含碳不烧耐火砖的应用介绍

什么是含碳耐火砖？含碳耐火砖的典型制品是MgO—C、Al2O3—C、ZrO2—C质耐火砖，其中MgO—C质耐火砖是在1970年左右试验成功，作为水冷电炉侧墙砖试用，其后用于转炉，确认效果良好，因而迅速普及。MgO—C砖的特点是：耐炉渣侵蚀和抗热震性良好。
以前镁铬质及白云石质砖的缺点是吸收炉渣成分，产生结构剥落。MgO—C质砖通过加入石墨，消除了这一缺点，其特点是将反应层限定在工作面。MgO—C质砖的开发已经历了28年。在这期间，研究了氧化镁原料的质量及使用粒度、石墨的选择、金属的应用等。工作面达到新规定的温度时，背面也有相当广泛的温度分布。此时，根据碳结合的形成情况，预测会在内部形成脆弱层，必须充分掌握各温度区域的特性。
我们已经了解到，在钢铁生产工艺中，虽然还存在着许多氧气分压比较低的作业情况，但是含碳耐火砖能够普及的理由是其具有吸收高温下的热变化而产生的应力，防止熔融金属或炉渣浸润等耐火砖所要求的基本特性的缘故。研究了这种耐火砖的结合剂酚醛树脂、各种沥青、金属粉末及其高温结合反应。另外，对于这种耐火砖，开发出防止氧化材料是必要条件。

含碳不烧砖应用

含碳不烧砖是随着钢铁冶炼新技术、新工艺、新装备的发展而产生的，是在耐火材料领域中开发研究和推广应用活跃的领域，并且取得了丰硕的成果。含碳不烧砖的品种较多，主要有铝炭砖、铝镁炭砖、铝锆炭砖、Al2O3-SiC-C砖、镁炭砖、镁钙炭砖和镁白云石炭砖等。该类砖在高炉、炼钢转炉和电炉、钢包、浇钢系统、鱼雷式铁水罐和高炉出铁沟等热工设备上应用，取得显著效果。本节介绍重要的含碳不烧砖品种，配制原则、生产工艺和性能。铝炭砖铝炭砖属于铝炭质耐火材料范围。所谓铝炭质耐火材料就是用含氧化铝材料和炭素材料作原料、有时掺加碳化硅、金属硅等外加物，用树脂等有机结合剂制成的炭结合耐火材料。其品种有铝炭质滑板砖、铸口砖、耐碱铝炭砖和高炉铝炭砖等，性能特点是抗侵蚀性强、热震稳定性好、强度高和热导率高。

高炉铝炭砖是高炉内衬更新换代的良好材料，其性能优于高炉内村传统耐火砖，与氮化硅结合碳化硅砖的性能相似，成本降低2/3。因此，铝炭砖问世以来，已在高炉上得到了应用，并获得良好的使用效果。高炉铝炭砖的品种不同，使用的原材料也有区别。耐火骨料和粉料主要用、一级矾土熟料，也可用白刚玉、椋刚玉等材料；炭素材料主要用鱗片石墨，还有中温沥青等；碳化硅则用或一级品，也可用致密SiC；结合剂用酚醛树脂，其固含量≥75%，游离酚≤6%，残碳量≥43%，含水率≤2%，密度1.1g/cm3左右。该砖用的耐火骨料临界粒径为8mm，其通用配合比：粗骨料40%~60%、细骨料5%~20%、鱗片石墨8%~15%、SiC4%~10%、耐火粉料15%~25%和结合剂4%~6%。
另外，根据需要掺加超微粉、抗碱剂和膨胀剂等外加物。铝炭砖的生产工艺流程。其技术措施是耐火骨料多级级配，外加物或固体结合剂与耐火粉料制成预混合粉，同时掺加适量的外加剂。混料时，先加颗粒料和结合剂，待颗粒料完全被结合剂包裹后，再加各种粉料，混练15-20min；拌和料在300t压砖机上成型，加压次数不少于10次。压砖机吨位越大，加压次数越少，但不得少于5次、同时，操作应先轻后重，便于排气和减少裂纹。成型后的半成品，检验外观、尺寸和质量等。检验合格的半成品，装入倒焰窑中焙烧固化，直接或间接加热均可。焙烧固化温度依结合剂的品种而定，一般为200-250℃，焙烧时间一般为20-50h。其中，在50-60℃时树脂开始软化，在100-110℃时树脂中的溶剂排除，因此应适当保温。达到固化温度时，为了使反应进行完全并形成炭结合，也应适当保温。当然，炭结合的终形成，是在较高温度下进行的。出窑后的制品，应堆放在库房内，也可暂时露天贮放。
铝炭砖热处理后的性能较好，耐压强度一般为35~45MPa；热面温度为900℃时，热导率一般约为10W/（m·K）；抗碱性试验后砖的耐压强度25~50MPa，透气度也很小。透气度为零称为致密型铝炭砖。致密型铝炭砖具有优良的抗碱性能，经过抗碱试验后，强度不但不降低，反而提高了；铝炭砖进行抗渣性试验时，当减重为21%时，仍显示出优良的性能。铁水熔蚀指数，铝炭转为≤2.85%，而炭块一般为25%左右。致密型铝炭砖与氮化硅结合SiC砖相比，在相同抗渣试验条件下，前者失重率约为0.7%，棱角完整有斜裂纹，后者失重率为0.9%左右，棱角完整有斜裂纹。这就是说，铝炭砖也具有优良的抗渣性能。铝炭砖使用后的残砖，一般来说失去结合剂而丧失强度，呈粉状。如铝炭砖经埋炭烧成后，则无此现象，故烧成铝炭砖应运而生，但某些性能稍逊于不烧铝炭砖。