第六章 碳復(fù)合耐火材料課件

1、2008-5-24 1/257NoImageWUST耐火材料工藝學(xué)第六章第六章 碳復(fù)合耐火材料碳復(fù)合耐火材料 Carbon Composite Refractories2008-5-24 2/257NoImageWUST “碳碳”與與“炭炭”的區(qū)別的區(qū)別 “碳碳”與與“炭炭”在耐火材料行業(yè)常被混用的根本原因是在耐火材料行業(yè)常被混用的根本原因是對(duì)對(duì)“炭炭”的科學(xué)涵義認(rèn)識(shí)不清。的科學(xué)涵義認(rèn)識(shí)不清。 碳是一種元素，符號(hào)為碳是一種元素，符號(hào)為C。 炭的定義：炭是碳且以無(wú)定形碳為主的人造物質(zhì)炭的定義：炭是碳且以無(wú)定形碳為主的人造物質(zhì)(artifact)。 炭共同的、本質(zhì)的特征：以碳為主的化學(xué)組成；其中的

2、炭共同的、本質(zhì)的特征：以碳為主的化學(xué)組成；其中的碳以無(wú)定形結(jié)構(gòu)存在。碳以無(wú)定形結(jié)構(gòu)存在。 焦炭粉焦炭粉木炭木炭2008-5-24 4/257NoImageWUST對(duì)爐渣的不濕潤(rùn)性（對(duì)爐渣的不濕潤(rùn)性（ non-wetting for slag ） 高的導(dǎo)熱性（高的導(dǎo)熱性（ high thermal conductivity ） 低的熱膨脹性（低的熱膨脹性（ Low thermal expamsion ）除此以外，石墨與耐火材料在高溫下除此以外，石墨與耐火材料在高溫下不發(fā)生共熔不發(fā)生共熔。 二、二、 石墨的特性石墨的特性抗渣性抗渣性熱震穩(wěn)定性熱震穩(wěn)定性圖圖15 潤(rùn)濕角與材料間的關(guān)系潤(rùn)濕角與材料間的

3、關(guān)系2008-5-24 5/257NoImageWUST 碳復(fù)合耐火材料既可以保持原耐火材料的特碳復(fù)合耐火材料既可以保持原耐火材料的特點(diǎn)，又能發(fā)揮組合后的新特性，它可以根據(jù)需要點(diǎn)，又能發(fā)揮組合后的新特性，它可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而最大限度地達(dá)到使用進(jìn)行設(shè)計(jì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而最大限度地達(dá)到使用要求的性能。如要求的性能。如MgO-C磚有效地利用了鎂砂的抗磚有效地利用了鎂砂的抗侵蝕能力強(qiáng)和碳的高導(dǎo)熱性及低膨脹性侵蝕能力強(qiáng)和碳的高導(dǎo)熱性及低膨脹性,補(bǔ)償了堿補(bǔ)償了堿性制品抗剝落性差的最大缺點(diǎn)。性制品抗剝落性差的最大缺點(diǎn)。 1 1、碳復(fù)合耐火材料的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)、碳復(fù)合耐火材料的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)具有高的熱

4、震穩(wěn)定性；具有高的熱震穩(wěn)定性； 良好的抗熔渣和鋼水的侵蝕性良好的抗熔渣和鋼水的侵蝕性使用壽命高使用壽命高2008-5-24 6/257NoImageWUST 2 2、碳復(fù)合耐火材料使用現(xiàn)狀、碳復(fù)合耐火材料使用現(xiàn)狀 幾乎所有的電爐、轉(zhuǎn)爐爐襯材料均為含碳耐火材料；幾乎所有的電爐、轉(zhuǎn)爐爐襯材料均為含碳耐火材料； 使用壽命幾乎均在一萬(wàn)爐以上，通過(guò)采用濺渣護(hù)爐技使用壽命幾乎均在一萬(wàn)爐以上，通過(guò)采用濺渣護(hù)爐技術(shù)術(shù),武鋼、濟(jì)鋼等鋼廠的爐襯壽命均超過(guò)三萬(wàn)爐次。但噸武鋼、濟(jì)鋼等鋼廠的爐襯壽命均超過(guò)三萬(wàn)爐次。但噸鋼耐材消耗還有待努力降低鋼耐材消耗還有待努力降低! 2008-5-24 7/257NoImageWUS

5、T二、碳二、碳耐火氧化物的反應(yīng)耐火氧化物的反應(yīng) 碳復(fù)合耐火材料的制備和使用過(guò)程中碳復(fù)合耐火材料的制備和使用過(guò)程中以及用碳作還原劑制備金屬與非氧化物時(shí)，以及用碳作還原劑制備金屬與非氧化物時(shí)，都涉及碳與氧化物之間的反應(yīng)。都涉及碳與氧化物之間的反應(yīng)。 最常用耐火氧化物有MgO、CaO、Al2O3、ZrO2、SiO2和Cr2O3 。為什么沒(méi)有Cr2O3-C復(fù)合耐火材料?2008-5-24 8/257NoImageWUST 在高溫冶煉的條件下，只有在高溫冶煉的條件下，只有MgO, CaO, Al2O3與與ZrO2能與碳平衡共存。能與碳平衡共存。 MgO-CAl2O3- ZrO2-CAl2O3-C 而而C

6、r2O3由于在由于在高溫下與碳反應(yīng)高溫下與碳反應(yīng)，不，不能與碳共存，以及能與碳共存，以及Cr是變價(jià)元素是變價(jià)元素，因此，因此Cr2O3不能與碳制成鉻碳復(fù)合材料。不能與碳制成鉻碳復(fù)合材料。 2008-5-24 9/257NoImageWUST 碳與耐火氧化物的反應(yīng)對(duì)碳復(fù)合耐火材碳與耐火氧化物的反應(yīng)對(duì)碳復(fù)合耐火材料性能的影響料性能的影響 反應(yīng)消耗了制品中的碳，破壞了材料的顯微結(jié)反應(yīng)消耗了制品中的碳，破壞了材料的顯微結(jié)構(gòu)，對(duì)制品的使用性能有害；構(gòu)，對(duì)制品的使用性能有害； 伴隨著反應(yīng)的進(jìn)行，制品內(nèi)部的金屬蒸汽不斷伴隨著反應(yīng)的進(jìn)行，制品內(nèi)部的金屬蒸汽不斷向外擴(kuò)散向外擴(kuò)散,當(dāng)遇到氧化性氣氛時(shí)沉積為耐火氧化

7、物當(dāng)遇到氧化性氣氛時(shí)沉積為耐火氧化物致致密層密層，從而，從而阻礙阻礙了爐渣的了爐渣的侵蝕侵蝕,有利于制品抗渣性能有利于制品抗渣性能的提高的提高,同時(shí)形成的致密氧化物層能有效地同時(shí)形成的致密氧化物層能有效地阻止阻止制品制品內(nèi)部的內(nèi)部的氧化氧化，抑制碳與耐火氧化物的進(jìn)一步反應(yīng)。，抑制碳與耐火氧化物的進(jìn)一步反應(yīng)。2008-5-24 10/257NoImageWUST三、碳復(fù)合耐火材料中添加劑的熱力學(xué)行為三、碳復(fù)合耐火材料中添加劑的熱力學(xué)行為 含碳耐火材料的缺點(diǎn)：含碳耐火材料的缺點(diǎn)：易氧化、強(qiáng)度低易氧化、強(qiáng)度低 措施：措施：Si、Al、Mg、Ca、Zr、SiC、B4C、BN、CaB6等。等。 （1）

8、添加劑與碳的親和力（碳勢(shì)）添加劑與碳的親和力（碳勢(shì)） 金屬添加劑，在碳復(fù)合耐火材料使用或埋碳燒成時(shí)金屬添加劑，在碳復(fù)合耐火材料使用或埋碳燒成時(shí)會(huì)與碳或空氣中氮形成會(huì)與碳或空氣中氮形成碳化物或氮化物碳化物或氮化物。 金屬金屬M(fèi)與與1mol碳反應(yīng)生成碳反應(yīng)生成MxCy為：為：1()()xyxM slCM Cyy或石墨 金屬或元素與金屬或元素與1mol C反應(yīng)生成碳化物的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)生成碳化物的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由自由能稱為元素對(duì)碳的能稱為元素對(duì)碳的親和力親和力(Affinity) 。元素對(duì)碳的親和力也稱。元素對(duì)碳的親和力也稱為為碳勢(shì)碳勢(shì)。碳勢(shì)的值。碳勢(shì)的值越負(fù)越負(fù)，碳化物越，碳化物越穩(wěn)定穩(wěn)定。 lnln

9、cGRTKRTa 2008-5-24 11/257NoImageWUST0500100015002000-240-200-160-120-80-4004080Si+C=SiC2/3Mg+C=1/3Mg2C2 G/ KJmol-1溫度/K1/2Mg+C=1/2MgC24B+C=B4C4/3Al+C=Al4C34Cr+C=Cr4CTi+C=TiCZr+C=ZrC金屬與金屬與1mol碳生成碳化物的標(biāo)準(zhǔn)碳生成碳化物的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由自由焓與溫度的關(guān)系焓與溫度的關(guān)系 2008-5-24 12/257NoImageWUST（2）添加劑與氧的親和力（氧勢(shì)）添加劑與氧的親和力（氧勢(shì)） 金屬或元素與金屬或元素

10、與1mol O2反應(yīng)生成氧化物的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)生成氧化物的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能稱為自由能稱為氧勢(shì)氧勢(shì)。用氧勢(shì)可比較各種元素對(duì)氧的。用氧勢(shì)可比較各種元素對(duì)氧的親和力的大小或其氧化物的穩(wěn)定程度。親和力的大小或其氧化物的穩(wěn)定程度。 0400800120016002000240028003200-1350-1200-1050-900-750-600-450-300-15002Mg+O2=2MgOG/KJmol -1溫度/K123456789102C+O2=2CO4/3BN+O2=2/3B2O3+2/3N22/3SiC+O2=2/3SiO2+2/3CO1/3Si3N4+O2=SiO2+2/3N21.2.3.4

11、.4/3AlN+O2=2/3Al2O3+3/2N25.2/9Al4C3+O2=4/9Al2O3+2/3CO6.7.Si+O2=SiO28. 4/3Al+O2=2/3Al2O310.2Ca+O2=2CaO9. 在含碳耐火在含碳耐火材料中，為了防材料中，為了防止碳的氧化，一止碳的氧化，一般均要加入般均要加入防氧防氧化的添加劑化的添加劑。添。添加劑能否抑制氧加劑能否抑制氧化，就涉及到添化，就涉及到添加劑與氧的親和加劑與氧的親和能力的大小。能力的大小。 2008-5-24 13/257NoImageWUSTSi3N4SiCSEM morphology of SiC and Si3N4 Al與與Si在在

12、1300的埋碳燒成中，部分轉(zhuǎn)變?yōu)榈穆裉紵芍?，部分轉(zhuǎn)變?yōu)锳lN、SiC與與Si3N4，不能起抑制碳氧化的作用；但在燒成中這，不能起抑制碳氧化的作用；但在燒成中這些新形成的纖維狀或晶須及粒狀碳化物與氮化物確能使些新形成的纖維狀或晶須及粒狀碳化物與氮化物確能使制品中剛玉、碳等制品中剛玉、碳等“橋接橋接”起來(lái)或充填于氣孔，使燒成起來(lái)或充填于氣孔，使燒成Al2O3-C質(zhì)制品的常溫與高溫強(qiáng)度大為提高。質(zhì)制品的常溫與高溫強(qiáng)度大為提高。 2008-5-24 14/257NoImageWUST（3）金屬鋁的防氧化劑作用機(jī)理分析）金屬鋁的防氧化劑作用機(jī)理分析 80090010001100120013001400

13、 X-Ray 衍射譜 線強(qiáng)度溫度/ oCAlAl2O3Al4C3 隨著溫度的變化，隨著溫度的變化，Al在碳復(fù)合耐火材料在碳復(fù)合耐火材料中發(fā)生一系列的變化：中發(fā)生一系列的變化：溫度溫度600，在磚內(nèi)，在磚內(nèi)無(wú)變化；溫度在無(wú)變化；溫度在700時(shí)，磚內(nèi)開始形成時(shí)，磚內(nèi)開始形成Al4C3；800時(shí)時(shí)Al急急劇減少，劇減少，900時(shí)時(shí)Al消消失，并轉(zhuǎn)化成失，并轉(zhuǎn)化成Al4C3和和AlN，1400以上以上Al4C3和和AlN轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為Al2O3。金屬鋁粉作用機(jī)理 2008-5-24 15/257NoImageWUST（4）硅的防氧化劑作用機(jī)理分析）硅的防氧化劑作用機(jī)理分析 Si(s)+C(s)=SiC(

14、s) G=-522+1.50T (kJ) Si(s)+MgO(s)=SiO(g)+Mg(g) G=203.9-0.13T (kJ) 2Si(s)+CO(g)=SiC(s)+SiO(g) G=-963.2+0.31T (kJ) SiC(s)+CO(g)=SiO(g)+2C(s) G=81.47-0.15T (kJ) SiO(g)+CO(g)=SiO2(s)+C(s) G=-668.8+0.33T (kJ) 加入加入Si在高溫下產(chǎn)生在高溫下產(chǎn)生SiO(g)，有利于形成致密保護(hù)層，有利于形成致密保護(hù)層，和和的的反應(yīng)都起到抑制碳氧化的作用，且反應(yīng)都起到抑制碳氧化的作用，且SiO2的凝聚起到了保護(hù)膜的作

15、用。的凝聚起到了保護(hù)膜的作用。 2008-5-24 16/257NoImageWUST(5)選擇抗氧化劑的原則及其熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)機(jī)理選擇抗氧化劑的原則及其熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)機(jī)理原則原則 （1）根據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù)及使用條件判斷可能存在的凝聚）根據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù)及使用條件判斷可能存在的凝聚相及各氣相蒸汽壓的大小；相及各氣相蒸汽壓的大??； （2）比較各凝聚相與氧親）比較各凝聚相與氧親和能力的大小，與和能力的大小，與CO反應(yīng)的可能性反應(yīng)的可能性; （3）分析各種反應(yīng)對(duì)磚顯微結(jié)構(gòu)的影響。）分析各種反應(yīng)對(duì)磚顯微結(jié)構(gòu)的影響。 熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)機(jī)理熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)機(jī)理 從熱力學(xué)觀點(diǎn)分析：從熱力學(xué)觀點(diǎn)分析：在工作溫度下，添加劑

16、或添在工作溫度下，添加劑或添加劑與碳反應(yīng)的生成物與氧的親和力加劑與碳反應(yīng)的生成物與氧的親和力比碳與氧的親和比碳與氧的親和力大，優(yōu)先于碳被氧化從而起到保護(hù)碳的作用；力大，優(yōu)先于碳被氧化從而起到保護(hù)碳的作用； 從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析：從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析：添加劑與氧氣、一氧化碳反應(yīng)的添加劑與氧氣、一氧化碳反應(yīng)的化合物改變了碳復(fù)合耐火材料的顯微結(jié)構(gòu)，如增加了化合物改變了碳復(fù)合耐火材料的顯微結(jié)構(gòu)，如增加了致密度、致密度、堵塞了氣孔，阻礙氧及反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散。堵塞了氣孔，阻礙氧及反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散。2008-5-24 17/257NoImageWUST無(wú)抗氧化劑抗氧化性的測(cè)定測(cè)定脫碳層厚度測(cè)定失碳率有抗氧化劑 規(guī)定尺寸

17、的試樣，在高溫氧化氣氛中抵抗氧化的能規(guī)定尺寸的試樣，在高溫氧化氣氛中抵抗氧化的能力稱為力稱為抗氧化性抗氧化性。 對(duì)碳質(zhì)材料（瀝青、樹脂）結(jié)合或浸漬的耐火材料對(duì)碳質(zhì)材料（瀝青、樹脂）結(jié)合或浸漬的耐火材料試樣除去揮發(fā)分，以保留其試樣除去揮發(fā)分，以保留其殘存碳的殘存碳的熱處理過(guò)程稱為熱處理過(guò)程稱為碳碳化化。NoImage一、定義：一、定義：主要原料（鎂砂主要原料（鎂砂+鱗片狀石墨）鱗片狀石墨）+非氧化物添加劑（抗氧化劑）非氧化物添加劑（抗氧化劑）+碳碳質(zhì)結(jié)合劑（瀝青、酚醛樹脂）結(jié)合而成的不燒成質(zhì)結(jié)合劑（瀝青、酚醛樹脂）結(jié)合而成的不燒成的復(fù)合耐火材料。的復(fù)合耐火材料。 例如：添加有金屬Al粉、Si粉和

18、B4C的MgO-C磚的顯微結(jié)構(gòu)如下圖所示。1、耐高溫性能、耐高溫性能 2、抗渣能力強(qiáng)、抗渣能力強(qiáng)3、 熱震穩(wěn)定性好熱震穩(wěn)定性好 4、高溫蠕變低、高溫蠕變低19/257NoImageWUST 生產(chǎn)生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料的原料有：鎂砂、石墨、結(jié)合劑質(zhì)耐火材料的原料有：鎂砂、石墨、結(jié)合劑和添加劑。原料的質(zhì)量直接影響和添加劑。原料的質(zhì)量直接影響MgO-C磚的性能和使用效果。磚的性能和使用效果。 （1）鎂砂）鎂砂 鎂砂是生產(chǎn)鎂砂是生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料的主要原料，鎂砂質(zhì)量的質(zhì)耐火材料的主要原料，鎂砂質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)優(yōu)劣對(duì)MgO-C質(zhì)耐火材料的性能有著極為重要的影響，如何質(zhì)耐火材料的性能有著極為重要的影響

19、，如何合理地選擇鎂砂是生產(chǎn)合理地選擇鎂砂是生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料的關(guān)鍵。質(zhì)耐火材料的關(guān)鍵。 鎂砂有鎂砂有電熔鎂砂和燒結(jié)鎂電熔鎂砂和燒結(jié)鎂砂，它們具有不同的特點(diǎn)。砂，它們具有不同的特點(diǎn)。 2008-5-24 20/257NoImageWUST 石墨的石墨的質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)如固定碳含量（如固定碳含量（fixed carbon）,粒度、灰分粒度、灰分組成（組成（ash）,形狀及揮發(fā)份（形狀及揮發(fā)份（volatile content）、水分等影響著）、水分等影響著MgO-C磚的性能和使用效果。磚的性能和使用效果。 固定碳固定碳是指石墨中除去揮發(fā)分、灰分以外的組成部分，揮發(fā)是指石墨中除去揮發(fā)分、灰分以

20、外的組成部分，揮發(fā)分是由分是由低熔點(diǎn)物質(zhì)組成的有機(jī)及無(wú)機(jī)物。低熔點(diǎn)物質(zhì)組成的有機(jī)及無(wú)機(jī)物。 石墨按固定碳含量的高低可分為石墨按固定碳含量的高低可分為: 低純石墨：（低純石墨：（F.C：9495%)； 高純石墨（高純石墨（F.C：9598%）；）； 超高純石墨（超高純石墨（F.C98）。）。 2008-5-24 21/257NoImageWUST 石墨純度越高，生產(chǎn)出的石墨純度越高，生產(chǎn)出的MgO-C磚耐侵蝕性越好；磚耐侵蝕性越好； 揮發(fā)分揮發(fā)分在在MgO-C磚熱處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的磚熱處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的揮發(fā)物揮發(fā)物，使制品的氣孔率變，使制品的氣孔率變大，對(duì)制品的使用性能不利。大，對(duì)制品的

21、使用性能不利。 石墨的石墨的粒度粒度對(duì)制品的熱震穩(wěn)定性和抗氧化性能有影響。對(duì)制品的熱震穩(wěn)定性和抗氧化性能有影響。 對(duì)對(duì)于鱗片石墨，若鱗片越大，則制品的耐剝落性和抗氧化性越好。大于鱗片石墨，若鱗片越大，則制品的耐剝落性和抗氧化性越好。大鱗片石墨具有高的導(dǎo)熱系數(shù)和小的比表面積。作為生產(chǎn)鱗片石墨具有高的導(dǎo)熱系數(shù)和小的比表面積。作為生產(chǎn)MgO-C磚用磚用的鱗片石墨一般要求其的鱗片石墨一般要求其粒度粒度0.125 mm； 2008-5-24 22/257NoImageWUST鱗片石墨的鱗片石墨的厚度厚度對(duì)制品的性能也有影響。對(duì)制品的性能也有影響。 一般要求要一般要求要0.02mm, 最好最好0.01mm

22、。鱗片石墨的。鱗片石墨的厚度厚度越小，越小，其其端部端部表面發(fā)生氧化的表面發(fā)生氧化的有效面積越小有效面積越小，所以制品的抗氧化性能，所以制品的抗氧化性能越好越好；鱗片石墨邊緣的氧化速度比其表面鱗片石墨邊緣的氧化速度比其表面要快要快4100倍。倍。 灰分灰分是石墨經(jīng)氧化處理后的殘留物。是石墨經(jīng)氧化處理后的殘留物。 一般情況下，鱗片石墨的灰分主要成分為一般情況下，鱗片石墨的灰分主要成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3，占灰分的占灰分的82.988.6%，其中，其中SiO2在灰分中占在灰分中占3359%之多。之多。2008-5-24 23/257NoImageWUST（3）結(jié)合劑）結(jié)合劑 結(jié)合劑起

23、著連結(jié)基質(zhì)和顆粒的作用。結(jié)合劑起著連結(jié)基質(zhì)和顆粒的作用。 生產(chǎn)和使用過(guò)程中，基質(zhì)和結(jié)合劑是耐火材料的兩個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。生產(chǎn)和使用過(guò)程中，基質(zhì)和結(jié)合劑是耐火材料的兩個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。 耐火材料廠常用哪些結(jié)合劑？耐火材料廠常用哪些結(jié)合劑？生產(chǎn)生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料對(duì)結(jié)合劑的要求：質(zhì)耐火材料對(duì)結(jié)合劑的要求： 1、對(duì)石墨和鎂砂有良好的、對(duì)石墨和鎂砂有良好的潤(rùn)濕性潤(rùn)濕性，粘度及流動(dòng)性。，粘度及流動(dòng)性。 2、熱處理時(shí)能、熱處理時(shí)能縮合縮合，確保制品具有足夠的，確保制品具有足夠的強(qiáng)度強(qiáng)度；同；同 時(shí)不使制品產(chǎn)生過(guò)大的膨脹與收縮。時(shí)不使制品產(chǎn)生過(guò)大的膨脹與收縮。 3、固定碳含量要高，焦化處理后的、固定碳含量要高，焦化

24、處理后的碳素聚合體有良碳素聚合體有良 好的高溫強(qiáng)度。好的高溫強(qiáng)度。 4、污染小或無(wú)污染。、污染小或無(wú)污染。哪些結(jié)合劑能滿足上述要求？哪些結(jié)合劑能滿足上述要求？2008-5-24 24/257NoImageWUST生產(chǎn)生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料的結(jié)合劑種類：質(zhì)耐火材料的結(jié)合劑種類： 煤瀝青、煤焦油、特殊碳質(zhì)樹脂、多元醇、瀝青變性酚醛樹脂、煤瀝青、煤焦油、特殊碳質(zhì)樹脂、多元醇、瀝青變性酚醛樹脂、合成酚醛樹脂、糠醛樹脂等。合成酚醛樹脂、糠醛樹脂等。 煤瀝青煤瀝青固體樹脂固體樹脂液體樹脂液體樹脂2008-5-24 25/257NoImageWUST瀝青瀝青 瀝青(Pitch)是煤焦油或石油經(jīng)蒸餾蒸餾處理

25、或催化裂化催化裂化提取沸點(diǎn)不同的各種餾分后的殘留物殘留物。（1） 瀝青的種類瀝青的種類 煤焦油瀝青煤焦油瀝青(煤瀝青煤瀝青)、石油瀝青。煤瀝青芳香烴含量比石油瀝、石油瀝青。煤瀝青芳香烴含量比石油瀝青多，耐火材料常用煤焦油瀝青作為結(jié)合劑。煤焦油瀝青在青多，耐火材料常用煤焦油瀝青作為結(jié)合劑。煤焦油瀝青在常溫常溫下是固體，下是固體，無(wú)嚴(yán)格的固定熔化溫度，常用無(wú)嚴(yán)格的固定熔化溫度，常用軟化點(diǎn)軟化點(diǎn)來(lái)表示其由固態(tài)來(lái)表示其由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)的溫度。轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)的溫度。 按軟化點(diǎn)按軟化點(diǎn)(環(huán)球法測(cè)定環(huán)球法測(cè)定)的不同可分為的不同可分為低溫瀝青低溫瀝青(軟瀝青，軟化點(diǎn)軟瀝青，軟化點(diǎn)60)、中溫瀝青中溫瀝青(中

26、瀝青，軟化點(diǎn)中瀝青，軟化點(diǎn)6080)和和高溫瀝青高溫瀝青(硬瀝青，硬瀝青，軟化點(diǎn)軟化點(diǎn)90140)等，在耐火材料領(lǐng)域，中溫瀝青應(yīng)用最多，其次等，在耐火材料領(lǐng)域，中溫瀝青應(yīng)用最多，其次是高溫瀝青。是高溫瀝青。 26/257NoImage 碳素碳素結(jié)合劑的殘?zhí)悸式Y(jié)合劑的殘?zhí)悸剩?00） 瀝青雖有一定污染，但仍作為碳復(fù)合耐火材料的結(jié)合劑之一，瀝青雖有一定污染，但仍作為碳復(fù)合耐火材料的結(jié)合劑之一，是因?yàn)槠涫且驗(yàn)槠錃執(zhí)剂扛摺r(jià)格便宜、使用可靠殘?zhí)剂扛?、價(jià)格便宜、使用可靠。同時(shí)瀝青碳化后得到。同時(shí)瀝青碳化后得到的碳的的碳的結(jié)晶結(jié)晶狀況、真密度和狀況、真密度和抗氧化抗氧化能力都比樹脂碳好。能力都比樹脂碳好。

27、 2008-5-24 27/257NoImageWUST樹脂樹脂 酚醛樹脂是碳復(fù)合耐火材料酚醛樹脂是碳復(fù)合耐火材料最常用最常用的結(jié)合劑。的結(jié)合劑。 酚醛樹脂是由酚類化合物（如苯酚、甲酚、二甲酚、酚醛樹脂是由酚類化合物（如苯酚、甲酚、二甲酚、間苯二酚、叔丁酚、雙酚間苯二酚、叔丁酚、雙酚A等）與醛類化合物（如甲醛、等）與醛類化合物（如甲醛、乙醛、多聚甲醛、糠醛等）在堿性或酸性催化劑作用下，乙醛、多聚甲醛、糠醛等）在堿性或酸性催化劑作用下，經(jīng)加成縮聚反應(yīng)制得的樹脂統(tǒng)稱為酚醛樹脂。經(jīng)加成縮聚反應(yīng)制得的樹脂統(tǒng)稱為酚醛樹脂。OH苯酚HCHO甲醛苯酚與甲醛的結(jié)構(gòu)式苯酚與甲醛的結(jié)構(gòu)式 （phenol）（for

28、maldehyde）2008-5-24 28/257NoImageWUST 當(dāng)酚和醛作為原料的比例不同及所采用的催化當(dāng)酚和醛作為原料的比例不同及所采用的催化劑不同時(shí)，可得到具有不同結(jié)構(gòu)和性能的熱塑性劑不同時(shí)，可得到具有不同結(jié)構(gòu)和性能的熱塑性酚醛樹脂和熱固性酚醛樹脂。酚醛樹脂和熱固性酚醛樹脂。兩種酚醛樹脂的對(duì)比兩種酚醛樹脂的對(duì)比 2008-5-24 29/257NoImageWUST酚醛樹脂的分類酚醛樹脂的分類 按其加熱性狀和結(jié)構(gòu)形態(tài)分：熱塑性熱塑性 熱固性熱固性按產(chǎn)品的形態(tài)分：按產(chǎn)品的形態(tài)分：液態(tài)酚醛樹脂液態(tài)酚醛樹脂 固態(tài)酚醛樹脂固態(tài)酚醛樹脂水溶性水溶性 醇溶性醇溶性塊狀塊狀 粒狀粒狀 粉末狀

29、粉末狀按固化溫度分類按固化溫度分類高溫固化型（固化溫度高溫固化型（固化溫度130150） 中溫固化型（固化溫度中溫固化型（固化溫度105l10） 常溫固化型（固化溫度常溫固化型（固化溫度2030） 2008-5-24 30/257NoImageWUST酚醛樹脂的性質(zhì)酚醛樹脂的性質(zhì)50556065700.1110100二甘醇乙二醇乙醇 25C時(shí) 熔體的粘度/Pas酚 醛清漆含量/%酚 醛清漆C甲 醇熔體粘度與溫度的關(guān)系熔體粘度與溫度的關(guān)系 溶劑種類對(duì)熔體粘度的影響溶劑種類對(duì)熔體粘度的影響 1401601802002202400.1110100酚 醛清漆 C酚 醛清漆 B 熔體粘度/Pa.s溫度/

30、酚 醛清漆 A高分 子 量低分 子 量粘度粘度 做耐火材料結(jié)合劑時(shí)，一般要求其具有高濃度和低粘度。 2008-5-24 31/257NoImageWUST碳化率碳化率 碳化率（或碳化率（或殘?zhí)悸蕷執(zhí)悸剩┑母叩椭苯佑绊懙胶寄突鸩牧系男阅?，）的高低直接影響到含碳耐火材料的性能，不同有機(jī)結(jié)合劑的碳化率如下表。不同有機(jī)結(jié)合劑的碳化率如下表。 有機(jī)結(jié)合劑的碳化率有機(jī)結(jié)合劑的碳化率 2008-5-24 32/257NoImageWUST瀝青與酚醛樹脂碳化產(chǎn)物比較瀝青與酚醛樹脂碳化產(chǎn)物比較 不同的結(jié)合劑，碳化后具有不同的不同的結(jié)合劑，碳化后具有不同的碳化結(jié)構(gòu)碳化結(jié)構(gòu)，從而，從而影響到碳復(fù)合耐火材料的影響到

31、碳復(fù)合耐火材料的抗氧化性和抗侵蝕性抗氧化性和抗侵蝕性等使用性等使用性能。能。800100012001400160018004045505560657075在Ar氣中 結(jié)晶度/%熱處理溫度/ 樹脂碳 瀝青碳瀝青碳和樹脂碳的瀝青碳和樹脂碳的結(jié)晶度結(jié)晶度 結(jié)結(jié)晶晶度度比比較較2008-5-24 33/257NoImageWUST 酚醛酚醛樹脂的碳化組織被認(rèn)為是樹脂的碳化組織被認(rèn)為是玻璃狀玻璃狀結(jié)構(gòu)，韌性不結(jié)構(gòu)，韌性不夠，而瀝青的碳化組織為夠，而瀝青的碳化組織為鑲嵌鑲嵌結(jié)構(gòu)，所以有時(shí)為提高制結(jié)構(gòu)，所以有時(shí)為提高制品的性能，將品的性能，將煤瀝青與酚醛樹煤瀝青與酚醛樹脂混合使用。脂混合使用。 酚醛樹脂在生

32、產(chǎn)酚醛樹脂在生產(chǎn)MgO-C磚時(shí)的優(yōu)點(diǎn)磚時(shí)的優(yōu)點(diǎn) 混練與成型混練與成型性能好，在性能好，在室溫室溫下可直接混練與成型；下可直接混練與成型； 在熱處理時(shí)可進(jìn)一步在熱處理時(shí)可進(jìn)一步縮縮合，使成品合，使成品強(qiáng)度強(qiáng)度進(jìn)一步提高；進(jìn)一步提高； 在在高高溫下能使溫下能使MgO-C磚保持較高的熱態(tài)磚保持較高的熱態(tài)強(qiáng)度強(qiáng)度。 固定碳高，在還原氣氛下能形成牢固的固定碳高，在還原氣氛下能形成牢固的碳結(jié)合；碳結(jié)合； 磚坯強(qiáng)度高；磚坯強(qiáng)度高；2008-5-24 34/257NoImageWUST（4）添加劑）添加劑 為抑制碳在使用過(guò)程中的氧化，在生產(chǎn)為抑制碳在使用過(guò)程中的氧化，在生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料質(zhì)耐火材料時(shí)常加

33、入一定量的添加劑。時(shí)常加入一定量的添加劑。 常用的添加劑有：金屬鋁粉、硅粉、鋁鎂合金粉、常用的添加劑有：金屬鋁粉、硅粉、鋁鎂合金粉、SiC粉等。粉等。 粒度：粒度：100目。目。 加入硅粉或加入硅粉或SiC粉抗氧化機(jī)理：粉抗氧化機(jī)理： 原磚層內(nèi)原磚層內(nèi)的硅粉或的硅粉或SiC粉與粉與CO反應(yīng)生成反應(yīng)生成SiO等氣體，向等氣體，向外擴(kuò)外擴(kuò)散散至脫碳層，被氧化生成至脫碳層，被氧化生成SiO2，沉積在氣孔內(nèi)，沉積在氣孔內(nèi)，堵塞堵塞了氣孔，降低了了氣孔，降低了擴(kuò)散流量，從而提高了含碳耐火材料的擴(kuò)散流量，從而提高了含碳耐火材料的抗氧化性抗氧化性； 存在于脫碳層中的抗氧化劑，在反應(yīng)過(guò)程中生成的活性氧化物存在

34、于脫碳層中的抗氧化劑，在反應(yīng)過(guò)程中生成的活性氧化物促進(jìn)了脫碳層的燒結(jié)，提高了脫碳層的強(qiáng)度，促進(jìn)了脫碳層的燒結(jié)，提高了脫碳層的強(qiáng)度，降低了氣孔率，同時(shí)降低了氣孔率，同時(shí)起到了保護(hù)層的作用。起到了保護(hù)層的作用。2008-5-24 35/257NoImageWUST四、四、 MgO-C磚的生產(chǎn)磚的生產(chǎn) 按照所用結(jié)合劑的不同，MgO-C磚的生產(chǎn)工藝流程有以下兩種： 樹脂作結(jié)合劑 鎂砂碳素原料固體樹脂液體樹脂破粉碎篩分配料混練成型熱處理質(zhì)檢包裝入庫(kù)2008-5-24 36/257NoImageWUST 焦油瀝青結(jié)合劑鎂砂石墨瀝青顆粒料細(xì)粉配料熔煉加熱熱混練熱成型熱處理檢驗(yàn)包裝入庫(kù)37/257NoImag

35、e MgO-C磚生產(chǎn)工藝要點(diǎn)磚生產(chǎn)工藝要點(diǎn) 1 1、 鎂砂臨界粒度的選擇鎂砂臨界粒度的選擇 通常通常MgO-C磚的熔損是通過(guò)工作面上的鎂砂同熔渣反應(yīng)進(jìn)磚的熔損是通過(guò)工作面上的鎂砂同熔渣反應(yīng)進(jìn)行的，熔損速度的大小除與鎂砂本身的性質(zhì)有關(guān)外，還取決于鎂行的，熔損速度的大小除與鎂砂本身的性質(zhì)有關(guān)外，還取決于鎂砂顆粒的大小。砂顆粒的大小。較大的顆粒會(huì)有較高的耐蝕性能較大的顆粒會(huì)有較高的耐蝕性能，但其脫離，但其脫離MgO-C磚工作面浮游至熔渣中去的可能性也大，一旦發(fā)生這種磚工作面浮游至熔渣中去的可能性也大，一旦發(fā)生這種情況，就會(huì)加快情況，就會(huì)加快MgO-C磚的損毀速度。磚的損毀速度。 鎂砂鎂砂大顆粒大顆粒

36、的絕對(duì)膨脹量比小顆粒要大，的絕對(duì)膨脹量比小顆粒要大，再加上鎂砂膨脹系再加上鎂砂膨脹系數(shù)比石墨大得多數(shù)比石墨大得多，所以在，所以在MgO-C磚中鎂砂大顆粒與石墨界面比磚中鎂砂大顆粒與石墨界面比鎂砂小顆粒與石墨界面產(chǎn)生的鎂砂小顆粒與石墨界面產(chǎn)生的應(yīng)力大，因而產(chǎn)生的裂紋也大應(yīng)力大，因而產(chǎn)生的裂紋也大，這，這說(shuō)明說(shuō)明MgO-C磚中的鎂砂臨界粒度磚中的鎂砂臨界粒度尺寸小時(shí)，會(huì)具有緩解熱應(yīng)力尺寸小時(shí)，會(huì)具有緩解熱應(yīng)力的作用。的作用。2008-5-24 38/257NoImageWUST 從制品性能方面考慮，臨界粒度從制品性能方面考慮，臨界粒度變小變小，制品的開口氣孔下降，制品的開口氣孔下降，氣孔孔徑變小，

37、有利于制品抗氧化性的提高，同時(shí)物料間的內(nèi)磨擦氣孔孔徑變小，有利于制品抗氧化性的提高，同時(shí)物料間的內(nèi)磨擦力增大，力增大，成型困難，造成密度下降。成型困難，造成密度下降。 因此，在生產(chǎn)因此，在生產(chǎn)MgO-C磚時(shí)，要概括地確定鎂砂的臨界粒度是非磚時(shí)，要概括地確定鎂砂的臨界粒度是非常困難的。通常需要根據(jù)常困難的。通常需要根據(jù)MgO-C磚的特定使用條件來(lái)確定鎂砂的臨磚的特定使用條件來(lái)確定鎂砂的臨界粒度尺寸，界粒度尺寸，一般一般31，中間顆粒，中間顆粒0.20.3 .一般而言，在溫度梯度大、一般而言，在溫度梯度大、熱沖擊激烈熱沖擊激烈的部位使用的的部位使用的MgO-C磚磚需選擇需選擇較小的臨界粒度較小的臨

38、界粒度； 而要求而要求耐蝕性高耐蝕性高的部位，則需要的的部位，則需要的臨界粒度尺寸要大臨界粒度尺寸要大。例如風(fēng)。例如風(fēng)眼磚、轉(zhuǎn)爐耳軸、渣線用眼磚、轉(zhuǎn)爐耳軸、渣線用MgO-C磚，鎂砂的臨界粒度選用磚，鎂砂的臨界粒度選用1mm,而而一般轉(zhuǎn)爐、電爐用一般轉(zhuǎn)爐、電爐用MgO-C磚的臨界粒度選用磚的臨界粒度選用3mm；另外轉(zhuǎn)爐不同；另外轉(zhuǎn)爐不同部位的部位的MgO-C，由于使用條件的不同，臨界粒度尺寸也有所區(qū)別。，由于使用條件的不同，臨界粒度尺寸也有所區(qū)別。2008-5-24 39/257NoImageWUST為了提高制品的體積密度，對(duì)于成型設(shè)備噸位小的生產(chǎn)廠家，為了提高制品的體積密度，對(duì)于成型設(shè)備噸位小

39、的生產(chǎn)廠家，臨界粒度可選大些。臨界粒度可選大些。 2 2、 基質(zhì)部分鎂砂細(xì)粉的細(xì)度基質(zhì)部分鎂砂細(xì)粉的細(xì)度 為使為使MgO-C磚中磚中顆粒與基質(zhì)顆粒與基質(zhì)部分的熱膨脹能保持部分的熱膨脹能保持整體均勻整體均勻性，性，基質(zhì)部分需配入一定數(shù)量的基質(zhì)部分需配入一定數(shù)量的鎂砂細(xì)粉鎂砂細(xì)粉，另外也有利于基質(zhì)部分氧化，另外也有利于基質(zhì)部分氧化后結(jié)構(gòu)保持一定的完整性。后結(jié)構(gòu)保持一定的完整性。 但若配入的鎂砂細(xì)粉但若配入的鎂砂細(xì)粉太細(xì)太細(xì)，則會(huì)加快，則會(huì)加快MgO的的還原還原速度，從而加速度，從而加快快MgO-C磚的損毀。小于磚的損毀。小于0.01mm的鎂砂很易石墨反應(yīng)，所以在生的鎂砂很易石墨反應(yīng)，所以在生產(chǎn)產(chǎn)M

40、gO-C磚時(shí)最好不配入這種磚時(shí)最好不配入這種太細(xì)的鎂砂。太細(xì)的鎂砂。2008-5-24 40/257NoImageWUST為了獲得性能優(yōu)良的為了獲得性能優(yōu)良的MgO-C磚，磚，MgO-C磚中磚中 0.074 mm的鎂的鎂砂與石墨的比值應(yīng)小于砂與石墨的比值應(yīng)小于0.5，而，而超過(guò)超過(guò)1時(shí)時(shí)，則會(huì)使基質(zhì)部分的氣孔率，則會(huì)使基質(zhì)部分的氣孔率急劇增大。急劇增大。 3 3、 石墨加入量石墨加入量 石墨的加入量應(yīng)與不同磚種及不同的使用部位結(jié)合在一起考慮。石墨的加入量應(yīng)與不同磚種及不同的使用部位結(jié)合在一起考慮。 一般情況下，若石墨加入量一般情況下，若石墨加入量10，則制品中則制品中難于形成難于形成連續(xù)的連續(xù)

41、的碳網(wǎng)，不能有效地發(fā)揮碳的優(yōu)勢(shì)；碳網(wǎng)，不能有效地發(fā)揮碳的優(yōu)勢(shì)； 石墨加入量石墨加入量20，生產(chǎn)時(shí)生產(chǎn)時(shí)成型困難，易產(chǎn)生裂紋成型困難，易產(chǎn)生裂紋，制品易氧，制品易氧化，所以石墨的加入量一般在化，所以石墨的加入量一般在1020%之間，根據(jù)不同的部位，選之間，根據(jù)不同的部位，選擇不同的石墨加入量。擇不同的石墨加入量。41/257NoImage MgO-C磚的熔損受石墨的磚的熔損受石墨的氧化氧化和和MgO向熔渣中的向熔渣中的溶解溶解這兩這兩個(gè)過(guò)程的支配，增加石墨量雖能個(gè)過(guò)程的支配，增加石墨量雖能減輕熔渣的侵蝕速度，但卻增大減輕熔渣的侵蝕速度，但卻增大了氣相和液相氧化造成的損毀。了氣相和液相氧化造成的損

42、毀。因此當(dāng)兩者因此當(dāng)兩者平衡平衡時(shí)的石墨加入量時(shí)的石墨加入量可顯示出最小的熔損值?？娠@示出最小的熔損值。4 4、 混練混練 泥混練設(shè)備：泥混練設(shè)備：石墨比重輕，混練時(shí)易浮于石墨比重輕，混練時(shí)易浮于混合料的頂部，使混合料的頂部，使之不完全與配方中的其它組分接觸。一般采用高速攪拌機(jī)或行星之不完全與配方中的其它組分接觸。一般采用高速攪拌機(jī)或行星式混料機(jī)。式混料機(jī)。 混練時(shí)正確的加料次序混練時(shí)正確的加料次序:鎂砂鎂砂(粗、中粗、中) 結(jié)合劑結(jié)合劑 石墨石墨鎂砂鎂砂細(xì)粉和添加劑的混合粉。細(xì)粉和添加劑的混合粉。abcde 熔損深度碳含量/% 氧化速度 侵蝕速度 熔損速度42/257NoImage5、 混練

43、時(shí)間混練時(shí)間 視不同的混練設(shè)備視不同的混練設(shè)備,混練時(shí)間略有差異。若在混練時(shí)間略有差異。若在行星式行星式混練機(jī)中混練機(jī)中混練，首先將粗、中顆?；旌匣炀殻紫葘⒋?、中顆粒混合35min,然后加入樹脂混碾然后加入樹脂混碾35 min,再加入石墨，混碾再加入石墨，混碾45min,再加入鎂砂粉及添加劑的再加入鎂砂粉及添加劑的混合粉，混合混合粉，混合35min,使總的混合時(shí)間使總的混合時(shí)間在在2030min左右。若混合時(shí)間左右。若混合時(shí)間太長(zhǎng)太長(zhǎng)，則易使鎂砂周圍的石墨與細(xì)粉脫落，則易使鎂砂周圍的石墨與細(xì)粉脫落，且泥料因結(jié)合劑中的溶劑大量揮發(fā)而且泥料因結(jié)合劑中的溶劑大量揮發(fā)而發(fā)干發(fā)干;若若太短太短，混合料

44、不均勻，且可塑，混合料不均勻，且可塑性差，不利于成型。理想的泥料模型性差，不利于成型。理想的泥料模型： “一干一濕一干一干一濕一干”2008-5-24 43/257NoImageWUST6 6、 成型成型 成型是提高成型是提高填充密度填充密度，使制品組織結(jié)構(gòu)致密化的重要途徑，因此需要，使制品組織結(jié)構(gòu)致密化的重要途徑，因此需要高壓高壓成型，同時(shí)嚴(yán)格按照成型，同時(shí)嚴(yán)格按照先輕后重、多次加壓（先輕后重、多次加壓（15-2015-20次）次）的操作規(guī)程進(jìn)行壓制，由的操作規(guī)程進(jìn)行壓制，由于于MgO-CMgO-C磚的膨脹，模具需要磚的膨脹，模具需要縮尺縮尺（一般為（一般為1 1）。）。 生產(chǎn)生產(chǎn)MgO-C

45、MgO-C磚時(shí)，常用磚時(shí)常用磚坯磚時(shí)，常用磚時(shí)常用磚坯密度（密度（2.8-32.8-3 ）來(lái)控制成型工藝，來(lái)控制成型工藝，一般壓力機(jī)的一般壓力機(jī)的噸位噸位越高，則磚坯的越高，則磚坯的密度密度越高，同時(shí)混合料所需的結(jié)合劑越少越高，同時(shí)混合料所需的結(jié)合劑越少（不然因顆粒間距離的縮短，液膜變薄使結(jié)合劑局部集中，造成制品結(jié)構(gòu)不均（不然因顆粒間距離的縮短，液膜變薄使結(jié)合劑局部集中，造成制品結(jié)構(gòu)不均勻，影響制品的性能同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生勻，影響制品的性能同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生彈性后效彈性后效而造成磚坯開裂）。而造成磚坯開裂）。 成型設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的制品尺寸加以具體選擇，一般情況下成成型設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的制

46、品尺寸加以具體選擇，一般情況下成型設(shè)備的選擇規(guī)則如下表：型設(shè)備的選擇規(guī)則如下表：加壓面積 115230 300160 400200 600200 700200 900200摩擦機(jī)30040060080010001500液壓機(jī)60080012001600200030002008-5-24 44/257NoImageWUST7 7、 硬化處理硬化處理 用酚醛樹脂結(jié)合的用酚醛樹脂結(jié)合的MgO-C磚，可在磚，可在150250 的溫度下進(jìn)行的溫度下進(jìn)行熱處理熱處理，樹脂可直或簡(jiǎn)接地，樹脂可直或簡(jiǎn)接地硬化硬化，使制品具有較高的，使制品具有較高的強(qiáng)度強(qiáng)度。 硬化處理升溫制度：硬化處理升溫制度： 5060 樹

47、脂軟化樹脂軟化 保溫保溫 100110 溶劑大量揮發(fā)溶劑大量揮發(fā) 保溫保溫 200或或250 結(jié)合劑縮合硬化結(jié)合劑縮合硬化 保溫保溫（24-32小時(shí)）小時(shí)）MgO-C磚牌號(hào)MT10A MT10BMT10CMT14AMT14BMT14CMT18AMT18AMT18AMgO/%807876767474727070C,%101010141414181818顯氣孔率,456456345體密，g/cm32.92.852.82.92.822.772.92.82.77常溫耐壓,Mpa403530403525403525高溫抗折,Mpa6541085974(140030min)抗氧化性提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)附附:MgO

48、-C質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)2008-5-24 46/257NoImageWUST1)生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工藝流程 MgO-CaO-C磚生產(chǎn)工藝流程隨磚生產(chǎn)工藝流程隨結(jié)合劑的不同而有結(jié)合劑的不同而有所差異。所差異。 瀝青結(jié)合劑瀝青結(jié)合劑 當(dāng)用瀝青作為當(dāng)用瀝青作為MgO-CaO-C磚的磚的結(jié)合劑時(shí)結(jié)合劑時(shí),其生產(chǎn)工其生產(chǎn)工藝流程如右圖所示：藝流程如右圖所示： MgO-CaO-C磚的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)磚的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)鎂鈣砂熱處理熱成型熱混碾配料加熱粗中顆粒加熱瀝青石墨電熔鎂砂細(xì)粉質(zhì)檢2008-5-24 47/257NoImage無(wú)水樹脂結(jié)合劑 當(dāng)用無(wú)水樹脂結(jié)合劑時(shí)生產(chǎn)工藝流程當(dāng)用無(wú)水樹脂結(jié)合劑時(shí)生產(chǎn)工藝流程同同Mg

49、O-C磚（磚（冷混冷混）。2)MgO-CaO-C磚生產(chǎn)工藝要點(diǎn)磚生產(chǎn)工藝要點(diǎn) 1. 骨料與基質(zhì) 為了提高為了提高M(jìn)gO-CaO-C制品的抗水化性，一般采用含游離制品的抗水化性，一般采用含游離CaO的原料為的原料為骨料骨料，基質(zhì)部分為電熔鎂砂和石墨基質(zhì)部分為電熔鎂砂和石墨，這樣可提高制品的，這樣可提高制品的抗抗渣性能和抗水化性能渣性能和抗水化性能。 2. 結(jié)合劑 由于由于CaO易水化，因此所用結(jié)合劑應(yīng)盡量少含結(jié)合水或游離水，易水化，因此所用結(jié)合劑應(yīng)盡量少含結(jié)合水或游離水，可用的結(jié)合劑有：煤瀝青、石油重質(zhì)瀝青、高碳結(jié)合劑、無(wú)水樹脂?？捎玫慕Y(jié)合劑有：煤瀝青、石油重質(zhì)瀝青、高碳結(jié)合劑、無(wú)水樹脂。200

50、8-5-24 48/257NoImage3. 石墨加入量石墨加入量 根據(jù)實(shí)際用途及操作條件來(lái)確定石墨的加入量。根據(jù)實(shí)際用途及操作條件來(lái)確定石墨的加入量。 對(duì)于對(duì)于低低CaO/SiO2比、比、高高總鐵渣，石墨的加入量總鐵渣，石墨的加入量不宜太多不宜太多。這。這是由于除是由于除CaO與鐵的氧化物反應(yīng)生與鐵的氧化物反應(yīng)生成低熔物成低熔物外，外，渣中鐵渣中鐵的氧化物和的氧化物和石墨反應(yīng)，使磚的損毀增大；石墨反應(yīng)，使磚的損毀增大； 對(duì)于對(duì)于低低CaO/SiO2比、比、低低總鐵渣，石墨加入量越高，則總鐵渣，石墨加入量越高，則MgO-CaO-C磚的磚的抗渣性越好，抗渣性越好，但這類磚的耐磨性變差，不適應(yīng)于鋼

51、不流但這類磚的耐磨性變差，不適應(yīng)于鋼不流動(dòng)劇烈的部位；動(dòng)劇烈的部位； 對(duì)于對(duì)于高高CaO/SiO2比、比、高高總鐵渣，石墨含量總鐵渣，石墨含量增大增大，有利于制品熔，有利于制品熔損量的降低。損量的降低。 2008-5-24 49/257NoImageWUST 4. 混練與成型混練與成型 當(dāng)用無(wú)水樹脂時(shí)與當(dāng)用無(wú)水樹脂時(shí)與MgO-C磚相同；磚相同； 當(dāng)用瀝青作為結(jié)合劑時(shí)，通常采用當(dāng)用瀝青作為結(jié)合劑時(shí)，通常采用熱態(tài)混練與熱態(tài)成型，另熱態(tài)混練與熱態(tài)成型，另外外為了提高制品的體積密度，增強(qiáng)碳結(jié)合，對(duì)已壓好的磚進(jìn)一步經(jīng)為了提高制品的體積密度，增強(qiáng)碳結(jié)合，對(duì)已壓好的磚進(jìn)一步經(jīng)焦焦化化處理（處理（熱處理熱處理

52、）后再用焦油瀝青）后再用焦油瀝青浸漬浸漬，可明顯提高制品的性能。，可明顯提高制品的性能。 5. 泥料配制泥料配制6. 磚坯表面處理磚坯表面處理 對(duì)于成型好的磚坯，為了防止對(duì)于成型好的磚坯，為了防止CaO的水化的水化，同時(shí)為了，同時(shí)為了防滑防滑，一，一般要進(jìn)行般要進(jìn)行表面處理表面處理，表面處理劑為，表面處理劑為稀釋后的無(wú)水樹脂。稀釋后的無(wú)水樹脂。 7. 熱處理熱處理 MgO-CaO-C磚的熱處理同磚的熱處理同MgO-C磚。磚。2008-5-24 50/257NoImageWUST 鋁碳質(zhì)耐火材料是指將鋁碳質(zhì)耐火材料是指將氧化鋁氧化鋁原料和原料和碳素碳素原料，同時(shí)加入原料，同時(shí)加入SiC、金屬、金

53、屬Si等添加劑，用等添加劑，用瀝青或樹脂瀝青或樹脂等有機(jī)結(jié)合劑粘結(jié)而成的碳等有機(jī)結(jié)合劑粘結(jié)而成的碳復(fù)合耐火材料。復(fù)合耐火材料。第四節(jié)第四節(jié) 鋁碳質(zhì)耐火材料鋁碳質(zhì)耐火材料 鋁碳質(zhì)耐火材料鋁碳質(zhì)耐火材料大量應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)大量應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)工藝過(guò)程中的工藝過(guò)程中的連鑄工連鑄工序、高爐鐵水溝和鐵序、高爐鐵水溝和鐵水包等設(shè)備上。圖水包等設(shè)備上。圖4.1是鋼鐵生產(chǎn)工序是鋼鐵生產(chǎn)工序圖及有關(guān)設(shè)備名稱。圖及有關(guān)設(shè)備名稱。 2008-5-24 51/257WUST 連連鑄用耐火材料，是指從鋼包開始連鑄工序所用的耐鑄用耐火材料，是指從鋼包開始連鑄工序所用的耐火材料?；鸩牧稀＝陙?lái)，由于對(duì)鋼材質(zhì)量要求的提高，對(duì)連鑄

54、用耐火材料的質(zhì)量也近年來(lái)，由于對(duì)鋼材質(zhì)量要求的提高，對(duì)連鑄用耐火材料的質(zhì)量也不斷提高，不斷提高，連鑄對(duì)耐火材料的要求連鑄對(duì)耐火材料的要求: 耐高溫；耐高溫； 不與鋼液或合金發(fā)生反應(yīng)；抗渣性強(qiáng)；不與鋼液或合金發(fā)生反應(yīng)；抗渣性強(qiáng)； 抗高速鋼流沖刷；抗高速鋼流沖刷； 低氣孔率，防止空氣進(jìn)入鋼液；高的抗熱沖擊能力；低氣孔率，防止空氣進(jìn)入鋼液；高的抗熱沖擊能力； 精確的幾何尺寸；精確的幾何尺寸； 裝置和使用簡(jiǎn)單，質(zhì)量穩(wěn)定，價(jià)格不能太高。裝置和使用簡(jiǎn)單，質(zhì)量穩(wěn)定，價(jià)格不能太高。 連鑄對(duì)耐火材料的要求連鑄對(duì)耐火材料的要求2008-5-24 52/257NoImageWUST 連鑄用耐火材料如下圖所示，其中用

55、到碳復(fù)合耐連鑄用耐火材料如下圖所示，其中用到碳復(fù)合耐火材料的部位有：火材料的部位有：鋼包的渣線，各種水口磚、各種滑鋼包的渣線，各種水口磚、各種滑板及整體塞棒。板及整體塞棒。渣線MgO-C磚Al2O3-MgO質(zhì)澆注料水口磚Al2O3-C滑板鋁碳質(zhì)浸入式水口整體Al2O3質(zhì)塞棒連鑄用耐火材料連鑄用耐火材料2008-5-24 53/257NoImageWUST滑動(dòng)水口用耐火材料滑動(dòng)水口用耐火材料 注鋼用耐火材料，注鋼用耐火材料，60年代以前使用套筒塞棒，年代以前使用套筒塞棒，60年代開發(fā)了滑年代開發(fā)了滑動(dòng)水口，從鋼包往中間包以及從中間包往結(jié)晶器中注鋼，是連鑄用動(dòng)水口，從鋼包往中間包以及從中間包往結(jié)晶

56、器中注鋼，是連鑄用耐火材料的一大變革。作為耐火材料的一大變革。作為鋼水流量的控制鋼水流量的控制方式，最早提出滑動(dòng)水方式，最早提出滑動(dòng)水口方案的是口方案的是1885年美國(guó)專利，年美國(guó)專利，1964年、年、1968年德國(guó)和日本分別開始年德國(guó)和日本分別開始使用滑動(dòng)水口，我國(guó)使用滑動(dòng)水口，我國(guó)70年代開始推廣使用。年代開始推廣使用。 滑動(dòng)水口系統(tǒng)（包括上下水口、上下滑板）作為滑動(dòng)水口系統(tǒng)（包括上下水口、上下滑板）作為鋼包和中間包鋼包和中間包的鋼水流量控制的鋼水流量控制系統(tǒng)，因可控性好，能提高生產(chǎn)率而得到迅速發(fā)展。系統(tǒng)，因可控性好，能提高生產(chǎn)率而得到迅速發(fā)展。 滑動(dòng)水口系統(tǒng)優(yōu)于傳統(tǒng)的塞頭水口控制系統(tǒng)，它

57、促進(jìn)了鋼包精滑動(dòng)水口系統(tǒng)優(yōu)于傳統(tǒng)的塞頭水口控制系統(tǒng)，它促進(jìn)了鋼包精煉工藝和連鑄技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)，隨著鋼產(chǎn)量的上升和鋼質(zhì)量的提煉工藝和連鑄技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)，隨著鋼產(chǎn)量的上升和鋼質(zhì)量的提高，與此同時(shí)多爐連鑄技術(shù)的發(fā)展必須要求滑動(dòng)水口系統(tǒng)增加使用高，與此同時(shí)多爐連鑄技術(shù)的發(fā)展必須要求滑動(dòng)水口系統(tǒng)增加使用壽命，減少操作費(fèi)用。壽命，減少操作費(fèi)用。2008-5-24 54/257NoImageWUST由于滑板（由于滑板（Sliding Plate）直接控制）直接控制鋼水的流量鋼水的流量，所，所以被認(rèn)為是滑動(dòng)水口系統(tǒng)中最重要的部分，為了獲得較以被認(rèn)為是滑動(dòng)水口系統(tǒng)中最重要的部分，為了獲得較長(zhǎng)的使用壽命和穩(wěn)定

58、的操作，滑板磚作為滑動(dòng)水口系統(tǒng)長(zhǎng)的使用壽命和穩(wěn)定的操作，滑板磚作為滑動(dòng)水口系統(tǒng)的耐火材料和機(jī)械部件都要求具有優(yōu)良的性能。的耐火材料和機(jī)械部件都要求具有優(yōu)良的性能。2008-5-24 55/257NoImageWUST 一、滑板 1. 滑板的類型及組成滑板的類型及組成往復(fù)式 旋轉(zhuǎn)式 從從結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)上分：按滑動(dòng)上分：按滑動(dòng)方式的不同，分為往復(fù)式方式的不同，分為往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式；和旋轉(zhuǎn)式； 從組成滑板的從組成滑板的塊數(shù)塊數(shù)上上分：兩層式和三層式；分：兩層式和三層式； 從從用途用途上分：由鋼包上分：由鋼包用和中間包用滑板。用和中間包用滑板。圖4.3滑板類型2008-5-24 56/257NoImageWU

59、ST 滑板的發(fā)展滑板的發(fā)展 滑動(dòng)水口系統(tǒng)發(fā)展滑動(dòng)水口系統(tǒng)發(fā)展初期初期，滑板磚使用的是陶瓷結(jié)合高鋁或鎂，滑板磚使用的是陶瓷結(jié)合高鋁或鎂質(zhì)耐火材料，為增強(qiáng)其基質(zhì)耐蝕性，防止渣的滲透，采用焦油浸質(zhì)耐火材料，為增強(qiáng)其基質(zhì)耐蝕性，防止渣的滲透，采用焦油浸漬，工作地點(diǎn)受到焦油的嚴(yán)重污染。鎂質(zhì)滑板用在鋼渣量多或含漬，工作地點(diǎn)受到焦油的嚴(yán)重污染。鎂質(zhì)滑板用在鋼渣量多或含氧量高的腐蝕鋼種場(chǎng)合，氧量高的腐蝕鋼種場(chǎng)合，MgOMgO含量為含量為8595%8595%，另加一些，另加一些AlAl2 2O O3 3或尖或尖晶石以提高其熱震穩(wěn)定性。晶石以提高其熱震穩(wěn)定性。 隨著多爐連鑄要求的提高，碳結(jié)合鋁碳質(zhì)滑板解決了陶瓷結(jié)

60、隨著多爐連鑄要求的提高，碳結(jié)合鋁碳質(zhì)滑板解決了陶瓷結(jié)合滑板存在的問(wèn)題。添加石墨的鋁碳質(zhì)滑板比高鋁質(zhì)滑板合滑板存在的問(wèn)題。添加石墨的鋁碳質(zhì)滑板比高鋁質(zhì)滑板使用壽使用壽命要高得多，命要高得多，特別適用于電爐和中間包的小型滑板上，但在大型特別適用于電爐和中間包的小型滑板上，但在大型鋼包滑板上還不令人滿意。這是因?yàn)榛迕娴膿p毀隨著氣孔率的鋼包滑板上還不令人滿意。這是因?yàn)榛迕娴膿p毀隨著氣孔率的降低或常溫耐壓的提高而減輕，但因此也增大了彈性模量，從而降低或常溫耐壓的提高而減輕，但因此也增大了彈性模量，從而降低了熱震穩(wěn)定性。降低了熱震穩(wěn)定性。2008-5-24 57/257NoImageWUST 一般情況