铝碳质耐火材料经典教材
耐火材料基础知识培训教材
耐火材料基础知识培训教材（上）前言河南科技大学高温材料研究院自2006年以来已面向全行业成功举办了七届耐火材料基础知识培训，培训学员逾300人，受到业界的广泛欢迎和认可。
全球金融危机的阴影和市场竞争的加剧，给耐火材料行业的生存和发展带来了困难和挑战。
同时也引发我们思考什么是企业的生存和发展之道。
先进的管理、技术、装备、产品、服务等等无疑重要，而高素质的人才队伍当更重要。
不断学习和充实是实现人才队伍高素质化的重要措施。
应业界众多企业的要求，我院定于2012年7月22日～8月l0日举办第八届这类培训。
本培训教材由周宁生教授主编，高温材料研究院的于仁红、王慧芳、毕玉保、孟庆新老师和一些外界友人参与了编写。
第一部分介绍耐火材料的常规性能与检测，包括化学、物相组成，组织结构，力学性能，热学性能，使用性能和不定形耐火材料的施工性能等；第二部分介绍耐火材料常用原料，包括硅质原料、软质粘土、硬质粘土、高铝矾土、蓝晶石族矿物、莫来石、刚玉、镁铝尖晶石、镁砂、氧化硅微粉、氧化铝微粉等基本知识；第三部分讲述不定形耐火材料的基本知识，包括基本概念，结合方式，常用结合剂，生产、检测、施工、养护、烘烤和维护以及技术发展动态等；第四部分介绍钢铁生产的主要工艺和设备及其所用耐火材料；第五部分为耐火材料烧成常用间歇式和连续式窑简介。
一如既往，本次培训仍注重“入门”和“基础”，兼顾应用、外贸和耐火材料发展新动态方面的介绍。
新特之处在于在保留了以往经典培训内容的基础上，本届培训将基于国际上的新近发表和河科大高温院的科研工作，介绍耐火材料研发新思路和新成果，并将专题讲座作为独立版块，扩大知识和信息范围。
本次培训得到了多方支持、响应和帮助。
中国耐材之窗网协助做了消息发布；巩义五耐集团实业公司、河南耕生耐火材料有限公司、登封德盛耐火材料有限公司、郑州东方安彩耐火材料有限公司等为接待学员参观并为在当地交流提供了方便；多家企业派员参加。
谨向对我们工作给予关心、支持和响应的各界友人和各位学员表示由衷的谢忱!古书《礼记·学记》日：“学然后知不足，教然后知困。
铝碳质耐火材料研究进展及展望
铝碳质耐火材料研究进展及展望摘要：高温烧成铝碳质耐火材料是一种由氧化铝和炭素为基体原料，加入Al、Si、SiC等添加剂，用沥青或树脂等结合剂黏结烧成的耐火材料，被广泛应用于高炉炼铁、铁水预处理、炼钢、连铸等冶金工序中。
耐火材料组成是其获得优质性能的基础，整理分析耐火材料中各组分对性能的影响，可以为开发低成本优质耐火材料提供理论支持和研究导向。
本文总结了高温烧成铝碳质耐火材料中碳源、结合剂、添加剂的作用及其对材料性能的影响，并对潜在研究方向进行了展望。
关键词：铝碳质耐火材料；理化性能；碳源；结合剂；添加剂0 引言高温烧成铝碳砖(以下简称铝碳砖或铝碳质耐火材料)是一种典型的碳复合耐火材料，因具有优良的热震稳定性和抗渣侵蚀性而被广泛应用于高炉炼铁、铁水预处理、炼钢、连铸等冶金工序中。
在炼铁系统中，应用在高炉炉缸部位的铝碳砖其碳含量一般在10%～15%(质量分数)[1]，由此带来的缺点是强度低、抗氧化性差，很难抵挡高炉内铁水的长期冲刷和炉内气氛的氧化。
在炼钢系统中，铝碳砖等传统碳复合耐火材料的碳含量一般在10%～20%(质量分数)，在炼钢过程中会对钢水产生增碳作用，不利于洁净钢的生产。
另外从节约资源的角度来看，制备碳含量较高的铝碳砖也会加剧石墨资源的消耗。
综合分析，从高炉长寿、洁净钢生产和节约石墨资源等角度考虑，铝碳砖等碳复合耐火材料必然向低碳方向发展，但单纯降低碳含量又会使碳复合耐火材料的韧性、抗热震及导热性能急剧下降。
因此开发耐火材料不能追求某一指标的发展，应注重各项指标协调综合提高[2]，而综合性能的提高与材料的成分、结构有着密不可分的关系。
本文从合理控制耐火材料成分入手，总结了碳源、结合剂、添加剂对铝碳砖等碳复合耐火材料的结构和性能的影响，碳复合耐火材料中碳源、添加剂、结合剂的作用如图1所示，以期获得指导低碳耐火材料生产的依据，并据此浅谈了相应的研究前景和发展方向。
图1 碳复合耐火材料中碳源、添加剂、结合剂的作用Fig.1 Role of carbon source, additive and binder in carbon composite refractories1 碳在耐火材料中的作用铝碳质耐火材料的碳源按粒度大小可分为纳米级碳源和微米级碳源。
《新型耐火材料》课程简介和教学大纲
《新型耐火材料》课程简介课程编号：02024910课程名称：新型耐火材料/New refractory materials学分：1.5学时：24 （实验：0上机：0）适用专业：无机非金属材料工程建议修读学期：第7学期先修课程：《粉体工程及设备》、《耐火材料工艺学》及《陶瓷工艺学》考核方式与成绩评定标准：总评成绩根据平时成绩（包括考勤、作业、上课听讲等，占20 %）和小论文考查（占80 %）综合评定。
教材与主要参考书目：1.教材：韩行禄，不定形耐火材料（第二版），［M］冶金工业出版社，20042.参考书目（1）王维邦，耐火材料工艺学（第二版），［M］冶金工业出版社，2006（2）陶珍东，郑少华，粉体工程与设备（第三版）［M］,化学工业出版社，2010（3）徐平坤，耐火材料新工艺技术（第二版），［M］冶金工业出版社，2005 内容概述：本课程是无机非金属材料工程专业本科生的专业选修课。
新型耐火材料主要以不定形耐火材料为主，它是耐火材料的发展方向。
通过本课程的学习，使同学们了解耐火材料的发展趋势、掌握不定形耐火的分类、生产、发展及应用，为将来从事不定形耐火材料的研究及生产打下一定的基础。
This course is professional elective course for inorganic non-metallic material engineering undergraduates. New refractory materials are mainly composed of amorphous refractories, It is the development direction of refractory materials. Through learning of this course, it make the students understand the development trend of refractories, grasp the amorphous refractory classification, production, development and application, and lay a certain foundation for students to engage in research and production of amorphous refractories in the future.《新型耐火材料》教学大纲课程编号：02024910课程名称：新型耐火材料/New refractory materials学分：L5学时：24 (实验：0上机：0)适用专业：无机非金属材料工程建议修读学期：第7学期先修课程：《粉体工程及设备》、《耐火材料工艺学》及《陶瓷工艺学》一、课程性质、目的与任务【课程性质】本课程是为材料学院的无机非金属材料及冶金学院冶金工程专业开设的一门重要的选修课，这门课主要包括不定型耐火材料结合剂的种类及其结合机理，不定型耐火材料的施工方法，这门课的开设一方面为后续本专业的毕业设计及冶金工程专业的课程的学习打下一定理论基础。
铝碳质耐火材料经典教材
耐热震次数 1000℃时热膨胀率/%
弹性模量G.Pa 抗折强度/Mpa 体积密度g/cm3
显气孔率％ SiC/% Al2O3/% SiO2/％ C/%
附表6.2 Al2O3-C质长水口的理化指标
表6.1列出滑板用耐火材料损毁的主要原因及损毁 形式的关系，这些原因一般不是单独存在的，而是相 互影响，成倍加剧损毁，因此对于滑板用耐火材料来 说，掌握其使用条件、损毁形式、考虑其应具备的性 能平衡是必不可少的。
表6.1 滑板的蚀损形式
蚀损因素
蚀损形式
铸口直径扩大
钢水流的磨损与蚀损
铸口周围磨损
滑动表面蚀损
一般情况下，强度上升，热震稳定性下降，这 是铝碳质滑板存在的问题。
莫来石、锆莫来石、锆刚玉等材料比刚玉的膨 胀系数小，因此这些材料适合于作为滑板的原料， 以降低制品的膨胀系数和提高其的热震稳定性。
目前，作为一种膨胀率低适合于生产低膨胀高 、抗热震稳定性的材料如AZTS（Al2O3-ZrO2-TiO2SiO2）已被投入生产和使用。
连铸用水口的使用目的是为了保证钢包－中间包之间 或中间包－结晶器之间的钢水顺利通过，同时具有重要的 气密功能以防钢水的二次氧化和渣的卷入。这些连铸用水 口的使用寿命和稳定性对连铸机的生产率以及板坯的质量 有很大的影响。
通常将连铸用水口安装在滑板或整体塞棒下方 ，上部用夹持器固定，下部自然下垂，用于控制钢 水的流量，使钢水通过水口内孔下流。因些连铸用 水口要承受注钢初期的强烈热震和由钢水下流等所 造成造成的振动机械力。因此在长水口中夹持器夹 持部分部位（颈部）的折损以及水口的裂纹，但因 预热条件和材质不同，颈部和流钢口周围出现裂纹 的现象也时有发生。
第5章 氧化物-碳复合耐火材料-1概况、理论基础和MgO-C质
图9 直流电弧炉
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钢包:
渣线——MgO-C砖 包衬——Al2O3-MgO-C砖
连铸三大件
塞棒——Al2O3-C质 长水口——Al2O3-C质
滑板 中间包底部
mold
执行机构
浸入式水口——Al2O3-C质
滑板——Al2O3-ZrO2-C
SEN-submerged entry nozzle
上次课回顾：
1、镁铝尖晶石材料的分类？
2、镁铝尖晶石的合成机理？
3、按化学矿物组成对白云石质耐火材料进行分 类？
4、请阐述白云石原料在煅烧过程中的物理化学 变化？ 5、白云石材料的抗水化措施？
6、镁橄榄石质制品的生产工艺要点？
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本章要点
1. 碳复合耐火材料概况; 2. 碳复合耐火材料的理论基础； 3. MgO-C质耐火材料的制备与应用； 4. MgO-CaO-C质耐火材料的制备与应用； 5. Al2O3-C质耐火材料的制备与应用； 本章是《耐火材料工艺学》的重要部分之一，是我校 热能专业学生必须掌握的辅助专业知识。
5. 李红霞 主编.耐火材料手册[M]. 冶金工业出版社,2007,1
6. FactSage6.2热力学计算软件 7. 陈肇友编著. 化学热力学与耐火材料[M]. 冶金工业出版社， 2005,4
6/4/2014 3
5.1 碳复合耐火材料概况
碳复合耐火材料也称含碳耐火材料(carbon-containing refractories) 。
8
Casting Bed of Blast Furnace
高炉出铁口用
Al2O3-SiC-C炮泥
Al2O3-SiC-C铁沟浇注料
主沟 铁沟 渣沟
近30年来出版的耐火材料书籍汇总
不定形耐火材料（第 2 版）
韩行禄
冶金工业
2003
36
ZrO2 复合耐火材料
王诚训
冶金工业
2003
26
碱性不定形耐火材料
王诚训
冶金工业
2001
9.8
钢铁用耐火材料:向高温 挑战的记录
〔日〕 杉田 清
冶金工业
2004
45
耐火材料显微结构
高振昕
冶金工业
2002
88
AL2O3--SiO2 系实用耐 火材料
2007
20
复合不定形耐火材料
王诚训
冶金工业
2005
15
耐火材料
徐维忠
冶金工业
2008
20
化学热力学与耐火材料
陈肇友
冶金工业
2005
66
作者近 20 余年来，剖析了各类使用前后滑板样品的显微结 构，大部分是国外产品，从中选择了部分结果汇编成本书。 第 1 章综述了国外 40 年来有关滑板的研究、生产和应用方面 的技术进展，第 2 章介绍合成原料的基础理论和生产实践， 第 3 章分述各种类型滑板的显微结构，第 4 章研究滑板的侵 蚀机制。滑板机构是钢包和中间包的控流系统，本属一个整 体。钢包衬里与炉渣和钢水之间的反应、形成新熔渣的行 为，势必影响到滑板机构的使用寿命。所以，研究滑板的侵 蚀作用，亦应联系钢包衬里的侵蚀行为。于是，增补了第 5 章钢包衬砖的侵蚀反应。 书中附图 290 幅，其中有 264 帧显微结构图像，皆是作者自 拍照片。全书引证 262 条参考文献供读者查阅原始资料。 全书共十章，内容包括：生产刚玉的原料、刚玉的制备与加 工、特种刚玉耐火材料、烧结刚玉耐火材料、熔铸刚玉耐火 材料、轻质刚玉耐火材料、不定形刚玉耐火材料、氧化铝基 金属陶瓷工艺、刚玉耐火材料的性质等。 本书是根据冶金部所属高等院校耐火材料专业耐火材料工艺 学课程教学大纲编写的。书中系统地阐述了耐火材料的性 质、测试方法和基本工艺原理，较全面地介绍了各种耐火材 料的制造工艺，并阐明了化学矿物组成和工艺因素与制品性 能的关系以及提高制品质量的途径；还重点介绍了耐火材料 在冶金工业中的应用以及其工作条件、损毁机理和对制品的 要求。本书可作为高等院校耐火材料专业的试用教材，也可 供耐火材料工作者参考。 本书主要介绍耐火材料技术的最新发展，新型耐火材料诸多 产品的配方设计、选料原则、工艺技术、矿相控制、产品性 能与应用技术。涉及的新型耐火材料主要有：A12O3-TiO2SiO2 系耐火材料，MgO-A12O3-TiO2 系耐火材料，MgO-CaOTiO2 系耐火材料，MgO-SiC-C 系耐火材料，纳米技术 MgO-C 砖，MgO-AL2O3-AIN 系耐火材料，MgO-La2O3 系耐火材料 等。 本书内容包括：重要含碳系中各相的稳定关系，Al2O3(-SiO2)SiC 质不定形耐火材料，Al2O3(-SiO2)-C 质不定形耐火材料， Al2O3(-SiO2)-SiC-C 质不定形耐火材料，Al2O3(-SiO2)一 Sp(MgO)-SiC—C 质不定形耐火材料，Al2O3-Sp(MgO)一 C 质耐 火浇注料和 MgO-Sp-C 质耐火浇注料，MgO-C 质不定形耐火 材料，含 Cr3C2(Cr2O3)复合浇注料的概况等。 本书是根据冶金工业部和中国有色金属工业总公司 1991-1995 年教材出版规划的要求，参照热能工程专业和钢铁冶金专业 的教学大纲，兼顾两专需要编写的。书中以阐述耐火材料的 性质为主，全面介绍各种常用耐火材料的组成、结构及其与 性质的关系，也提及原料及工艺因素对性质的影响和提高产 品质量的途径。另外，还重点介绍耐火材料在钢铁和有色金 属冶金以及在热能工程中的应用。本书可作为热能工程专业 和钢铁冶金专业的教材，在教学中可根据两专业的实际需 要，对本书的一些重点内容作适当调整。本书也可作为硅酸 盐工程专业的教学参考书，还可供从事耐火材料、钢铁冶金 和热能工程的工作者参考。 本书结合耐火材料研究、开发、生产与使用阐述了化学热力 学学基础及其在耐火材料工业中的作用。本书内容包括：热 力学基础，溶液热力学，化学平衡，电解质溶液热力学，电 化学热力学，表面与界面现象热力学，耐火氧化物热力学， 含碳耐火材料热力学，耐火非氧化物及其复合耐火材料热力 学等。在阐述化学热力学的基础上尽量举出与耐火材料研 究、开发、生产及使用中有关的例子。
耐火材料课件第一章
课程考核 平时成绩 出勤＋作业 考试成绩
3
绪
一、耐火材料的定义
论
1、传统的定义：耐火度不小于1580℃的无 机非金属材料； 2、ISO的定义：耐火度不小于1500℃的非 金属材料及制品； ISO:国际标准化组织的英语简称。其全称是
International Organization for Standardization 。
17
1.2 耐火材料的分类
耐火材料品种繁多、用途各异，有必要 对耐火材料进行科学分类，以便于科学研究、 合理选用和管理。耐火材料的分类方法很多， 其中主要有化学属性分类法、化学矿物组成 分类法、生产工艺分类法、材料形态分类法 等多种方法。
18
1.2.1 按化学属性分类 按化学属性分类对于了解耐火材料的化学 性质，判断耐火材料在实际使用过程中与接 触物之间的化学作用情况具有重要意义。 耐火材料按化学属性大致可分为酸性耐火 材料、中性耐火材料、碱性耐火材料。
19
耐火材料在使用过程中除承受高温作用
外，往往伴随着熔渣（液态）及气体等化学
侵蚀。为了保证耐火材料在使用中有足够的
抵抗侵蚀介质侵蚀能力，选用的耐火材料的
化学属性应与侵蚀介质的化学属性相同或接
近。
20
（1）酸性耐火材料
通常是指其中含有相当数量二氧化硅的耐火 材料。硅质耐火材料中游离二氧化硅含量很高 (大于94%)，是酸性最强的耐火材料；粘土质 耐火材料与硅质耐火材料相比，游离二氧化硅 含量较少，是弱酸性的；半硅质耐火材料居于 期间。也有将锆英石质耐火材料和碳化硅质耐 火材料归入酸性耐火材料的，因为此类材料中 含有较高的SiO2或在高温状态下能形成SiO2。 酸性耐火材料对酸性介质的侵蚀具有较强的 抵抗能力。
耐火材料硅酸铝质耐火材料综述课件
环保与可持续发展要求
节能减排
优化生产工艺，降低能耗和减少废弃物排放， 实现绿色生产。
资源循环利用
开展废弃硅酸铝质耐火材料的回收和再利用研 究，降低资源消耗和环境负担。
环保标准与法规
加强环保标准和法规的制定与实施，推动硅酸铝质耐火材料行业的可持续发展。
06
参考文献
参考文献
文中引用
在正文中引用参考文献时，需要注明引用文献的作者、年份、文章标题或书籍名称等信 息，并按照文中出现的先后顺序进行编号。
提高产品质量与性能的途径
1 2 3
优化原料配方 通过调整原料配方，控制材料的化学组成和显微 结构，提高其高温性能和使用寿命。
表面改性处理 对硅酸铝质耐火材料表面进行涂层、镀层或离子 注入等处理，改善其抗氧化、抗腐蚀和抗热震性 能。
新型复合技术 采用先进的复合技术，如热压复合、爆炸复合等， 实现材料的多功能化和高性能化。
根据矿物组成可分为高 岭石型、蒙脱石型和伊 利石型等。
02
根据生产工艺可分为烧 结型、熔融型和添加结 合剂型等。
03
04
根据使用温度可分为普 通硅酸铝质耐火材料和 高温硅酸铝质耐火材料。
根据形状可分为定形耐 火材料和不定形耐火材料。
02
硅酸铝质耐火材料的生产工酸铝质耐火材料的原材料主要 包括高岭土、长石、叶蜡石等， 选择时应确保原材料的质量和稳 定性，以满足生产要求。
陶瓷熔融用耐火材料
在陶瓷熔融过程中，硅酸铝质耐火材料能够承受高温和酸性熔渣的侵蚀，用于熔 融装置的炉衬等部位。
其他领域
玻璃工业
硅酸铝质耐火材料可用于玻璃熔炉的炉墙和炉底，承受高温 和玻璃液的侵蚀。
石化工业
在石化工业中，硅酸铝质耐火材料可用于裂解炉、加热炉和 反应器等设备中，具有较好的抗酸性气体和硫化物侵蚀性能。
耐火材料概论课件
耐火材料概论选用教材教学目的及内容：本课程热能专业设置的一门选修课程。
本课程要紧内容：耐火材料基础知识：包括概念、性能、分类及生产工艺等和一些经常使用耐火材料的性质；耐火材料与节能降耗。
第一章概论耐火材料是高温技术的基础材料，是重要的筑炉材料。
耐火材料在冶金、硅酸盐、化工、动力、石油、机械制造工业等乃至尖端科技领域取得普遍应用。
正确合理选用耐火材料是窑炉正常运转的重要保证。
耐火材料不仅要求在高温下不损坏，而且应该隔热，同时还要具有不同的特殊性能:强度、热稳固性、耐侵蚀、抗磨损，（保温、传热、热互换、发烧体）。
耐火材料对节约能源有超级重要的意义。
合理选用耐火材料，不仅能够提高热处置进程中的热效率，还能够减少能源的消耗。
耐火工业被称为冶金及其他高温工业的支撑工业和先行工业。
第一节耐火材料的概念及分类金属材料非金属一耐火材料的概念耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料，用作高温窑炉等热工设备的结构材料，和工业用高温容器和部件的材料，并能经受相应的物理化学转变及机械作用。
二耐火材料的分类1 按照耐火度分：2 按照形状和尺寸分为：定形耐火制品和不定形耐火材料定形耐火材料―标准型砖、异形砖、特异形砖、和实验室和工业用坩锅等特殊制品。
不定形耐火材料―耐火浇注料、喷补料、可塑料、捣打料等。
3 依照成型工艺分为：泥浆浇注制品、可塑成形制品、半干压成型制品、熔融浇注制品、和用岩石直接切割制品。
第二节耐火材料的生产工艺常规工艺：原料的选择、破碎、粉碎、细磨、筛分、配料、混料、成型、干燥、烧成等几个大体工序。
一原料的选取和制备（1）选矿（2）干燥与煅烧（3）破碎与筛分二配料是指依照制品的类型和性能要求，将预备好的原料依照设计好的配方按比例配合起来。
配料的大体原那么是能取得成型后的密实坯体和制品的致密度，从而保证制品的性能。
配方包括按规定比例配合的各类原料量。
三混练混练进程是将各类配好的物料和结合剂通过混合设备的混合作用达到物料的均匀散布。
耐火材料讲义PPT课件
04 耐火材料的应用领域
钢铁工业
熔炼与连铸
耐火材料用于制造钢包、中间包 、滑动水口等，保护钢水不被氧 化，提高产品质量。
轧钢与锻造
耐火材料用于制造加热炉炉衬， 减少能源损失，提高加热效率。
有色金属工业
铝冶炼
耐火材料用于制造铝熔炼炉炉衬，保护铝液不被氧化，提高铝产品质量。
06 案例分析：某耐火材料公 司的成功经验
公司概况与市场定位
公司成立时间
01
成立于XXXX年，是国内较早进入耐火材料行业的公司之一。
公司规模
02
拥有员工XXX余人，其中研发人员占比XX%。
市场定位
03
专注于高端耐火材料的研发、生产和销售，服务于国内外钢铁、
有色金属、玻璃等高温工业领域。
技术创新与产品开发
公司建立了专业的客户服务团队，为客户提供全方位的技术支持和售后服务，及时解决客户问题，提 高客户满意度。
环境友好与可持续发展
环境友好
公司注重环境保护，采用环保材料和工 艺，减少生产过程中的环境污染。
VS
可持续发展
公司积极履行社会责任，推动产业升级和 绿色发展，实现可持续发展。
THANKS FOR WATCHING
铜冶炼
耐火材料用于制造铜熔炼炉炉衬，保护铜液不被氧化，提高铜产品质量。
陶瓷与玻璃工业
陶瓷烧成
耐火材料用于制造陶瓷烧成窑炉的炉 衬，保护陶瓷制品不被氧化或污染。
玻璃熔炼与连铸
耐火材料用于制造玻璃熔窑的炉衬和 玻璃液输送管道，确保玻璃液的纯度 和质量。
能源与环保领域
煤化工
耐火材料用于制造煤气化炉炉衬，保护炉体免受高温和化学侵蚀。
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• AZTS的主要矿物组成为刚玉、斜锆石、和莫来 石（monoclinc- ZrO2 ）。
• 刚玉中含有Al2O3-TiO2和m- ZrO2,这类材料由三
种以上矿相组成，矿相在材料中分布均匀。
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
• AZTS材料应用于滑板后的能使滑板的膨胀率 和弹性模量降低，热震稳定性提高。图6.4是AZTS 等材料的膨胀曲线。
• 由于滑板（Sliding Plate）直接控制钢水的
流量，所以被认为是滑动水口系统中最重要的
部分，为了获得较长的使用寿命和稳定的操作
，滑板砖作为滑动水口系统的耐火材料和机械
部件都要求具有优良的性能。
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
•6.1.2 滑板
•1>. 滑板的类型及组成 •
•往复式
•旋转式
• 随着多炉连铸要求的提高，碳结合铝碳质滑板解 决了陶瓷结合滑板存在的问题。添加石墨的铝碳质滑
板比高铝质滑板使用寿命要高得多，特别适用于电炉
和中间包的小型滑板上，但在大型钢包滑板上还不令
人满意。这是因为滑板面的损毁随着气孔率的降低或
常温耐压的提高而减轻，但因此也增大了弹性模量， 从而降低了热震稳定性。
•图6.3 滑板类型
• 从结构上分：按滑动方式的不同，分为往复式和旋转式；
• 从组成滑板的块数上分：两层式和三层式；
书学• 山海有无路涯勤苦为作从径舟，用途上分：由钢包用和中间包用滑板。•
•2>. 滑板的发展
• 滑动水口系统发展初期，滑板砖使用的是陶瓷结 合高铝或镁质耐火材料，为增强其基质耐蚀性，防止 渣的渗透，采用焦油浸渍，工作地点受到焦油的严重 污染。镁质滑板用在钢渣量多或含氧量高的腐蚀钢种 场合，MgO含量为85~95%，另加一些Al2O3或尖晶石以 提高其热震稳定性。
• 所以烧成铝碳滑板中存在着两种结合系 统，它使滑板的强度明显提高，而且就是在使 用中碳素燃尽之后，由于陶瓷结合系统的作用 也能保持足够的残余强度。
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
•影响烧成铝碳滑板质量的因素
• 刚玉抗侵蚀性能好，但膨胀系数比莫来石高；一 定数量的莫来石有利于提高滑板的热震稳定性，但随 着SiO2含量的提高，滑板的抗侵蚀性能下降。因此烧 成铝碳滑板中SiO2一般控制在5~12%内，合成莫来石 加入量最多不超过30％。
•成品 •机加工 •热处理 •油浸 •还原烧成 •成型 •混 合
•添加物（Si、Al、SiC）
•结合剂 •书山有路勤为径，
学海无涯苦作舟
•图6.5 滑板制造• 工艺流程
•烧成铝碳滑板的结合系统
• 在烧成铝碳滑板中，有机结合剂在烧成 中碳化结焦，形成碳结合；
• 加入物Si，在1300℃还原烧成时，与碳 素生成β－SiC,在砖体内形成陶瓷结合。
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•图6.4 有关材料的的膨胀曲线
•
•6.1.3 滑板的基本制造工艺
•1、烧成铝碳滑板
• 原料：烧结刚玉、电熔刚玉、烧结刚玉－莫来石、合成莫
来石、鳞片石墨、碳黑、硬质沥青和添加剂。
• 工艺流程：
• 铝碳滑板的制造工艺流程如图6.5 。
•氧化铝原料（粗中细）
•碳素原料(石墨、碳黑)
•
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•
• 连铸用耐火材料，是指从钢包开始连铸 工序所用的耐火材料。近年来，由于对钢材 质量要求的提高，对连铸用耐火材料的质量 也不断提高，连铸对耐火材料的要求为：
• 耐高温；
• 不与钢液或合金发生反应；抗渣性强；
• 抗高速钢流冲刷；
• 低气孔率，防止空气进入钢液；高的抗热冲击能力；
• 碳素原料对滑板的抗侵蚀性能和热震稳定性有重 大的影响。碳含量在10％时，抗侵蚀性能最好；随着 碳量的增加，抗热震性明显提高；碳黑属非晶质碳素 ，易于Si反应，在钢中难于溶解，可改善砖体显微结 构，提高机械性能和抗侵蚀性能。一般采用两种或两 种以上碳素原料，滑板中总碳含量波动在5~15%。
铝碳质耐火材料经典教 材
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
2020年4月9日星期四
•连铸工序： •钢包＋中间包
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•图6.1
钢铁生产工序 •
•6.1 连铸用铝碳质耐火材料
•6.1.1 连铸对耐火材料的要求
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• 60年代连铸技术的引入，使得模铸－脱模－ 均热炉－开坯这一工序过程得以简化为一步将钢液 变成热轧钢坯的过程，并具有节能、节省基建投资 、降低生产成本、提高效率的优点，是一种高产、 低耗的生产方法。连铸工序在钢铁生产工序中占有 重要的地位。
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• 因此滑动水口结构和滑动水口用耐火材料 都不断地改进。由于连铸比的增加及炉外精炼 技术的发展促进了滑动水口技术的不断推广。 目前板坯和大型板坯连铸均采用滑动水口，方 坯连铸也部分采用滑动水口。传统的水口、塞 棒技术只使用在浇注不锈钢用的中间包等极为 特殊用途的场合。
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• 滑动水口系统（包括上下水口、上下 滑板）作为钢包和中间包的钢水流量控制 系统，因可控性好，能提高生产率而得到 迅速发展。
• 滑动水口系统优于传统的塞头水口控 制系统，它促进了钢包精炼工艺和连铸技 术的发展，同时，随着钢产量的上升和钢 质量的提高，与此同时多炉连铸技术的发 展必须要求滑动水口系统增加使用寿命， 减少操作费用。
• 精确的几何尺寸；
• 装置和使用简单，质量稳定，价格不能太高。
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• 连铸用耐火材料如图6.2所示，其 中用到碳复合耐火材料的部位有：钢包 的渣线，各种水口砖、各种滑板及整体 塞棒。
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•图6.2 连铸用耐火材料 •
• 滑动水口用耐火材料
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• 一般情况下，强度上升，热震稳定性下降，这
是铝碳质滑板存在的问题。
• 莫来石、锆莫来石、锆刚玉等材料比刚玉的膨 胀系数小，因此这些材料适合于作为滑板的原料， 以降低制品的膨胀系数和提高其的热震稳定性。
• 目前，作为一种膨胀率低适合于生产低膨胀高 、抗热震稳定性的材料如AZTS（Al2O3-ZrO2-TiO2SiO2）已被投入生产和使用。
• 注钢用耐火材料，60年代以前使用套筒塞 棒，60年代开发了滑动水口，从钢包往中间包 以及从中间包往结晶器中注钢，是连铸用耐火 材料的一大变革。作为钢水流量的控制方式， 最早提出滑动水口方案的是1885年美国专利， 1964年、1968年德国和日本分别开始使用滑动 水口，我国70年代开始推广使用。