連鑄功能耐火材料以含碳為其特色,這是由滄州輕質莫來石磚耐火材料的應用要求決定的。鱗片石墨的主要功能可概括為兩條:增強抗熱震性,因其較高的熱導率和較低的膨脹系數,提高了熱擴散能力,緩解熱應力集聚;另外是其不與耐火氧化物產生陶瓷結合,大量的性價比高的莫(mo)來石(shi)磚對(dui)(dui)(dui)緊密的(de)(de)(de)氧(yang)化物(wu)陶瓷基質及(ji)結合(he)網絡起到了(le)阻斷隔離(li)作用,就像氣孔一樣(yang),使(shi)熱應(ying)(ying)力掉進了(le)“黑(hei)洞”,因(yin)而能(neng)(neng)夠阻止裂(lie)紋擴(kuo)展(zhan),其(qi)比氣孔絕熱更可貴的(de)(de)(de)一點是,不(bu)(bu)對(dui)(dui)(dui)熔渣潤(run)濕,不(bu)(bu)會吸(xi)收液(ye)渣“填坑”。要說明的(de)(de)(de)是,不(bu)(bu)同于常見的(de)(de)(de)金屬及(ji)其(qi)氧(yang)化物(wu)等,石(shi)墨(mo)(mo)的(de)(de)(de)熱導率(lv)隨(sui)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升高反(fan)而降低,在極高溫(wen)度(du)下(xia)趨于不(bu)(bu)導熱狀態,這對(dui)(dui)(dui)石(shi)墨(mo)(mo)作為連鑄功(gong)能(neng)(neng)耐(nai)火材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用也(ye)大有裨益,在持(chi)(chi)續高溫(wen)應(ying)(ying)用條件(jian)下(xia)可以使(shi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)保(bao)持(chi)(chi)基本恒定(ding)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)梯度(du)。增(zeng)強抗(kang)侵(qin)蝕性,因(yin)其(qi)對(dui)(dui)(dui)渣、熔劑及(ji)鋼水(shui)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)潤(run)濕性,不(bu)(bu)僅自身不(bu)(bu)容(rong)易被(bei)侵(qin)蝕,還進而能(neng)(neng)夠保(bao)護包裹纏(chan)繞的(de)(de)(de)基質顆粒。另外,就是石(shi)墨(mo)(mo)特異的(de)(de)(de)耐(nai)高溫(wen)性能(neng)(neng),與(yu)一般耐(nai)高溫(wen)材(cai)(cai)(cai)料(liao)不(bu)(bu)同,石(shi)墨(mo)(mo)的(de)(de)(de)強度(du)是隨(sui)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升高而增(zeng)高,這也(ye)賦(fu)予基質顆粒乃至基體(ti)材(cai)(cai)(cai)料(liao)較高的(de)(de)(de)抗(kang)侵(qin)蝕性。
連鑄功能耐火材料的材料體系,由最初簡單的熔融石英質、鋁碳材質,逐步開發應用了高耐蝕的鋯碳(渣線、棒頭)、鎂碳(棒頭、水口碗口、快換水口端面)、尖晶石碳(棒頭、水口內壁)、高耐磨高碳化硅含量的性價比高的莫來石磚或鋯英石碳(快換水口端面)、透氣材料(長水口碗口、內壁)及眾多浸入式水口防堵塞襯體材料(莫來石質、尖晶石質、白云石質、鋯酸鈣質等)。所用原材料更是品種廣泛,主原料使用各種氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化硅及合成滄州輕質莫來石磚莫來石(shi)、尖晶石(shi)、碳(tan)化(hua)硅(gui)、賽(sai)隆、阿(a)隆等(deng)(deng),碳(tan)源有(you)(you)鱗片石(shi)墨、無定形碳(tan)、瀝青、石(shi)墨微(wei)(wei)粉等(deng)(deng);輔料(liao)發(fa)展更為(wei)全面、細微(wei)(wei),各(ge)種(zhong)防氧化(hua)劑(ji)(硅(gui)粉、碳(tan)化(hua)硅(gui)、低熔點玻(bo)璃粉、含硼(peng)材(cai)料(liao)、鋁粉、鋯化(hua)合(he)物等(deng)(deng))、增強劑(ji)、成(cheng)型助劑(ji)、防潮劑(ji)等(deng)(deng);結合(he)劑(ji)雖仍以酚醛(quan)(quan)樹(shu)脂為(wei)主,有(you)(you)的輔以瀝青混合(he)結合(he),酚醛(quan)(quan)樹(shu)脂的引入形態、稀釋(shi)調(diao)和劑(ji)、各(ge)種(zhong)改性(xing)體(硼(peng)改性(xing)、鎳(nie)改性(xing)、碳(tan)化(hua)硅(gui)改性(xing)、白炭(tan)黑或有(you)(you)機硅(gui)改性(xing)等(deng)(deng))等(deng)(deng)各(ge)公(gong)司不一,發(fa)展變化(hua)較(jiao)大。
長水口一般不予預熱,且體型較大,抗熱震要求最為苛刻。當前主要有兩大技術來應對該問題。一是歐洲的內壁氧化方式,以外國公司為例,長水口燒成采用裸燒方式,外部施釉,碗口遮蔽,內孔體處于氧化氣氛,形成1~2mm厚的氧化層和1.5mm左右的變質層以緩沖熱震,鋼包到1500℃以上的高溫鋼水直接沖擊該透氣絕熱層,延緩了對外部鋁碳本體的直接熱沖擊,抗熱震性得到保證;二是國內開發的絕熱內壁方式,使用高鋁聚輕磚或氧化鋯的空心球或滄州漂珠磚等低導熱材料預成型內壁,也起到了很好的抗熱震效果,但制造工藝略為復雜。另外,一些無碳防堵塞技術,如莫來石、輕質莫來石磚價格尖晶石(shi)、鋯(gao)酸(suan)鈣等(deng)內襯材料的引(yin)入,因為無石(shi)墨(mo)或(huo)極大地降低了碳含量,從而對開(kai)澆熱沖擊不敏感,在(zai)一(yi)定(ding)程度上也提高了水口的抗熱震(zhen)性。
抗鋼液侵蝕性越高越好,尤其是棒頭材料。這是因為棒頭區域承受高湍流鋼水的持續沖刷侵蝕,蝕損較快會導致控流不好或失控終澆。現多采用滄州隔熱耐火磚或鋯碳復合料(適用于大多數碳素鋼)及鎂碳料。性價比高的輕質莫來石磚價格高溫強度(du)指標要求(qiu)不(bu)高,因為塞(sai)棒(bang)(bang)壁相對(dui)較(jiao)厚,有足(zu)夠(gou)強度(du),故而(er)幾(ji)乎所有廠家均把生產過程中(zhong)的廢品、廢料(liao)(liao)、車削(xue)料(liao)(liao)、集塵回(hui)收料(liao)(liao)經過破碎、分(fen)篩、烘烤(或燒(shao)成除碳(tan))回(hui)加進(jin)塞(sai)棒(bang)(bang)本體料(liao)(liao),可以引(yin)入50%(w)左右。由于塞(sai)棒(bang)(bang)使用(yong)中(zhong)需要垂(chui)直固定,且(qie)進(jin)行高頻往復沖動,對(dui)強度(du)也(ye)有最低要求(qiu),一(yi)般(ban)而(er)論,本體材(cai)料(liao)(liao)燒(shao)后常溫抗折強度(du)不(bu)得低于4MPa。