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碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑為原料通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見(jiàn)的礦物-莫桑石中。碳化硅又稱(chēng)金鋼砂或耐火砂。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產(chǎn)綠色碳化硅時(shí)需要加鹽)等原料在電阻爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成。碳化硅的制品之一的碳化硅陶瓷具有的高硬度、高耐腐蝕性以及較高的高溫強(qiáng)度等特點(diǎn),這使得碳化硅陶瓷得到了廣泛的應(yīng)用。
黑碳化硅是以石英砂,石油焦和硅石為主要原料,通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉,性脆而鋒利。綠碳化硅是以石油焦和硅石為主要原料,添加鹽作為添加劑,通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉。碳化硅的生產(chǎn)流程:將石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑按比例混合。
常用的碳化硅磨料有兩種不同的晶體,一種是綠碳化硅,含SiC97%以上,主要用于磨硬質(zhì)含金工具。另一種是黑碳化硅,有金屬光澤,含SiC95%以上,強(qiáng)度比綠碳化硅大,但硬度較低,主要用于磨鑄鐵和非金屬材料。在隕石和地殼中雖有少量碳化硅存在,但迄今尚未找到可供開(kāi)采的礦源。用綠碳化硅的耐腐蝕,熱沖擊耐磨性和良好的導(dǎo)熱性能,提高使用壽命的大型高爐。
工業(yè)碳化硅因所含雜質(zhì)的種類(lèi)和含量不同,而呈淺黃、綠、藍(lán)乃至黑色,透明度隨其純度不同而異。碳化硅晶體結(jié)構(gòu)分為六方或菱面體的α-SiC和立方體的β-SiC。α-SiC由于其晶體結(jié)構(gòu)中碳和硅原子的堆垛序列不同而構(gòu)成許多不同變體,已發(fā)現(xiàn)70余種。β-SiC于2100℃以上時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC。碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好,除作磨料用外,還有很多其他用途。
碳化硅是一種能夠抵抗高溫作用的固體材料,廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)。根據(jù)其化學(xué)性質(zhì)和成份的不同,碳化硅通??煞譃椋核嵝蕴蓟?石英、硅磚);半酸性碳化硅(半硅磚);中性碳化硅(鉻磚、粘土磚、高鋁磚);特別是熔煉中,增加石墨核心,提高球鐵的石墨球數(shù),改善灰鐵的石墨形態(tài)等等都非常有益。堿性碳化硅(鎂磚、鉻鎂磚、鎂鋁磚、白云石磚、鎂砂、白云石及鎂質(zhì)耐火泥)等。
堿性碳化硅由于具有耐火度高、熱穩(wěn)定性好、抗渣性好等優(yōu)良特性,目前被廣泛應(yīng)用于冶煉設(shè)備中。在轉(zhuǎn)爐與電爐煉鋼過(guò)程中,鋼水對(duì)爐襯碳化硅會(huì)產(chǎn)生機(jī)械沖刷,與此同時(shí)構(gòu)成碳化硅的組成元素溶解到鋼水中并與鋼水之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
鋼水對(duì)爐襯的機(jī)械沖刷以及二者之間的化學(xué)反應(yīng):一方面導(dǎo)致?tīng)t襯碳化硅的受損與侵蝕;另一方面會(huì)對(duì)鋼水及鋼材的質(zhì)量產(chǎn)生影響。