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碳化硅含硅約70%,含碳30%,并有少量游離碳和硅。①黑碳化硅含SiC約95%,其韌性高于綠碳化硅,大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。高純碳化硅一般含量在96%以上,做磨具磨料用,有黑色,綠色等顏色的區(qū)分,普通碳化硅在80%以下,多顯綠色和其他色。鑄造用碳化硅盡量在90%左右,一是高純料,硬度高,熔點(diǎn)也高,低純料可能雜質(zhì)太多。還有一種再生碳化硅,較便宜,是用碳化硅回收的舊電器件加工而成。
在電爐里用料,盡量顆粒細(xì)一些,0.5-3毫米,這樣容易熔化,吸收,在沖天爐里使用,則塊度大一點(diǎn),以免被強(qiáng)氣流沖出。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)總結(jié)得出碳化硅在灰鑄鐵生產(chǎn)中已經(jīng)成為重要的材料。高溫下,碳化硅分解成碳和硅離子,它們的化學(xué)特性是首先和氧反應(yīng),所以有減輕鐵水的氧化作用,后分別進(jìn)入鐵水,首先成為石墨的結(jié)晶核心,大家都知道,碳和硅都有較強(qiáng)的孕育作用,所以它們對(duì)電爐和低碳硅鐵水的熔煉有很好的幫助。
在煉鋼過程中,爐襯耐火磚受到侵蝕后,磚的脫碳層和反應(yīng)層發(fā)生結(jié)構(gòu)變化引起松弛。受熔融鋼水、爐渣、爐氣以及兌入鐵水和加入散料、廢鋼時(shí)的機(jī)械沖刷,使得碳化硅脫落并卷入鋼溶液中,形成非金屬夾雜。鋼材中的非金屬夾雜物與鋼材本身的性能有很大差別。
從力學(xué)角度分析,非金屬夾雜物的存在部位是鋼材的應(yīng)力集中點(diǎn),對(duì)鋼材的強(qiáng)度、剛度以及持久等力學(xué)性能都有很大影響。高溫下的碳化硅材料合成材料有包括碳化硅電極、碳化硅模具和碳化硅制品三種,這三種材料中的碳化硅在高溫下,碳化硅很容易發(fā)生氧化燃燒反應(yīng),造成材料表面膠碳層氣孔率增加和結(jié)構(gòu)疏松,影響使用壽命。因此,非金屬夾雜是影響鋼材質(zhì)量的嚴(yán)重缺陷之一。構(gòu)成碳化硅的一些元素,直接溶解到鋼水中,使得熔池中的氧、碳及其他非金屬元素增加。在一定條件下,鋼水中非金屬元素之間相互反應(yīng)生成非金屬夾雜物。
目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐、電爐、連鑄、爐外精煉以及鋼包中的碳化硅,是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一類較為新型的堿性碳化硅——碳復(fù)合碳化硅。碳復(fù)合碳化硅中一般含有3%~30%的碳。在煉鋼過程中,碳的氧化反應(yīng)是冶煉過程的重要反應(yīng)。
把鋼水中的含碳量氧化降低到所煉鋼號(hào)的規(guī)格內(nèi),是煉鋼的重要任務(wù)之一??篃釠_擊耐磨損,導(dǎo)熱好的特點(diǎn),用于大型高爐內(nèi)襯提高了使用壽命。而碳化硅的脫碳會(huì)造成鋼水中碳的含量增加改變鋼的組成,尤其在冶煉純凈鋼、超純凈鋼時(shí),碳化硅的脫碳會(huì)對(duì)鋼水及鋼材質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。碳化硅的脫碳機(jī)理為:當(dāng)冶煉進(jìn)行的一定程度后,鋼與碳化硅之間存在一定的液相隔離層。反應(yīng)物在碳化硅表面形成一個(gè)固相產(chǎn)物層,碳化硅中的組成元素穿過該層擴(kuò)散到鋼水中。