上文中我們講到目前在銅冶煉澆注溜槽中使用耐火磚的一些缺陷問題，并在后期的生產(chǎn)使用中存在的諸多可改進(jìn)的地方，我們在本文中重點(diǎn)講述銅溜槽改用碳化硅結(jié)合氮化硅澆注料的使用配比及效果分析。
一：碳化硅結(jié)合氮化硅澆注料的實(shí)驗(yàn)過程
根據(jù)最緊密堆積原理和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并考慮到生產(chǎn)的方便性及工業(yè)篩制的標(biāo)準(zhǔn)，我們骨料顆粒選擇3~1mm、1~0mm 二級級配，將粒度為≤ 0.088mm的非氧化物細(xì)粉、硅微粉、鋁酸鹽水泥、氮化物細(xì)粉和外加劑預(yù)混均勻，然后加入 3~1、1~0mm 碳化硅骨料混合均勻 , 再加入 5% 的水?dāng)嚢杈鶆蚝蟀丛囼?yàn)方法的制樣和檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制樣檢測，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行配方優(yōu)選，得到了最佳配方見下表。
二：試驗(yàn)結(jié)果與討論氮化物細(xì)粉加入量對澆注料性能的影響
由圖1可知，隨著氮化物細(xì)粉含量的逐漸增大，抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度也逐漸提高，這是因?yàn)榧尤氲锛?xì)粉后，它與SiO2 微粉在高溫下形成Si 2N2O部分膠結(jié)相，從而提高了澆注料的強(qiáng)度。同時為了清楚氮化物細(xì)粉加入量對抗渣性能及抗氧化性能的影響，又分別將加入0、8P％、12P％氮化硅物粉的復(fù)合材料分別制成坩堝，加入金屬銅，埋炭 1250℃ ×3h 燒成，燒后切開看其剖面的滲透情況見圖2：
非常明顯，未加入氮化物細(xì)粉的滲透，而加入8P％、12P％氮化物細(xì)粉的滲透層非常薄。這是因?yàn)榈锛?xì)粉與金屬銅液在高溫下的潤濕角為110° - 130°，要遠(yuǎn)大于耐火磚耐火材料與熔渣的潤濕角，這樣使得金屬銅液不易滲入材料的氣孔中，從而提高了材料抗金屬物滲透的能力。另外，將混合料制成 50mm×50mm 的樣塊，在氧化氣氛下燒成，看其抗氧化性 , 由氧化膜生成的厚度、氧化膜生成的連續(xù)性判斷其抗氧化性優(yōu)劣。可知，隨著氮化物細(xì)粉加入量提高，抗氧化性提高。通過以上試驗(yàn)及結(jié)果的對比，加入8%與12%的Si 3N4 對材料的性能影響差別不大，從抗金屬侵蝕綜合考慮，選擇加入8P%的氮化物細(xì)粉添加物。
三：抗金屬熔液滲透試驗(yàn)
碳化硅等非氧化物材質(zhì)具有較好的抗金屬熔液滲透的性能，但由于鋁酸鹽水泥和其它成份的加入是否影響抗金屬熔液滲透的性能，針對該問題我們對該耐火材料也進(jìn)行了抗金屬熔液滲透試驗(yàn)，我們選用陽極銅為實(shí)驗(yàn)用金屬銅材料我們選擇氮化物為 0、8P％、12P％和結(jié)合劑鋁酸鹽水泥為0、1a％、2a％、固定骨料、硅微粉、氧化鋁微粉進(jìn)行正交配方組合試驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 采用靜態(tài)坩堝法，坩堝內(nèi)裝金屬和渣混合物30 克，并將坩堝上口用碳化硅薄片磚蓋上并用碳化硅膠泥密封，然后在高溫重?zé)隣t1350℃加熱72小時，然后將坩堝沿中線切開，觀察金屬液和渣的滲透侵蝕情況，圖4為坩堝切開狀況，當(dāng)?shù)餅?，鋁酸鹽水泥為0時，金屬 液和渣全部滲透，隨著鋁酸鹽水泥和氮化硅的增加，抗金屬液和渣的滲透侵蝕變好，但當(dāng)鋁酸鹽水泥和氮化物為最大量時（9#），反而變差從圖4中可以看出6#和7# 最好，6# 氮化物加入量為8P% 和水泥加入量為0%，7# 氮化物加入量為8P% 和鋁酸鹽水泥加入量為 2a%。
第一，加入氮化硅和SiO2微粉原料后，在高溫下形成Si2N2O部分膠結(jié)相,從而提高了澆注料的強(qiáng)度、耐磨性，同時因?yàn)榈杈哂泻芎玫目菇饘贊B透性能，因此也提高了該澆注料的抗金屬滲透性能。
第二，選擇的碳化硅和氮化硅材質(zhì)和金屬銅潤濕角大于目前市場上所用耐火磚膠泥和金屬銅潤濕角，這樣使得金屬銅液與目前市場上所用耐火磚膠泥相比不易滲入材料的氣孔中，從而提高了材料抗金屬物滲透的能力。
第三，包齡從目前的 1 次提高到 120 次以上，從而減少了耐材的消耗量，降低了對耐材資源的浪費(fèi)。
第四，減少了砌筑溜槽和烘烤溜槽的時間次數(shù)，節(jié)省了烘烤所需燃?xì)饬浚瑫r也降低了勞動強(qiáng)度。
第五，減少了因回收滲入耐火磚和膠泥金屬銅所需的燃?xì)饣螂娔苣茉聪模虼耍摦a(chǎn)品是一種在金屬銅冶煉過程綠色環(huán)保、節(jié)省能源和降低操作工勞動強(qiáng)度的新技術(shù)產(chǎn)品，我們研制生產(chǎn)的陽極銅澆注溜槽是一種綠色環(huán)保、節(jié)能減排的高新技術(shù)產(chǎn)