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影響氮化硅結(jié)合碳化硅磚質(zhì)量的因素及其控制措施

     氮化硅結(jié)合碳化硅磚是一類(lèi)新型耐火材料，該類(lèi)材料中又包含更細(xì)的類(lèi)別，如氮化硅結(jié)合碳化硅輻射管、氮化硅 結(jié)合碳化硅磚等等。由于該類(lèi)材料具備多種優(yōu)良性能，氮化硅結(jié)合碳化硅磚因具有的節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)更是從眾多同性能

產(chǎn)品中脫穎而出，未來(lái)的市場(chǎng)發(fā)展前景良好。

1、原料性質(zhì)的影響

    氮化硅結(jié)合碳化硅磚涉及到的主要生產(chǎn)原料有：碳化硅、硅粉、氮?dú)獾忍砑觿?。不同于普通的氮化硅材料制品?氮化硅結(jié)合碳化硅制品所需要的原料必須具有更高的純度。碳化硅的純度應(yīng)達(dá)到98.5%以上，硅粉的純度應(yīng)達(dá)到99%  以上，氮?dú)獾募兌葢?yīng)達(dá)到99.9%以上。除了原料的純度需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制之外，生產(chǎn)加工過(guò)程中還需要對(duì)原料的粒  度和顆粒級(jí)配進(jìn)行嚴(yán)格的控制。原料的粒度過(guò)高將會(huì)直接影響胚體成型的體積密度，造成胚體的致密性降低，影響最 終的產(chǎn)品質(zhì)量。在原料顆粒級(jí)配方面，要注意硅粉的粒度，硅粉的粒度控制可以確保硅粉與氮?dú)獾姆磻?yīng)效率，但是一味降低硅粉的粒度也會(huì)存在一定的負(fù)面影響，即硅粉與氮?dú)夥磻?yīng)速率過(guò)快，劇烈的反應(yīng)造成反應(yīng)裝置中熱量集聚上升， 一旦溫度超過(guò)1400℃時(shí)，會(huì)誘發(fā)碳化硅表面出現(xiàn)流硅現(xiàn)象，反而不利于產(chǎn)品的質(zhì)量控制。另外，在氮化硅結(jié)合碳化硅制品的原料中加入ZrSiO4 可以起到改善產(chǎn)品抗氧化性的作用。

2、結(jié)合劑的影響

     氮化硅結(jié)合碳化硅磚生產(chǎn)工藝中，需要加入臨時(shí)的結(jié)合劑，結(jié)合劑的加入主要有兩大功效， 一是可以幫助原料之 間融合實(shí)現(xiàn)均質(zhì)體，改善原料顆粒表面的分散性，為胚體成型創(chuàng)建良好的條件；二是氮化硅結(jié)合碳化硅制品在干燥和燒 成的工序中要面臨升溫的過(guò)程，而在高溫條件下，氮化硅結(jié)合碳化硅制品中的臨時(shí)結(jié)合劑會(huì)分解，氣態(tài)物質(zhì)揮發(fā)過(guò)程 中給氮化硅結(jié)合碳化硅制品留下大量的網(wǎng)絡(luò)狀氣孔通道，不僅更有利于氮?dú)獾某淙?，提高了硅粉和氮?dú)庵g的反應(yīng)效 率，而且也能夠更有利于最終產(chǎn)品的穩(wěn)定性。臨時(shí)結(jié)合劑主要有：有機(jī)糊精、木質(zhì)素磺酸鈣以及德國(guó)司馬化工分散劑等等，目前行業(yè)內(nèi)對(duì)于臨時(shí)結(jié)合劑的添加量質(zhì)量百分比通常在5%以?xún)?nèi)。

3、成型工藝的影響

    目前，氮化硅結(jié)合碳化硅磚的成型工藝主要有半干法成型和注漿成型兩大類(lèi)。其中半干法成型因生產(chǎn)效率較高的 優(yōu)勢(shì)應(yīng)用更加普遍。國(guó)內(nèi)主要采用的是注漿法成型，這就要求漿料性能一定要好，決定漿料好壞的因素有很多，其中 碳化硅微粉的表面處理占有很重要的地位。這種原料的來(lái)源基本靠進(jìn)口——法國(guó)的圣戈班公司，2018年沈陽(yáng)長(zhǎng)信碳  化硅微粉有限公司通過(guò)自主研發(fā)，成果的攻克了難關(guān)，研發(fā)出了專(zhuān)門(mén)用于氮化硅結(jié)合碳化硅制品的碳化硅微粉，不僅 擺脫了對(duì)國(guó)外產(chǎn)品的依賴(lài)，在產(chǎn)品性能上也有了很大的提高，體積密度由2.52g/mL 提高到了2.57g/mL;20℃ 的平均抗彎強(qiáng)度由90P提高到了100MP。 不論哪種工藝，坯體的體積密度會(huì)直接影響到氮化質(zhì)量。

4、干燥制度的影響

     干燥工序中溫度和時(shí)間對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響。溫度過(guò)低或時(shí)間過(guò)短，都會(huì)導(dǎo)致胚體中殘留水分，在后續(xù)的氮化

反應(yīng)過(guò)程中誘發(fā)硅粉的氧化反應(yīng)，從而降低氮化反應(yīng)效率，影響產(chǎn)品質(zhì)量。溫度升高的快慢也會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。溫度升高太快不利于對(duì)高溫環(huán)境進(jìn)行控制，過(guò)高的溫度會(huì)造成胚體表面出現(xiàn)裂紋。

5、裝窯方式的影響

     氮化工序之前的裝窯方式可能對(duì)質(zhì)量造成影響的因素是胚體之間的縫隙間隔。胚體之間應(yīng)留有一定的空間，為氨氣的順暢滲透填充提供有利條件，避免出現(xiàn)因裝窯總量過(guò)多導(dǎo)致流硅現(xiàn)象。

6、氮化制度的影響

     氮化硅結(jié)合碳化硅磚的原料混煉成型后在氮化爐中高溫1400℃左右進(jìn)行燒制，最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能與氮化反 應(yīng)的溫度有著緊密關(guān)系。在硅粉與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)的過(guò)程中，大致經(jīng)歷兩個(gè)溫度段：首先是升溫階段，然后是原料的氨 化反應(yīng)階段。其中升溫階段裝置內(nèi)的溫度由初始溫度升高至1100℃左右，而原料氮化反應(yīng)階段的溫度在1100～135

0℃。

7、結(jié)語(yǔ)

    氮化硅結(jié)合碳化硅磚的市場(chǎng)需求量正在穩(wěn)步提升，對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，這是十分有利的市場(chǎng)機(jī)遇。為了贏得良好 的市場(chǎng)口碑，提高企業(yè)產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，必須對(duì)影響氮化硅結(jié)合碳化硅制品質(zhì)量的影響因素進(jìn)行分析，并制定

和采取有效的控制措施，使氮化硅結(jié)合碳化硅制品的質(zhì)量更有保障，加快推動(dòng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)營(yíng)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。