碳對耐火材料有什么作用？

鋁碳耐火磚屬于鋁碳耐火材料的范圍。鋁碳耐火材料是指以含氧化鋁材料和碳材料為原料，混合碳化硅、金屬硅等添加物，用樹脂等有機結(jié)合劑制成的碳結(jié)合耐火材料。其品種有鋁碳滑板磚、鑄口磚、耐堿鋁碳磚和高爐鋁碳磚等，性能特點是耐侵蝕性強、熱震穩(wěn)定性好、強度高、導熱率高。

 

 

碳復合耐火材料是由兩種以上性質(zhì)不同的耐火氧化物和碳材料和非氧化物材料制成的原料，以含碳有機物為結(jié)合劑制成的多相復合耐火材料。構(gòu)成該材料的氧化物主要是MgO、Al2O3、ZrO2和MgAl2O4的碳主要是天然石墨的非氧化物是Al、Si、Mg等金屬、AlSi、AlMg類合金、SiC、B4C等碳化物等。用這些原料通過添加樹脂和瀝青等結(jié)合荊成形，得到的氧化物、碳、非氧化物、結(jié)合劑構(gòu)成的復合耐火材料。

 

碳耐火材料的分類、性能和使用場所

含碳耐火材料是指由碳或碳的化合物制成，主要分為碳的耐火產(chǎn)品。

含碳耐火材料分為碳制品、石墨粘土制品和碳化硅制品3種。

含碳耐火材料的耐火性高(純碳熔融溫度為3500℃，實際上在3000℃開始升華。碳化硅在2200℃以上分解)，導熱性和導電性好，負荷變形溫度和高溫強度異，耐渣性和耐熱振動性于其他耐火材料。但是，這種產(chǎn)品有易氧化的缺點。

碳質(zhì)產(chǎn)品是以碳為主要成分，以焦炭、石墨或熱處理無煙煤為原料，以含碳有機材料為結(jié)合劑制成的產(chǎn)品。這種產(chǎn)品有以焦炭和無煙煤為主要成分的碳磚和石墨化的人工石墨質(zhì)和半石墨質(zhì)碳磚。碳制品具有良好的耐熱性、耐侵蝕性、高溫強度和高溫導熱性，目前主要用于高爐。

 

石墨粘土制品是以天然石墨為原料，以粘土為結(jié)合劑制成的耐火材料。具有良好的熱傳導性，耐高溫，無金屬熔體作用，熱膨脹小。這樣的產(chǎn)品有石墨粘土的位置、蒸餾罐、鑄鋼用的塞子磚、水口磚裝入桶的墊磚等。其中生產(chǎn)多應用廣泛的鋼和熔煉有色金屬的石墨粘土穴位。

碳化硅產(chǎn)品是以碳化硅(SiC)為原料生產(chǎn)的高性能耐火材料。其耐磨性和耐蝕性好，高溫強度大，導熱率高，熱膨脹系數(shù)小，耐熱震性好，近年來其應用領域不斷擴大。碳化硅產(chǎn)品根據(jù)結(jié)合劑分為以下3種

氧化物結(jié)合-以粘土、二氧化硅為結(jié)合劑的；

氮化物結(jié)合-以氮化硅(Si3N4)或含氧氮化硅(Si2ON2)為結(jié)合劑的；

自結(jié)-利用碳化硅的再結(jié)晶作用。

碳化硅制品目前在鋼鐵冶煉中可用于桶襯、水口、塞頭、高爐底和爐腹、出鐵槽、轉(zhuǎn)爐和電爐出鋼口、加熱爐無水冷軌等。在有色金屬(鋅、銅、鋁)冶煉中，大量用于蒸餾器、精餾塔托盤、電解槽側(cè)墻、熔融金屬管道、吸泵和熔融金屬穴位等。

 

碳復合耐火材料按顯微結(jié)構(gòu)分為陶瓷結(jié)合型和碳結(jié)合型兩種。典型的陶瓷結(jié)合產(chǎn)品有燒成油浸磚、粘土或高鋁石墨產(chǎn)品等。其結(jié)構(gòu)特點是高溫燒成在耐火材料成分之間形成某種陶瓷結(jié)合，碳材料填充在耐火材料粒子之間或氣孔中。鋁碳滑板和浸泡式水口等耐火材料產(chǎn)品也有結(jié)合碳膜，其主要結(jié)合形式為陶瓷結(jié)合，仍屬陶瓷結(jié)合型碳復合耐火材料。碳結(jié)合耐火材料是不燃燒的耐火材料，其生產(chǎn)技術(shù)首先將劉和粗粒混合均勻，使結(jié)合劑在粗粒子表面形成薄膜，加入耐火材料的細粉和石墨，混合均勻成形。經(jīng)熱處理后，作為結(jié)合劑的樹脂固化形成固化樹脂框架，將耐火材料成分和石墨結(jié)合起來。產(chǎn)品經(jīng)過碳化后，樹脂框架被碳化成碳框架。顯然，碳框架的連續(xù)性和強度對產(chǎn)品性質(zhì)有很大影響。耐火材料和石墨浸潤性好，殘?zhí)几叩慕Y(jié)合劑。形成完整性好、強度分離的碳框架。這種結(jié)合耐火材料和石墨傾注粒子的碳被稱為結(jié)合碳，結(jié)合碳的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與石墨碳不同，結(jié)合碳在柔軟的周圍形成結(jié)合碳膜，該膜構(gòu)成空間碳網(wǎng)絡結(jié)合順粒子，石墨和耐火材料的細粉在粗粒子之間。

 

含碳耐火沖擊材料的使用部位和性能

含碳耐火沖擊材料多應用于高爐出鐵溝和出渣溝，其壽命不經(jīng)修補的一次鐵量在5萬t以上，經(jīng)3~5次修補，鐵量可達10萬t。

 

高爐鐵、爐渣溝用耐火材料的主要性能

在大、中型高爐的底層和碳磚的間隙等部分，用碳制成材料制成。墊層沖擊材料用石墨塊破碎后作為骨料，材料的碳含量超過90%，干燥體積密度超過1.5g/cm3，導熱率約為14W/(mK)的嵌縫耐火沖擊材料是含有氮化硅的材料，其Si3N4含量約為20%，SiC為16%左右，干燥容量一般為1.70~1.76g/cm3，干燥抗折強度為4~7MPa，1400℃高溫抗折強度和燃燒后線收縮分別為2.4~2.9MPa和0.3%左右，爐缸部使用的碳沖擊材料含量為15%，Al2O2O20S左右。該材料的干燥容量約為1.8g/cm3，導熱率一般為1.3W/(m.K)。另外，在中、小型高爐缸、爐底、鋁電解槽等熱工設備中，采用碳耐火沖擊材料冷卻沖擊襯體，應用較多。與傳統(tǒng)的熱狀態(tài)碳相比，勞動條件改善，襯里性能提高。該材料又稱冷制碳材料，其大粒徑為10mm，在1350℃燃燒后的性能:體積密度為1.45g/cm3，體積收縮率為1.3%，顯氣孔率為21%，耐壓強度為27mpa和導熱率為2.55W/(m.K)。這種耐火沖擊材料一般用酚醛樹脂和瀝青等有機物作為結(jié)合劑，使用量為5%~13%，同時配合保存劑、固化劑等添加劑。

 

熱風化鐵爐用搗打材料的主要性能

在鋁鋯炭質(zhì)的耐火沖擊材料中，進行了添加金屬硅粉的試驗。結(jié)果顯示，添加金屬硅粉的耐火沖擊材料，1500℃的高溫耐壓和抗折強度分別為24MPa和5MPa，比未添加的強度分別提高了約164%和113%。因此，在含碳耐火材料中，混合金屬硅粉可以提高強度，同時提高耐渣性和抗氧化性。

 

鋁碳耐火材料是什么？

鋁碳特殊耐火材料是指以氧化鋁和碳為原料，多加入SiC、金屬Si、Al等其他原料，用瀝青碳復合特殊耐火材料。從廣義上講，以氧化鋁和碳為主要成分的耐火材料為鋁碳耐火材料。鋁碳耐火材料根據(jù)其生產(chǎn)技術(shù)分為鋁碳耐火材料和鋁碳耐火材料。

不燃鋁碳耐火材料屬碳結(jié)合型耐火材料，其抗氧化性明顯于鎂碳磚，而且耐Na2O系渣的侵蝕性能良，因此在高爐、鐵水包等鐵水預處理設備中得到廣泛應用。鋁碳耐火材料是陶瓷結(jié)合型耐火材料，強度高，耐侵蝕性和耐熱震性好，適用于連鑄用滑水口系統(tǒng)的滑板磚和連鑄三個部件，即長水口、浸水口和整體塞桿等。

 

氧化鋁具有高抗酸、堿渣、金屬和玻璃溶液作用的能力。用于高溫氧化性氣氛和恢復性氣氛，可以得到良好的使用效果。碳素原料，特別是石墨具有高導熱率和低線膨脹系數(shù)，與渣滓和高溫溶液具有不濕潤性。因此，鋁碳磚具有以下性能。

(1)鋁碳耐火材料具有異的耐渣性和耐熱震性。與鎂碳耐火材料相比，鋁碳耐火材料具有更好的耐堿蝕性和耐TiO2渣蝕性。

(2)燒成鋁碳磚，由于添加物硅和碳在高溫下反應形成碳化硅，具有碳結(jié)合和陶瓷結(jié)合的雙重結(jié)合系統(tǒng)，燒成鋁碳耐火材料具有很高的力學性能，在連鑄中不僅是傳統(tǒng)的耐火材料，也是功能結(jié)構(gòu)材料。

 

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