استخدام طوب الكربون والألومنيوم في عملية المعالجة المسبقة للحديد المنصهر

إن إضافة نسبة تتراوح بين 5% و10% (نسبة كتلة) من أكسيد الألومنيوم (Al2O3) في الجزء المصفوفي من طوب الكربون/الجرافيت (كتل الكربون) المستخدم في أفران الصهر العالية يُحسّن بشكل ملحوظ مقاومة الحديد المصهور للتآكل، وهو أحد تطبيقات طوب الكربون والألومنيوم في أنظمة صناعة الحديد. كما يُستخدم طوب الكربون والألومنيوم في المعالجة الأولية للحديد المصهور وفي أحواض الصنبور.

طوب الكربون والألومنيوم لمعالجة الحديد المنصهر مسبقًا

تُستخدم طوب كربيد السيليكون والألومنيوم بشكل رئيسي في معدات نقل الحديد المنصهر، مثل خزانات الحديد المنصهر. ومع ذلك، عند استخدام هذا النوع من المواد المقاومة للحرارة في خزانات الحديد المنصهر الكبيرة وخلاطات الحديد، وتعرضه لظروف تسخين وتبريد قاسية، فإنه يكون عرضة للتشققات، مما يؤدي إلى تقشير هيكلي. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن طوب Al2O3-SiC-C المستخدم في خزانات المعادن الساخنة الكبيرة وخلاطات الحديد غالبًا ما يحتوي على نسبة كربون تبلغ 15% وموصلية حرارية تصل إلى 17~21 واط/(م·ك) (800 درجة مئوية)، فهناك انخفاض في درجة حرارة الحديد المنصهر ومشكلة تشوه صفائح الحديد في خزانات الحديد المنصهر الكبيرة وعربات الخلط. يتمثل الإجراء المضاد في تحقيق موصلية حرارية منخفضة عن طريق إزالة SiC، وهو مكون عالي التوصيل الحراري، مع تقليل محتوى الجرافيت وتنقية الجرافيت.

ومن خلال البحث الأساسي استنتج أن:

(1) عندما يكون محتوى الجرافيت (الكسر الكتلي) في طوب الألومنيوم الكربوني أقل من 10%، يتكون هيكله التنظيمي من أكسيد الألومنيوم (Al2O3) مُشكِّلاً مصفوفة متصلة، ويمتلئ الكربون في المصفوفة على شكل نقاط نجمية. في هذه الحالة، يمكن حساب الموصلية الحرارية λ لطوب الألومنيوم الكربوني تقريبًا بالصيغة (1).