碳化硅是一种能够抵抗高温作用的固体材料,广泛应用于冶金工业。目前-广泛应用于转炉、电炉、连铸、炉外精炼以及钢包中的碳化硅,是20世纪80年代发展起来的一类较为新型的碱性碳化硅——碳复合碳化硅。根据其化学性质和成份的不同,碳化硅通常可分为:酸性碳化硅(石英、硅砖);半酸性碳化硅(半硅砖);中性碳化硅(铬砖、粘土砖、高铝砖);碱性碳化硅(镁砖、铬镁砖、镁铝砖、白云石砖、镁砂、白云石及镁质耐火泥)等。
碱性碳化硅由于具有耐火度高、热稳定性好、抗渣性好等优良特性,目前被广泛应用于冶炼设备中。而碳化硅的脱碳会造成钢水中碳的含量增加改变钢的组成,尤其在冶炼纯净钢、超纯净钢时,碳化硅的脱碳会对钢水及钢材产生较大的影响。在转炉与电炉炼钢过程中,钢水对炉衬碳化硅会产生机械冲刷,与此同时构成碳化硅的组成元素溶解到钢水中并与钢水之间发生化学反应。钢水对炉衬的机械冲刷以及二者之间的化学反应:一方面导致炉衬碳化硅的受损与侵蚀;另一方面会对钢水及钢材的产生影响。
碳化硅是典型的多晶型化合物,按大类来分,有α-碳化硅和β-碳化硅两种。α-碳化硅做为磨料有黑、绿两种品种。β-碳化硅是制备碳化硅类陶瓷的主要原料。
碳化硅的用途十分广泛,如:冶金、机械、化工、建材、轻工、电子。
磨料可作为冶金工业的净化剂、脱氧剂和改良剂。在机械加工方面可作为合成硬质合金刀具;加工后的硅碳板可作为耐火材料用于陶瓷烧制的棚板。通过精加工后生产的微粉,可用于-电子元器件和远红外线辐射材料的涂料。
高纯度精微粉可供工业航空航天器皿的涂层。
根据结合相的不同,碳化硅制品可分为以下几类:
1. 氧化物结合碳化硅。以al2o3-sio2系硅酸盐为结合相,包括黏土结合、莫来石结合和sio2结合碳化硅。
2. 氮化物结合碳化硅。结合相为sin4、si2n2o、sialon等共价键化合物。
3. 自结合碳化硅。包括β-sic结合碳化硅和重结晶碳化硅。
4. 渗硅反应烧结碳化硅。由碳化硅和游离硅组成的一种碳化硅质工程陶瓷材料。
此外,通常将碳化硅含量在50%以下的耐火制品称为半碳化硅质制品,半碳化硅质制品包括熟料碳化硅制品、高铝碳化硅制品、锆英石碳化硅制品、莫来石碳化硅制品和刚玉碳化硅制品等。
碳化硅磨料通常以石英、石油焦炭为主要原料。它们在备料工序中经过机械加工,成为合适的粒度,然后按照化学计算,混合成为炉料。磨料调节炉料的透气性,在配炉料时要加适量的木屑。制炼绿碳化硅时,炉料中还要加适量的盐。
炉料装在间歇式电阻炉内。电阻炉两端是端墙,近中心处有石墨电极。包括黑碳化硅和绿碳化硅,其中:绿碳化硅是以石油焦和-硅石为主要原料作为添加剂,通过电阻炉高温冶炼而成。炉芯体即连于两电极之间。炉芯周围装的是参加反应的炉料,外部则是保温料。制炼时,电炉供电,炉芯体温度上升,达到2600~2700℃。电热通过炉芯表面传给炉料,使之逐渐加热,达到1450℃以上时,即发生化学反应,生成碳化硅,并逸出co。
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