Si3N4加入量對A12O3—SiC—C鐵溝澆注料抗渣性能的影響

摘 要：較強的抗腐蝕性和良好的耐剝落能力是A12O3-SiC-C（ASC）質澆注料的突出特點，故被廣泛使用在出鐵溝系統。本文分析了Si3N4加入量對A12O3-SiC-C鐵溝澆注料抗渣性能的影響，試驗結果表明，加入Si3N4可以使得A12O3-SiC-C鐵溝澆注料獲得更良好的抗渣性能。

關鍵詞：Si3N4；鐵溝澆注料；體積膨脹；抗渣性能

1 前言

在材料的煉制過程中，以往會將些許的瀝青加入其中，借此來有效地改善材料本身的抗渣滲透水平。然而在烘烤的過程中會出現各種各樣的問題，最為突出的表現便是以下兩個方面：首先，烘烤加入瀝青的材料會釋放各種有毒物質、進而對環境造成一定的污染；其次，加入瀝青的材料在烘烤時，材料本身的透氣水平會下降很多，導致烘烤裂紋乃至爆炸的幾率較高。我們知道，Si3N4不僅不容易和渣鐵潤濕，還具有非常良好的化學穩定性，能夠獲得很好的抗熱震性，將其加入到A12O3-SiC-C鐵溝澆注料中，能夠提高材料自身的抗渣性能。本文就此展開論述，分析并探討了Si3N4的作用機理和影響方式。

2 研究方法

2.1 試驗材料

2.2 試驗過程

選擇適當劑量的減水劑加入其中，而后加水進行攪拌，直至攪拌均勻為止。將其振動澆注成坩堝試樣，規格為80mm×80mm×80mm，中間帶有φ22mm×38mm盲孔。自然養護24h，之后再脫模養護24h。以110℃的烘干溫度將坩堝試樣在空氣氣氛進行持續24h的烘干。選擇高爐渣25g，將其放入坩堝試樣中，利用電爐進行保溫，保溫溫度為1500℃、保溫時間為3h，而后不降坩堝試樣取出，而是隨爐自然冷卻；完全冷卻后將坩堝試樣沿最大徑切開，肉眼觀察坩堝試樣的侵蝕程度，抗渣機理借助于掃描電鏡和能譜觀察分析完成，物相鑒定借助XRD完成。

3 結果

為了更詳細地研究加入氮化硅后鐵溝澆注料的抗渣機理，選取了不加氮化硅的試樣1和加入6%氮化硅的試樣2進行顯微結構分析。

分析結果顯示，渣層和滲透層之間界限較清晰，無明顯的反應層。說明試樣1抗渣侵蝕能力較強，但原質層中氣孔較多，結構疏松，說明試樣氧化較嚴重。通常以鈣元素的含量變化來判斷鐵渣在試樣中的滲透情況，通過距渣層不同距離部位處的EDAX元素分析結果，可以判斷在試樣中至少有3mm的滲透層。

4 結束語

Si3N4加入量對A12O3-SiC-C鐵溝澆注料抗渣性能影響明顯，結果表明，加入Si3N4的澆注料抗渣性能表現得相當優秀。根據本文研究，其具體的抗渣機理為：Si3N4能夠在材料在使用過程不僅生成了生成了O″Sialon，還保留下一部分，并，O″Sialon與Si3N4均非常不容易被渣鐵潤濕，大幅度增強了材料的抗渣性能。另外，“逆反應燒結法”的燒結方式使得材料的體積膨脹，鐵渣滲透的通道也因此被切斷不少，材料的抗渣性也因此得到大幅度提升。

參考文獻

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