骨料浸漬氧化鋁漿體對高爐炭磚顯微結構和性能影響

王同生，李亞偉，桑紹柏，梁 雄，張文輝

(1.武漢科技大學省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室，武漢 430081;2.高溫材料與爐襯技術 國家地方聯合工程研究中心，武漢 430081;3.宜興興貝耐火材料制品有限公司，宜興 214200)

0 引 言

炭磚是用于高爐爐缸爐底部位的關鍵耐火材料，其使用壽命決定著高爐的一代爐役[1]。國內外大量高爐停爐破損調查資料表明，炭磚的損毀形式主要包括鐵水滲透和溶蝕沖刷、堿金屬侵蝕及熱應力破壞等[2-4]。為此，人們將導熱系數、<1 μm孔容積率及鐵水溶蝕指數定為炭磚的關鍵性能指標。提高炭磚的導熱系數，有助于在炭磚熱面形成渣鐵凝固層，減緩鐵水的滲透與沖刷侵蝕[5]；提高小于<1 μm孔容積率，可以有效阻止鐵水的滲透，也有利于減緩堿金屬及氧化性氣體對炭磚的侵蝕[6-7]；提高炭磚的鐵水溶蝕指數，有利于緩解鐵水對炭磚的溶蝕侵蝕[8]。當前，為最大限度延長高爐壽命，開發高導熱、高微孔化率和高抗鐵水溶蝕炭磚已成為耐火材料領域的重要任務。

近年來，研究者在改善炭磚性能方面做了大量的研究工作。如，陳希來等[9-11]在炭磚制備過程中通過調整硅粉粒度，復合添加單質硅、金屬鋁以及硅微粉的方式，利用高溫下原位形成的AlN、Al3C4和SiC等高導陶瓷相填充炭磚中的氣孔，優化了炭磚的微孔結構，同時也改善了炭磚的導熱系數。李亦韋等[12-13]采用人造石墨替代電煅煤骨料，使炭磚的導熱系數大幅度提高；通過增加基質陶瓷相氧化鋁的含量在炭磚中構筑陶瓷包覆炭質結構，顯著改善了炭磚的抗鐵水侵蝕性能。Vernilli等[14]曾對炭磚進行了浸漬漿體 (含TiO2或ZrO2的物質) 處理，證實浸漬處理后的炭磚具有更優異的抗鐵水侵蝕性能，主要是由于漿體物質滲透并填充進炭磚中的孔洞中，阻止了鐵水的滲透，減緩了鐵水對炭磚的熔蝕。

事實上，目前高爐炭磚的主要原料為電煅煤，其占比70wt%左右，且電煅煤是多孔結構，這也導致了炭磚的強度低、微孔特性較差。若對電煅煤骨料進行浸漬漿體處理，相比于浸漬處理炭磚，漿體更容易進入骨料中，漿體均勻填充于骨料空隙氣孔內，有助于改善骨料的致密度，從而改善炭磚的性能?！?br>