含碳耐火材料
含碳树脂粉
CARBORES®P (含碳树脂粉) – 形成的是软性结合 酚醛树脂结合和软性结合的碳结构（偏振光）对比说明
酚醛树脂结合 结合碳结构： 均质
均质碳结合 -- 硬且脆 -- 抗氧化性差 -- 抗热震性差
Carbores P 形成的软性结合 非均质+均质 非均质碳结合
-- 软且韧 -- 抗热震性好 -- 抗氧化性好
Min.50
Min.80 Max.500
粉状 1 吨大袋装 或 25kg 纸袋包装，热缩在托盘上
CARBORES®P (含碳树脂粉)中国市场独家代理/Cofermin China 德国科富莱公司中国办事处
1
中国天津南开区霞光道翠湖温泉花园 A-1-1102 室 电话：86-22-2394 3229，手机：13602110933
100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Temperature [°C]
热塑树脂 6227FP （＋10%的六偏 磷酸钠）
液态热塑树脂 9308FL 液态热固树脂
CARBORES®P 可与液态酚醛树脂或线型酚醛树脂结合使用 与纯树脂结合剂相比，添加 CARBORES®P 的复合结合剂残碳量更高
添加 CARBORES®P 后镁碳砖的性能对比
性能
标准值
软性结合值
（添加传统粘结
（添加
剂）
CARBORES®P）
残碳量
14
14
固化后
显密度
[g/cm3]
3.00
2.99
常温耐压强度[N/mm2]
76
60
钢包用含碳耐火材料的开发
混合 ３ ｍｉ ｎ ， 加 水后 在 混 合 机 内再 混 合 ３ ｍ ｉ ｎ ， 然后 开
始 成 型试样 ； 将 成型 的试 样 在 室温 下 的模 具 中硬化 ２ ４ ｈ ， 随后 脱模 ， 并在 １ １ ０ ｃ ｃ下 干燥 ２ ４ ｈ 。 利用 所 制 成 的尺 寸 为 ４ ０ ｍ ｍ ×４ ０ ａ ｒ ｍ ×１ ６ ０ ａｍ ｒ 和２ ５ ａ ｒ ｍ Ｘ ２ ５ ａ ｒ ｍ ×２ ５ ０ ａ ｒ ｍ 柱 状 试 样 测 定 了 开 口气
验
低水 泥触 变性 耐火 浇注 料 。
２ ． ４ 石 墨 的 加 入 掺入 到 Ａ Ｉ ， Ｏ 一 Ｍｇ Ｏ耐 火材 料 中 。在 使用 鳞 片 状 石 墨 时会 产 生 以下 ｆ ｈ Ｊ 题： ① 鳞 片状石 墨颗 粒料 的聚集 会 降低 单 位 比表 面 积 ； ② 能使 氧 化铝 一 石 墨 压球 混合 料 的 密度 最 小 ； ③ 采
式 加入 到 Ａ １ ， Ｏ 一 Ｍｇ Ｏ耐 火材料 中。
２ ． ３ 配 料 组 成
２ ２ ０ ￣ Ｃ下 进行 加 热处 理 。制 成 的样块 的体 积 密 度 介
于２ ． ５ ５ ～ ２ ． ６ ０ ｇ ・ ｃ ｎ ｌ 之 间。将加 热处 理后 的样 块破 碎 成大 颗粒 和 中颗粒形 式 。
添加氧 化铝 一 石 墨压 球 颗 粒料 的 Ａ １ ， Ｏ 一 Ｍｇ Ｏ— Ｃ浇注 料 的配料组 成 列于表 １ 。 ２ ． ８ 试样 的制 备 利用振 动 台 （ 振幅 ０ ． ４ ａ ｒ ｍ， 频率 ６ ０ Ｈ ｚ ） 以振 动 成 型 的方法 制 备 了试 样 。在 制 备 试 样 时 ， 先 将 干料
膨 胀增 大 、 高温压 缩性 提 高以及 高温抗 折强 度 降低 ，
第六章 碳复合耐火材料
2008-5-24
焦炭粉
木炭
WUST
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第一节 镁碳质耐火材料生产原理
• 一、原料：镁砂（烧结镁砂、电熔镁砂、
海水镁砂）、碳素材料（石墨、炭黑、沥 青）、结合剂（酚醛树脂）、添加剂（金 属和非氧化物）
二、 石墨的特性
对炉渣的不湿润性（ non-wetting for slag ） 抗渣性 高的导热性（ high thermal conductivity ）
2008-5-24
金属与1mol碳生成碳化物的标准Gibbs自由
焓与温度的关系
WUST
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G/KJmol -1
0 -150 -300 -450 -600 -750 -900 -1050 -1200 -1350
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（2）添加剂与氧的亲和力（氧势）
金属或元素与1mol O2反应生成氧化物的标准 Gibbs自由能称为氧势。用氧势可比较各种元素对氧的 亲和力的大小或其氧化物的稳定程度。
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二、碳—耐火氧化物的反应
碳复合耐火材料的制备和使用过程中 以及用碳作还原剂制备金属与非氧化物时， 都涉及碳与氧化物之间的反应。
最常用耐火氧化物有MgO、CaO、 Al2O3、ZrO2、SiO2和Cr2O3 。
2008-5-24
为什么没有Cr2O3-C复合耐火材料?
WUST
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MgO-C
Al2O3-C质制品的常温与高温强度大为提高。
2008-5-24
WUST
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（3）金属铝的防氧化剂作用机理分析
2008-5-24
X-Ray 衍射谱 线强度
反应消耗了制品中的碳，破坏了材料的显微结 构，对制品的使用性能有害；
含碳耐火材料用中间相沥青的制备
工 艺复 杂 ， 应控 制 苛 刻 ， 反 生产 成 本 也 高 ， 难 在 耐 很 火材 料 领域 中大规 模 应 用． 本文 研 究 了以武 钢 中温 煤沥 青为 原料 ， 用 热 聚合一 剂抽 提 法制 备 高结 焦 采 溶
按 ＧＢ ７ ７ ８ ８ ２ － ８标 准 测 定 了煤 沥青 、 聚 合 沥 热 青 及 中 问相 沥青 的结 焦值 ． 定 了抽 提 前 后 沥青 的 测
摘 要 以 中温煤 沥 青 为原料 ， 通过 热 聚合一 剂抽提 法制备 了 中 间相 沥 青 ， 溶 并考 察 了热 聚合
工艺参数 （ 温速 率 、 聚合 温度 和 时间） 中间相形 成 的影响 ． 用热分 析仪 和红 外光谱 仪分 析 了 升 热 对 采 热聚合 前后 沥 青 的热性 能和 结 构 变化 ， 并在 光 学显微 镜 和扫描 电子 显微 镜 下观 察 了中 间相 沥青炭 化 前后 的微观 结构 ． 结果 表 明 ， 聚合 工 艺参数 直接 影响 热聚合 反应 过程 及热 聚合 沥青 的结 焦值 和 热 中 间相 的产 率 ， 最佳 热 聚合 条件 为 ：． Ｃ／ ｎ ４ ０ Ｃ，０ｈ 升 温速 率、 聚合 温度和 时 间） 制得 ３５ ｍｉ ， ４ １ （ 热 ．
中 间相 沥 青基 炭一 复合 材料 ｌ 、 间相 沥青 基 泡沫 炭 ９中 ］
物 （ ） 量 为 ６ ９ ， 发分 含量 为 ６ ． １ ， ＱＩ含 ．５ 挥 ４ １ 灰分
０ ２ ， ． ７ 水分 ０ ６ ． 原 料煤 沥 青进 行表 面 清洗 和 ． 将 粉碎 处 理 后 放入 热 聚 合 反 应 釜 中， ２ ５ Ｃ／ ｎ， 以 ． ｍｉ ３ ５ Ｃ／ ｎ ４ ５ ． ｍｉ和 ． Ｃ／ ｎ三 种 不 同 的升 温 速 率 升 ｍｉ
镁碳质耐火材料在钢铁行业中的应用
镁碳质耐火材料在钢铁行业中的应用钢铁行业是世界各国的重要工业基础，而耐火材料是钢铁行业中不可或缺的一部分。
在钢铁生产过程中，高温、腐蚀和氧化是常见的问题，这就需要使用耐火材料来保护工业设备和提高生产效率。
在耐火材料的种类中，镁碳质耐火材料因其良好的性能一直备受钢铁行业的青睐。
本文将从镁碳质耐火材料的特点、在钢铁行业中的应用和未来发展方向等方面详细介绍。
一、镁碳质耐火材料的特点1.抗高温镁碳质耐火材料由镁砂和炭素质原料制成，具有很高的耐高温性能。
在钢铁冶炼过程中经常会遇到高温炉火、高温熔炼，而镁碳质耐火材料具有良好的耐高温性能，可以有效地保护炉缸内壁和冶炼设备，延长设备使用寿命。
2.抗腐蚀镁碳质耐火材料还具有优良的抗腐蚀性能。
在钢铁冶炼过程中，炉渣和熔池中含有大量的酸性成分，会对冶炼设备造成腐蚀，而镁碳质耐火材料可以有效地抵抗这种腐蚀，保护设备不受侵蚀。
3.良好的导热性能镁碳质耐火材料具有良好的导热性能，可以有效地分散和排除设备内部的热量，防止热量积聚导致设备破损，同时也有利于加热和熔炼过程的进行。
4.轻质镁碳质耐火材料相比其他耐火材料来说相对轻质，这有利于减少设备的自重，节约设备建造成本，同时也有利于设备的保养和更换。
二、镁碳质耐火材料在钢铁行业中的应用1.转炉砌筑钢铁炼钢的主要设备之一就是转炉，而镁碳质耐火材料因其优良的耐高温和抗腐蚀性能被广泛应用于转炉的砌筑中。
转炉的工作温度很高，常规的耐火材料很难满足要求，而镁碳质耐火材料因其优异的性能可以很好地满足转炉的使用需求。
2.熔炼炉砌筑钢铁冶炼的另一重要设备是熔炼炉，而镁碳质耐火材料也被广泛应用于熔炼炉的砌筑中。
熔炼炉的工作环境很苛刻，需要具有很高的耐高温和抗腐蚀性能的耐火材料来保护设备不受破损，而镁碳质耐火材料正是满足这一需求的理想选择。
3.鼓风炉砌筑在炼钢过程中，鼓风炉是不可或缺的设备，而镁碳质耐火材料也应用于鼓风炉的砌筑中。
鼓风炉需要能够承受高温高压的工作环境，而镁碳质耐火材料以其耐高温、抗腐蚀、导热性好的特点，为鼓风炉提供了良好的保护。
鱼雷罐用含碳耐火材料的热平衡
顶 棚 衬 安全衬 安 全 衬 钢 外 壳
铁水 冲击
铁 线 砖 渣 线 砖 铁 水
本文对采用 Ｅ Ｏ Ｏ Ｃ Ｎ Ｓ系 列砖 及 绝 热 防 护 砖 作 为 内衬 的 鱼 雷 罐 。利 用 非 稳 定 传 热 分 析 ，定 量 地 调 查 了 铁 水运 输 中 热量 损 失 在 哪 以 及 热 损 失 的 程 度如 何 ，明确 了各种 耐火 材 料 的效 果及 特 点 。
分配 ：
Ａ ＩＡＱ＋ Ｑ＝ ｓＡ
△Ｑ ｏ
（） １
式 中 ：Ａ ｓ Ｑ ：罐 外 壳 的散 热 量 ；ａ ｗ Ｑ ：耐 磨 内衬 的 蓄 热 量 ； ａＯ ：其 他 散 热 、蓄 热 量 （ 定 受 铁 ｏ 设 口的散 热 、绝 热 防护 内衬 的蓄 热等 ） 。这 些 热量 用 下列 公 式计 算 ：
内衬能够抑 制罐外壳温度降低 ，从而间接地 抑制 了铁 水温降 。为了更有效 地降低铁水温 降 ，重要 的是 优化组合
ＥＯ Ｏ Ｃ Ｎ Ｓ内 衬 和 绝 热 防 护 内 衬 的 特 性 和 尺 寸 比 率 ， 目前 的分 析 技 术 有 助 于 这 种 设 计 的 优化 。
关 键 词 ：鱼雷罐 ；含碳 耐火材料 ；热平 衡 ；温降 ；蓄热
图 ２ 普 通 内衬 （ ） Ｃ ＯＳ 内衬 （ 和 ａ 、Ｅ ＯＮ ｂ）
第３卷 第６ ６ 期
２１ ０ １年 １ ２月
耐 火 与 石 灰
・ ３・ ５
鱼雷罐 用含碳 耐火材料 的热平衡
摘 要 ：采用传热分析研究了鱼雷罐的热平衡。铁水运输时被鱼雷罐蓄热消耗的热量超过４ ％，减少罐内衬 ０
蓄 热 量 很 重 要 。Ｅ Ｏ Ｏ Ｃ Ｎ Ｓ系砖 是 品 Ｊ 白 耐 火 材 料 有 限 公 司开 发 的 可 以 抑 制 铁 水 温 降 的 含 碳 耐 火 材 料 。 绝 热 防 护 １ １
提高转炉用含碳耐火材料的寿命
编译 自 《 耐火 物＞ ，２ ０ ０ ２，№ １ ６ ：２
校
（ 收稿 日期 ：２ ０ ０ ２年 ７月 ）
提 高 转 炉 用 含 碳 耐 火材 料 的 寿命
摘要
马格 尼 托哥 尔斯 克 钢 铁公 司与镁 砖 公 司多 年 的合 作 使转 炉 用镁 碳 衬砖 的寿 命 达到 ２ ３ ５ ６次 （ 高达 ３ ８ 最 ３ ８次 ） ，钢包 的 寿命 在 ６ ０次 以上 ，耐火 材料 的单 位 消耗 下降 ２ ７倍 。 ． 关键 词 转炉 镁碳 耐火 材料 寿 命
就 技 术 装 备 和工 艺水 平 而 言 ，马 格 尼 托 哥 尔 斯 克 钢 铁 公 司转 炉 炼 钢 车 间 已进 入 世 界 的先 进 行 列 之 一 。作 为 现 代 生 产 企 业 ，车 间 拥 有 ３ 座 ３ ０ 转 炉 、 几 台 连 铸 机 、 铁 水 脱 硫 装 置 和 ７ｔ 钢 水 炉外 精 炼 装 置 ，还 装 备 有 工 艺 流程 自动 化 操 作 系 统 。 转 炉 炼 钢 的 比 率 占 生 产 总 量 的 ７ ％ 以 上 ， 低 合 金 钢 和 合 金 钢 的 产 量 占 ５
进 行 长 时 间浇 铸 。 （ ） 于 水 口形 状 采 用 上 下 独 立 的 吹 气 方 ２由
式 ，并 用 非 多 孔 材质 将 多 孔 部 上 下 夹 住 ，因 此 能 控 制 气 体 的 泄漏 。
通 过 上 述 改 进 ，对 防止 水 口发 生 堵 塞 效 果
非 常好 。即使 在实炉试验 中 ，也取得 了非 常满
浇铸时 间 ／ ｉ ａ ｒｎ
意的效果 。
图 ｌ 浇 铸过 程 中的气体 流量 和 背压 Ｏ
为 防 止 水 口发 生 堵 塞 ，今 后 还 应 从 水 口的
MgO-C质耐火材料简介
我知道的高温材料之——MgO-C质耐火材料重庆大学一．MgO-C质耐火砖的起源及其发展第一次使用氧化物和碳的复合耐火材料是在15世纪初所制造的碳氧化物坩埚。
钢铁工业用的碳氧化物复合耐火材料是很早用铸锭用耐火材料的石墨塞头砖。
后来随着连铸技术的推广应用，氧化物和碳复合起来使用的耐火材料用的更广泛。
MgO–C砖是20世纪70年代兴起的新型耐火材料，最早由日本九洲耐火材料公司渡边明首先开发，它是以镁砂（高温烧结镁砂或电熔镁砂）和碳素材料为原料，用各种碳质结合剂制成的耐火材料。
由于MgO–C砖具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特性而被广泛应用于钢铁企业，如转炉炼钢和电炉炼钢。
在日本研发出树脂结合MgO–C砖后，西欧开发了沥青结合的MgO–C砖，其残碳量约为10%，由于价格低于树脂结合MgO–C砖，故被成功地用于水冷电炉中的高温热点部位，同时也用于转炉。
我国在1980前后年开始研究含碳耐火材料[2]，并被列入国家“七五”(1985~1989)科技攻关项目。
1987年鞍钢三炼钢厂在转炉上试用MgO–C砖后，仅用一年时间就超额完成了“七五”转炉炉龄达千次的攻关目标。
发展到目前，全国各大中小钢厂已普遍推广使用MgO–C质耐火材料作为转炉和电炉的炉衬。
二．MgO-C质耐火砖的生产MgO-C砖的制造工艺主要包括原料准备，配料，混练，成型和热处理。
生产MgO–C砖的主要原料包括镁砂、鳞片状石墨、有机结合剂以及抗氧化剂。
1 镁砂镁砂是生产MgO–C砖的主要原料，有电熔镁砂和烧结镁砂之分。
电熔镁砂与烧镁砂相比具有方镁石结晶粒粗大、颗粒体积密度大等优点，是生产镁碳砖中主要选用的原料。
2 碳源不论是在传统的MgO-C砖还是在目前大量使用的低碳MgO-C砖，主要利用鳞片状石墨作为其碳源。
3 结合剂结合剂是生产MgO-C砖的关键，现在生产MgO-C砖多选用合成酚醛树脂作为结合剂，其他较为常用的还有含碳结合剂。
三．MgO-C耐火材料在炼钢转炉中的应用现在的MgO-C耐火材料在钢铁行业主要用于转炉、交流电弧炉、直流电弧炉的内衬，钢包的渣线等部位。
碳素物质对含碳耐火材料的浸渍
性 能 ，诸 如 高 耐 火 度 、高 抗 热 震 性 和抗 侵 蚀 性 ，
以及较 高 的热导 率 。 在 本研 究 工 作 中探 讨 了 如何 采 用 碳 素 物 质 来
浸 渍 多孔 耐 火 材料 的问 题 。为 了对 滑动 水 口滑 板 及 镁 砖等 进 行 浸渍 ，广 泛 采 用煤 焦 油 沥 青 。采 用 煤 焦油沥 青进 行浸 渍有 一些 优点 ：
浸渍 物 质来取 代通 常用 的煤 焦油 沥青 。
２ 实 验
２１ 材 料 与 设 备 ．
水悬 浮 液 。实 施 浸 渍 后 ，陶瓷 结 合 的 耐火 材 料 的 开 口气 孔率 大约 下 降至 ５ ％．而碳 素结 合 的耐 火材 料 的开 口气孑 率 则大 约下 降至 ３ Ｌ ％。
从 表 面浸 渍 至 内部 数 毫 米 处 。 由于 耐 火 材 料 呈 黑 色 ，因此 很 难 用 肉 眼观 察 浸 渍 物 质 向多 孑 基 质 中 Ｌ 浸 渍 的 状 况 。 对 于测 定 试 样 的 质量 损 失 来 说 ，根 据 推 测 的 高 温 下 的完 全 氧 化状 况 可 以判 定 试 样 气 孑 中存 在 的 浸渍 物 质 的数 量 。 如果 材 料 中不 含 金 Ｌ 属抗 氧化 剂 ，则 该 测 定 值 是 准 确 的 。另 外 该 值 还 可 与经焙 烘 处理 的制 品表 面 的清 理 程度 有关 。
（ ）价格适 宜 。 ３
内处 于真 空状 态 ，其 持续 时 间取 决 于试样 的性 能 。 在这 一 阶段 可使 试 样 干 燥 ．以及 从 气 孔 中排 除气
体。
煤 焦 油 沥青 中 苯并 吡含 量 高 （ １ ０ ￣ ０ ） ＞ ００ ０ １ ４
是个 问 题 ，因为 苯并 吡是 致 癌 物 。欧 洲一 些 国家
钢铁工业用定型含碳镁质和白云石质耐火材料
（ｉ 、Ｂ Ｓ ， Ｎ和 Ａｓ ，，其 中最经 济和使用 最广 ｌ ｃ） Ｂ
维普资讯
２０ ０６年 ｌ ０月
第３卷 第５ １ 期
国 外 耐 火 材 料
・ ５・ ２
中烧 结 至 １０ ℃ ，来 研 究 这 些 材 料 的抗 氧 化性 及 ２０ 在氮 气 氛 中进行 热解 重 量 分 析 。
死 烧 镁 砂 和死 烧 白云 石 试 样 被 破 碎 、磨 细 并 分 级 成 三种 粒 度尺 寸 ：粗颗 粒 （ ３～１ｌ１、 中颗粒 ＩＴ） Ｔ ｌ （ ～０ １ ｍ） 细 粉 （ ０ １ １ ．ｍ 和 ＜ ．ｍｍ） 。分级 的颗 粒 （０ ８ ％
～
Ｆ ： 量 较高 （．０ ） ｅＯ 含 ３ ９％ ，高 于 前期 （．０ ） ０ ９ ％ 。图 １的 Ｘ Ｄ图 谱 显 示 了其 化 学 成 分 。 在 死 烧 镁 砂 中 Ｒ 只检 测 到 方镁 石相 （ Ｏ） Ｍｇ ，而 石灰 （ ａ 和 方镁 石 Ｃ Ｏ） （ Ｏ） 死 烧 白云 石 的 主要 相 。 由 于后 期 较 高 的 Ｍｇ 是
中图 分类 号 ：Ｔ １５７３ ｏ７．１
文 献标 识码 ：Ｂ
文 章编 号 ：１０ — ５３（０６ ０ ０２ — ５ ００ ７６ ２０） ５— ０４ ０
１ 简介
定 型 的镁 碳 和 白云 石 碳 耐火 材 料 由其 优异 的
泛 的抗 氧 化剂是 Ａ 。 ｌ
用于制造含碳砖 的碳质材料是煤 ，来 自于矿 山、气体或 电气煅烧的无 烟煤 、石墨 、石 油和沥
２ ２ 实 验技 术 ．
颗 粒 的 Ｘ Ｆ化 学分 析 数据 。早 先 颗 粒 有 非 常 高 的 Ｒ
Ｍｇ 约 ９ ． ％ ） 低 Ｃ Ｏ（ ２ ０ ％ ） 量 。而 后 Ｏ（ ５ ０ 和 ａ 约 ．３ 含
燃烧合成含碳化硼复合粉及对低碳镁碳耐火材料性能的影响
燃烧合成含碳化硼复合粉及对低碳镁碳耐火材料性能的影响燃烧合成含碳化硼复合粉及对低碳镁碳耐火材料性能的影响概述低碳镁碳耐火材料是一种常用的高温耐火材料，广泛应用于冶金、化工、建筑等领域。
为了提高其性能，研究人员开始探索添加不同的添加剂。
本文将介绍一种新型添加剂——燃烧合成含碳化硼复合粉对低碳镁碳材料性能的影响。
1. 概述燃烧合成含碳化硼复合粉燃烧合成含碳化硼复合粉是一种由含碳化硼原料经燃烧反应合成的粉末材料。
碳化硼具有高熔点、高硬度和良好的热稳定性等特性，因此被广泛应用于高温材料领域。
将碳化硼与其他添加剂复合，可以进一步改善材料的性能。
2. 燃烧合成含碳化硼复合粉的制备燃烧合成含碳化硼复合粉的制备一般采用固态燃烧反应方法。
首先将碳化硼和其他添加剂按一定比例混合，形成混合粉末。
然后，在适当的反应条件下，利用燃烧反应使混合粉末中的原料发生反应生成含碳化硼复合粉。
制备过程中，需要控制反应温度、燃烧速率等参数，以获得优质的含碳化硼复合粉。
3. 燃烧合成含碳化硼复合粉对低碳镁碳材料性能的影响添加燃烧合成含碳化硼复合粉可以显著改善低碳镁碳材料的性能。
首先，含碳化硼的加入提高了材料的耐火性能。
碳化硼具有高熔点和良好的抗热冲击性，可以有效防止材料在高温下发生熔化或破裂。
其次，碳化硼的硬度较高，可以增加材料的抗磨损性和耐磨性。
此外，含碳化硼的复合粉还可以提高材料的尺寸稳定性和热震稳定性，使其在高温条件下有更好的稳定性。
4. 燃烧合成含碳化硼复合粉对低碳镁碳材料的制备工艺影响燃烧合成含碳化硼复合粉的添加会对低碳镁碳材料的制备工艺产生一定影响。
首先，由于含碳化硼的硬度较高，制备过程中需要采取合适的研磨方法和时间，以确保粉末颗粒均匀分散。
其次，燃烧合成含碳化硼复合粉的添加需要调整热处理工艺，以保证材料在高温下反应与转化的效果。
5. 结语燃烧合成含碳化硼复合粉作为一种新型的添加剂，对低碳镁碳材料的性能有着显著的改善作用。
通过合理的制备工艺和适当的添加量，可以得到性能更优的低碳镁碳耐火材料。
髙炉常用的耐火材料分类及耐材基础知识
髙炉常用的耐火材料陶瓷质耐火材料：黏土砖、高铝砖、刚玉砖和刚玉莫来石砖碳质耐火材料：炭砖、石墨炭砖、半石墨炭砖、微孔炭砖、氮结合碳化硅砖等。
A黏土砖：高铝砖B碳质耐火材料碳质耐火材料主要包括炭砖、石墨砖和碳化硅砖。
a炭砖半石墨炭砖。
微孔炭砖。
b石墨砖c碳化硅砖C不定形耐火材料不定形耐火材料主要有捣打料、喷涂料、浇注料、泥浆和填料等。
按成分可分碳质不定形耐火材料和陶瓷质不定形耐火材料。
耐火泥浆的作用是填充砖缝，将砖黏结成整体。
填料是两层炉衬之间的隔热物质或是黏结物质。
1、炉喉:钢砖或水冷钢砖。
主要承受人炉料的冲击和磨损，（一种圆弧形的低合金类钢铸件）2、炉身上部。
高致密度粘土砖、高致密度的三等高铝砖或磷酸浸渍的粘土砖。
吸碳反应2CO2→CO+C易发生的地区，而且碱金属、锌蒸汽的侵蚀也在这个地区发生，再加上下降炉料和上升煤气流的冲刷和磨损。
因此应选用抗化学侵蚀和耐磨性好的耐火材料，.3、炉身中下部和炉腰。
大高炉选用性能良好但价格昂贵的碳化硅砖（氮化硅结合、自结合、塞隆结合），1000m3及其以下高炉都采用铝碳砖等。
破损的主要机理是热震剥落，高温煤气冲刷，碱金属、锌和析碳的作用，以及初渣的化学侵蚀。
砖衬应选用抗热震、耐初渣侵蚀和防冲刷的耐火材料。
｛热震：材料在温度急剧变化下抵抗损伤｝.4、炉腹。
例如高铝砖、铝碳砖等。
高温煤气的冲刷和渣铁的冲刷，这部位的热流强度很大，任何耐火材料都不能长时间的抵御，在生产中主要靠渣皮工作，所以这部分不必选用太昂贵的耐火材料。
5、炉底、炉缸结构A大块炭砖砌筑，炉底设陶瓷垫｛陶瓷垫：一般采用合成莫来石、刚玉砖等耐火材料，均在耐火材料生产厂进行预组装。
陶瓷底垫有两层竖砌砖层（层高有345mm、 400mm、和500mm等多种），每层既有与粘土（高铝）砖炉底一样，砌成十字形.也有砌成环形同心圆的，陶瓷底垫耐火砖单体重量一般在30~45kg之间，B热压小块炭砖，炉底设陶瓷垫一一散热型C大块或小块炭砖砌筑，炉底和炉缸设陶瓷杯——隔热保温型炉底炉缸砌筑A满铺炭砖炉底砌筑B环砌炭砖砌筑C综合炉底砌筑综合炉底砌筑集合了满铺炭砖砌筑，环砌炭砖砌筑和中心部位高铝砖砌筑6、铁口区工作条件恶劣，现在采用与炉缸耐火材质相匹配的铁口组合砖砌筑，生产中使用的有碳质、半石墨C-SiC质、莫来石、SiC质等。
耐火材料第八章 碳复合耐火材料
哪些结合剂能满足上述要求？
生产MgO-C质耐火材料的结合剂种类： 煤沥青、煤焦油、特殊碳质树脂、多元醇、沥青变性酚醛树脂、 合成酚醛树脂、糠醛树脂等。
煤沥青
固体树脂
液体树脂
WUST
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沥青 沥青(Pitch)是煤焦油或石油经蒸馏处理或催化裂化提取沸点不 同的各种馏分后的残留物。 （1） 沥青的种类 煤焦油沥青(煤沥青)、石油沥青。煤沥青芳香烃含量比石油沥 青多，耐火材料常用煤焦油沥青作为结合剂。煤焦油沥青在常温 下是固体，无严格的固定熔化温度，常用软化点来表示其由固态 转变为液态时的温度。
(6) 碳复合耐火材料抗氧化性的测定
规定尺寸的试样，在高温氧化气氛中抵抗氧化的能 力称为抗氧化性。
对碳质材料（沥青、树脂）结合或浸渍的耐火材料 试样除去挥发分，以保留其残存碳的热处理过程称为碳
化。
抗氧化性的测定 有抗氧化剂 无抗氧化剂
测定脱碳层厚度
测定失碳率
第二节 MgO-C质耐火材料工艺要点
一、定义： 主要原料（镁砂+鳞片状石墨）+非氧化物添加剂（抗氧化剂）+碳 质结合剂（沥青、酚醛树脂）结合而成的不烧成的复合耐火材料。
（3）结合剂 结合剂起着连结基质和颗粒的作用。 生产和使用过程中，基质和结合剂是耐火材料的两个薄弱环节。
耐火材料厂常用哪些结合剂？
生产MgO-C质耐火材料对结合剂的要求： 1、对石墨和镁砂有良好的润湿性、粘度及流动性。 2、热处理时能缩合，确保制品具有足够的强度；同 时不使制品产生过大的膨胀与收缩。 3、固定碳含量要高，焦化处理后的碳素聚合体有良 好的高温强度。 4、污染小或无污染。
3、交点处发生：
MgO+C=Mg气+CO气
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寿电 命炉 太及 低转 炉
顶底复吹、全连铸、炉外精 炼、铁水预处理 在这样的一种背景下，迫切需要一种耐火制品既能节省 能源、又能提高炉衬寿命且适应现代新冶炼技术所要求的 使用性能。 1970年,日本九州耐火公司的渡边明,发明了MgO-C砖。
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MgO-C砖在发明之初主要用于电熔热点部位,使超高 功率电炉的炉衬寿命由老式碱性砖的2~3天提高到2~3周, 从而促进了电炉炼钢生产率的显著上升。 1979年，MgO-C砖开始用作转炉炉衬材料，实验证 实，这种含碳制品同样适用于转炉，且同样能大幅度提 高转炉炉衬的使用寿命 我国含碳制品的研究从80年开始，86年前后在全国 各大、中、小钢厂全面推广使用，使我国很多钢厂的转 炉炉衬的使用寿命迅速突破千炉大关。
5、李红霞 主编 耐火材料手册 冶金工业出版社，2007年1月第1版
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耐火材料制品的发展与变化
（1）50年代前——粘土质耐火材料为主； （2）50年代——碱性耐火材料大量使用； （3）60年代——电熔耐火材料使用； （4）70年代——开发出直接结合MgO-Cr2O3 ； （5）80年代——含碳复合耐火材料的开发利用； （6）90年代——复合耐火材料； （7）21世纪——高科技（Hi-Tec）复合耐火材料。
C(s)+CO2(g)=2CO(g
)
lgKp(4)= 8381.25/T + 8.82 Δ =160477 － G 168.8T Δ G lgKp
1368157 1351277 1334397 1317517 1300637 1283757 1266877 1249997 2.833393 3.232500 3.581719 3.889853 4.163750 4.408816 4.629375 4.828929
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⑤良好的化学稳定性和抗侵蚀能力：石墨在 常温下具有很好的化学稳定，不受任何强酸、强 碱及有机溶剂的侵蚀，石墨层中的碳原子之间以 共价键牢固结合，致使石墨鳞片表面能很低，不 为熔融炉渣所润湿，抗侵蚀能力极强。
但石墨在空气中易氧化，用于碳结合耐火材 料时应该采取防氧化措施。
lgKp(1)= 6162.2/T + 4.41 <5> lgKp(2)=20705.72/T + 0.0044 <6> lgKp(3)= 14543.5/T - 4.41 <7> lgKp(4)= - 8381.25/T + 8.82 <8>
图3
lgKp与T的函数图
由以上<5> ~ <8>式可得图3所示的碳氧反应的 lgKp与1/T关系
-396106 -396160 -396214 -396268 -396322 -396376 -396430 -396484 14.785400 13.799413 12.936675 12.175435 11.498778 10.893347 10.348460 9.855467
C（ gr）+1/2O2 = CO(g) 温度 ℃ lgKp(1)= 6162.2/T + 4.41 Δ = －117988－ G 84.35T
C（gr）+1/2O2 = CO(g) ΔGº -112235. 25-87.31T(J) =
C(gr)+O2 = CO2(g) ΔGº -394582.02-1.15T(J) =
CO(g)+1/2O2 = CO2(g) ΔGº -282346.77+86.16T(J) = C(gr)+CO2(g) = 2CO(g) ΔGº =-548669.75-15.33T (J)
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一、石墨的特性
石墨(Graphite)是碳结合耐火材料获得优 异性能的关键耐火原料。 石墨分天然石墨和人造石墨两大类。人造 石墨是以石油焦、沥青焦等为主要原料，经过 2000℃以上的高温热处理，从而使无定形碳转 化为石墨，其特点是含碳量在99％以上，灰分 一般不超过0.5％，但其结晶程度不如天然鳞 片状石墨，并且生产工艺比较复杂。碳结合耐 火材料中大量使用的只是天然鳞片石墨。
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2、作为耐火原料时石墨的特性
对炉渣的不湿润性（non-wetting for slag）；
抗渣性
图1
润湿角与材料间的关系
高的导热性（High thermal conductivity）； 热震稳定性 低的热膨胀性（Low thermal expamsion）； 除此以处，石墨与耐火材料在高温下不发生共熔。
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③特殊的抗热震性能：石墨的膨胀具各向异性， 因而宏观膨胀系数不大，0～400℃区间为l～ 1.5×l0-6℃-1，20～1000℃为1.4×10-6℃-1， 25～1600℃为3.34×10-6℃-1。在温度骤变的情 况下，石墨体积变化不大，再加上其良好的导热性 能，因而石墨抗热震性能优良。 ④润滑性：石墨层间结合力为范德华力(Van der waal forces)，结合力弱，使之具有润滑性。 石墨的润滑性取决于石墨鳞片的大小。鳞片越大， 摩擦系数越小，润滑性越好。
Δ G 1127 1227 1327 1427 1527 1627 1727 -236078 -244513 -252948 -261383 -269818 -278253 -286688 lgKp 8.811571 8.518133 8.261375 8.034824 7.833444 7.653263 7.491100 7.344381
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1 、石墨的基本性质
①耐高温性能：石墨熔点极高，在真空中为 3850±50℃。在低压下升华，升华温度2200℃。 与一般耐高温材料不同，当温度升高时石墨不但不 软化，强度反而增高，在2500℃时石墨的抗拉强 度反而比室温时提高一倍。 ②导热、导电性：由于六角网状平面层上的 碳原子有剩余电子，与相邻平面上碳原子的剩余电 子作为电子云存在于网状平面之间，使石墨具有良 好的导热性与导电性。石墨的导热性与一般金属材 料正好相反，在室温下具有非常高的导热系数，但 温度升高后，导热系数反而下降，在极高温度下， 石墨甚至成为热的绝缘体。
铝锆碳质浸入式水口
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图3 铝锆炭质浸入式水口 ——连铸三大件之一
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ห้องสมุดไป่ตู้
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铝锆碳质整体塞棒
图4
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铝锆炭质整体塞棒
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——连铸三大件之一 材料科学与工程学院
整体座砖水口及座砖
图5 整体座砖水口及座砖
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铝炭质长水口
图6
第六章 碳复合耐火材料
重点： 碳复合耐火材料是指碳素材料与耐火材料氧化物、非氧
化物,添加剂等采用一定工艺技术制得的高性能耐火材料。
1 序言
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(选）
本章是《耐火材料工艺学》的重要部分，是无机非金属材 料专业学生必须掌握的专业知识之一。
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由式5~8或图3可计算出各反应在不同温度下的lgKp值
如表1所示
表1
碳氧反应的标准自由焓和平衡常数
反应 C(gr)+O2 = CO2(g) lgKp(2)=20705.7 2/T + 0.0044 ΔG= －395350 －0.54T Δ G lgKp
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三、 碳复合耐火材料的优点
具有高的热震稳定性；
良好的抗熔渣和钢水的侵蚀性
使用寿命提高
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四、碳复合耐火材料的显微结构类型
1）陶瓷结合型
特点：高温烧成，在耐火材料组分间形成某种陶瓷 结合，碳素材料填充在颗粒间或气孔内，无连续碳网。 典型制品：烧成油浸砖，粘土石墨制品等。
2）碳结合型
特点：不烧制品，耐火材料间有连续的碳框架 （碳网络）。 典型制品：镁碳砖，镁钙碳砖等。
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Particle
Carbon
Ceramic bond Matrix 图1 陶瓷结合结构示意图 Graphite
Bonding Carbon 图2
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碳结合示意图
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五、碳复合耐火材料的理论基础
碳复合耐火材料 具有普通耐火材料所 没有的优良性能，正 被广泛应用于冶金行 业。但碳在高温下特 别是在高温氧化性气 氛下易被氧化，因此 须了解碳被氧化的热 力学及动力学机理， 以便采取措施，抑制 碳的氧化。
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799℃
0.2~0.3mm
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使用现状
几乎所 有的电炉、 转炉炉衬材 料均为含碳 制品
现 状
使用寿命几乎均 在千炉以上，通 过溅渣护炉,宝钢 及武钢等钢厂的 炉衬寿命均超过 一万炉次。
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§ 6.1碳复合耐火材料的理论基础
1、石墨的特性 2、碳复合耐火材料的特点 3、碳复合耐火材料的优点 4、碳复合耐火材料的显微结构类型 5、碳－氧反应热力学 6、碳－氧反应动力学 7、 C-O反应的影响因素