高炉出铁沟用耐火材料的发展历程

Al2O3-SiC-C质浇注料具有良好的抗渣侵蚀性和抗冲刷性能，在高炉出铁沟的主沟、撇渣器和支沟等部位得到了广泛应用。但由于冶炼技术的发展，高炉利用系数的不断提高和高炉长寿化的要求，Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料寿命的进一步提高也刻不容缓。而现阶段的Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料在周期性熔渣、熔铁的化学侵蚀、热冲击和渣、铁的冲刷作用下容易出现脱落；同时铁沟浇注料中碳化硅和碳质材料在高温下的氧化也会造成材料的结构破坏，这些均会导致铁沟浇注料的损毁。

近年来，撖化硅铁用在Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料的研究不断增多。氮化硅铁中的Si3N4具有不与渣和铁完全润湿的优点，可以改善铁沟浇注料的抗侵蚀性；Si3N4的氧化产物会在试样表面形成SiO2保护膜，阻碍了材料的进一步氧化，增强其抗氧化性能；金属相Fe具有助烧结作用，可以改善浇注料的力学性能。高温氧化气氛下，表面氮化硅铁中的Si3N4首先氧化生成SiO2，构成氧化层的主体；随着铁相材料的氧化，形成的氧化铁(FexO)降低了氧化层的熔点及熔体的黏度，促进了熔体在浇注料表面上的润湿性和流动性，形成了覆盖于浇注料表面的氧化层而阻止了炭素材料的氧化，使其具有比纯Si3N4更好的抗氧化性能旧浇注料内部的Fe并不是以氧化铁(FexO)的形式存在，对高温性能不会有害。同时，氮化硅铁中的Si3N4在高温下氧化生成的N2和炭素材料氧化生成的CO会堵塞材料的内部气孔，从而有效地防止了进一步氧化。