Карборундовые изделия

Карборунд — карбид кремния — получается прокаливанием в электропечи смеси чистого кварцевого песка с нефтяным коксом или антрацитом, древесными опилками и поваренной солью. Процесс

образования карборунда начинается при 1600 и заканчивается при 2000°С, протекая по реакциям:

SiO₂ + 2С = 2СО + Si(пар) Si + C = SiC

SiO₂ + 3C = SiC + 2CO.

Сначала образуется аморфный карборунд, который при температуре выше 1900° С переходит почти полностью в кристаллический. Древесные опилки вводятся в смесь для увеличения пористости карборунда и более полного удаления летучих. Присутствие поваренной соли способствует удалению примесей, которые, образуя с NaClхлористые соединения, улетучиваются при нагреве. Чистый карборунд соответствует формулеSiC(70,4% Siи 29,6% С). Технический карборунд содержит в виде примесей карбид железа, коллоидальный углерод и различные смолы. карборунд не плавится, но при температурах выше 1900—2000° С разлагается на кремний (пар) и углерод (графит). Огнеупорность карборундовых изделий -2000-2200° С.

В зависимости от исходного материала и способа производства различают два вида карборундовых изделий:

1) изделия на глинистой связке, ферросилиции или других минеральных связках (карбофраксовые) ;

2) изделия, рекристаллизованные без связки (рефраксовые).

Исходными материалами для изготовления карбофраксовых изделий  служат измельченный кристаллический карборунд (60—90%) и огнеупорная глина (связующий компонент). изделия формуют полусухим прессованием или трамбованием.

После сушки изделия обжигают при температуре 1380— 1450° С.

Карбофраксовые изделия характеризуются достаточно высокой термостойкостью (не менее 20 воздушных теплосмен), высокой теплопроводностью, уменьшающейся с увеличением глины в шихте, высокой кажущейся пористостью, высокой механической прочностью. Температура начала размягчения под нагрузкой зависит от количества глиняной связки, при содержании ее в количестве 10— 20% начало размягчения наступает при 1750° С. Хорошо сопротивляется воздействию кислых кремнеземистых шлаков и действию кислот (кроме HFи HNO₃), но под воздействием щелочей и окислов тяжелых металлов карборунд быстро разлагается. Малоустойчив в окислительной атмосфере, окисляясь по реакции 2SiC+3O₂= — 2Si0₂+2CO(пленка SiO₂, образующаяся на изделии, несколько защищает его от дальнейшего окисления).

Карборундовые изделия на ферросилициевой связке характеризуются меньшей пористостью (около 10%), а отсюда меньшей газопроницаемостью и большей шлакоустойчивостью.

Рефраксовые изделия  изготавливаются из тонкоизмельченного кристаллического карборунда на органической связке и обжигаются при температуре 2300° С. При обжиге происходит перекристаллизация карборунда, в результате чего изделие приобретает прочность. Для рефраксовых изделий характерна более высокая Температура начала деформации под нагрузкой, высокая термическая стойкость (до 150 водяных теплосмен), значительно более высокая теплопроводность, однако они легко окисляются, так как обладают значительной пористостью.

Из карборунда изготавливаются плиты для муфелей, футеровка электропечей и печей электроннолучевой плавки, формы для отливки алюминия, ректификационные колонны для получения цинка, нагреватели для электрических печей сопротивления, рекуператоры.