含碳耐火材料特点介绍

发布时间：2020/7/5 17:45:43

含碳耐火材料的耐火度高（纯碳的熔融温度为3500℃，实际上在3000℃即开始升华。碳化硅在2200℃以上分解），导热性和导电性均好，荷重变形温度和高温强度优异，抗渣性和抗热震性都比其他耐火材料好。但这一类制品都有易氧化的缺点。

含碳耐火材料是优良耐火材料。镁炭砖、铝炭砖和铝镁炭砖等系列品种材料，在钢铁工业中广泛使用，风靡全世界，使窑炉寿命得到了极大的提高。以树脂和沥青结合的含碳压入料和含碳补炉料等不定形耐火材料，也得到了发展。沥青和石墨的总含碳量<5%的含碳耐火浇注料在高炉出铁沟和混铁炉等热工设备上，也得到了成功的应用。但是，含碳量>5%的含碳耐火浇注料，仍处于探索阶段，主要是理想的炭素材料鳞片石墨，与水不浸润、分散性较差所致。

在含碳耐火浇注料中，用树腊等非水溶性材料作结合剂，因其黏性太大，用量很多，方能流动和成型，致使浇注料气孔多、组织结构不致密,难以抵抗熔渣的侵蚀；用土状石墨等炭素材料，与水混练时有较好的流动性和分散牲，但其无定形结构且含较多挥发分，影响浇注料的抗渣性和抗氧化性，得不到好的使用效杲。当采用鳞片石墨作炭素材料时，需对其表面进行改性处理，提高石墨的亲水性和分散性，方能配制成功性能优良的含碳耐火浇注料。

含碳耐火捣打料的使用部位及性能

含碳耐火捣打料在高炉的出铁沟和出渣沟上，应用较多，其寿命为不经修补的一次通铁量为5万t以上，经3 ~5次的修补，通铁量可达数10万t。

高炉铁、渣沟用捣打料的主要性能

在大、中型高炉炉底垫层和炭砖缝隙等部位，采用炭素捣打料捣制。垫层捣打料系用石墨块破碎后作骨料，料的含碳量大于90%，烘干体积密度大于1.5g/cm3,热导率约为  14W/(m·K);嵌缝耐火捣打料系含有氮化硅的高级材料，其Si3N4含量约为20%，SiC为  16%左右，烘干容重一般为1.70~1.76g/cm3，烘干抗折强度为4~7MPa，1400℃高温抗折强度和烧后线收缩分别为2.4  ~2.9MPa和0.3%左右;还有炉缸部位用的炭素捣打料，含碳量大于15%，Al2O3约为15%，SiO2为60%左右。该料烘干容重约为1.8g/cm3,热导率一般为1.3W/(m·K)。另外，在中、小型高炉炉缸、炉底和铝电解槽等热工设备上，采用炭素耐火捣打料冷态捣制衬体，应用较多。与传统的热态炭素捣打料相比，劳动条件改善，衬体性能提高。该料亦称为冷捣炭素料，其大粒径为10mm，1350℃烧后的性能：体积密度1.45g/  cm3，体积收缩率1.3%，显气孔率21%，耐压强度27MPa和热导率2.55W/(m·K)。该类耐火捣打料一般用酚醛树脂和沥青等有机物作结合剂，用量为5%~13%，同时掺加保存剂、固化剂等外加剂。

在大型热风化铁炉等热工设备上，某些部位也使用了含碳耐火捣打料。该料一般用致密白刚玉、棕刚玉，并与特级或一级矾土熟料复合作耐火骨料和粉料，有的掺加少量锆英石细颗粒，以提高性能。炭素材料一般采用SiC、鳞片石墨、土状石墨和沥青焦等，其总用量为  10%~25%。常用的结合剂，一般为磷酸、磷酸铝和结合黏土等，单独使用或复合使用，其用量为8%~11%。同时，应掺加酸性抑制剂、表面活性剂和保存剂等外加剂。表3-5-2  为热风化铁炉用捣打料的主要性能。

热风化铁炉用捣打料的主要性能

在铝锆炭质耐火捣打料中，进行了添加金属硅粉的试验。其结果表明，添加金属硅粉的耐火捣打料，1500℃高温耐压和抗折强度分别为24MPa和5MPa，比未加的强度分别约提高了  164%和113%。因此，在含碳耐火捣打料中，掺加金属硅粉能提高强度，同时还能提高抗渣性和抗氧化性。

在含碳耐火捣打料中，掺加SiO2超微粉，也进行了对比试验。SiO2超微粉的掺加量为2%。Al2O3 - SiC -  C质耐火捣打料掺加SiO2超微粉后，体积密度和烘干强度与未加的基本相同，1450℃烧后耐压强度由30.8MPa提高到33.4MPa，也基本相似。这说明，在该类耐火捣打料中，掺加SiO2超微粉，无明显效果。

含碳耐火捣打料一般在耐火材料厂中配制，即按配合比称量各种原材料，在轮碾机或强制式搅拌机中湿混练均匀，无需挤泥工序，出料后直接装袋密封，然后入库或发运。该料保存期一般为3个月，即保存3个月后，捣打料仍应具有良好的可塑性，以方便捣打施工。

随着保存时间的延长，水分逸出，致使捣制体密实性下降，因此强度也随之降低。即或如此，该料保存3个月，仍有较好的黏塑性，可捣打施工，一般也不影响使用。

另外，在炼钢电炉等热工设备上，也应用含碳耐火捣打料。例如，用镁砂作耐火骨料和 粉料，掺加5℃  '10%的冶金焦粉等炭素材料，用煤沥青、脱水煤焦油或卤水等材料作结合 剂，现场捣制熔炼池炉底和堤坡等部位的工作层，可满足生产工艺的技术要求。

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