通过添加碳,可生产多种耐火砖,特别是镁碳质高级碱性耐火材料。出刚槽销售向耐火材料中添加碳有多种方法:焦油沥青或合成树脂浸渍镁铝碳砖,烧结氧化物耐火材料的开口气孔率约为12%,这些孔隙大部分可被焦油沥青或树脂所填充。由于挥发份的挥发、致密度相对较低,这类制品的残碳率约为2%~3%。出刚槽以特级矾土熟料、电熔镁砂、酚醛树脂及高纯石墨为主要原料,配以各种添加剂研制的铝镁碳砖,应用于宣钢炼钢厂80吨转炉钢包取得了良好的效果,满足了生产的要求.1 湿法喷补是将耐火集料、结合剂、添加剂与水混合制成一定稠度的泥浆,然后通过喷补机用压缩空气镁铝碳砖将泥浆喷射到喷补面上的一种方法。
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。石墨作为生产MgO-C砖的主要原料,主要得益于其优良的物理性能:对炉渣的不湿润性。高的导热性。低的热膨胀性。此外,石墨与耐火材料在高温下不发生共熔,耐火度高。石墨的纯度对MgO-C砖的使用性能影响较大,一般要使用碳含量大于95%,大于98%的石墨。除石墨外,炭黑也普遍用于镁碳砖的生产。炭黑是由烃类碳氢化合物的热分解或不完全燃烧制得的具有高度分散的黑色粉末状碳质物料。
碳质制品是另一类中性耐火材料,根据含碳原料的成分和制品的矿物组成,分为碳砖、石墨制品和碳化硅质制品三类。碳砖是用高品位的石油焦为原料,加焦油、沥青作粘合剂,在1300℃隔绝空气条件下烧成。石墨制品(除天然石墨外)用碳质材料在电炉中经2500~2800℃石墨化处理制得。碳化硅制品则以碳化硅为原料,加粘土、氧化硅等粘结剂在1350~1400℃烧成。也可以将碳化硅加硅粉在电炉中氮气氛下制成氮化硅-碳化硅制品。
在耐火氧化物中,碳可以减小熔渣、钢水与耐火材料的润湿性,增加其导热性,降低其膨胀,因而使耐火材料具有优良的抗热震性能。另外,碳具有较高的热稳定性,其升华温度约4000℃。在110~140bar的压力下,碳在相图中的三相点(固/液/气)接近 4020℃,因此,在低于110bar压力时,碳升华而不熔化。由于碳在高温下氧化,因此以上研究结果只能在特定的条件下才能应用。目前,含碳耐火材料最重要的应用领域为:转炉、电炉和钢包工作衬2.熔炼金属用坩埚3.连铸用关键部件4.高炉炼铁用耐火材料.
低导热可以实现筒体温度下降和减少散热损失,从而降低能耗。轻量化:设计材料结构,在保证必须的耐碱性等功能性前提下实现轻量化;微孔技术:研究微结构和性能可调控工艺技术;多层复合技术:研究层结构耐火材料复合界面的全寿命热匹配稳定性调控技术。主要有:轻质耐碱浇注料、低导热抗剥落砖、多层复合硅莫砖、多层复合莫来石砖、高强低导镁铝尖晶石砖等。无铬化——解决铬污染问题。用于水泥回转窑高温带,重点研究耐火材料的挂窑皮性、荷重软化温度和康热震性;实现水泥窑用耐火材料全窑无铬化。主要有:方镁石—铁铝尖晶石砖、镁铁铝复合尖晶石砖、镁钙锆砖、镁铝尖晶石砖等无铬化尖晶石砖。
混料过程中,为了使石墨均匀地包围在镁砂颗粒周围,加料顺序应为:镁砂颗粒→结合剂→石墨→镁砂细粉与添加剂粉。由于石墨含量大、密度小,添加剂量又非常少,欲混合均匀,需要较长的时间,但混合时间过长又容易使镁砂颗粒周围的石墨和细粉脱落,所以混合时间要适当。镁碳砖的成型是使耐火砖组织结构致密化的重要因素:由于泥料中石墨量大,骨料临界颗粒小,因此宜采用高压成型并严格按照先轻后重,多次加压的操作规程压制,以免产生成型裂纹。采用抽真空,排气加压的操作规程。另外,高压成型的砖坯表面非常光滑,搬运和筑砌时易滑动,所以成型后的砖坯要采取浸渍或涂抹0.1一2mm厚的热硬性树脂形成树脂膜防止滑动。一般称这种处理为防滑处理。