Die Zugabe von 5 % bis 10 % (Massenanteil) Al2O3 in die Matrix von Hochofenkohlenstoff-/Graphitsteinen (Kohlenstoffblöcken) verbessert die Korrosionsbeständigkeit von geschmolzenem Eisen deutlich und ist die Anwendung von Aluminiumkohlenstoffsteinen in Eisenerzeugungssystemen. Darüber hinaus werden Aluminiumkohlenstoffsteine auch in der Vorbehandlung von geschmolzenem Eisen und in Abstichrinnen eingesetzt.
Aluminium-Kohlenstoffsteine zur Vorbehandlung von geschmolzenem Eisen
Aluminium-Siliziumkarbid-Steine werden hauptsächlich in Anlagen zum Transport von geschmolzenem Eisen, beispielsweise in Eisenschmelzbehältern, verwendet. Wird dieses feuerfeste Material jedoch in großen Eisenschmelzbehältern und Eisenmischern verwendet und starken Heiz- und Kühlbedingungen ausgesetzt, neigt es zur Rissbildung und damit zur Strukturablösung. 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/(mK) (800 °C) aufweisen, sinkt die Temperatur des geschmolzenen Eisens, was zu Verformungen der Eisenbleche in großen Eisenschmelzbehältern und Mischwagen führt. Dem kann entgegengewirkt werden, indem SiC, ein Bestandteil mit hoher Wärmeleitfähigkeit, 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 Struktur 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, ist die Wärmeleitfähigkeit des Aluminium-Kohlenstoff-Steins weniger von den Graphitpartikeln abhängig.
(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
