耐火材料工藝含碳耐火材料

耐火材料工藝學(xué)武漢科技大學(xué)國(guó)家級(jí)精品課程第4章碳復(fù)合耐火材料-Ⅰ2023/7/21/39本節(jié)課主要內(nèi)容了解碳復(fù)合耐火材料發(fā)展的背景、歷程及地位理解“碳”與“炭”的區(qū)別掌握石墨的特性及含碳耐火材料的優(yōu)點(diǎn)熟知目前含碳耐火材料急需解決的問(wèn)題2023/7/22/39已學(xué)知識(shí)點(diǎn)回顧1、耐火材料制備過(guò)程中的物理、化學(xué)以及工程學(xué)問(wèn)題；2、耐火材料的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)以及它們之間的關(guān)系；3、耐火材料使用過(guò)程中的物理與化學(xué)過(guò)程及其損毀機(jī)理。一、耐火材料學(xué)主要研究的內(nèi)容2023/7/23/39已學(xué)知識(shí)點(diǎn)回顧1、使用壽命、降低消耗——過(guò)去及大多現(xiàn)在；2、耐火材料的功能化——現(xiàn)在及未來(lái)；3、節(jié)能減排——未來(lái)。二、耐火材料研究的目標(biāo)——過(guò)去，現(xiàn)在和將來(lái)2023/7/24/39已學(xué)知識(shí)點(diǎn)回顧高爐煉鐵——將鐵礦石制備還原成含碳鐵水的過(guò)程：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2,Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2

煉鋼過(guò)程——將含碳鐵水中的碳氧化、除雜、合金化的過(guò)程三、鋼鐵冶金的過(guò)程2023/7/25/39已學(xué)知識(shí)點(diǎn)回顧1、考慮耐火材料的耐火度。例如粘土磚的耐火度為1730℃，而其使用溫度僅為1350℃。

2、考慮耐火材料的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，通過(guò)其荷重軟化點(diǎn)來(lái)表征。耐火材料的使用溫度必須要低于其荷重軟化點(diǎn)。例如粘土磚的耐火度為1730℃，而其荷重軟化點(diǎn)為1350℃，因此最高使用溫度僅為1350℃。3、考慮耐火材料要具有高的熱穩(wěn)定性；四、高溫工業(yè)選擇耐火材料的依據(jù)2023/7/26/39已學(xué)知識(shí)點(diǎn)回顧具有高溫化學(xué)穩(wěn)定性。例如，硅磚只能做酸性熔渣的耐火材料，而不能做為堿性熔渣的耐火材料；而鎂磚則恰好相反，只能做堿性熔渣的耐火材料。考慮材料的致密度。滿(mǎn)足前述條件下，盡量選擇體積密度小的材料，以減少蓄熱增強(qiáng)體溫。在用作電爐內(nèi)襯時(shí)，還需考慮其導(dǎo)電性。耐火材料的性能必須要滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，在此基礎(chǔ)上，考慮其經(jīng)濟(jì)要求，盡量使生產(chǎn)成本最低。

2023/7/27/39傳統(tǒng)耐火材料：MgO、Al2O3

、MA、A3S2……離子晶體、熔點(diǎn)高、儲(chǔ)量豐富與爐渣親和性潤(rùn)濕性好、脆性材料、熱導(dǎo)率小抗渣性與熱震穩(wěn)定性差4.1碳復(fù)合耐火材料發(fā)展概況(背景、歷程和地位)（1）背景氧化物為主特點(diǎn)：2023/7/28/39新的冶煉技術(shù)的需要鐵水的預(yù)處理頂吹、頂?shù)讖?fù)吹、超高功率電爐爐外精煉、連鑄比的不斷提高。要求耐火材料使用壽命(servicelife)要高。2023/7/29/39上個(gè)臘世紀(jì)80年代酷初至80年代壯末的二伊遷戰(zhàn)爭(zhēng)石油狗危機(jī)重油蠅緊缺--交--如何房誠(chéng)節(jié)能蓋降耗植？能源俱危機(jī)度的需燥要20答23隊(duì)/6盈/2事610/3汁9（2）歷挺程國(guó)外國(guó)內(nèi)上世減紀(jì)70年代靜末期鞏，日估本九殿洲耐逢火材窯料公鍋司渡邊膜明等人雞研制街成功殃鎂碳鋪磚，鐮在多現(xiàn)國(guó)申雜報(bào)專(zhuān)哭利；像鎂碳藥磚最含先用沙于電謀爐電印極的熱點(diǎn)部位啟；19鼻78年用陜于轉(zhuǎn)找爐底買(mǎi)吹轉(zhuǎn)噸爐供氣扭嘴，19鋒79年用仆于轉(zhuǎn)拔爐的各個(gè)胳部位。19頌80前后拐年開(kāi)糊始研保究含站碳耐哨火材剝料，隊(duì)且列掙入國(guó)去家“粱七五汗”(1寺98今5~畜19拾89習(xí))科技榨攻關(guān)鏟項(xiàng)目傻。19漫87年9~蝦12月在楚鞍鋼其三煉躁鋼廠(chǎng)覺(jué)轉(zhuǎn)爐遠(yuǎn)上試棵用鎂粥碳磚橡后，白僅用趟一年肺時(shí)間沿就超戴額完期成了冬“七懶五”沾轉(zhuǎn)爐段爐齡告達(dá)千得次的矩攻關(guān)顧目標(biāo)致。上世肝紀(jì)80年代該后期織，在軌全國(guó)仆各大祝中小這鋼廠(chǎng)恥普遍炎推廣參使用Mg蘆O-C質(zhì)耐叨火材里料作倚為轉(zhuǎn)攔爐和希電爐啄的爐橡襯。20欣23珍/6若/2擁611/3屢9（3）地耍位碳復(fù)協(xié)合耐銅火材悼料是喘目前取鋼鐵補(bǔ)冶金翅工業(yè)扯中應(yīng)漿用最境廣泛休的一座種耐傘火材服料，唐圖示鄭說(shuō)明岡。煉鐵蛛系統(tǒng)煉鋼插系統(tǒng)連鑄公系統(tǒng)20氏23胳/6頌/2歐612/3擋9高爐20槍23腔/6燒/2隊(duì)613/3紫9主溝渣溝鐵溝Al2O3-S并iC售-CAl2O3-S吵iC尸-C高爐靜出鐵恨場(chǎng)Al2O3-S傍iC賴(lài)-CAl2O3-S吧iC余-C鐵溝編澆注宇料高爐肆出鐵離口用Al2O3-S船iC怕-C炮泥20憶23琴/6憂(yōu)/2秧614/3店9出鐵咬口溝蓋主溝渣溝鐵溝擺動(dòng)有流槽高爐引出鐵刪口組醋成20壟23磨/6遇/2耍615/3被9高爐子出鐵魔口Al2O3-S選iC溝-C質(zhì)炮搬泥20勁23贊/6閑/2喂616/3貿(mào)9Ir旨o(jì)n義ma火ki鍵ng——缸to叛rp腥ed顧o魯la叨dl器e（魚(yú)雷策罐）煉鐵——魚(yú)雷亡罐(運(yùn)送鑼鐵水詳、鐵幟水預(yù)裝處理子脫P(yáng),包S)Al2O3-S姐iC縫-C磚20訂23鄙/6鍵/2夾617/3瓦9Al2O3-M警gO勞-C磚Al2O3-S泡iC批-C磚紅柱續(xù)石磚跳或Al2O3-S彩iC辟-C磚低水后泥澆軟注料紅柱夏石磚20粉23介/6扁/2殲618/3州9轉(zhuǎn)爐茶系統(tǒng)頂吹咸氧氣午管底吹出氬氣倦管20甜23弄/6錫/2革619/3宇9轉(zhuǎn)爐出煉鋼書(shū)系統(tǒng)鐵水慨包轉(zhuǎn)爐Al2O3-S芽iC產(chǎn)-C磚Mg腰O-C磚(Mg沫O-區(qū)Ca熔O-餃C磚)鞍鋼25傘0T轉(zhuǎn)爐20篩23炸/6衫/2班620/3撤9氧槍出鋼村口轉(zhuǎn)爐楊爐口耳軸轉(zhuǎn)爐耐火朽材料芬內(nèi)襯吹氣萬(wàn)時(shí)的更流動(dòng)弓狀態(tài)氣體左空間渣層金屬鋪液內(nèi)襯拍全部推是碳步復(fù)合帖耐火腳材料20怠23悠/6唉/2炊621/3件9三相寬交流續(xù)電爐給煉鋼白示意系圖工作擇襯全恰部是尸含碳菠耐火煌材料20局23鋪/6忘/2唉622/3夸9內(nèi)襯溝：Mg分O-C，高荒碳導(dǎo)戲電爐朗底磚暢（Mg眉O-C磚）懼及Mg只O-C搗打脈料(陽(yáng)極)直流棍電弧廉爐20諸23癢/6吐/2翁623/3翠9連鑄宋系統(tǒng)鋼包:渣線(xiàn)——Mg亞O-C磚包襯——哲Al2O3-M腐gO蠟-C磚連鑄柳三大利件塞棒——先Al2O3-C質(zhì)長(zhǎng)水矛口——朝Al2O3-C質(zhì)浸入裕式水榆口——奮Al2O3-C質(zhì)滑板——荒Al2O3-Z陶rO2-CSE撿N（su銳bm秩er往ge朽d紡en型tr淹y臭no鄰zz垮le）浸脹入式蹄水口SE刷S（Su旁bm移er石ge閱d廳en才tr將y類(lèi)sh深ro鍬ud）浸供入式步水口雙板匯滑動(dòng)甲式水慮口工嗚作示追意中間捷包底滑板執(zhí)行袍機(jī)構(gòu)20鴉23遷/6抬/2秋624/3顆9鋼包棕渣線(xiàn)Mg病O-C包襯:Al2O3-M轉(zhuǎn)gO棚-CAl2O3-M勵(lì)A(yù)-點(diǎn)C鋼包—中間冷包系蜻統(tǒng)長(zhǎng)水瀉口Al2O3-C20范23詳/6鏟/2熟625/3沸9鋼殼渣線(xiàn)帝：鎂置碳磚脾包放襯：職鋁鎂兔碳磚鋼包騾結(jié)構(gòu)畫(huà)示意詞圖20般23暴/6季/2開(kāi)626/3免9鋼包(盛鋼獨(dú)桶)內(nèi)襯累耐火莖材料20燒23旋/6男/2距627/3沿9出完梳鋼后前的鋼忽包渣線(xiàn)鋼水廣作用偉區(qū)精煉歌爐鋼秀包20袍23捉/6性/2塊628/3遲9碳復(fù)御合耐筋火材席料的摩種類(lèi)煉鐵槍系統(tǒng)（高繡爐炮蒙泥、縱鐵溝云、渣虧線(xiàn)、學(xué)魚(yú)雷版罐等規(guī)）：Al2O3-S首iC修-C、Al2O3-M奪gO花-C系列煉鋼豆系統(tǒng)（轉(zhuǎn)雷爐、猜電爐還）：Mg錫O-C、Mg盞O-亡Ca臉O-董C系列連鑄梁系統(tǒng)（鋼甲包、牌鋼包第滑板漿、水屢口、霞長(zhǎng)水沸口、畫(huà)中間高包滑節(jié)板、殼浸入義式水念口、末塞棒博等）職：Mg啊O-C、Al2O3-C、Mg就O-沾Al2O3-C系列20躬23家/6軋/2霉629/3皺9（4）型“碳近”與唯“炭洲”的哈區(qū)別“碳鼓”是一寒種元明素，似符號(hào)茂為C?！疤砍獭笔翘己?，且乳以無(wú)玩定形冠碳為跳主的頭人造帖物質(zhì)(a壯rt重if謙ac漂t,no笨n-牙na趙tu魚(yú)ra杜l卸)。炭的絞化學(xué)趣成分磨主要取是碳錦，且稈其中際的碳爬以無(wú)搜定形(非晶)結(jié)構(gòu)橡存在璃?！疤纪帷迸c雙“炭訪(fǎng)”的關(guān)系漂：炭=無(wú)定寄形碳+雜質(zhì)謝。實(shí)蓮際應(yīng)牌用時(shí)勉重點(diǎn)猴看是陪不是捉無(wú)定謀形碳沾，從擇而確傅定該鹿用何雞字。三維盲結(jié)構(gòu)20靜23葡/6盛/2片630/3牧9（5）酬石寇墨的痛特性楚及含笑碳耐勻火材怎料的脫優(yōu)點(diǎn)石墨列是元竊素碳否的一歲種同今素異趟形體遺（金氣剛石震、C60、石弟墨烯品、納勝米碳釘管）莫。天然鹿石墨晃類(lèi)型致密攜結(jié)晶叛狀石按墨（塊慘狀）:結(jié)晶粥明顯,晶體肉眼膊可見(jiàn)儀，直物徑>0立.1毫米瞧，彎品位杠高，場(chǎng)含碳幻玉量為60～65過(guò)%，有桌時(shí)達(dá)80～98功%。鱗片超石墨，呈則鱗片經(jīng)狀，疊有大箱鱗片聚和細(xì)反鱗片絕之分倡。品巴位10～25殊%之間胸?？商赘⌒园岛谩ｋ[晶心質(zhì)石櫻墨（土狀劈燕石墨）。接晶體淋直徑<1微米旗，特形點(diǎn)是越表面須呈土傾狀，訴缺乏繳光澤戚，潤(rùn)蠶滑性傭差。斯品位估較高爸。一夫般的60～85舒%。少傾數(shù)高積達(dá)90落%以上祝。石墨菌外觀20翅23譜/6彎/2撞631/3承9是以痰石油削焦、扒瀝青肥焦等鑄為主腥要原介料，銳以瀝窄青為稈結(jié)合榨劑，停壓制竄成型帽后，婦經(jīng)25魔00鬧~3耽00變0℃高溫劫非氧揉化氣撲氛下鮮進(jìn)行石墨叛化處理戒而得媽。特點(diǎn)巖：含補(bǔ)碳量族高（99％以誰(shuí)上）封，灰分少（間不超米過(guò)0.高5％）繩，但貝其結(jié)晶明程度不如蠟天然押鱗片曬狀石麗墨，矛且生貼產(chǎn)工宅藝復(fù)掩雜。含碳超耐火退材料誤中大女量使腎用的頭是天都然鱗片曠石墨（自唇然界漫的薄甜片石喜墨）漸。人造滅石墨20倦23廚/6押/2釀632/3傾9石墨距結(jié)構(gòu)繼示意杠圖石墨探（Gr津ap肌hi菠te）的珍基本刑性質(zhì)真空糟中熔拖點(diǎn)為38竹50步℃,揮發(fā)麗點(diǎn)為42斃50溝℃；低市壓下升華溫度:2禍20案0骨℃,其強(qiáng)脖度隨即溫度怪的升晌高而輝增加洪。六角晝網(wǎng)狀叢平面戴上的蹄每個(gè)鮮碳原墓子與獎(jiǎng)周?chē)咎荚钭有梧嵆扇j個(gè)共胡價(jià)鍵,另一齊個(gè)電弄子在線(xiàn)該平途面上蒸自由懇移動(dòng),且與棵相鄰賭平面繁上碳嗓原子危的剩澤余電龜子作蠶為電子數(shù)云存在份于網(wǎng)吸狀平璃面間,使石子墨具才有良好左的導(dǎo)罩熱和鼠導(dǎo)電角性。石墨京具有沉各向途異性,宏觀規(guī)膨脹剪系數(shù)遷不大;在溫紹度驟穩(wěn)變時(shí)斃其體積億變化禾小,同時(shí)志具有蕉良好取的導(dǎo)熱挽性能,因而欲石墨抗熱膝震性棵能優(yōu)秘良。20單23獲/6脂/2欠633/3挎9①耐悶高溫消性能劉好；②導(dǎo)妖熱、績(jī)導(dǎo)電黃性好朋；③特斯殊的勾抗熱燦震性宅能；④潤(rùn)枝滑性頂，石擊墨層評(píng)間結(jié)耕合力感弱,使之紛具有樓潤(rùn)滑旗性;鱗片批越大,潤(rùn)滑刻性越齊好。距石墨詞在常怪溫下隸具有及很好好的化昂學(xué)穩(wěn)為定性,不受偶任何米強(qiáng)酸追強(qiáng)堿趨及有雪機(jī)溶亮劑的鞋侵蝕.⑤良好壇的化林學(xué)穩(wěn)英定性棍和抗遙侵蝕饒能力濁。但盛石墨在空馬氣中易氧旁化，眉用于柄碳復(fù)烘合耐嚴(yán)火材斬料時(shí)販應(yīng)該魯采取事必要般的防氧?；胧┧?。石墨訊結(jié)構(gòu)石墨持的性去質(zhì)20液23尼/6塔/2豆634/3燥9（1）對(duì)授爐渣帝的不比濕潤(rùn)險(xiǎn)性（no秋n-段we珍tt帽in吉g種fo擺r后sl母ag）（2）高撈的導(dǎo)和熱性懼（hig憐h凡th升er售ma緊l辟co螞nd棉uc鑒ti構(gòu)vi晉ty）（3）低害的熱促膨脹承性（low患t舊he咸rm輔al機(jī)e屈xp磚an儀si快on）此處琴，石蓮墨與騎耐火勵(lì)材料午在高枝溫下不發(fā)露生共臺(tái)熔。石墨蛋作為畝耐火抬原料鍵時(shí)的忙特性抗渣睡性熱震衛(wèi)穩(wěn)定晚性濕潤(rùn)轟角與浸潤(rùn)濕淘性的云關(guān)系接觸舒角或胡潤(rùn)濕輔角?20兼23殘/6宋/2糖635/3丸9碳復(fù)鞋合耐松火材朗料既們可以草保持原耐寸火材溪料的搖特點(diǎn)，又仿能發(fā)南揮復(fù)合企后的電新特惠性，可捕根據(jù)巖需要擱進(jìn)行郵設(shè)計(jì)網(wǎng)，取圈長(zhǎng)補(bǔ)踐短，節(jié)最大吃限度堪地達(dá)扁到使瞎用要炸求的焦性能啄。如Mg徒O-C磚利盛用了匙鎂砂攔的抗堿喂性渣逮侵蝕群能力把強(qiáng)和碳攤的高膜導(dǎo)熱本性及峰低膨配脹性紗，補(bǔ)嚇償了坑堿性熟制品名抗剝市落性贊差的是最大粘缺點(diǎn)純。(6檔)碳復(fù)熟合耐攏火材排料的核特點(diǎn)述及優(yōu)炒點(diǎn)具有雙高的帖熱震危穩(wěn)定呈性；良好講的抗欺熔渣殺和鋼授水的比侵蝕方性使用抵壽命葵長(zhǎng)20密23棉/6碼/2厘636/3蹲9（7）碳述復(fù)合敘耐火懲材料銳使用蹈現(xiàn)狀所有竊的電核爐、貝轉(zhuǎn)爐頭爐襯都材料尊均為訪(fǎng)含碳造耐火舍材料按；使用它壽命倘大多壞在一萬(wàn)掌爐以上戰(zhàn)，通炊過(guò)采緊用濺渣德護(hù)爐技術(shù)澆后,武鋼鋼、濟(jì)場(chǎng)鋼等例鋼廠(chǎng)立的爐餓襯壽忍命均皂超過(guò)三萬(wàn)集爐次。但舌噸鋼甜耐材數(shù)消耗添還有撞待努