炭质材料及其基本特征

炭质材料及其基本特征

炭质材料在保护渣中起着骨架的作用，对控制保护渣熔速、保持保护渣在使用中液渣层的厚度，决定保护渣熔化结构模型、调控未熔渣层的传热保温等有着决定性的影响。目前国内外连铸保护渣多采用高碳石墨、炭黑以及少量的焦炭。对于一些特殊用保护渣，其骨架材料也有采用BN等非碳质材料的情况。

1.石墨：包括鳞片石墨、土状石墨、电极石墨等。其建构为粗大片状。

其中鳞片石墨呈典型的六方晶系层状结构，层间易滑移，其可磨性较其它石墨难，应用中应注意粉磨；

2.炭黑：炭决非偶然是由许多烃类物质（固态、液态、或气态）经不完

全燃烧或裂解生成的。它主要由碳元分析组成，其微晶具有准石墨结构，其粒子是近乎球形的胶体粒子，并大都熔结成聚集体，因此，炭黑的一个突出特点即是分散困难。

炭黑的种类很多，有按制造方法分类的，如：槽法炭黑、炉法炭黑；有按用途和使用特点分类的，如：橡胶用炭黑、色素炭黑、导电炭黑等。现正式纳入我国国家标准的炭黑品种有橡胶用炭黑、色素炭黑和乙炔炭黑三类。保护渣用炭黑基本上是按橡胶用炭黑的标准来选用的。炭黑的三大基本特性是粒径、结构和表面的物理化学性能。几种常用炭黑的性质列于下表

常用炭黑的性能

不同的炭质材料在保护渣中的作用效果是不一样的。表列出了炭黑和石墨在几个方面的作用能力比较。选择炭黑及其配加量应根据配渣要求来确定。主要要考虑连铸操作条件、钢种等因素。

炭黑、石墨在保护渣中作用效果比较

添加剂的作用与选择

为了提高颗粒渣的颗粒强度、增加粉未的成粒能力、提高研磨保护渣的生产效率，保护渣（及其半成品料浆、渣泥）中都要加入一些添加剂，以保护渣生产的顺行。

常用的添加剂主要有结合剂、分散剂、缓凝剂、泵送剂、助磨剂等。

结合剂

又称粘结剂，是在保护渣成形工艺中（如园盘造粒、挤压造粒、喷雾造粒），将保护渣粉未粘结在一起，并使其产生一定强度的物质。按其化学性质可分为两类，即无机结合剂和有机结合剂

无机结合剂：硅酸钙水泥、水玻璃和粘土等

结合剂天然有机物：淀粉、糊精、纤维素

有机结合剂纸浆废液等

合成有机物：聚乙稀醇等

结合剂的结合剂机理：

■水化结合：如水泥

■化学结合（反应结合）：水玻璃

■附着（粘附）结合：纤维素、纸浆废液等

■凝聚结合

■缩聚结合

一促结合剂有其特定的结合机理，但有时也会有几种机理同时存在，只是主次有别而以。目前颗粒渣用的粘结剂种类很多，是根据本地区资源情况而来的。但应满足下列要求：

①所采用的粘结剂不应对保护渣性能有不良的影响；

②不应污染工作环境；

③不应在高温时合颗粒之间烧结成块，合保护渣保温性能变坏；水玻

璃作粘结剂时，在700～900℃时易软化，合保护渣浇注性能变坏。

④在低温时颗粒渣强度高，不粉化，而在高温时强度应低，最好能自

动裂开而疏松；

⑤成本应低。

分散剂

在保护渣加工中能帮助保护渣微粒进一步粉碎、扩散的助剂。分散剂多是表面活性物质或电解质，它们在溶液中吸创刊于粒子表面，提高粒子表面的电位，增大粒子间的排斥力，释放出由微粒子组成的凝集结构中包裹的游离水，从而起着润湿和分散的作用。

另一方面，由于分散剂加入料浆溶液中，能释放出凝集结构中的游离水，从而在保持料浆流动性不变的条件下，能使料浆单位用水量减少，故有时也称之为减水剂。

分散剂的作用机理可从以下几方面解释：

■润湿分散作用

■静电斥力分散作用

■空间位阻与熵斥力分散作用

这三种作用并有相互排斥，而是相互补充的。

常用分散剂有三类：

■无机电解质：如硅酸钠、苏打等；

■有机高聚物:如木质素类的木质磺酸钠、木质磺酸钙、萘系减水剂等；

■表面活性剂：如羟甲基纤维素（CMC）等。

在料浆中加入分散剂可大大改善料浆的悬浮特性，防止颗粒结团、沉淀、分层，稳定料浆流动特性。

缓凝剂

用于延缓料浆的凝结时间的助剂，主要用于含有水硬化成分的料浆中。木质磺酸盐、淀粉、甘油等均可作为缓凝剂。

泵送剂

有助于料浆进行管道输送、降低料浆在管道中的流动阻力的助剂。一般降低料浆粘度、有利于微粒分散的物质都可作泵送剂。

助磨剂

用以加快粉磨速度的助剂。其作用机理是助磨剂使被磨物料表面活化，硬度降低，并防止物料表面裂纹的愈合，从而提高粉磨速度的目的。这尖物质多是一些电解质，如水玻璃、苏打等。

保护渣用添加剂主要用于颗粒渣，尤其是空心颗粒渣的生产。应根据不同的需要添加不同的助剂。一种助剂的作用常常不是单方面的，有时可以同时起到几种作用的效果。如纤维素、纸浆废液等，既可作为粘结剂，又可作为分散剂。