Карбидокремниевый кирпич на нитридокремниевой связке для распара, заплечиков и фурм ДП

Карбидокремниевый кирпич на нитридокремниевой связке — это материал, который сделал реальными длительные кампании доменной печи в заплечиках и распаре. Он работает по причине, кажущейся нелогичной тому, кто привык задавать огнеупор как барьер: его задача не удерживать тепло, а отводить тепло.

Футеровка выживает, проводя тепло, а не сопротивляясь ему

В заплечиках и распаре футеровка подвергается воздействию тепла, щелочей и истирания изнутри. Материал с низкой теплопроводностью задерживает тепло: температура горячей поверхности растёт, критическая изотерма смещается наружу, и износ ускоряется. Увеличение толщины футеровки с низкой теплопроводностью может даже ухудшить положение, поскольку горячая поверхность отдаляется от холодильников.

Карбид кремния проводит тепло. При 35 Вт/(м·К) при 300 °C и всё ещё 15 Вт/(м·К) при 1300 °C марки XZK-NSiC отводят тепло в систему охлаждения, удерживая горячую поверхность ниже температуры, при которой ускоряются щелочная атака и размягчение. Именно поэтому теплопроводность — первое число, которое проверяют для любого материала заплечиков или распара: до плотности, до прочности.

Почему связка важна не меньше, чем карбид кремния

Зерно карбида кремния даёт теплопроводность и стойкость к истиранию. Связка удерживает его вместе — и в нижней части печи первой разрушается именно связка. Циркулирующие щелочи атакуют оксидные и глинистые связки, и кирпич теряет связность задолго до того, как израсходуется сам карбид кремния. Связка Si₃N₄ (и SiALON) значительно менее реакционноспособна, и это практическая причина, по которой марки на нитридной связке в этой зоне намного превосходят по стойкости более дешёвые аналоги.

Проверьте связку, запросив содержание Si₃N₄: марки XZK-NSiC нормируются на ≥20% Si₃N₄, и эта цифра входит в сертификат анализа каждой партии.

Выбор марки

• XZK-NSiC72 — 72% SiC, плотность 2,67 г/см³, предел прочности при сжатии 160 МПа, предел прочности при изгибе в горячем состоянии 45 МПа при 1400 °C. Кирпич для закладки, футеровочный кирпич, комбинированный кирпич фурменной зоны.
• XZK-NSiC70 — 70% SiC, плотность 2,55 г/см³, предел прочности при сжатии 120 МПа. Фурменные холодильники и менее тяжёлые условия службы.
• XZK-SASiC — на сиалоновой связке, плотность 2,69 г/см³, открытая пористость 15,0%, предел прочности при сжатии 160 МПа. Там, где предпочтительна сиалоновая связка.

Все три марки выдерживают 30 циклов термоциклирования при закалке в воде с 1100 °C, а огнеупорность под нагрузкой превышает 1700 °C.

Производство и документация

Карбидокремниевый кирпич XZK на нитридокремниевой связке прессуется, азотируется в контролируемой атмосфере и обрабатывается механически там, где это требуется. Теплопроводность проверяется на каждой производственной партии, а не только при аттестации типа, поскольку именно это свойство определяет работу. Кажущаяся плотность и пористость по ASTM C830, предел прочности при сжатии по ASTM C133, предел прочности при изгибе в горячем состоянии по ASTM C583, огнеупорность под нагрузкой по ISO 1893 и химический состав по GB/T 16555 контролируются по каждой партии, а на каждую отгрузку прилагается сертификат анализа.

Место этой марки в системе футеровки

Марки карбида кремния и углеродистые марки выбирают по тому, что они делают с теплом, а не по тому, чему они сопротивляются. Теплопроводность решает, увидит ли система охлаждения нагрузку вообще, а система связки решает, как долго материал противостоит щелочной атаке и окислению после этого.

XZK поставляет карбидокремниевый кирпич на нитридокремниевой связке как одну зону зонного комплекта, а не как отдельную позицию: марки, которые обычно зонируются рядом с ним, — среди них карбидокремниевый кирпич на сиалоновой связке — описаны на странице карбидокремниевые и углеродистые огнеупоры, а архитектура агрегата — где начинается и заканчивается каждая зона и какой механизм фактически ограничивает кампанию — изложена на странице доменная печь.

Данные кампании, измеренные на футеровке этого класса, — включая профиль износа, определивший выбор марок, — опубликованы в проектном описании программа ДП №10 и 375-т ковша ММК (Магнитогорск).