硅线石砖

一、原山东耐火材料厂

山东耐火材料厂是我国开发高炉用硅线石砖较早的企业。该厂在剖析国外J 国H31硅线石砖的基础上，于1986年9月成功研制出符合要求的产品，见表1。

该厂生产的高炉硅线石砖用硅线石为基质，莫来石、矾土熟料、焦宝石熟料作骨料，加入适量结合黏土以适当的比例与颗粒混合，经混炼、高压成型和适当烧成温度而成。

表1高炉用硅线石砖理化性能指标

硅线石砖原料的化学成分见表2，硅线石砖的生产工艺流程如图1所示。

表2硅线石砖原料的主要化学成分

　　图1高炉硅线石砖生产工艺流程

硅线石砖的烧成温度在1350 ~1400℃之间。这是工艺参数上的一大特色。烧成是在隧道窑中进行的。

综上所述，在高铝物料(矶土、莫来石等)中添加硅线石可以制得优质耐火材料。

二、原河南焦作耐火材料厂

原冶金部建筑研究总院与原焦作耐火材料厂合作，为宝钢二期、三期工程生产了高炉用硅线石砖。使用部位是炉底保护砖、炉喉内衬及风口组合砖。

该砖是以硅线石、红柱石和烧结莫来石为主要原料，加入部分超微粉和结合剂，采用高压成型或震动加压成型，在隧道窑烧成。烧成温度为1390〜1400℃， 保温10 ~ 16h。

硅线石砖配料比：硅线石30% ~ 40%，红柱石+莫来石为35% ~ 55%，特级矾土 10% ~ 15%，生黏土5% ~ 10%。

制品的理化指标见表3。

表3宝钢高炉用硅线石砖的性能指标

该厂生产的硅线石砖，使用硅线石和红柱石复合材料。硅线石精矿粒度：0.250 ~ 0.149mm 约10%~20%，0.149 ~ 0.104mm 约27% ~ 60%，0.104 ~ 0.074mm约12% ~28%，小于0.074mm约30%〜48%。此种粒度在制砖时作为中间颗粒使用。

红柱石与硅线石分解温度不同，在约1400℃煅烧温度下，制品中硅线石晶体尚未转化，红柱石晶体转化未完全，因此在使用过程中，这些晶体继续莫来石化伴随的微量膨胀，又足以抵消制品在高温下液相量增多而产生的收缩，提高制品的荷重软化温度。同时高压成型又起到降低气孔率，增加强度的作用。

三、巩义市第五耐火材料总厂

由原武汉钢铁学院研制，巩义市第五耐火材料总厂生产的硅线石砖(H31)， 也达到或超过国外J国H31的技术要求。该砖用于武钢3200m3高炉。

根据硅线石砖(H31)的使用部位对硅线石砖的要求，在研制与生产高炉用硅线石砖(H31)时须掌握以下几个问题：

(1) 材料选择上。材料选用Al2O3-SiO2-ZrO2系富铝区，此处刚玉、莫来石是重要的一个系列。两个端元材料都有高温结构强度大或抗热震和抗侵蚀等特 点。如果添加ZrO2组分，对抗侵蚀性更有利。

(2) 显微结构控制。研究与生产耐火材料，显微结构是重要的问题。通过显微结构控制，改善和提高产品的性能。H31牌号的硅线石砖，主要是在物相上控制：1)减少玻璃相量，提高制品的抗侵蚀性;2)增加晶相含量，尽量使制品成为全晶质结构。结晶相选用莫来石为主的莫来石-刚玉复合材料，另外还有斜锆石(ZrO2)相。

(3) 采用合理的颗粒级配及高压成型和加压振动成型，以降低气孔率，提高强度。

根据以上对H31牌号硅线石砖研制与生产思路，采用莫来石-刚玉为骨料，硅线石为主要基质，类似高铝砖的生产工艺，在低于1550℃温度下煅烧，可制得高炉用的硅线石制品。其技术指标见表4。

表4高炉用硅线石砖的理化指标

H31硅线石砖使用在高炉出铁口-风口区。该区碱性物对砖侵蚀较剧烈。为了检验砖的抗碱性，系统作了以下对比试验。

(一)对比用耐火砖的理化指标

选择试验室及工业生产的H31硅线石砖与某厂高铝砖及山东耐火材料厂的H21低蠕变砖(1550℃，50h，蠕变率不大于1%)做对比试验，各砖的理化指标见表5。

表5各种硅线石砖的理化性能

(二)抗碱试验方法与结果

分别把砖样制成25mm×25mm×5mm和25mm×25mm×125mm的试样，放入自制的坩埚中，加入K2CO3和焦炭的混合物(比例1.1:1)，在硅炭棒炉中在1100℃、1200℃及1300℃并各恒温10h进行抗侵蚀试验，自然冷却到低于300℃时取出砖样，测定耐压强度、常温及高温抗折强度。其结果见表6。

表6 H31硅线石砖与其他耐火砖碱侵蚀后强度对比

通过抗碱对比试验可以看出，H31硅线石砖的抗碱能力明显高于普通高铝砖，但低于山东耐火材料厂生产的H21莫来石质低蠕变砖(1550℃，50h，蠕变率不大于1%)。H21砖由碱侵蚀前常温耐压强度243. 3MPa降至1300℃、10h、碱侵蚀后的72. 7MPa，强度下降率为70.12% ;而H3n2及工业生产的H31分别由166. 3MPa和134.4MPa降至1200℃、10h、碱侵蚀后的37.8MPa和30.5MPa，强度下降率分别为77.25%与77.32%; 1300℃、10h、碱侵蚀后强度下降率为80.32%与81.18%。H31硅线石砖在碱侵蚀后强度虽然下降，但仍保持较大的强度。对用来作对比的普通高铝砖，不可能与之相提并论。H31硅线石砖抗碱性能较高铝砖好。

有资料指出，为了与高炉15~20年的炉龄相匹配，在大、中型高炉装料系统和炉身中上部用Sialon结合硅线石砖代替致密黏土砖内衬。Sialon-硅线石砖是以莫来石、硅线石、红柱石、金属硅等为主要原料，采用与生产Sialon结合刚玉制品相类似的生产工艺，在高纯氮气气氛下烧成而制得。由于是Sialon结合，故产品的高温强度、抗注、抗渣、抗铁水性、抗热震性等高温实用性能较普通硅线石砖有了很大的提高。其理化指标见表7。

表7硅线石制品的理化性能指标

以上提到20世纪70年代末，我国宝钢1号高炉出铁口一风口区使用硅线石砖;90年代拉丁美洲在出铁口一风口区仍使用硅线石砖。但是随着科技的发展，已逐渐由新产品代替，如宝钢1号高炉(第二代)铁口区、风口区分别用大块超微孔炭砖、刚玉质浇注料;2号高炉(炉容4063m3)铁口区、风口区分别用 Al2O3-SiC-C砖、自结合SiC砖;某些钢厂用Si3N4-SiC砖、微孔刚玉砖等。这些砖更能抗碱、抗渣的侵蚀。