Door 5% tot 10% (massafractie) Al2O3 in de matrix van hoogovenkoolstof/grafietstenen (koolstofblokken) te verwerken, wordt de corrosiebestendigheid van gesmolten ijzer aanzienlijk verbeterd. Dit verklaart de toepassing van aluminiumkoolstofstenen in ijzerproductiesystemen. Daarnaast worden aluminiumkoolstofstenen ook gebruikt bij de voorbehandeling van gesmolten ijzer en in aftapgoten.
Aluminiumkoolstofstenen voor de voorbehandeling van gesmolten ijzer
Aluminiumsiliciumcarbide (SiC) stenen worden voornamelijk gebruikt in apparatuur voor het transport van gesmolten ijzer, zoals tanks voor gesmolten ijzer. Echter, wanneer dit type vuurvast materiaal wordt gebruikt in grote tanks voor gesmolten ijzer en ijzermengers, en wordt blootgesteld aan extreme verhittings- en afkoelingsomstandigheden, is het gevoelig voor scheuren, wat kan leiden tot afbladdering van de structuur. Bovendien hebben de Al2O3-SiC-C stenen die in grote tanks voor gesmolten ijzer en ijzermengers worden gebruikt vaak een koolstofgehalte van 15% en een thermische geleidbaarheid van maar liefst 17-21 W/(m·K) (bij 800 °C). Dit leidt tot een verlaging van de temperatuur van het gesmolten ijzer en tot vervorming van de ijzeren platen van grote tanks voor gesmolten ijzer en mengwagens. De oplossing hiervoor is het verlagen van de thermische geleidbaarheid door het verwijderen van SiC, een component met een hoge thermische geleidbaarheid, terwijl tegelijkertijd het grafietgehalte wordt verlaagd en het grafiet wordt verfijnd.
Uit fundamenteel onderzoek is gebleken dat:
(1) Wanneer het grafietgehalte (massafractie) in aluminiumkoolstofstenen minder dan 10% bedraagt, bestaat de organisatiestructuur uit Al2O3 dat een continue matrix vormt, en is koolstof in de matrix ingevuld in de vorm van stervormige punten. In dit geval kan de thermische geleidbaarheid λ van de aluminiumkoolstofsteen bij benadering worden berekend met formule (1).
In de formule is λa de thermische geleidbaarheid van Al2O3 en Vc het volumefractie van grafiet. Dit toont aan dat de thermische geleidbaarheid van aluminiumkoolstofstenen niets te maken heeft met de thermische geleidbaarheid van grafiet.
(2) Wanneer het grafiet wordt geraffineerd, is de thermische geleidbaarheid van de aluminiumkoolstofsteen minder afhankelijk van de grafietdeeltjes.
(3) Bij aluminium-koolstofstenen met een laag koolstofgehalte kan, wanneer het grafiet wordt geraffineerd, een dichte bindende matrix worden gevormd, wat de corrosiebestendigheid van de aluminium-koolstofstenen kan verbeteren.
Dit toont aan dat koolstofarme aluminium-koolstofstenen geschikt zijn voor de bedrijfsomstandigheden van grote tanks met heet ijzer en ijzermengwagens in het ijzerproductiesysteem.
Geplaatst op: 27 februari 2024
