碳在耐火材料中的作用

    碳在耐火材料中的应用在当下冶金行业中的应用已相当的广泛，在过去，为了适应冶金新工艺和耐火材料技术发 展，开发了许多新产品。耐火材料专家很早就了解到不同形式的碳在耐火材料中所表现出的优良性能。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： 

 1.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 

 5.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。 

    向耐火材料中添加碳有多种方法： 

 1.焦油沥青或合成树脂浸渍

  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%。 

 2.焦油沥青或树脂结合 一般来说，生产镁碳质耐火材料，其结合剂的加入量为3%~5%，残碳率约为50%，炭化后碳含量减少至1.5%~ 3%，同时，为了增加制品的碳含量，还加入1%~3%的碳黑，使最终制品中的碳含量为3%~6%。

 3.添加固体碳 除了加入焦油沥青或树脂结合剂外，还可加入 5%~15%石墨，使最终制品中的碳含量为6%~18%。 

 镁碳砖是一种典型的复合材料，它结合了碳素材料的优良的耐火性能以及形成的二次致密MgO 层的优良性能。

 碳在镁碳质耐火材料的侵蚀机理中起着决定性的作用。其机理是碳难被硅酸盐渣润湿(因此难以被熔体渗透)，M gO被碳还原，形成的Mg蒸汽在渣与耐火材料界面再次氧化形成MgO层，抑制了碳的进一步氧化。上述过程会受到 电流的影响，其可能性和影响程度是当今陶瓷、玻璃和结构材料研究院研究的课题。