Die Zugabe von 5 % bis 10 % (Massenanteil) Al2O3 in die Matrix von Hochofen-Kohlenstoff-/Graphitsteinen (Kohlenstoffblöcken) verbessert die Korrosionsbeständigkeit von geschmolzenem Eisen erheblich und ist die Anwendung von Aluminium-Kohlenstoffsteinen in Eisenerzeugungssystemen. Darüber hinaus werden Aluminium-Kohlenstoffsteine auch in der Vorbehandlung von geschmolzenem Eisen und in Abstichrinnen verwendet.
Aluminium-Kohlenstoffsteine zur Vorbehandlung von geschmolzenem Eisen
Aluminium-Siliziumkarbid-Steine werden hauptsächlich in Anlagen zum Transport von geschmolzenem Eisen, wie beispielsweise in Eisenschmelzbehältern, verwendet. Wird dieses feuerfeste Material jedoch in großen Eisenschmelzbehältern und Eisenmischern verwendet und dort starken Heiz- und Kühlbedingungen ausgesetzt, neigt es zur Rissbildung, die zu struktureller Ablösung führt. Da die in großen Eisenschmelzbehältern und Eisenmischern verwendeten Al2O3-SiC-C-Steine oft einen Kohlenstoffgehalt von 15 % und eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 17–21 W/(m·K) (800 °C) aufweisen, sinkt die Temperatur des geschmolzenen Eisens und es kommt zu Verformungen der Eisenbleche großer Eisenschmelzbehälter und Mischwagen. Dem kann entgegengewirkt werden, indem SiC, ein hochwärmeleitender Bestandteil, entfernt, der Graphitgehalt reduziert und der Graphit verfeinert wird, um eine niedrige Wärmeleitfähigkeit zu erreichen.
Durch Grundlagenforschung wird der Schluss gezogen, dass:
(1) Wenn der Graphitgehalt (Massenanteil) in Aluminium-Kohlenstoff-Steinen weniger als 10 % beträgt, besteht ihre Organisationsstruktur aus Al2O3, das eine kontinuierliche Matrix bildet, und Kohlenstoff ist in Form von Sternpunkten in die Matrix eingefüllt. Zu diesem Zeitpunkt kann die Wärmeleitfähigkeit λ des Aluminium-Kohlenstoff-Steins näherungsweise mit Formel (1) berechnet werden.
In der Formel ist λa die Wärmeleitfähigkeit von Al2O3; Vc ist der Volumenanteil von Graphit. Dies zeigt, dass die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium-Kohlenstoff-Steinen nichts mit der Wärmeleitfähigkeit von Graphit zu tun hat.
(2) Wenn der Graphit verfeinert wird, hängt die Wärmeleitfähigkeit des Aluminium-Kohlenstoff-Steins weniger von den Graphitpartikeln ab.
(3) Bei kohlenstoffarmen Aluminium-Kohlenstoff-Steinen kann durch die Verfeinerung des Graphits eine dichte Bindungsmatrix gebildet werden, die die Korrosionsbeständigkeit der Aluminium-Kohlenstoff-Steine verbessern kann.
Dies zeigt, dass sich kohlenstoffarme A-Aluminium-Kohlenstoffsteine an die Betriebsbedingungen großer Heißmetalltanks und Eisenmischwagen im Eisenherstellungssystem anpassen können.
Veröffentlichungszeit: 27. Februar 2024
