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氮化硅在耐火材料工業(yè)中的應(yīng)用

    氮化硅陶瓷由于具有高溫強(qiáng)度高，耐磨性和耐蝕性好等優(yōu)異的高溫性能，被認(rèn)為是很有發(fā)展前景的高溫結(jié)構(gòu)材料。強(qiáng)共價(jià)鍵及高溫下的低擴(kuò)散系數(shù),導(dǎo)致氮化硅陶瓷的制適必須借助于高溫高壓及燒結(jié)劑,否則很難生產(chǎn)出高質(zhì)量的氮化硅材料。這些生產(chǎn)成本及設(shè)備的限制，冶金行業(yè)很難接受,所以，在耐火材料領(lǐng)域的研究起步較晚。研究也不深入,很多理論來源于陶瓷,沒有太多的創(chuàng)新。目前,氮化硅在耐火材料中以結(jié)合相的形式存在,通過金屬的氮化燒成，將剛玉或碳化硅等原料結(jié)合到一起，從而達(dá)到難燒結(jié)物相結(jié)合的目的。例如鋁電解槽用氮化硅結(jié)合碳化硅材料等等都是以氮化生成的Si3N4作為結(jié)合相,Si3N4也常常以粉料的形式引入到耐火材料中。

⑴在煉鐵耐火材料中的應(yīng)用

    近些年來，大型高爐所用的剛玉-碳化硅-氮化硅-碳制品有了長足的發(fā)展。而氮化硅、氧氧化硅或塞隆結(jié)合的碳化硅耐火制品在大型高爐的中段部位、焦?fàn)t承重部位已經(jīng)得到了大規(guī)模的應(yīng)用。另外,剛玉-碳化硅-氮化硅-碳質(zhì)的耐火材料在魚雷車的應(yīng)用也越來越多，其抗侵蝕性良好，耐磨損,抗沖刷，魚雷車內(nèi)襯耐火材料的使用壽命大大提高。

    目前,國外己有約61%的高爐采用含Si3N4的耐火材料，特別是爐缸直徑為12-15mm的大型高爐采用它的己有68%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在過去10年里，在127座高爐里砌筑了3500噸以上的此類優(yōu)質(zhì)制品。多數(shù)高爐的使用量為每座270?800噸，使用部位從風(fēng)口、爐腹、爐腰到爐身中下部，而高爐中段主要推廣使用氮化硅結(jié)合制品。日本神戶鋼鐵公司古川鋼鐵廠，在混鐵車上嘗試添加少量的純β-Si3N4到AI2O3-SiC-C磚中，實(shí)驗(yàn)證明，其抗渣蝕性和抗氧化性都得到明 顯改善。

⑵在煉鋼耐火材料中的應(yīng)用

    近幾年來,氮化硅在國內(nèi)外先后應(yīng)用于鋼包底部的滑板材料中。在滑板中添加氮化硅質(zhì)材料,提高了滑板的耐磨性、抗沖刷性和使用壽命，降低了鋼包精煉的噸鋼成本；

⑶在鋁、銅、鋅等有色金屬冶煉耐火材料中的應(yīng)用

    氮化硅陶瓷在高溫下與金屬溶液不潤濕，所以其可用于有色金屬冶煉過程的高溫部件，如測溫?zé)犭娕继坠?，冶煉爐爐襯及各種容器內(nèi)襯、鉗堝等。氮化硅陶瓷制品抗熱震性好，可以在高溫下，或者在高溫-低溫循環(huán)中穩(wěn)定的長期使用。

⑷在窒具材料中的應(yīng)用

    陶瓷棚板即是以碳化硅為顆粒原料,金屬Si為細(xì)粉，在高溫氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行反應(yīng)燒結(jié)制備的氮化硅結(jié)合碳化硅材料,使材料的性能得到大幅度地提高。同粘土結(jié)合的碳化硅棚板相比,材料的高溫性能得到大幅度提高,并且解決了粘土結(jié)合碳化棚板使用時(shí)因碳化硅的氧化導(dǎo)致棚板膨脹破壞的問題。