Die Zugabe von 5 bis 10 Massenprozent Al₂O₃ zur Matrix von Hochofenkohlenstoff-/Graphitsteinen (Kohlenstoffblöcken) verbessert die Korrosionsbeständigkeit von flüssigem Eisen deutlich und ist ein Anwendungsgebiet von Aluminiumkohlenstoffsteinen in der Eisenherstellung. Darüber hinaus werden Aluminiumkohlenstoffsteine auch in der Vorbehandlung von flüssigem Eisen und in Abstichtrögen eingesetzt.
Aluminium-Kohlenstoff-Blöcke für die Vorbehandlung von flüssigem Eisen
Aluminium-Siliciumcarbid-Steine werden hauptsächlich in Anlagen zum Transport von flüssigem Eisen, wie z. B. in Schmelzbadbehältern, eingesetzt. Bei Verwendung dieses feuerfesten Materials in großen Schmelzbadbehältern und Eisenmischern, die starken Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, neigt es jedoch zu Rissen, die zu Materialabplatzungen führen können. Da die in großen Schmelzbadbehältern und Eisenmischern verwendeten Al₂O₃-SiC-C-Steine häufig einen Kohlenstoffgehalt von 15 % und eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 17–21 W/(m·K) (800 °C) aufweisen, sinkt die Temperatur des flüssigen Eisens, und es kann zu Verformungen der Eisenbleche in großen Schmelzbadbehältern und Mischwagen kommen. Um dem entgegenzuwirken, muss die Wärmeleitfähigkeit durch Entfernen des hochwärmeleitfähigen SiC-Anteils, Reduzierung des Graphitgehalts und Verfeinerung des Graphits gesenkt werden.
Durch Grundlagenforschung lässt sich folgender Schluss ziehen:
(1) Bei einem Graphitgehalt (Massenanteil) von weniger als 10 % in Aluminium-Kohlenstoff-Steinen besteht deren Struktur aus einer durchgehenden Al₂O₃-Matrix, in die der Kohlenstoff sternförmig eingelagert ist. In diesem Fall lässt sich die Wärmeleitfähigkeit λ des Aluminium-Kohlenstoff-Steins näherungsweise mit Formel (1) berechnen.
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) Bei der Raffination des Graphits ist die Wärmeleitfähigkeit des Aluminium-Kohlenstoff-Steins weniger von den Graphitpartikeln abhängig.
(3) Bei kohlenstoffarmen Aluminium-Kohlenstoff-Steinen kann durch die Raffination des Graphits eine dichte Bindungsmatrix gebildet werden, die die Korrosionsbeständigkeit der Aluminium-Kohlenstoff-Steine verbessert.
Dies zeigt, dass sich kohlenstoffarme Aluminium-Kohlenstoff-Steine an die Betriebsbedingungen großer Heißmetalltanks und Eisenmischwagen im Eisenherstellungssystem anpassen können.
Veröffentlichungsdatum: 27. Februar 2024
