新日铁名古屋厂的铁水包寿命较短,是由于铁水包侧壁的Al2O3-SiC-C砖在运行到最后阶段掉落。砖块的掉落是由砖块接缝处损坏引起的,而接缝以外的部分没有损坏。通过调查用后砖了解接缝损伤的机制,新日铁联合黑崎等公司添加新的可膨胀原料来控制残余膨胀,开发了一种新型Al2O3-SiC-C砖(其化学组成如表1所示),使铁水包的寿命提高20%,耐火材料成本降低了17%。
表1 新开发Al2O3-SiC-C材料的组成
项目 |
传统材料 |
新开发材料 |
|
化学组成 (w)/% |
Al2O3 |
55 |
56 |
SiO2 |
19 |
18 |
|
SiC |
8 |
8 |
|
C |
15 |
15 |
|
膨胀性材料 |
A |
a |
- |
B |
- |
b |
新开发材料采用一种新型膨胀性原料B,同时为了保证抗氧化性,新开发材料采用了与传统砖中一样含量的SiC和C。研究发现,新开发材料的永久线膨胀率(1.99%)比传统材料(0.86%)大;但是抗渣性更好,其渣侵蚀指数(76)小于传统材料(100),且抗热震性更好。将由新开发材料制成的Al2O3-SiC-C砖在铁水包侧壁下部进行了实际应用。图1显示了新开发的Al2O3-SiC-C砖使用1978炉次后的外观,砖接缝处的局部蚀损深度从传统砖的29 mm降至11 mm。尽管新开发的Al2O3-SiC-C砖具有较大的永久线性膨胀,但未观察到由楔形效应(wedge effect)引起的角部裂纹,由于抑制了砖接缝处的局部磨损,新型砖的蚀损率下降了31%。采用新型Al2O3-SiC-C砖的铁水包的平均使用寿命延长了约20%,单位耐火材料成本降低了17%。