新日鐵名古屋廠的鐵水包壽命較短,是由于鐵水包側壁的Al2O3-SiC-C磚在運行到最后階段掉落。磚塊的掉落是由磚塊接縫處損壞引起的,而接縫以外的部分沒有損壞。通過調查用后磚了解接縫損傷的機制,新日鐵聯合黑崎等公司添加新的可膨脹原料來控制殘余膨脹,開發了一種新型Al2O3-SiC-C磚(其化學組成如表1所示),使鐵水包的壽命提高20%,耐火材料成本降低了17%。
表1 新開發Al2O3-SiC-C材料的組成
項目 |
傳統材料 |
新開發材料 |
|
化學組成 (w)/% |
Al2O3 |
55 |
56 |
SiO2 |
19 |
18 |
|
SiC |
8 |
8 |
|
C |
15 |
15 |
|
膨脹性材料 |
A |
a |
- |
B |
- |
b |
新開發材料采用一種新型膨脹性原料B,同時為了保證抗氧化性,新開發材料采用了與傳統磚中一樣含量的SiC和C。研究發現,新開發材料的永久線膨脹率(1.99%)比傳統材料(0.86%)大;但是抗渣性更好,其渣侵蝕指數(76)小于傳統材料(100),且抗熱震性更好。將由新開發材料制成的Al2O3-SiC-C磚在鐵水包側壁下部進行了實際應用。圖1顯示了新開發的Al2O3-SiC-C磚使用1978爐次后的外觀,磚接縫處的局部蝕損深度從傳統磚的29 mm降至11 mm。盡管新開發的Al2O3-SiC-C磚具有較大的永久線性膨脹,但未觀察到由楔形效應(wedge effect)引起的角部裂紋,由于抑制了磚接縫處的局部磨損,新型磚的蝕損率下降了31%。采用新型Al2O3-SiC-C磚的鐵水包的平均使用壽命延長了約20%,單位耐火材料成本降低了17%。