氮化硅在冶金工业中的应用

       随着科学技术的进步，冶金企业日益向大型化、连续化、自动化、无(少)污染、低消耗等方向发展。因而冶金企业必须采用新技术、新设备、新材料。在诸多的材料中，氮化硅及氮化硅复合而成的赛隆(Sialon)陶瓷材料不断被世界各国冶金企业所采用，且在冶金工业中的应用领域日益广泛。

       一、在炼铝、铜、锌等行业中的应用

       氮化硅陶瓷不受铝液腐蚀的特性及其优异的热性能使其在制铝行业中大有作为，在铸铝连轧生产线和炼铝、熔铝作业中，氮化硅陶瓷可作测温热电偶套管，还可作炼铝溶炼炉衬、盛铝液的"包子"内衬、坩铝的模具，全都可用氮化硅做成。碳化硅结合氮化硅及赛隆砖在铝电解槽上使用，取代传统的碳素材料，已取得显著的效益，欧美、日本，已在逐步推广。例如在110kVA的铝电解槽上已使用三年，情况仍良好。

       它的优点是：

       1、提高使用寿命，因其抗冰晶石等的侵蚀能力较强，抗氧化性能也较好；

       2、增加产量，因为机械强度较高，可减小衬里厚度，使槽内工作容积增大，电极能量相应增大；

       3、降低单位电耗，因为电导率较高，相应电损失较小。这种制品在炼钢行业也已被采用，如鼓风炉的内衬、烧咀、溜槽和渣铜分离器，及作为连续铸铜的耐火部件。

       目前，氮化硅陶瓷热电偶套管用于铝液测温已开始在我国普及，这种套管的使用性能比常用的不锈钢、刚玉陶瓷套管都好。不锈钢容易受铝液腐蚀，连续使用20小时后即损坏。刚玉经不起热冲击，而氮化硅陶瓷在铝液中可长期稳定，间歇测温1200次以上也不开裂。氮化硅陶瓷热电偶套管也能用于锌液测温，使用效果也很好。

       二、在炼钢及轧钢行业中的应用

       炼钢新技术、新工艺的应用，对钢包用耐火材料提出了更高的要求，钢包内衬从原来占主导地位的高铝砖等，转向耐蚀性更好的材料[9~10]。近 10年来，氮化硅结合碳化硅在欧美等发达国家里先后应用于钢包中，取得了明显的经济效益。在国内则于近两年开始使用。

       上海某钢厂通过实验表明，氮化硅结合碳化硅砖在钢包上使用能取得如下效果：

       1、提高钢包的使用寿命。原钢包壁用高铝砖砌筑，在钢水反复冲刷下，包壁侵蚀严重，使用效果不理想，平均使用寿命较少。采用氮化硅结合碳化硅砖后，钢包使用次数达到156炉，是原来钢包寿命的4倍；

       2、降低了耐火材料消耗和砌筑成本。原钢包砌筑需耐火材料 608kg，砌筑成本498.8元，共炼钢81.4吨，吨钢耐火材料消耗7.47kg，吨钢砌筑成本6.13元。采用氮化硅结合碳化硅砖后，需耐火材料 830kg，砌筑成本为1696.6元，共炼钢342.2吨，吨钢耐火材料消耗2.41kg，吨钢砌筑成本4.98元。与原钢包相比，吨钢耐火材料消耗降低5.06kg，吨钢砌筑成本降低1.19元；

       3、有利于提高钢的质量。由于试验钢包采用氮化硅结合碳化硅砖后，耐火材料的侵蚀甚微，钢中夹杂物减少。

       氮化硅作为耐火材料在炼钢行业中应用，用途是作为水平连铸造的分离环。在水平连铸造中，分离环把钢液流分成熔融钢液区与钢液开始凝固区，起着分离钢的液固界面的作用，对保持稳定的钢液凝固起点和铸造坯质量起着较大的作用。分离环为水平连铸造技术的关键部件，它对耐火材料的要求较为严格：机械加工容易，导热性好，能抵抗高的热应力和热冲击的作用；耐钢液的长时间的侵蚀和腐损作用；使用寿命长。

       水平连铸造分离环曾试用过各种不同的耐火材料。在用氧化铝、氧化锆等氧化物系材料时，它们对钢坯的拉制操作不利，使用氧化铝——石墨质分离环的效果也不好。表1列出分离环用耐火材料的性能比较，从使用效果看，以氮化硅系耐火材料制作的分离环。这类耐火材料具有高的机械强度、耐热冲击性好，又不会被钢液润湿，符合水平连铸对耐热震、耐侵蚀，不易堵塞的技术要求，是较有发展前途的连铸造用耐火材料。

       对连铸用的浸入式水口，不依赖吹气，而用材质解决水口的堵塞问题，已受到高度重视[10~11]。其原因是从浸入式水口侧壁狭缝吹气，易使钢产生针孔，降低钢材质量。目前，已试用过AI2O3、ZRO2、SI3N4、AI3N4、BN、B、C、Sialon等与石墨复合的材质作浸入式水口试验，其中赛隆——石墨少附着。用这种材料作浸入式水口内衬，不吹氩，可连续运行5~9炉。

       我公司作为氮化硅厂家，生产采用良好的生产工艺，实现批量稳定生产，可以长期低价位、高质量供货。