碳化硅质耐磨耐火可塑料
碳化硅质耐磨耐火可塑料是以碳化硅(SiC)为主要骨料和基质,加入结合剂及适量添加剂制成的不定形耐火材料,通常呈泥团状或可塑状态,施工时通过捣打、抹压或挤压成型。在国标 GB/T 23294-2021 中对应 NMK-4、NMK-5、NMK-6 三个牌号(SiC 分别 ≥40%、≥60%、≥70%)。
- ◆ 耐火极限高
- ◆ 高温荷软高
- ◆ 抗渣侵蚀强
- ◆ 热震稳定性
产品优势
碳化硅质耐磨耐火可塑料
一、产品描述
核心特点
超高耐磨、抗冲刷:SiC 莫氏硬度 9.2,耐固体颗粒高速冲刷磨损能力突出,磨损量可低至 ≤4~5 cm³
导热系数高:1000℃ 时 3~8 W/(m·K),是铝硅质的 3~5 倍——既是优势(快速导热、抗热震)也是短板(散热大,需配保温层)
抗热震性最优:低热膨胀系数,急冷急热不易开裂;NMK-6(SiC 70%)热震可达 40 次,是全牌号最高
热态强度高:1100℃×3h 烧后耐压可达 100~120 MPa,中高温强度不降反升
化学稳定性较好:耐酸性渣侵蚀;还原气氛下 SiC 相对稳定,抗 CO 还原
可塑性好、施工灵活:泥坯状态,可捣打、手工抹压、挤压,无需复杂模板,适合异形部位与局部快速修补
体积稳定性好:1400℃×3h 重烧线变化可控制在 ±0.2~±0.3%
必须正视的两大短板
高温氧化是主要短板:SiC 在 1000℃ 以上开始缓慢氧化,生成 SiO₂ 和 CO/CO₂,温度越高、氧分压越大,氧化越快。这也是为什么高 SiC 牌号(NMK-6)推荐最高使用温度仍标 1600℃ 但需谨慎评估氧化环境。
强碱侵蚀:对酸性渣抵抗较好(HF、浓磷酸除外);弱碱环境有一定抵抗性,但强碱(高 Na₂O、K₂O 渣)会侵蚀 SiC 和基质。
导热高导致散热大:使用时需配合保温层设计。
刚玉-碳化硅复合体系(重要演进方向)
刚玉骨架提供高温结构稳定性,SiC 颗粒填充间隙增强导热路径
SiC 的耐磨特性保护刚玉基质免受颗粒冲刷,刚玉则减缓 SiC 的高温氧化
两者热膨胀系数差异被设计为可控微裂纹,反而提升抗剥落能力
二、理化指标
1. 国标 GB/T 23294-2021 表4——碳化硅质耐磨耐火可塑料(1000℃×3h 基准)
项目 | NMK-4 | NMK-5 | NMK-6 |
|---|---|---|---|
w(SiC) / % ≥ | 40 | 60 | 70 |
体积密度(110℃×24h)/ g·cm⁻³ ≥ | 2.40 | 2.50 | 2.60 |
加热永久线变化(1000℃×3h)/ % | −0.4~0 | −0.5~0 | −0.6~0 |
常温耐压强度(1000℃×3h 烧后)/ MPa ≥ | 60 | 70 | 80 |
常温耐磨性(1000℃×3h 烧后)/ cm³ ≤ | 7.0 | 6.0 | 5.0 |
抗热震性(1000℃ 水冷)/ 次 ≥ | 30 | 35 | 40 |
可塑性指数 / % | 15~55 | 15~55 | 15~55 |
导热系数(1000℃)/ W·(m·K)⁻¹ | 3~5 | 5~7 | 6~8 |
推荐最高使用温度 / ℃ | 1400 | 1500 | 1600 |
注:推荐最高使用温度是指耐磨耐火可塑料煅烧 5h 后线收缩率不大于 2% 的试验温度。
2. 行标参照 YB/T 4132-2005(CFB 锅炉用,850℃×3h 基准)
项目 | TS-60 | TS-70 |
|---|---|---|
SiC / % ≥ | 60 | 70 |
体积密度(110℃×24h)/ g·cm⁻³ ≥ | 2.40 | 2.60 |
加热永久线变化(850℃×3h)/ % | −0.5~0 | −0.6~0 |
常温耐压强度(850℃×3h 烧后)/ MPa ≥ | 60 | 70 |
抗热震性(850℃×3h 烧后)/ 次 ≥ | 35 | 40 |
常温磨损量(850℃×3h 烧后)/ cm³ ≤ | 6.0 | 5.0 |
可塑性指数 / % | 15~40 | 15~40 |
3. 主流企标(SC 系列,1100℃×3h 基准)
项目 | SC30 | SC50 |
|---|---|---|
SiC / % ≥ | 30 | 50 |
体积密度 / g·cm³ ≥ | 2.5 | 2.6 |
显气孔率 / % ≤ | 18 | 18 |
常温耐压(110℃×24h)/ MPa ≥ | 60 | 80 |
常温耐压(1100℃×3h)/ MPa ≥ | 100 | 120 |
加热永久线变化(1400℃×3h)/ % | ±0.3 | ±0.2 |
耐磨性 / cm³ ≤ | 6 | 4 |
4. 高导抗侵蚀型(HGP-S68,气化炉水冷壁专用)
项目 | 指标 |
|---|---|
SiC / % ≥ | 66 |
常温抗折(110℃×24h)/ MPa ≥ | 10 |
常温抗折(800℃×3h)/ MPa ≥ | 15 |
常温抗折(1200℃×3h)/ MPa ≥ | 15 |
常温耐压(110℃×24h)/ MPa ≥ | 60 |
常温耐压(800℃×3h)/ MPa ≥ | 65 |
常温耐压(1200℃×3h)/ MPa ≥ | 60 |
体积密度(110℃×24h)/ g·cm³ ≥ | 2.50 |
导热系数(800℃)/ W·(m·K)⁻¹ ≥ | 8.6 |
导热系数(1100℃)/ W·(m·K)⁻¹ ≥ | 7.5 |
5. 招标采购实例(垃圾焚烧炉碳化硅耐磨可塑料)
项目 | 要求 |
|---|---|
SiC / % ≥ | 75 |
Al₂O₃ / % > | 14 |
Fe₂O₃ / % ≤ | 1.5 |
最高使用温度 / ℃ > | 1650 |
体积密度 / g·cm³ | 2.6 |
高温抗折强度(1000℃)/ MPa ≥ | 14 |
导热系数(500℃)/ W·(m·K)⁻¹ > | 10 |
可塑性指标 | 20~40 |
6. 刚玉碳化硅复合型(通用参考)
项目 | 指标 |
|---|---|
主要成分 | SiC ≥50%,Al₂O₃+SiC ≥85% |
使用温度 | 1400~1600℃(短期 1700℃) |
体积密度(110℃×24h) | 2.6~2.8 g/cm³ |
耐压强度(110℃×24h) | ≥60 MPa |
抗折强度(110℃×24h) | ≥10 MPa |
线变化率(1400℃×3h) | ≤±0.5% |
耐磨性(ASTM C704) | ≤5 cm³ |
7. 通用检测评判参考
项目 | 参考值 |
|---|---|
体积密度 | ≥2.5 g/cm³ |
显气孔率 | ≤18% |
常温抗折强度 | ≥10 MPa |
高温(1400℃)抗折强度 | ≥8 MPa |
导热系数(1000℃) | ≥15 W/(m·K)(高纯高导型) |
线变化率(1400℃×3h) | ≤±0.5% |
SiC 含量 | ≥85%(高纯型) |
游离硅 | ≤3% |
可塑性指数 | 150~250 mm(另一表征法) |
硬化时间 | 4~8 h |
8. 检测依据
项目 | 标准 |
|---|---|
制样 | GB/T 7321 / GB/T 4513.5 |
体积密度、显气孔率 | GB/T 2997-2015 / GB/T 4513.6 |
常温抗折强度 | GB/T 3001-2017 |
常温耐压强度 | GB/T 5072-2008 / ASTM C133-97 |
加热永久线变化 | GB/T 5988-2007 |
常温耐磨性 | GB/T 18301 / ASTM C-704 |
抗热震性 | YB/T 376.1-2016 / GB/T 30873 |
可塑性指数 | GB/T 4513.3 / YB/T 5119 |
导热系数 | GB/T 5990、YB/T 4130 |
SiC 化学分析 | GB/T 16555 |
三、产品应用
1. 电力·循环流化床锅炉(主流场景)
炉膛密相区、卫燃带、靶区
旋风筒、旋风分离器(筒壁、锥体、出口)
炉膛出口、燃烧室、高温烟道
返料器、料腿、回料阀、立管
冷渣机内衬、排渣管
水冷壁"卫燃带"区域防磨涂层:采用碳化硅-高铝复合可塑料(SiC 50% + Al₂O₃ 30%),涂抹厚度 5~10 mm,替代传统防磨瓦,适配水冷壁管排间隙
2. 冶金·钢铁
高炉出铁沟、渣沟局部修复:采用 SiC ≥60% 可塑料,利用高耐磨性和抗渣侵蚀性修复沟体磨损、冲蚀部位,避免整体更换出铁沟衬体,显著降低维护成本
铁水预处理包包壁和冲击区——抵抗铁水与熔渣侵蚀
铁水罐内衬冲刷区
加热炉、均热炉、步进梁炉内衬
烧结机点火炉、保温炉、烟道
热风冲天炉炉身与过桥部位(Al₂O₃-SiC-C 质体系)
3. 有色冶炼
铝电解槽侧壁——利用良好导电性与抗钠侵蚀性能作侧部内衬
熔铝炉炉底、流铝槽
铜冶炼炉、锌挥发窑、铅锌熔炼炉
有色金属熔炼炉炉门、观察孔
4. 水泥·建材
回转窑窑口、窑尾、预热器、分解炉、旋风筒
篦冷机喉部、冷却机、热风管道
三次风管、窑头罩
石灰窑、煤磨
水泥窑预热器锥体(高速含尘气流冲击)
5. 玻璃与陶瓷
玻璃窑炉蓄热室、加料口、流液洞
陶瓷高温辊道窑关键承重及高温区——确保窑具在长期热循环下的尺寸稳定性
陶瓷窑、隧道窑高磨损区
6. 化工·煤化工(高导抗侵蚀型的专属场景)
煤气化炉内件水冷壁部位——高导抗侵蚀碳化硅可塑料的典型应用
气化炉激冷室、喷嘴周边(刚玉-碳化硅质,Al₂O₃ 80% + SiC 15%,耐受 1500~1700℃ 及煤焦油、灰渣侵蚀)
合成气管道——承受高温还原性气氛及熔渣侵蚀
电石炉、反应炉、裂解炉、高温烟道
硫酸焙烧炉内衬
7. 环保·焚烧
垃圾焚烧炉:炉膛水冷壁、炉排周边、燃烧室、炉拱、二次燃烧室
抗碱金属蒸汽侵蚀能力 + 高导热性,有效应对高温腐蚀并促进热量传递
应对含硫氯烟气与熔渣粘附
危废回转窑二燃室、进料段
生物质锅炉进料口、灰斗内衬
垃圾热解气化设备热解炉炉膛内衬(抗渗碳型)
8. 其他
高温耐磨管道、热风炉、加热炉
实验室高温炉、工业电炉炉膛
应用行业
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