碳化硅磚

以碳化硅為主要原料製成的耐火製品。碳化硅含量72%～99%。一般選用黑色碳化硅(SiC含量96%以上)作原料，加入結合劑(或不加結合劑)，經配料、混合、成型及燒成等工序製得。主晶相為碳化硅。主要品種有氧化物結合碳化硅磚、碳結合碳化硅磚、氮化物結合碳化硅磚、自結合碳化硅磚、再結晶碳化硅磚和半碳化硅磚等。具有耐磨、耐侵蝕性好，高温強度大，熱震穩定性好，導熱率高，熱膨張係數小等特性，屬高性能耐火材料。 ^[1] 

(1)黏土結合碳化硅磚

黏土結合碳化硅磚是以碳化硅為主要原料，以黏土為結合劑燒成的耐火製品。其特徵是熱導率高、熱膨脹係數小、抗熱震性和耐磨性好，是碳化硅系磚中最早開發出來的一種。

黏土結合碳化硅磚用黑色碳化硅為原料，其化學成分：SiC 98.0%，遊離C 0.5%，Fe 0.2%，遊離SiO₂ 0.6%，用結合性能良好的軟質黏土、紙漿廢液作結合劑。以往用的結合黏土比例較大，一般為10%～15%，現多用3%的黏土和5%的紙漿廢液。黏土加入量少的碳化硅磚熱導率比多黏土結合的碳化硅磚要高3～4倍，荷重軟化温度和抗渣性也較高。結合黏土為3%的黏土結合碳化硅磚的製造工藝是，將粗、中、細SiC按可以獲得最大堆積密度的顆粒級配進行配製。先幹混均勻後再加入黏土，幹混3min後加入紙漿廢液(密度1.26～1.289/cm³)4%，進行混練。泥料水分約1.5%，困料12h後，泥料過4mm篩網，用壓磚機成型。磚坯體積密度2.5～2.79/cm³。在自然乾燥條件下乾燥2～4天，在隧道窯內燒成，燒成温度1400℃。

該製品用做陶瓷窯窯具(棚板、支架、匣缽等)，馬弗爐用馬弗罩，鋁精煉爐用爐襯磚，鋅蒸餾爐用蒸餾罐、水泥迴轉窯冷卻器等。

(2)氮化硅結合碳化硅磚

氮化硅結合碳化硅磚是用SiC和Si粉為原料，經氮化燒成的耐火製品。其特點是以Si₃N₄為結合相。Si₃N₄以針狀或纖維狀結晶存在於SiC晶粒之間，是一種重要的新型耐火材料。

利用反應燒結原理，以氮化反應使含硅粉的SiC坯體燒結，燒成過程在通入氮氣、容易控制的密閉爐內完成。爐內温度、壓力、氣氛均要嚴格控制。主要工藝參數：氮化氣體壓力0.02～0.04MPa，爐內氣氛含O₂量小於0.01%，最終氮化温度1350～1450℃，氮化總時間隨製品形狀、尺寸不同而異。

氮化硅結合碳化硅磚具有良好的耐鹼侵蝕性、抗熔融冰晶石潤濕性、抗氧化性、耐磨性、高導熱性、抗熱震性和極低的電導率。

氮化硅結合碳化硅磚主要用做高爐下部爐身內襯，比使用傳統耐火材料壽命提高1倍以上，此外，可用做鋁還原電解槽內襯、陶瓷窯具，有節能、提高壽命、不污染環境等優點，還可用做高爐風口水冷管套磚。

(3)重結晶碳化硅製品

重結晶(再結晶)碳化硅製品是以碳化硅為原料製成的碳化硅與碳化硅直接結合的耐火製品。其特點是無第二相存在，由100%α-SiC構成。製造重結晶碳化硅所用原料的化學組成如下：SiC 99.5%，遊離C 0.2%，Fe 0.08%，遊離SiO₂ 0.08%。

重結晶碳化硅製品主要用做窯具，有節能、增加窯的有效容積、縮短燒成周期、提高窯的生產效率、經濟效益高等優點，還可用做燒嘴噴嘴頭、陶瓷輻射加熱管、元件保護管(特別是用於氣氛爐)等。 ^[2] 

粗 、中、細SiC的配方應為5：1：4。製造碳化硅磚原料一般選用黑色SiC，其化學成分如下：SiC 98.0%，遊離C 0.5%，Fe 0.2%，遊離SiO₂ 0.6%。由於結合方式不同，工藝過程有差異。不同結合方式的簡要工藝是：

(1)氮化硅結合碳化硅磚：用粗、中、細碳化硅顆粒和細硅粉成型的坯體，在純N₂氣體中，在1370℃產生一種以%26α-SiC為骨架和以%26α和%26β-Si₃N₄。為基質的氮化硅結合碳化硅磚。在基質中尚有少量殘留硅和SiO2N2在製品中，這些組分的相對含量隨製造工廠不同而異。

(2)結合碳化硅磚：將SiC、硅粉、炭粉按一定配比，混合、成型，在1400℃還原氣氛中燒成。在大多數情況下采用埋炭燒成。在燒成過程中，產生一種以%26α-SiC為骨架，以細晶粒%26β-SiC為基質的%26β-Si₃N₄結合SiC磚。%26β-SiC是在燒成過程中，細硅粉與細碳粉反應生成的，這種產品也含有少量殘留硅和碳。

(3)氧氮化硅結合碳化硅磚：這種磚配料時，細硅粉配比要少於碳化硅。 ^[3] 

碳化硅磚熱導率高，有良好的耐磨性、抗熱震性、耐侵蝕性。因此碳化硅磚在工業範圍應用很廣。可用於冶金盛鋼筒內襯、水口、塞頭，高爐爐底及爐腹，加熱爐無水冷滑軌；有色金屬冶煉蒸餾器、精餾塔托盤、電解槽側牆、熔鍊金屬坩堝；硅酸鹽工業窯爐的棚板及隔焰材料；化學工業中油氣發生器、有機廢料燃燒爐；高技術陶瓷用窯具鋁電解槽內襯、熔融鋁導管和陶瓷窯用窯具、大中型高爐爐身下部、爐腰和爐腹、鋁精煉爐爐襯、鋅蒸餾罐襯等。