(1) Кирпичи из карбида кремния на глиняной-связке
Кирпичи из карбида кремния с глиной-связкой — это огнеупорные изделия, изготовленные в основном из карбида кремния, с глиной, служащей связующим веществом. Обладая высокой теплопроводностью, низким коэффициентом теплового расширения, а также превосходной термостойкостью и износостойкостью, они представляют собой самый ранний тип разработанного кирпича на основе карбида кремния-.
В качестве сырья для этих кирпичей используется черный карбид кремния с химическим составом: SiC 98,0%, свободный C 0,5%, Fe 0,2% и свободный SiO₂ 0,6%. Связующими веществами служат мягкая глина с хорошими связующими свойствами и целлюлозный щелок. Хотя исторически использовалось большое количество связующей глины (обычно 10–15%), нынешняя практика отдает предпочтение сочетанию 3% глины и 5% щелока из отходов целлюлозы. Кирпичи с более низким содержанием глины обладают теплопроводностью в три-четыре раза выше, чем кирпичи с более высоким содержанием глины, а также более высокими -температурами размягчения и устойчивостью к шлаку. Процесс производства кирпича с содержанием глины 3% включает смешивание крупных, средних и мелких частиц SiC для достижения максимальной объемной плотности. После тщательного сухого перемешивания добавляют глину; Еще через 3 минуты сухого перемешивания вводят 4% отходный щелок целлюлозы (плотность 1,26–1,28 г/см³) для мокрого перемешивания. Влажность смеси составляет примерно 1,5%. После 12-часового периода выдержки смесь пропускают через сито 4 мм и формуют с помощью кирпичного пресса. Насыпная плотность сырого кирпича колеблется от 2,5 до 2,7 г/см³. Кирпичи сушат на воздухе в течение 2–4 дней, а затем обжигают в туннельной печи при температуре 1400 градусов.
Эти продукты используются для изготовления керамической мебели для печей (например, обойм, опор и решеток), крышек муфельных печей, футеровок для печей рафинирования алюминия, дистилляционных реторт для печей для перегонки цинка и охладителей для вращающихся печей для цемента.
(2) Кирпичи из карбида кремния на связке из нитрида кремния-
Кирпичи из карбида кремния на связке из нитрида кремния- — это огнеупорные изделия, изготавливаемые из порошков SiC и Si посредством процесса азотирования и обжига. Они характеризуются наличием связующей фазы нитрида кремния (Si3N4). Si3N4 существует в виде игольчатых (игольчатых-) или волокнистых кристаллов между зернами карбида кремния (SiC), что делает его важным типом современного огнеупорного материала.
Используя принцип реакционного спекания, сырые изделия SiC, содержащие порошок кремния, спекаются посредством реакции нитридирования; Процесс обжига происходит в герметичной печи в атмосфере азота, что позволяет осуществлять точный контроль. Температура печи, давление и атмосфера строго регламентируются. Ключевые параметры процесса включают: давление азотирующего газа 0,02–0,04 МПа, содержание кислорода в атмосфере печи менее 0,01% и конечную температуру азотирования 1350–1450 градусов; общее время азотирования варьируется в зависимости от формы и размера изделия.
Кирпичи из карбида кремния на связке из нитрида кремния-обладают превосходной стойкостью к щелочной эрозии, стойкостью к смачиванию расплавленным криолитом, стойкостью к окислению, износостойкостью, высокой теплопроводностью, стойкостью к термическому удару и чрезвычайно низкой электропроводностью.
Эти кирпичи в основном используются в качестве футеровки нижней шахты доменных печей, обеспечивая срок службы, более чем вдвое превышающий срок службы традиционных огнеупоров. Кроме того, они служат футеровкой для камер восстановления алюминия и керамической мебелью для печей,-обеспечивая такие преимущества, как энергосбережение, увеличенный срок службы и экологичность,-а также используются в качестве втулочных кирпичей для фурм доменной печи с водяным-охлаждением.
(3) Продукты из рекристаллизованного карбида кремния.
Рекристаллизованные изделия из карбида кремния представляют собой огнеупорные материалы, изготовленные из карбидокремниевого сырья, характеризующиеся прямой связью между зернами карбида кремния. Их отличает отсутствие вторичной фазы, полностью состоящей из 100% -SiC. Химический состав сырья, используемого для производства рекристаллизованного карбида кремния, следующий: SiC 99,5%, свободный C 0,2%, Fe 0,08%, свободный SiO2 0.08%.
Изделия из рекристаллизованного карбида кремния в основном используются в качестве печной мебели, предлагая такие преимущества, как экономия энергии, увеличение эффективного объема печи, сокращение циклов обжига, повышение эффективности производства и высокая экономическая отдача. Они также используются для сопел горелок, керамических трубок лучистого отопления и трубок для защиты компонентов (особенно в атмосферных печах).