碳化硅添加量对高强耐磨耐火浇注料的影响

高强耐磨耐火浇注料是高强低水泥系结合物质胶结刚玉、碳化硅等物质而形成的耐磨耐火混凝土。

刚玉为三方晶系矿物，熔点高达2050℃，热膨胀系数为8.6×10-6K-1,属于抗热震性中等偏下的物质。刚玉的硬度为9,仅低于金刚石和少数人工合成高硬矿物。刚玉制品具有很高的强度。例如，氧化铝陶瓷的耐压强度可达2000MPa;抗折强度可达250MPa以上，1000℃热态抗折强度为150MPa。所以，浇注料中的刚玉具有很强抵抗磨损的性质。

碳化硅以其高硬度、能导电、耐高温、强度大的性能被广泛用于磨料、发热体、结构陶瓷和耐火材料。碳化硅莫氏硬度为9.5。其中，黑碳化硅的维氏硬度为HV=30380〜32340MPa，性脆而锋利，被用于研磨灰铸铁、有色金属、非金属以及石材、陶瓷、玻璃等硅酸盐材料。绿碳化硅HV=31360〜33320MPa，切削力强，自锐性好，但脆性更大些，被用于磨削硬质合金、光学玻璃等硬度高、脆性大的材料。所以，浇注料中的碳化硅具有很强抵抗磨损的性质。

高强度耐磨浇注料的难点主要在于克服碳化硅的负面影响方面。碳化硅颗粒本身具有很好的耐磨性。加入碳化硅后，也有利于提高浇注料的抗侵蚀、抗热震性能。但是，碳化硅晶体的离子键成分少，较难被极性物质润湿。

加入碳化硅后，耐火浇注料的需水量增大，强度降低，如图1和图2。

图1 SiC掺量对浇注料需水量的影响

从图1可知，增加碳化硅掺量后，耐火浇注料的需水量从6.0%增加到6.4%。如果不釆取其他措施，浇注料的强度将受到影响。

图2 SiC掺量对浇注料强度和耐磨性的影响

从图2可知，将碳化硅掺量从1%提高到5%，可以提高经110〜1500℃热处理后耐火浇注料的强度。但是，将碳化硅掺量从5%提高到9%，经1100℃热处理后浇注料的强度将受到影响。掺加碳化硅后，经110℃处理后浇注料的耐磨性几乎没有改善;经1100℃处理后，碳化硅掺量为1%〜5%的浇注料的耐磨性稍有改善，但碳化硅掺量为5%〜9%的浇注料的耐磨性却变差。

所以，为充分发挥刚玉、碳化硅原料的特性，提高耐火浇注料的耐磨性，必须合理选择和调配水泥、微粉、化学外加剂，提高浇注料经各温度处理后的强度和改善线变化，产生牢固、可靠的结合。由此就可以避免刚玉、碳化硅颗粒的脱落，防止磨粒侵入浇注料，在相对运动中破坏浇注料的组织，获得良好的耐磨性。瑞泰科技超高强耐磨浇注料的性能见表1。

表1 超高强耐磨浇注料的性能

表1中的耐磨浇注料在海螺、华润等水泥集团公司的多条新型干法水泥窑的三次风管、预热发电的高磨损部位都获得了良好使用结果，使用寿命可达3年以上，远远超过其他材料0.5〜1.0年的寿命。

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