含碳耐火材料
镁碳砖分类
镁碳砖分类1. 简介镁碳砖是一种常见的耐火材料，由镁和石墨混合而成。
它具有优异的耐火性能和导热性能，被广泛应用于炉窑的内衬和保温材料。
本文将对镁碳砖的分类进行详细探讨。
2. 镁碳砖的主要分类2.1 碳含量分类根据碳含量的不同，镁碳砖可分为高碳镁碳砖、中碳镁碳砖和低碳镁碳砖三种类型。
•高碳镁碳砖：碳含量大于30%。
由于含碳量高，高碳镁碳砖具有良好的导电性和导热性能，适用于高温电炉和高温导热设备。
•中碳镁碳砖：碳含量在20%~30%之间。
中碳镁碳砖具有较好的综合性能，广泛应用于冶金、化工、建材等行业的炉窑设备。
•低碳镁碳砖：碳含量小于20%。
低碳镁碳砖的耐火性能较高，适用于高温炉窑的长期使用。
2.2 密度分类根据密度的不同，镁碳砖可分为高密度镁碳砖、中密度镁碳砖和低密度镁碳砖三种类型。
•高密度镁碳砖：密度大于3.0g/cm³。
高密度镁碳砖的耐火性能和抗侵蚀性能较好，适用于高温条件下的腐蚀性气体介质。
•中密度镁碳砖：密度在2.6g/cm³~2.8g/cm³之间。
中密度镁碳砖具有较好的综合性能和耐磨性能，广泛应用于轻工、化工、冶金等行业的炉窑。
•低密度镁碳砖：密度小于2.6g/cm³。
低密度镁碳砖的导热性能较好，适用于高温炉窑的保温材料。
3. 镁碳砖的应用领域3.1 高温炉窑镁碳砖由于其良好的耐火性能和导热性能，在高温炉窑中得到广泛应用。
例如钢铁冶炼中的转炉、电炉和蓄热炉，情况高且易受腐蚀的环境中，高碳镁碳砖是首选材料。
而在一些保温要求较高的炉窑中，可以选择低密度镁碳砖作为保温层材料。
3.2 腐蚀性气体介质某些特殊环境中含有腐蚀性气体介质，例如氯化钠、氯化铝等化学物质。
在这些环境中，高密度镁碳砖能够提供良好的抗侵蚀性能，减少材料的损耗。
3.3 轻工行业镁碳砖还广泛应用于轻工行业，如玻璃窑炉、水泥旋窑等。
在这些设备中，中密度镁碳砖能够提供良好的耐磨性能，在高温和磨损的环境下保持较长的使用寿命。
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
一种含原位剥离的二维微纳米石墨片酚醛树脂结合的低碳超低碳含碳耐火材料及其制备方法
一种含原位剥离的二维微纳米石墨片酚醛树脂结合的低碳超低碳含碳耐火材料及其制备方法我折腾了好久一种含原位剥离的二维微纳米石墨片酚醛树脂结合的低碳超低碳含碳耐火材料及其制备方法，总算找到点门道。
刚开始的时候啊，我真的是瞎摸索。
我就知道要把二维微纳米石墨片和酚醛树脂结合起来做出低碳或者超低碳的含碳耐火材料，可具体咋做呢？我试过直接把石墨片和酚醛树脂混合，就像把面粉和水简单搅和在一起那样，但是结果特别糟糕。
那做出来的材料根本就不具备我想要的性能，一检测就发现各种指标不达标，强度不行，耐火性也差。
后来我就琢磨啊，可能是石墨片没有处理好。
我想让石墨片原位剥离啊，这可真让我伤透脑筋。
我一开始用的方法呢，是想通过简单的机械搅拌来实现剥离，我就一直搅啊搅，跟做饭的时候疯狂搅拌蛋液似的。
但是这么做不行，只能剥离出来一点点，绝大部分石墨片还是原来的样子，这就导致在和酚醛树脂结合的时候，不能很好地均匀分散在里面，做出来的材料依然不合格。
再后来我就考虑是不是得加一些助剂来促进剥离呢？我就试了好几种助剂。
有一次我加了个自认为应该可以的助剂进去，满怀期待地按照流程进行制备。
可是啊，又失败了。
加入助剂后居然影响了酚醛树脂原本的性能，导致整个材料的粘结性下降，这可咋整呢？不过呢，失败多了也会有点灵感。
我发现如果先对二维微纳米石墨片进行预处理，先给它来点温度上的刺激，就像是给一个懒家伙一点警告一样。
然后再加入特殊的助剂，这个助剂不能随便选，得选那种既能帮助石墨片剥离又不会影响酚醛树脂性能的。
这时候再进行适度的搅拌，不是之前那种乱搅一通了，而是那种有节奏有力量的搅拌，就像打太极一样，柔中带刚。
这样就能让石墨片比较充分地实现原位剥离，而且能很好地和酚醛树脂结合起来。
对于这个制备方法啊，还有很重要的一点就是温度和时间的控制。
像是烘干这个环节啊，温度高了会让树脂性能受损，低了可能水分除不干净。
我一开始没注意这个，结果做出的材料不是这儿有问题就是那儿有问题。
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 ，
MgO-C
72 18 3 2.9 40 9
70 18 4 2.8 35 7
72 18 5 2.77 25 4
试 验 流 程
1. 原料及配比 2. 工艺流程图 3. 性能检测 4. 数据处理与实验结果分析
试 验 流 程
原料：采用的原料包括镁砂、鳞片石墨、炭黑、外加剂 （金属Al粉和SiC）、酚醛树脂。将上述原料按一定的配比混合 后经压制成型，制成A、B、C、D、E五组不同含量的镁碳砖。
1200℃ 1400℃
A
B
C
D
E
组别
图3.1 两种烧成温度下各组别气孔率
图3.2 两种保温温度下各组别体积密度
实 验 流 程
常温抗折强度的分析
数 据 处 理 与 实 验 结 果 分 析
下图3.3为A、B、C、D、E五个组别的试样分别在1200℃和 1400℃的烧成温度下测得的常温抗折强度值。
4.
图3.3 两种烧成温度下各组别的常温抗折强度值
4.
图3.1 两种烧成温度下各组别气孔率
图3.2 两种保温温度下各组别体积密度
实 验 流 程
常温耐压强度的分析
数 据 处 理 与 实 验 结 果 分 析
下图3.3为A、B、C、D、E五个组别的试样分别在1200℃和 1400℃的烧成温度下测得的常温耐压强度值。
脱碳层面积/%
4.
65 60 55 50 45 40
下图3.6为A、B、C、D、E五个组别的试样在1400℃的烧 成温度下测得的热震前常温耐压值和二次热震后常温耐压强度 值。
4.
图3.6 1400℃烧成温度下五组试样在震前与震后的强度值
实 验 流 程
抗热震稳定性的测定
数 据 处 理 与 实 验 结 果 分 析
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
添加剂在含碳耐火材料中的热力学行为
图 １ 金属与 ｌｏ 碳生成碳化物 的标 准 ｍ！
吉布斯 自由能与温 度关 系
来衡量 ， 我们把元素对碳亲和力的大小叫作碳 势。 由式（ —１ 可知 ， １ ） 碳势 △Ｇ ｅ＝Ｒ ｈ ｅ Ｔ ａ。值 越
图１ 示出了各种金属与 ｈ０碳生成碳化物 的 ｎ１ 标准吉布斯 自由能变化ＡＧ 与温度的关系。从 图 ｅ
Ｉ．
【ｔ ０Ｉ １．
】 Ｌ ｎ０ Ｉ 田 Ｌ 篮 ０司 ＼
由于参加反应的各物质全处于固态或纯液念 ， 因此上面反应能否向右进行可 由反应 的标准吉布 斯 自由能值来 确定， 也就是说 元素对碳亲 和力 也
可由反应（ ） １ 的标准吉布斯 自由能变化 ：
ＡＧ ＝一Ｒ ＩＫ ＝Ｒ ｌａ １ １ Ｔｎ Ｔｎｃ（ — ）
可知 ， Ｍ 除 ｇ外其他金属 ｓ 、 ａ Ｂ等都要 与碳 ｉ Ｃ、 、
反应生成碳化物。 同样 ， ２示 出了这 些金 属与 ｌｏ 图 ｍ ｌ 反应 生 Ｎ
负或 ａ 值越小元素对碳亲和力越 大， ｃ 碳化物越稳
定。
一
成氮化物的标 准吉布斯 自由能变化 ＡＧ 与温度的 ｅ
２ 一 ８
化物与 Ｉｏ ０ 反应 的标准吉布斯 自由能变化同温 ｍｌ ：
Ｉ １
Ｊ’
０
度的关系。例如 图中： ４ ｌ ３２ ２ ｌ ３ Ａ ＋ ０ ＝ Ａ２ 的△Ｇ 与 Ｔ的关系直线是 ０ ｅ
由 Ａ： ， Ｉ 和 的标准吉布斯 自由能求得 的 ＡＧ ０ ｅ
＝一１７ １０＋ ７ ． １ ５ ４ Ｏ ２ ５ ０ Ｔ绘 出
１ 前 言
碳（ ） Ｃ 是化学稳定性极好的物质 ， 在常温和普 通环境下使用 ， 几乎呈化学惰性 。碳素材料具有很 低的热膨胀系数和较高的热导率 ， 几乎不受酸 、 、 碱 盐类及有机物的侵蚀 ， 是一种优质的耐火材料。另 外， 碳对熔渣具有难润湿性 ， 在使用过程 中具有优
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。
耐火材料的基本知识
耐火材料的基本知识目录一、耐火材料的定义与分类 (2)1.1 耐火材料的定义 (3)1.2 耐火材料的分类 (3)1.2.1 根据化学成分分类 (4)1.2.2 根据耐火度分类 (5)1.2.3 根据使用温度分类 (6)1.2.4 根据材质分类 (7)二、耐火材料的物理化学性质 (8)2.1 耐火材料的物理性质 (9)2.2 耐火材料的化学性质 (10)2.2.1 化学稳定性 (11)2.2.2 抗氧化性 (12)2.2.3 耐酸性 (13)三、耐火材料的应用领域 (15)3.1 建筑材料 (16)3.2 陶瓷与玻璃工业 (17)3.3 冶金工业 (18)3.4 耐火材料在环保和节能方面的应用 (20)四、耐火材料的制备与加工 (21)4.1 原料的选择与处理 (22)4.2 炼制过程 (23)4.3 成型方法 (24)4.4 后处理与检验 (26)五、耐火材料的性能评估与测试 (27)5.1 性能评估方法 (28)5.2 主要性能测试方法 (30)5.2.1 化学分析 (31)5.2.3 工艺性能测试 (33)六、耐火材料的选用与优化 (34)6.1 选用原则 (36)6.2 优化策略 (36)七、耐火材料的发展趋势与挑战 (38)7.1 发展趋势 (40)7.2 面临的挑战 (41)一、耐火材料的定义与分类耐火材料是一种在高温环境下能够保持其物理性质和化学性质稳定的材料。
它们广泛应用于冶金、陶瓷、石油化工等领域，为各种高温设备或工艺过程提供必要的结构支撑和保护。
基于其特殊的性质和应用，耐火材料在工业领域中的重要性不言而喻。
粘土质耐火材料：以粘土为主要原料，具有良好的可塑性、耐火度和化学稳定性，广泛应用于高炉、热风炉等冶金设备中。
硅质耐火材料：以硅石为原料，具有优异的耐高温性能、抗渣性和耐腐蚀性，常用于炼钢炉等高温设备的内衬材料。
高铝质耐火材料：以高铝矾土或工业氧化铝为原料，具有优良的抗侵蚀性和高温机械强度，常用于玻璃熔窑等高温设备的结构材料。
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。
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制品性能： ①强度较高 ②相当高抗金属液和熔渣侵蚀的能力 ③低膨胀性较低 ④导热性较高 ⑤抗热震性好
二、其他的石墨制品
粘土抵抗高温性能较差，石墨粘土制品应 用受到限制。故以耐高温材料，如碳化硅、 ZrO2 、刚玉等代替粘土熟料，以焦油、沥 青代替结合粘土，制成 SiC-C 、 ZrO2-C 、 Al2O3-C等其他石墨制品。
③热膨胀性很低和导热性较高 ④抗热震性强 ⑤耐酸液 ( 氢氟酸除外 ) 、金属液 ( 除铁水、 钢水)和熔渣的侵蚀
(2) 氮化硅结合碳化硅制品的生 产、性质和应用
①生产 SiC(44μm)+Si(细粉) 1300~1350℃ N2气氛 成型 多孔体的坯体 SiC+Si3N4
3Si+2N2=Si3N4
SiO2+C→SiC+CO 1500℃时开始生成 β-SiC ， 2100℃时 β-SiC 向α-SiC转变，2400℃转化结束。
纯净SiC—无色 杂质多—黑色(含铁、铝、硼、碳等较多) 杂质少—绿色(掺杂氮、磷等元素)
二、碳化硅制品性质
1.粘土和氧化物结合的碳化硅制品 ⑴制品的生产 耐 火 粘 土 (10~15%)+SiC(50~90%)+ 亚 硫 酸 纸浆废液或糊精 → 混练 → 成型 → 干燥 → 烧 成(1350~1400℃)
镁砂细粉：为使MgO-C砖中颗粒与基质部分的热 膨胀能保持整体均匀性，基质部分需配入一定数 量的镁砂细粉，另外也有利于基质部分氧化后结 构保持一定的完整性。但若配入的镁砂细粉太细， 则会加快MgO的还原速度，从而加快MgO-C砖的 损毁。小于0.01mm的镁砂很易石墨反应，所以在 生产MgO-C砖时最好不配入这种太细的镁砂。为 了 获 得 性 能 优 良 的 MgO-C 砖 ， MgO-C 砖 中 ≤ 0.074mm 的镁砂与石墨的比值应小于 0.5 ，而超 过1时，则会使基质部分的气孔率急剧增大。
(1)耐火度高； (2)高温强度高； (3)抗渣蚀性能好； (4)抗热震性好； (5)抗蠕性能好。
二、碳复合耐火制品的生产
1.镁碳砖 镁碳砖是以镁砂和石墨为主要原料制成的不 烧碳复合耐火材料。 按照所用结合剂的不同，MgO-C砖的生产 工艺流程有以下两种： 树脂结合镁碳砖生产工艺流程 沥青结合镁碳砖生产工艺流程
焙烧过程温度控制 温度范围(℃) 0~350 350~400 400~500 500~600 600~800 升温速度(℃/h) 5 2.5 1.5 2 5 1300~800 50 温度范围(℃) 800~1000 1000~1300 1300 升温速度(℃/h) 10 15 保温20h
6.机械加工 炭砖尺寸要求严格，因此必须进行机械加 工(车、刨、铣)以制得规定尺寸的制品。
(3)按热处理方式 不烧制品 (MgO-C 、 MgO-CaO-C 、 Al2O3SiC-C、MgO-Al2O3-C砖) 烧成制品(铝碳质中间包滑板、长水口、浸 入式水口、铝锆碳滑板、锆碳质浸入式水 口渣线套等)
(4)不定形碳复合耐火材料 不定形碳复合耐火材料主要是指含碳可浇 注耐火材料。
2碳复合耐火材料的特性
β-SiC→α-SiC的转化
组成,% 时间,s 温度 时间,s 温度 组成,%
β-SiC
0 100
α-SiC
0 0
β-SiC
100
α-SiC
0
300
600 2100
86
81
14
19
300
600 2300
16
5
84
95
900
1200
63
67
37
33
900
1200
1
0
99
100
2.碳化硅的合成
固相法 液相法 气相法 在 工 业 化 生 产 过 程 中 一 般 以纯 净的硅 石 (SiO2>98.5%) 和焦碳、无烟煤等碳素材料 为原料，在电炉中2000~2500℃下合成碳化 硅(固相法)。
②石墨 石墨的加入量应与不同砖种及不同的使用 部位结合在一起考虑。一般情况下，若石 墨加入量<10％，则制品中难于形成连续的 碳网，不能有效地发挥碳的优势；石墨加 入量>20％，生产时成型困难，易产生裂纹， 制 品 易氧 化 ， 所 以 石墨 的 加入 量一般 在 8~20% 之间，根据不同的部位，选择不同 的石墨加入量。
主要品种为石墨粘土制品 此外还有石墨碳化硅制品
一、石墨粘土制品
1.石墨 具有比无定形碳更高的高温性质 ①不熔化，3704℃挥发 ②不溶于酸碱盐溶液，具有抗金属液和熔渣侵蚀 的性能 ③低膨胀率3.34×10-6℃-1(25~11600℃） ④导热性好 63.8W/m℃(1000 ℃) ⑤抗热震性好 ⑥易氧化(氧化开始温度600℃)
二、炭砖的性质与应用
1.性质 ①游离碳≥94~99%，其余为灰分 ②常温耐压强度30~60MPa，耐磨性好 ③碳不熔化，＞3500℃升华 ④膨胀率低 (3~4)×10-6℃-1 ⑤导热性好 300~1000℃导热系数27.5~47.7W/m℃ ⑥抗热震性好 ⑦抗侵蚀性好 抗酸、碱、盐、有机物 易溶于铁水中，增碳 ⑧易氧化(空气中350℃就开始氧化)
(3)成型
成型是提高填充密度，使制品组织结构致 密化的重要途径，因此需要高压成型，同 时严格按照先轻后重、多次加压的操作规 程进行压制，由于 MgO-C 砖的膨胀，模具 需要缩尺(一般为1％)。
(4)热处理制度
酚醛树脂结合的 MgO-C 砖，可在 150~250 ℃的温度下进行热处理，树脂可直接(热固 性树脂 ) 或简接 ( 热塑性树脂 ) 地硬化，使制 品具有较高的强度。一般处理时间为 24~32h。
主要内容
§6.1碳素耐火材料 §6.2石墨耐火制品 §6.3碳化硅耐火制品 §6.4碳复合耐火材料
含碳质耐火材料是指由碳或碳化物为主要 组成的耐火材料。 ①由无定形碳为主要组成的称为炭素耐火 材料； ②由结晶型石墨为主要组成的称石墨耐火 材料； ③由SiC为主要组成的称碳化硅耐火材料。
2.石墨粘土制品
石墨粘土制品是以天然石墨为原料，以粘 土作结合剂制得的耐火材料。
制品有石墨粘土坩埚、蒸馏罐、铸钢用塞 头砖、水口砖及盛钢桶衬砖，其中使用最 广泛的是石墨粘土坩埚。
原料： 石墨 35~60% 粘土熟料 0~4% 结合粘土 30~60% 生产工艺： 配料→混料(先干混，再湿混)→困料→挤压 机挤成泥段→成型(大型坩埚手工成型，小 型坩埚机压成型或等静压成型)→干燥→烧 成(1000~1150℃)
《耐火材料与原料燃烧》
第六章 含碳耐火材料
颜正国
电子邮件：yanzg@
含碳耐火材料是钢铁工业中应用最为重要 的耐火材料。 下面以一组图展示含碳耐火材料在黑色冶 金过程中的应用，涉及高炉、转炉、电炉、 连铸系统所用含碳耐火材料，借以说明含 碳耐火材料在钢铁冶金领域中的作用和地 位。
2.应用 高炉炉底、炉缸、炉腹、炉身等处内衬 铝电解槽 电解镁工业竖式炉 电石炉、铁合金炉、石墨化炉
三、炭糊
将石油焦、沥青焦或无烟煤、冶金焦为原 料，经破碎、分级、配料，加中温沥青， 经混练制成炭糊。
炭糊用于砌筑炭块和构筑整体内衬
§6.2石墨耐火制品
石墨耐火制品是由石墨为主要原料和主要 组成的耐火制品。
4.半碳化硅质制品
半碳化硅质制品是SiC含量在50%以下的耐 火制品。
按材质不同，分为粘土熟料碳化硅制品、 高铝碳化硅制品、莫来石碳化硅制品、锆 英石碳化硅制品等
§6.4碳复合耐火材料
碳复合耐火材料是指以耐火原料和碳素材 料为主要成分原料，并添加适量结合剂及 其他添加剂而制成的材料。
一、碳复合耐火材料的分类及 其特性
②性质和应用 性质：SiC70~80% Si3N4 15~25% 气孔率10~18% 热膨胀系数3.8×10-6℃1
导热系数9.65W/m· ℃(800℃) 抗热震性能好 制品的耐侵蚀性与纯SiC和纯Si3N4好 应用：主要用于高炉，也应用于有色冶金
3.自结合和再结合碳化硅制品
自结合碳化硅耐火制品是指原生的SiC晶体 之间由次生的SiC晶体结合为整体的制品； 再结合碳化硅耐火制品是原生的SiC晶体经 过再结晶作用而结合为整体的制品。
1分类 (1)按原料组成 主要有镁碳质、镁钙碳质和铝碳质 (2)按结合方式 主要有陶瓷结合制品和碳结合制品
典型陶瓷结合制品有烧成油浸砖、粘土或 高铝石墨制品等。 结构特点是通过高温烧成在耐火材料之间 形成某种陶瓷结合，碳素材料充填在耐火 材料颗粒之间或气孔内。
碳结合耐火制品一般为不烧耐火材料 其生产工艺一般是先将结合剂和粗颗粒混 合均匀，使结合剂在粗颗粒表面形成一层 薄膜，然后加入耐火材料细粉和石墨，混 合均匀后成型、热处理后，作为结合剂的 树脂固化形成一个固化树脂框架把耐火材 料和石墨结合起来。
3.混练 坯料在加热条件下进行混练，混练温度和 时间是主要控制参数。混练温度比沥青的 软化点高50~70℃，混练时间比一般耐火材 料长。
4.成型 在热态下进行，然后冷却定型
5.焙烧 分为：预热及挥发分排除阶段、焦化阶段、 高温阶段和冷却阶段 气氛：还原气氛(氮气或埋碳) 要先预热 200~500 沥青 450℃开始焦化800℃焦化基本完成 烧结温度 1000~1300℃
§6.3碳化硅耐火制品
碳化硅耐火制品是以碳化硅为主原料和主 晶相的耐火制品。 种类： ①粘土和氧化物结合碳化硅制品 ②碳结合碳化硅制品 ③氮化物结合碳化硅制品 ④自结合和再结合碳化硅制品 ⑤半碳化硅制品
一、碳化硅
1.碳化硅的性质 ①两种晶型α-SiC(六方晶系)β-SiC(立方晶系) ②低膨胀性 2.34×10-6℃-1 非金属材料中膨胀率较低的材料 ③导热性好 25℃时35W/m· ℃ ④化学稳定性好 抗酸，不抗碱 ⑤易氧化
⑵制品性质 ①常温强度很高 ②导热率很高 ③抗热震性强 ④抗渣性高 ⑤耐磨性高