氮化硅在冶金工業中的應用

       隨著科學技術的進步，冶金企業日益向大型化、連續化、自動化、無(少)污染、低消耗等方向發展。因而冶金企業必須采用新技術、新設備、新材料。在諸多的材料中，氮化硅及氮化硅復合而成的賽隆(Sialon)陶瓷材料不斷被世界各國冶金企業所采用，且在冶金工業中的應用領域日益廣泛。

       一、在煉鋁、銅、鋅等行業中的應用

       氮化硅陶瓷不受鋁液腐蝕的特性及其優異的熱性能使其在制鋁行業中大有作為，在鑄鋁連軋生產線和煉鋁、熔鋁作業中，氮化硅陶瓷可作測溫熱電偶套管，還可作煉鋁溶煉爐襯、盛鋁液的"包子"內襯、坩鋁的模具，全都可用氮化硅做成。碳化硅結合氮化硅及賽隆磚在鋁電解槽上使用，取代傳統的碳素材料，已取得顯著的效益，歐美、日本，已在逐步推廣。例如在110kVA的鋁電解槽上已使用三年，情況仍良好。

       它的優點是：

       1、提高使用壽命，因其抗冰晶石等的侵蝕能力較強，抗氧化性能也較好；

       2、增加產量，因為機械強度較高，可減小襯里厚度，使槽內工作容積增大，電極能量相應增大；

       3、降低單位電耗，因為電導率較高，相應電損失較小。這種制品在煉鋼行業也已被采用，如鼓風爐的內襯、燒咀、溜槽和渣銅分離器，及作為連續鑄銅的耐火部件。

       目前，氮化硅陶瓷熱電偶套管用于鋁液測溫已開始在我國普及，這種套管的使用性能比常用的不銹鋼、剛玉陶瓷套管都好。不銹鋼容易受鋁液腐蝕，連續使用20小時后即損壞。剛玉經不起熱沖擊，而氮化硅陶瓷在鋁液中可長期穩定，間歇測溫1200次以上也不開裂。氮化硅陶瓷熱電偶套管也能用于鋅液測溫，使用效果也很好。

       二、在煉鋼及軋鋼行業中的應用

       煉鋼新技術、新工藝的應用，對鋼包用耐火材料提出了更高的要求，鋼包內襯從原來占主導地位的高鋁磚等，轉向耐蝕性更好的材料[9~10]。近 10年來，氮化硅結合碳化硅在歐美等發達國家里先后應用于鋼包中，取得了明顯的經濟效益。在國內則于近兩年開始使用。

       上海某鋼廠通過實驗表明，氮化硅結合碳化硅磚在鋼包上使用能取得如下效果：

       1、提高鋼包的使用壽命。原鋼包壁用高鋁磚砌筑，在鋼水反復沖刷下，包壁侵蝕嚴重，使用效果不理想，平均使用壽命較少。采用氮化硅結合碳化硅磚后，鋼包使用次數達到156爐，是原來鋼包壽命的4倍；

       2、降低了耐火材料消耗和砌筑成本。原鋼包砌筑需耐火材料 608kg，砌筑成本498.8元，共煉鋼81.4噸，噸鋼耐火材料消耗7.47kg，噸鋼砌筑成本6.13元。采用氮化硅結合碳化硅磚后，需耐火材料 830kg，砌筑成本為1696.6元，共煉鋼342.2噸，噸鋼耐火材料消耗2.41kg，噸鋼砌筑成本4.98元。與原鋼包相比，噸鋼耐火材料消耗降低5.06kg，噸鋼砌筑成本降低1.19元；

       3、有利于提高鋼的質量。由于試驗鋼包采用氮化硅結合碳化硅磚后，耐火材料的侵蝕甚微，鋼中夾雜物減少。

       氮化硅作為耐火材料在煉鋼行業中應用，用途是作為水平連鑄造的分離環。在水平連鑄造中，分離環把鋼液流分成熔融鋼液區與鋼液開始凝固區，起著分離鋼的液固界面的作用，對保持穩定的鋼液凝固起點和鑄造坯質量起著較大的作用。分離環為水平連鑄造技術的關鍵部件，它對耐火材料的要求較為嚴格：機械加工容易，導熱性好，能抵抗高的熱應力和熱沖擊的作用；耐鋼液的長時間的侵蝕和腐損作用；使用壽命長。

       水平連鑄造分離環曾試用過各種不同的耐火材料。在用氧化鋁、氧化鋯等氧化物系材料時，它們對鋼坯的拉制操作不利，使用氧化鋁——石墨質分離環的效果也不好。表1列出分離環用耐火材料的性能比較，從使用效果看，以氮化硅系耐火材料制作的分離環。這類耐火材料具有高的機械強度、耐熱沖擊性好，又不會被鋼液潤濕，符合水平連鑄對耐熱震、耐侵蝕，不易堵塞的技術要求，是較有發展前途的連鑄造用耐火材料。

       對連鑄用的浸入式水口，不依賴吹氣，而用材質解決水口的堵塞問題，已受到高度重視[10~11]。其原因是從浸入式水口側壁狹縫吹氣，易使鋼產生針孔，降低鋼材質量。目前，已試用過AI2O3、ZRO2、SI3N4、AI3N4、BN、B、C、Sialon等與石墨復合的材質作浸入式水口試驗，其中賽隆——石墨少附著。用這種材料作浸入式水口內襯，不吹氬，可連續運行5~9爐。

       我公司作為氮化硅廠家，生產采用良好的生產工藝，實現批量穩定生產，可以長期低價位、高質量供貨。