碳質(zhì)制品是以碳為主要成分,用焦炭、石墨或熱處理無(wú)煙煤為原料,以含碳的有機(jī)材料為結(jié)合劑制得的制品。這類(lèi)制品有以焦炭或無(wú)煙煤為主要成分的碳磚和經(jīng)石墨化的人造石墨質(zhì)和半石墨質(zhì)碳磚。碳質(zhì)制品具有良好的耐熱性、抗侵蝕性、高溫強(qiáng)度和高溫導(dǎo)熱性,主要用于高爐。
石墨粘土制品是以天然石墨為原料,以粘土作結(jié)合劑制得的耐火材料。它具有良好的導(dǎo)熱性,耐高溫,不與金屬熔體作用,熱膨脹小。這類(lèi)制品有石墨粘土坩堝、蒸餾罐、鑄鋼用塞頭磚、水口磚及盛鋼桶襯磚等。其中生產(chǎn)最多應(yīng)用最廣的是煉鋼和熔煉有色金屬的石墨粘土坩堝。
碳化硅質(zhì)制品是以碳化硅(SiC)為原料生產(chǎn)的高級(jí)耐火材料。其耐磨性和耐蝕性好,高溫強(qiáng)度大,導(dǎo)熱率高,熱膨脹系數(shù)小,抗熱震性好,近年來(lái)其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。碳化硅質(zhì)制品按結(jié)合劑不同可分以下三種:
氧化物結(jié)合——以粘土、二氧化硅為結(jié)合劑的;
氮化物結(jié)合——以氮化硅(Si3N4)或含氧氮化硅(Si2ON2)為結(jié)合劑的;
自結(jié)合的——利用碳化硅的再結(jié)晶作用。
碳化硅質(zhì)制品鋼鐵冶煉中可用于盛鋼桶內(nèi)襯、水口、塞頭、高爐爐底和爐腹、出鐵槽、轉(zhuǎn)爐和電爐出鋼口、加熱爐無(wú)水冷滑軌等方面。在有色金屬(鋅、銅、鋁)冶煉中,大量用于蒸餾器、精餾塔托盤(pán)、電解槽側(cè)墻、熔融金屬管道、吸送泵和熔煉金屬坩堝等。
含碳耐火材料介紹
含碳耐火材料可分為碳質(zhì)制品、石墨粘土制品和碳化硅制品三類(lèi)。
含碳耐火材料的耐火度高(純碳的熔融溫度為3500℃,實(shí)際上在3000℃即開(kāi)始升華。碳化硅在2200℃以上分解),導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性均好,荷重變形溫度和高溫強(qiáng)度優(yōu)異,抗渣性和抗熱震性都比其他耐火材料好。但這一類(lèi)制品都有易氧化的缺點(diǎn)。
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問(wèn)下如何區(qū)分普通耐火材料和高級(jí)耐火材料?
你好,高級(jí)耐火材料是耐火度在1770~2000℃的耐火材料。主要是用于修建窯爐、燃燒室和其他高溫部分的建筑材料。這種高級(jí)耐火材料具有高的耐火度、高的荷重軟化點(diǎn),以及良好的體積穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和抗渣性,...
按產(chǎn)品形狀分為定型和不定形耐火材料兩大類(lèi),按化學(xué)性質(zhì)分有酸性、中性、堿性耐火材料三大類(lèi),常用是堿性和中性的耐火材料,如堿性的鎂碳磚、燒鎂磚、鎂鉻磚、鎂鈣磚,中性的高鋁磚、剛玉磚、粘土磚等,不定形包括:...
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對(duì)冶金用含碳剛玉耐火材料在負(fù)壓條件下進(jìn)行了浸漬,探討了采用不含苯并吡的碳素物質(zhì)來(lái)取代煤焦油瀝青進(jìn)行浸漬耐火材料的可能性。
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含碳耐火材料在鋼鐵工業(yè)的高爐、鐵水預(yù)處理罐、氧氣轉(zhuǎn)爐、盛鋼桶、連鑄浸入式水口等廣泛使用,效果很好。很自然會(huì)想到把含碳耐火材料用于煉銅、煉鎳等有色金屬冶煉爐。蘇聯(lián)、日本以及我國(guó)都曾試過(guò),但效果都不理想,比普通鎂鉻磚還差。
為何含碳耐火材料在鋼鐵工業(yè)使用效果很好,而在有色金屬冶煉爐上使用效果就不好呢?
高爐爐襯所在爐氣氣氛中含有大量CO(高爐煤氣),鐵水中含碳幾乎接近或達(dá)到飽和,所以,高爐、鐵水預(yù)處理罐都可使用碳或含碳耐火材料。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼中吹煉鐵水(Fe-C熔體),會(huì)析出大量CO氣體,其壓力約為0.1MPa;由反應(yīng)式2C+O2=2CO,從熱力學(xué)計(jì)算,爐氣中氧分壓為:pO2=5.5×10-15~5.5×10-17MPa,說(shuō)明煉鋼轉(zhuǎn)爐中氧壓很低。
在有色重金屬熔煉與吹煉中,爐內(nèi)氣氛中含有大量SO2,其質(zhì)量濃度在11%~15%,即SO2壓力為pSO2=0.01MPa,從熱力學(xué)計(jì)算,在1200~1400℃時(shí),其爐氣中O2分壓pO2大致在5×10-6MPa,比煉鋼轉(zhuǎn)爐的氧壓大9~11數(shù)量級(jí)。因此,在有色重金屬熔煉爐與吹煉爐中,含碳耐火材料中的碳很易被氧化燒掉。這可能就是含碳耐火材料在有色重金屬冶煉爐上使用效果不好的原因。
國(guó)外:上世紀(jì)70年代開(kāi)始,進(jìn)行含碳耐火材料的研究;70年代末期,日本九洲耐火材料公司渡邊明等人研制成功鎂碳磚,并在多國(guó)申報(bào)專(zhuān)利;鎂碳磚最先用于電爐電極的熱點(diǎn)部位;1978年用于底吹轉(zhuǎn)爐供氣嘴,1979年用于轉(zhuǎn)爐的各個(gè)部位。
國(guó)內(nèi): 1980前后年開(kāi)始研究含碳耐火材料,并被列入國(guó)家"七五"(1985~1989)科技攻關(guān)項(xiàng)目。
1987年在鞍鋼三煉鋼廠轉(zhuǎn)爐上試用MgO-C磚后,僅用一年時(shí)間就超額完成了"七五"轉(zhuǎn)爐爐齡達(dá)千次的攻關(guān)目標(biāo)。
上世紀(jì)80年代后期,在全國(guó)各大中小鋼廠普遍推廣使用MgO-C質(zhì)耐火材料作為轉(zhuǎn)爐和電爐的爐襯。
20世紀(jì)80年代前后,含碳耐火材料在鋼鐵冶煉爐襯中使用取得巨大成功。含碳制品具有良好的抗?fàn)t渣滲透和侵蝕性能,因此2013年10月之前鋼包多采用不同檔次的不燒鎂碳磚及鎂鋁碳磚。幾十年來(lái),含碳耐火材料在煉鋼工藝中一直發(fā)揮著重要作用。然而,隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,汽車(chē)、家電、高鐵、石油管線等行業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)、特種鋼等潔凈鋼的市場(chǎng)需求量越來(lái)越大,中國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)企業(yè)也隨著市場(chǎng)需求的變化調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)鋼的冶煉。以鋼包襯為代表的爐外精煉用耐材對(duì)鋼水質(zhì)量有很重要的影響,在冶煉低碳優(yōu)質(zhì)鋼種工藝中,要求盡量減少含碳耐火材料的使用對(duì)鋼水降碳所帶來(lái)的不利影響,含碳制品存在對(duì)鋼水增碳的問(wèn)題,以及因?qū)崧识鴮?dǎo)致的鋼包中鋼水溫降快、鋼包外殼溫度高等問(wèn)題,迫切需要對(duì)鋼水無(wú)污染且抗侵蝕、壽命高的優(yōu)質(zhì)耐火材料。2013年10月之前,為了降低碳含量對(duì)鋼水潔凈度的影響,分別開(kāi)發(fā)有低碳鋼包磚和無(wú)碳鋼包磚。低碳鋼包磚的生產(chǎn)方案,采用酚醛樹(shù)脂做結(jié)合劑,添加少量的石墨,同時(shí)添加大量的金屬抗氧化劑來(lái)保證樹(shù)脂和石墨不被氧化,這類(lèi)結(jié)合系統(tǒng)一方面還不能消除碳對(duì)超低碳鋼、硅鋼等高附加值鋼水的污染,另外,由于添加大量的金屬抗氧化劑,生產(chǎn)成本很高,同時(shí),抗氧化劑氧化后所形成的陶瓷結(jié)構(gòu),對(duì)制品使用過(guò)程的抗剝落性有很大的制約性。而使用的無(wú)碳鋼包磚,則是采用澆注預(yù)制磚的生產(chǎn)工藝,澆注預(yù)制磚的方案是利用鋁酸鈣水泥或微粉水化作為結(jié)合系統(tǒng),攪拌后振動(dòng)成型,每次只能生產(chǎn)幾塊,養(yǎng)護(hù)幾個(gè)小時(shí)后脫模,才可生產(chǎn)下一批,生產(chǎn)效率較低,并且結(jié)合系統(tǒng)受溫度和濕度的影響,制品性能波動(dòng)比較大。