氮化硅在冶金工業(yè)中的應(yīng)用

       隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，冶金企業(yè)日益向大型化、連續(xù)化、自動(dòng)化、無(wú)(少)污染、低消耗等方向發(fā)展。因而冶金企業(yè)必須采用新技術(shù)、新設(shè)備、新材料。在諸多的材料中，氮化硅及氮化硅復(fù)合而成的賽隆(Sialon)陶瓷材料不斷被世界各國(guó)冶金企業(yè)所采用，且在冶金工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。

       一、在煉鋁、銅、鋅等行業(yè)中的應(yīng)用

       氮化硅陶瓷不受鋁液腐蝕的特性及其優(yōu)異的熱性能使其在制鋁行業(yè)中大有作為，在鑄鋁連軋生產(chǎn)線和煉鋁、熔鋁作業(yè)中，氮化硅陶瓷可作測(cè)溫?zé)犭娕继坠?，還可作煉鋁溶煉爐襯、盛鋁液的"包子"內(nèi)襯、坩鋁的模具，全都可用氮化硅做成。碳化硅結(jié)合氮化硅及賽隆磚在鋁電解槽上使用，取代傳統(tǒng)的碳素材料，已取得顯著的效益，歐美、日本，已在逐步推廣。例如在110kVA的鋁電解槽上已使用三年，情況仍良好。

       它的優(yōu)點(diǎn)是：

       1、提高使用壽命，因其抗冰晶石等的侵蝕能力較強(qiáng)，抗氧化性能也較好；

       2、增加產(chǎn)量，因?yàn)闄C(jī)械強(qiáng)度較高，可減小襯里厚度，使槽內(nèi)工作容積增大，電極能量相應(yīng)增大；

       3、降低單位電耗，因?yàn)殡妼?dǎo)率較高，相應(yīng)電損失較小。這種制品在煉鋼行業(yè)也已被采用，如鼓風(fēng)爐的內(nèi)襯、燒咀、溜槽和渣銅分離器，及作為連續(xù)鑄銅的耐火部件。

       目前，氮化硅陶瓷熱電偶套管用于鋁液測(cè)溫已開始在我國(guó)普及，這種套管的使用性能比常用的不銹鋼、剛玉陶瓷套管都好。不銹鋼容易受鋁液腐蝕，連續(xù)使用20小時(shí)后即損壞。剛玉經(jīng)不起熱沖擊，而氮化硅陶瓷在鋁液中可長(zhǎng)期穩(wěn)定，間歇測(cè)溫1200次以上也不開裂。氮化硅陶瓷熱電偶套管也能用于鋅液測(cè)溫，使用效果也很好。

       二、在煉鋼及軋鋼行業(yè)中的應(yīng)用

       煉鋼新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用，對(duì)鋼包用耐火材料提出了更高的要求，鋼包內(nèi)襯從原來(lái)占主導(dǎo)地位的高鋁磚等，轉(zhuǎn)向耐蝕性更好的材料[9~10]。近 10年來(lái)，氮化硅結(jié)合碳化硅在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家里先后應(yīng)用于鋼包中，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。在國(guó)內(nèi)則于近兩年開始使用。

       上海某鋼廠通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，氮化硅結(jié)合碳化硅磚在鋼包上使用能取得如下效果：

       1、提高鋼包的使用壽命。原鋼包壁用高鋁磚砌筑，在鋼水反復(fù)沖刷下，包壁侵蝕嚴(yán)重，使用效果不理想，平均使用壽命較少。采用氮化硅結(jié)合碳化硅磚后，鋼包使用次數(shù)達(dá)到156爐，是原來(lái)鋼包壽命的4倍；

       2、降低了耐火材料消耗和砌筑成本。原鋼包砌筑需耐火材料 608kg，砌筑成本498.8元，共煉鋼81.4噸，噸鋼耐火材料消耗7.47kg，噸鋼砌筑成本6.13元。采用氮化硅結(jié)合碳化硅磚后，需耐火材料 830kg，砌筑成本為1696.6元，共煉鋼342.2噸，噸鋼耐火材料消耗2.41kg，噸鋼砌筑成本4.98元。與原鋼包相比，噸鋼耐火材料消耗降低5.06kg，噸鋼砌筑成本降低1.19元；

       3、有利于提高鋼的質(zhì)量。由于試驗(yàn)鋼包采用氮化硅結(jié)合碳化硅磚后，耐火材料的侵蝕甚微，鋼中夾雜物減少。

       氮化硅作為耐火材料在煉鋼行業(yè)中應(yīng)用，用途是作為水平連鑄造的分離環(huán)。在水平連鑄造中，分離環(huán)把鋼液流分成熔融鋼液區(qū)與鋼液開始凝固區(qū)，起著分離鋼的液固界面的作用，對(duì)保持穩(wěn)定的鋼液凝固起點(diǎn)和鑄造坯質(zhì)量起著較大的作用。分離環(huán)為水平連鑄造技術(shù)的關(guān)鍵部件，它對(duì)耐火材料的要求較為嚴(yán)格：機(jī)械加工容易，導(dǎo)熱性好，能抵抗高的熱應(yīng)力和熱沖擊的作用；耐鋼液的長(zhǎng)時(shí)間的侵蝕和腐損作用；使用壽命長(zhǎng)。

       水平連鑄造分離環(huán)曾試用過(guò)各種不同的耐火材料。在用氧化鋁、氧化鋯等氧化物系材料時(shí)，它們對(duì)鋼坯的拉制操作不利，使用氧化鋁——石墨質(zhì)分離環(huán)的效果也不好。表1列出分離環(huán)用耐火材料的性能比較，從使用效果看，以氮化硅系耐火材料制作的分離環(huán)。這類耐火材料具有高的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱沖擊性好，又不會(huì)被鋼液潤(rùn)濕，符合水平連鑄對(duì)耐熱震、耐侵蝕，不易堵塞的技術(shù)要求，是較有發(fā)展前途的連鑄造用耐火材料。

       對(duì)連鑄用的浸入式水口，不依賴吹氣，而用材質(zhì)解決水口的堵塞問(wèn)題，已受到高度重視[10~11]。其原因是從浸入式水口側(cè)壁狹縫吹氣，易使鋼產(chǎn)生針孔，降低鋼材質(zhì)量。目前，已試用過(guò)AI2O3、ZRO2、SI3N4、AI3N4、BN、B、C、Sialon等與石墨復(fù)合的材質(zhì)作浸入式水口試驗(yàn)，其中賽隆——石墨少附著。用這種材料作浸入式水口內(nèi)襯，不吹氬，可連續(xù)運(yùn)行5~9爐。

       我公司作為氮化硅廠家，生產(chǎn)采用良好的生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)批量穩(wěn)定生產(chǎn)，可以長(zhǎng)期低價(jià)位、高質(zhì)量供貨。