连铸功能耐火材料的材料体系,由最初简单的熔融石英质、铝碳材质,逐步开发应用了高耐蚀的锆碳(渣线、棒头)、镁碳(棒头、水口碗口、快换水口端面)、尖晶石碳(棒头、水口内壁)、高耐磨高碳化硅含量的耐用的莫来石砖或锆英石碳(快换水口端面)、透气材料(长水口碗口、内壁)及众多浸入式水口防堵塞衬体材料(莫来石质、尖晶石质、白云石质、锆酸钙质等)。所用原材料更是品种广泛,主原料使用各种氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅及合成云南隔热耐火砖莫来石、尖晶石、碳化硅、赛隆、阿隆等,碳源有鳞片石墨、无定形碳、沥青、石墨微粉等;辅料发展更为全面、细微,各种防氧化剂(硅粉、碳化硅、低熔点玻璃粉、含硼材料、铝粉、锆化合物等)、增强剂、成型助剂、防潮剂等;结合剂虽仍以酚醛树脂为主,有的辅以沥青混合结合,酚醛树脂的引入形态、稀释调和剂、各种改性体(硼改性、镍改性、碳化硅改性、白炭黑或有机硅改性等)等各公司不一,发展变化较大。
长水口一般不予预热,且体型较大,抗热震要求最为苛刻。当前主要有两大技术来应对该问题。一是欧洲的内壁氧化方式,以外国公司为例,长水口烧成采用裸烧方式,外部施釉,碗口遮蔽,内孔体处于氧化气氛,形成1~2mm厚的氧化层和1.5mm左右的变质层以缓冲热震,钢包到1500℃以上的高温钢水直接冲击该透气绝热层,延缓了对外部铝碳本体的直接热冲击,抗热震性得到保证;二是国内开发的绝热内壁方式,使用高铝聚轻砖或氧化锆的空心球或云南漂珠砖等低导热材料预成型内壁,也起到了很好的抗热震效果,但制造工艺略为复杂。另外,一些无碳防堵塞技术,如莫来石、隔热耐火砖价格尖晶石、锆酸钙等内衬材料的引入,因为无石墨或极大地降低了碳含量,从而对开浇热冲击不敏感,在一定程度上也提高了水口的抗热震性。
耐用的耐火保温砖优良的抗热震性。水口使用前一般预热到1100℃,而连铸开浇钢水温度高达1500℃,水口需在1s内承受开浇热震温差400℃。抗结晶器保护渣侵蚀性好。渣线部位用锆碳材料因ZrO2的引入,其耐渣蚀性增强,但锆碳材料因其较低的碳含量及ZrO2的相变又存在热震炸裂风险,因此要求预热后不能降温太快。同时,因耐用的隔热耐火砖价格锆碳材料如果与内孔钢水直接接触,因其石墨含量及结合强度较低,在高速钢流的冲刷下会被快速熔损,所以必须与本体铝碳材料或内衬材料配合使用。抗钢液侵蚀性好,尤其是内孔部分,既要抗钢水冲刷,又要耐化学侵蚀。浸在结晶器中的本体部分很少被侵蚀,这也是选择铝碳质浸入式水口的主要原因。
隔热耐火砖保温砖的导热系数一般在0.2-0.4(平均温度350±25℃)w/m.k,而耐火砖的导热系数在1.0(平均温度350±25℃)w/m.k以上,由此可得出云南隔热耐火砖保温砖的保温性能要比耐火砖的保温性能好的多。保温砖的耐火度一般在1400度以下,而耐火砖的耐火度在1400度以上。保温砖一般都是轻质保温材料,密度一般在0.8-1.0g/cm3而耐火砖的密度基本都在2.0g/cm3以上。耐火砖的机械强度高,使用周期长,并且化学稳定性好,不与物料发生化学反应和耐高温性能好,最高耐热温度可达到1900℃。特别适用于化肥厂高低温变换炉、转化炉、加氢转化器、脱硫槽及甲烷化炉中。耐火砖与保温砖的区别很大,他们的使用环境、范围、作用都不相同。不同的位置会用到不同的材料,在选购材料时,我们要根据自己的实际情况,决定使用哪种耐火材料适合自己用的。
由于耐用的隔热耐火砖具有如下特点:使用温度高,可以在1300℃长时间使用,非金属材料具有很强的耐酸碱侵蚀性能,不会出现金属锚固件在高温下的氧化、开焊而引起耐火材料剥落的现象;与耐火材料有相近的导热系数,减少由于耐用的隔热耐火砖漂珠砖的体积变化差异产生的应力;由于陶瓷锚固件代替金属锚固件减少了热桥效应,使整体导热性能降低,因此节能效果也明显增强。篦冷机矮墙要长期承受300-1450℃的高温熟料颗粒的冲刷,同时跟冷热空气交替接触,使矮墙损坏较快。目前采用矮墙整体预制的方法进行制作,这种方法有可以快速安装、实现复杂形状制作、免受水泥厂施工环境影响,而且制作过程给予充分的养护和烘烤可以达到最佳的耐火材料性能。因此可以大大提高砌墙的使用寿命。更重要的是矮墙砌块采用了轻质和重质材料复合,因此降低了耐火衬体的导热系数,达到了良好的节能效果。
连铸功能耐火材料以含碳为其特色,这是由云南隔热耐火砖耐火材料的应用要求决定的。鳞片石墨的主要功能可概括为两条:增强抗热震性,因其较高的热导率和较低的膨胀系数,提高了热扩散能力,缓解热应力集聚;另外是其不与耐火氧化物产生陶瓷结合,大量的耐用的莫来石砖对紧密的氧化物陶瓷基质及结合网络起到了阻断隔离作用,就像气孔一样,使热应力掉进了“黑洞”,因而能够阻止裂纹扩展,其比气孔绝热更可贵的一点是,不对熔渣润湿,不会吸收液渣“填坑”。要说明的是,不同于常见的金属及其氧化物等,石墨的热导率随温度的升高反而降低,在极高温度下趋于不导热状态,这对石墨作为连铸功能耐火材料的应用也大有裨益,在持续高温应用条件下可以使材料保持基本恒定的温度梯度。增强抗侵蚀性,因其对渣、熔剂及钢水的不润湿性,不仅自身不容易被侵蚀,还进而能够保护包裹缠绕的基质颗粒。另外,就是石墨特异的耐高温性能,与一般耐高温材料不同,石墨的强度是随温度的升高而增高,这也赋予基质颗粒乃至基体材料较高的抗侵蚀性。