Когда слышишь про использование карбида бора как огнеупора, сразу вспоминаются десятки проб и ошибок. Многие до сих пор считают, что главное - температура плавления, но на практике важнее сопротивление тепловому удару и химическая стойкость.
В 2018 году мы тестировали образцы от ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив - их линия на 2000 тонн глубокой переработки давала неожиданно стабильную фракцию 50-100 мкм. Именно такой помол критичен для создания равномерной матрицы в огнеупорных смесях.
При подготовке шихты всегда приходится балансировать между чистотой сырья и экономикой. Китайский карбид бора марки 'Хуангэн' показал содержание B4C на уровне 96-97% - этого хватает для большинства промышленных применений, хотя для атомной энергетики всё же берут европейские марки.
Заметил интересную деталь: при спекании формованных изделий с добавкой 15-20% B4C важно контролировать не только температуру, но и скорость нагрева. Резкий подъём выше 800°C приводит к образованию поверхностных трещин - видимо, сказывается разница ТКР связующей фазы.
На металлургическом комбинате в Липецке заменяли футеровку желобов разливки стали - стандартные огнеупоры выдерживали 120-130 плавок, тогда как составы с 12% карбида бора отходили 180-190 циклов. Правда, себестоимость выросла на 40%, поэтому решение принимали исходя из специфики сплавов.
В алюминиевых печах добавка 5-7% B4C в торкрет-смеси снижала проникновение фторидных паров в пористую структуру. Но здесь важно было использовать именно мелкие фракции - частицы крупнее 80 мкм создавали точки напряжения.
Ковши для транспортировки расплавленного алюминия - отдельная история. После модернизации производства на cn-boroncarbide.ru они смогли обеспечить более стабильный гранулометрический состав, что позволило отказаться от двойного просева.
Помню, в 2016 пытались сделать полностенные панели для индукционных печей с содержанием B4C до 30%. Результат - растрескивание после 3-4 thermal cycles. Позже выяснилось, что проблема в неоптимальном распределении частиц по сечениям.
Ещё один провальный эксперимент - попытка использовать карбид бора в качестве добавки к магнезиально-шпинельным огнеупорам. При температурах выше 1600°C начиналось активное газовыделение, вероятно due to реакции с оксидами.
Зато неожиданно удачным оказалось применение отсева фракции <100 мкм в торкрет-составах для ремонта стекловаренных печей. Мелочёвка, которую раньше считали отходами, дала прирост стойкости на 15-20%.
Когда в 2015 году ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив запустили первую очередь производства, цены на карбид бора упали на 12-15% на внутреннем рынке. Это позволило рассматривать его применение в более массовых отраслях.
Себестоимость огнеупорного изделия с добавкой 10% B4C увеличивается примерно на 25-30%, но при этом срок службы в агрессивных средах растёт в 1.5-2 раза. Для непрерывных производств типа стекловаренных печей такая замена окупается за 8-10 месяцев.
Интересно, что после выхода на полную мощность в 100 млн юаней в год, компания начала предлагать индивидуальные помолы под конкретные задачи - это снизило отходы при приготовлении огнеупорных смесей на 7-8%.
Сейчас экспериментируем с многослойными конструкциями, где только рабочий слой содержит 15-18% B4C. Предварительные испытания показывают увеличение межремонтного периода ковшей для стали на 40-50% при росте стоимости всего на 15%.
Ведём переговоры с инженерами Шимань Босэн Технолоджи о разработке специальных марок карбида бора с контролируемой морфологией частиц. Для огнеупоров важна не только чистота, но и форма зёрен - угловатые частицы лучше работают в матрице.
К 2025 году ожидаем появления композитных материалов на основе B4C с градиентным распределением - такие решения могут революционизировать конструкцию высокотемпературных зон промышленных печей. Хотя пока это скорее лабораторные разработки.
