆砌筑。

 

冷却壁碳化硅砖砌筑要点是：

(1)  冷却壁出厂前，应逐块检査，验收和交接。筑炉重点检査的内容是：冷却壁外形尺寸和表面平整度，燕尾槽的形状、尺寸和光滑程度，进出水管是否加盖，塑料封盖等。

(2)  冷却壁进场后，用吊车或行车翻转，砌砖面朝上。铜冷却壁镶砖砌筑在专门操作架上进行，严禁冷却壁进出水管道直接接触地面。铸铁冷却壁可不用专门操作架，但翻转后也应垫平、放稳。

(3) 冷却壁“燕尾槽”表面毛刺、浮锈和污物应清扫干净。

(4)  严格按使用说明书搅拌砌筑泥浆，每次搅拌量不宜过多，当班泥浆当班用完。泥浆应有一定的常温粘结强度，否则砌筑后应进行烘烤处理，以避免再次翻转运输时，发生松动、脱落现象。

(5) 冷却壁碳化硅砖砌筑，一般是逐排由一侧向另一侧进行，在允许范围内调整砖缝厚度，保证砌体两面与冷却壁端面平齐。砌体表面应细心勾缝。

(6) 冷却壁碳化硅砖施工过程中，严禁踩踏和敲击冷却水管。

(7) 碳化硅砖完毕后，应逐块检查验收并交接。

(8) 碳化硅砖后，一般应静置48h后才能翻转倒运。翻转运输时，要注意进出水管的保护，严防碰撞。

 

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