氮化硅在耐火材料工业中的应用

    氮化硅陶瓷由于具有高温强度高，耐磨性和耐蚀性好等优异的高温性能，被认为是很有发展前景的高温结构材料。强共价键及高温下的低扩散系数,导致氮化硅陶瓷的制适必须借助于高温高压及烧结剂,否则很难生产出高质量的氮化硅材料。这些生产成本及设备的限制，冶金行业很难接受,所以，在耐火材料领域的研究起步较晚。研究也不深入,很多理论来源于陶瓷,没有太多的创新。目前,氮化硅在耐火材料中以结合相的形式存在,通过金属的氮化烧成，将刚玉或碳化硅等原料结合到一起，从而达到难烧结物相结合的目的。例如铝电解槽用氮化硅结合碳化硅材料等等都是以氮化生成的Si3N4作为结合相,Si3N4也常常以粉料的形式引入到耐火材料中。

⑴在炼铁耐火材料中的应用

    近些年来，大型高炉所用的刚玉-碳化硅-氮化硅-碳制品有了长足的发展。而氮化硅、氧氧化硅或塞隆结合的碳化硅耐火制品在大型高炉的中段部位、焦炉承重部位已经得到了大规模的应用。另外,刚玉-碳化硅-氮化硅-碳质的耐火材料在鱼雷车的应用也越来越多，其抗侵蚀性良好，耐磨损,抗冲刷，鱼雷车内衬耐火材料的使用寿命大大提高。

    目前,国外己有约61%的高炉采用含Si3N4的耐火材料，特别是炉缸直径为12-15mm的大型高炉采用它的己有68%。据统计，在过去10年里，在127座高炉里砌筑了3500吨以上的此类优质制品。多数高炉的使用量为每座270?800吨，使用部位从风口、炉腹、炉腰到炉身中下部，而高炉中段主要推广使用氮化硅结合制品。日本神户钢铁公司古川钢铁厂，在混铁车上尝试添加少量的纯β-Si3N4到AI2O3-SiC-C砖中，实验证明，其抗渣蚀性和抗氧化性都得到明 显改善。

⑵在炼钢耐火材料中的应用

    近几年来,氮化硅在国内外先后应用于钢包底部的滑板材料中。在滑板中添加氮化硅质材料,提高了滑板的耐磨性、抗冲刷性和使用寿命，降低了钢包精炼的吨钢成本；

⑶在铝、铜、锌等有色金属冶炼耐火材料中的应用

    氮化硅陶瓷在高温下与金属溶液不润湿，所以其可用于有色金属冶炼过程的高温部件，如测温热电偶套管，冶炼炉炉衬及各种容器内衬、钳埚等。氮化硅陶瓷制品抗热震性好，可以在高温下，或者在高温-低温循环中稳定的长期使用。

⑷在窒具材料中的应用

    陶瓷棚板即是以碳化硅为颗粒原料,金属Si为细粉，在高温氮气气氛下进行反应烧结制备的氮化硅结合碳化硅材料,使材料的性能得到大幅度地提高。同粘土结合的碳化硅棚板相比,材料的高温性能得到大幅度提高,并且解决了粘土结合碳化棚板使用时因碳化硅的氧化导致棚板膨胀破坏的问题。