Карбидкремниевые огнеупорные материалы

Огнеупорной основой этих изделий служит карборунд, или карбид кремния SiC, получаемый плавкой смеси, со­стоящей из кварцевого песка и нефтяного кокса. Плавку ведут в электропечах сопротивления при 2000—2200 °С.

Для ошлакований и удаления в виде хлоридов примесей в кварцевом песке (Аl₂O₃, Fe₂O₃) в шихту вводят поварен­ную соль. В процессе плавки происходит восстановление диоксида кремния углеродом кокса и затем его соединение с углеродом, в результате чего образуется SiC.

Карборунд очень твердое вещество, он не размягчается, не расплавляется при нагреве и только при 2300 °С раз­лагается на кремний и углерод. При нагреве на воздухе карборунд начинает окисляться при 1000 °С и этот процесс протекает очень интенсивно уже при 1700 °С.

Несмотря на большую твердость, карборунд хрупок и поэтому легко поддается измельчению, после чего из него изготовляют карборундовые (рекристаллизированные) и карбидкремнийсодержащие (карбошамотные) изделия.

Карборундовые огнеупоры изготовляют из тонкоизмельченного порошка (<0,06 мм) карборунда на связке из жидкого стекла обжигом отформованных изделий при тем­пературе, превышающей 2000 °С в восстановительной среде. При этом происходят рекристаллизация карборунда и об­разование монолита по всему объему изделия. Благодаря этому полученные изделия обладают высокой огнеупор­ностью и прочностью. Они не деформируются при темпера­турах до 1700 °С и служат при высоких температурах без существенного износа вследствие окисления. Их термиче­ская стойкость превышает 20 водяных теплосмен. Карбо­рундовые огнеупоры не взаимодействуют с окалиной.

Карбидкремнийсодержащие огнеупоры изготовляют из смеси карборунда, шамота и пластичной глины (содержа­ние карборунда может колебаться от 20 до 85 %). Техноло­гия изготовления карбошамота аналогична технологии из­готовления шамотных изделий.

Основными достоинствами этих огнеупоров являются высокая механическая прочность и твердость, хорошая тер­мическая стойкость (до 5 водяных теплосмен). Их недо­статками являются окисляемость при температурах выше 1300 °С и плохая сопротивляемость основным шлакам. Пре­дельная температура службы карбошамотных огнеупоров несколько ниже, чем карборундовых. При этом они дешевле.

Применение карборундовых огнеупоров

Из них изготовляют трубки рекуперативных теплообмен­ников, электрические нагреватели — силитовые стержни для печей сопротивления (благодаря электропроводности этого материала), а также муфели и тигли высокотемпературных печей. Из карборунда также изготовляют подовые плиты нагревательных электрических печей сопротивления. Кар­борундовые блоки применяют для футеровки монолитного пода томильной зоны крупных методических печей.

Карбошамот используют для изготовления блоков и тру­бок рекуператоров и выполнения муфелей, а, кроме того, кирпичи и блоки из этого материала находят применение для футеровки пода коксовых печей.