[发明专利]水泥回转窑过渡带用新型耐磨硅莫氮砖

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐火砖，尤其是涉及使用在大型水泥回转窑上下过渡带的抗氧化、低导热的硅莫砖。

背景技术

目前在水泥回转窑上下过渡带普遍使用两种砖，镁铝尖晶石砖和硅莫砖。镁铝尖晶石砖主要是导热系数高，在1000℃时，导热系数达到3.0，以至于上下过渡带外表皮筒体温度达到380～400℃，除了造成燃料的浪费外，还易造成筒体变形，从而将窑内的砖脱落，剥落及破损，影响使用寿命。当回转窑上下过渡带选择硅莫砖时，硅莫砖的导热系数偏小，1000℃时，导热系数为1.7，可以有效降低水泥回转窑筒体表面的问题，降至320℃，节约燃料和提高效率。但是普通硅莫砖致命的弱点就是抗氧化能力差，当在氧化气氛下，尤其是在焚烧固体废弃物的时候，是窑内气氛波动非常大，碱硫蒸汽浓度加大，对硅莫砖的侵蚀和氧化是致命的，所以如何防止硅莫砖被氧化成为研究的课题。

发明内容

针对目前水泥窑上下过渡带，本发明提供了一种低导热、耐氧化、高耐磨的耐磨硅莫氮砖。为了实现以上目的，本发明在传统硅莫砖、硅莫红砖中引入氮化硅或氮化硅铁。

氮化硅，为高级耐火原料，表1中列出氮化硅和碳化硅主要指标参数。从表1中可以看出氮化硅在热导率、线膨胀率、抗侵蚀方面的性能均由于碳化硅，尤其在氧化气氛下，氮化硅的开始氧化温度最低为1300℃，SiC在空气中加热到800℃时即开始氧化，1000～1300℃时的氧化速度缓慢，生成SiO₂玻璃保护膜。1300℃以后保护膜中开始结晶出方石英，相变引起保护膜开裂，从而氧化速度有所增加。所以以氮化硅来取代或部分取代硅莫砖中的碳化硅，会收到良好的效果。

表1氮化硅和碳化硅的性能比较

  氮化硅  碳化硅 线膨胀率m/℃  2.75×10^-6  5～6.8×10^-6 开始氧化温度(在氧 化气氛下)  1300～1400℃  800～900℃ 硬度  9.5  9.2 热导率(800℃)  16.7w·m^-1·k^-1  36.2w·m^-1·k^-1

氮化硅铁具有与氮化硅类似的特性，铁主要起助熔剂的作用，有利于氮化硅的烧结。Si₃N₄是共价键化合物，不易与氧化物烧结，然而金属相Fe可以起助烧结的作用；而且Fe还可起塑性相作用，改善烧结材料的性能。所以随着Si₃N₄-Fe的加入，烧结性越来越好，导致常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度、耐磨性及线变化率的提高和气孔率的下降。但Si₃N₄-Fe的加入量超过一定范围，过量的铁，不论是以Fe或氧化铁的形式存在，对整个材料都成为一种有害物质，其整体性能下降明显。