Новости

Применение карбида кремния в огнеупорных материалах

Время выпуска:

2026-03-05 09:44

Источник:

Карбид кремния (SiC) является одним из важнейших высокопроизводительных неоксидных материалов в области огнеупорных материалов для высоких температур; благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам он широко применяется в современной промышленности.

Основные превосходные свойства карбида кремния
• Высокая температура плавления/разложения: около 2700–2830℃ (фактическая рабочая температура обычно составляет 1600–1800℃ и даже выше).
• Высокая теплопроводность (в 3–10 раз выше, чем у обычных оксидных огнеупорных материалов)
• Низкий коэффициент теплового расширения (около 4,0–4,5×10⁻⁶/℃)
• Отличная термостойкость (способна выдерживать резкие перепады температур)
• Высокая твёрдость (уступает только алмазу), хорошая износостойкость
• Хорошая стойкость к шлакам и к воздействию расплавов металлов (в особенности к щелочным шлакам и расплавам цветных металлов)
• При высоких температурах может образовываться плотная защитная пленка SiO₂.
• Хорошая химическая стабильность (устойчив к коррозии большинством кислот и щелочных расплавов)

Свойства огнеупорных материалов из карбида кремния в значительной степени зависят от их связующей фазы; основные формы продукции включают:

Карбидкремниевые кирпичи с связующим из нитрида кремния: в качестве связующего фазы используется Si₃N₄, образующий игловидную или волокнистую кристаллическую сеть, обладающую высокой прочностью и стойкостью к коррозии. Основные области применения — нижняя часть печи-домны и корпуса печи, а также внутренняя футеровка электролизных ванн для производства алюминия.
Кирпичи из β-SiC с карбидом кремния: связующая фаза образуется в результате реакции in situ Si + C → β-SiC, что позволяет изготавливать крупногабаритные детали. Применяются в составных кирпичах для горновых фурм больших доменных печей.
Кирпичи из карбида кремния с глиняным связующим: используют глину в качестве связующего, технология отлажена, стоимость низкая. В основном применяются для керамических печей, реторт для перегонки цинка и футеровки печей для рафинирования алюминия.
Полукарбидокремниевые материалы: содержание SiC ниже 50%, добавляемые в традиционные материалы (такие как глина, высокоглинозёмистый материал, корунд) в качестве модификаторов, значительно повышают термостойкость и позволяют добиться прорыва в эксплуатационных характеристиках. Применяются в качестве направляющих кирпичей для нагревательных печей прокатного цеха, а также в композитных футеровках с высокими требованиями к термоударной стойкости.
Карбидкремниевый литой материал: неформованный материал, удобный для монтажа на месте. Включает высокопроводящие и антикоррозионные типы. Применяется в подогревателях цементных печей, воздушных подогревателях доменных печей, циклонных сепараторах и т.д.
Продукция из кристаллизованного карбида кремния: не содержит вторичных связующих фаз, обладает прямой связью SiC, выдерживает высокие температуры и отличается превосходной прочностью при высоких температурах. Часто используется для изготовления печных принадлежностей, горелок и труб для радиационного нагрева.

Основные отрасли промышленного применения
1. Стальная металлургия (область с большим объёмом потребления)
Керамические чаши для доменных печей, композитные кирпичи для горловин, каналы для чугуна, каналы для шлака, площадка для выпуска чугуна
Облицовка баков для торпед и баков для предварительной обработки чугуна
Часть области конвертеров и электропечей (выходной стальной канал, выемка в нижней части печи для выпуска стали)
2. Выплавка цветных металлов
Карбидокремниевые кирпичи для боковых и донных частей алюминиевого электролизера
Корпуса печей для плавки меди, цинка и свинца, восходящие дымовые каналы
Тигли/футеровка для плавки драгоценных и редких металлов
3. Керамическая промышленность и печное производство (сектор с быстрыми темпами роста)
Роликовые стержни для печей, плиты для печных тележек, стеллажные плиты, кассеты (особенно для производства литиевых аккумуляторов нового поколения, катодных материалов и спекания фотогальванических кремниевых пластин).
Облицовка высокотемпературной зоны туннельной печи и шатровой печи
Плиты для обжига из высокоточных керамик и электронных керамик
4. Цементная и стекольная промышленность
Износостойкие участки раздельного печи, охладителя, наклонного канала и трубопровода третичного воздуха цементной вращающейся печи
Дно печи для плавления стекла, боковые стенки и области вокруг горелок (устойчивость к щелочному воздействию)
5. Сжигание мусора, обработка опасных отходов, химическая промышленность
Решётка и боковые стены мусоросжигательной печи
Высокотемпературные реакторы, коррозионно‑устойчивые трубопроводные футеровки
6. Новые источники энергии и полупроводники
Компоненты печи для плавления монокристаллического/поликристаллического кремния
Компоненты теплового поля печей для синтеза порошка карбида кремния и печей для выращивания длинных кристаллов
Керамические изделия для спекания катодных материалов на основе литий‑ионных аккумуляторов: триэлементные и литий‑железо‑фосфатные.
Карбид кремния как огнеупорный материал стал ключевым решением для многих узких мест в высокотемпературных процессах, особенно в условиях достижения целей «двух углеродов» — его роль в энергоэффективных печах, обжиге новых энергетических материалов и металлургическом производстве продолжает усиливаться.