2020年耐火材料碳复合耐火材料.ppt

“碳”与“炭”的区别
“碳”与“炭” 的区别及科学涵义的认识。
碳是一种元素，符号为C。
炭的定义：炭是碳且以无定形碳为主的人造物质(artifact)。
炭共同的、本质的特征：以碳为主的化学组成；其中的碳以无定形结构存在。
焦炭粉
木炭
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耐火材料碳复合耐火材料
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（1） [C]是高熔点物质，3500℃，不与任何氧化物共熔。
（2） [C]的引入可以提高抗渣性
[C]与熔渣 、金属液不易润湿，阻碍了熔渣与耐火 材料的 接触与渗透。
[C]可以充填气孔，提高材料的密度和强度，有助 于抗渣性。
[C]可以使Fe2O3 FeO，而MgO-CaO系材料 抗FeO 的能力比抗Fe2O3的能力强，所以引入[C] 无疑可以提高材料抗Fe的能力。
（3） [C]可以提高材料的热震稳定性
[C]具有较高的导热系数，使热量在材料内部传递 快，使砌筑体的内部温差小，从而提高热震稳定 性。
（4） [C]高温下易氧化，不易在氧化气氛下使用。
（5） [C]是很好的还原剂，在高温下可以还原MgO，使强度和 抗渣性降低。
碳[C]的作用
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耐火材料碳复合耐火材料
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一、原料：镁砂（烧结镁砂、电熔镁砂、海水镁砂）、碳素材料（石墨、炭黑、沥青）、结合剂（酚醛树脂）、添加剂（金属和非氧化物）
第一节 镁碳质耐火材料生产原理
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耐火材料碳复合耐火材料
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二、 石墨的特性
对炉渣的不湿润性（ non-wetting for slag ）
高的导热性（ high thermal conductivity ）
低的热膨胀性（ Low thermal expamsion ）
除此以外，石墨与耐火材料在高温下不发生共熔。
抗渣性
热震稳定性
图15 润湿角与材料间的关系
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耐火材料碳复合耐火材料
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碳复合耐火材料既可以保持原耐火材料的特点，又能发挥组合后的新特性，它可以根据需要进行设计，取长补短，从而最大限度地达到使用要求的性能。如MgO-C砖有效地利用了镁砂的抗侵蚀能力强和碳的高导热性及低膨胀性,补偿了碱性制品抗剥落性差的最大缺点。
1、碳复合耐火材料的特点及优点
具有高的热震稳定性；
良好的抗熔渣和钢水的侵蚀性
使用寿命高
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耐火材料碳复合耐火材料
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2、碳复合耐火材料使用现状
几乎所有的电炉、转炉炉衬材料均为含碳耐火材料；
使用寿命几乎均在一万炉以上，通过采用溅渣护炉技术,武钢、济钢等钢厂的炉衬寿命均超过三万炉次。但吨钢耐材消耗还有待努力降低!
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耐火材料碳复合耐火材料
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2008-5-24
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二、碳—耐火氧化物的反应
碳复合耐火材料的制备和使用过程中以及用碳作还原剂制备金属与非氧化物时，都涉及碳与氧化物之间的反应。
最常用耐火氧化物有MgO、CaO、Al2O3、ZrO2、SiO2和Cr2O3 。
为什么没有Cr2O3-C复合耐火材料?
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耐火材料碳复合耐火材料
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MgO-C的氧化还原反应
1、MgO的稳定性随T↑， △G↑, 稳定性↓
CO稳定性随T↑，△G↓，稳定性↑
2、MgO的稳定性随P'Mg↑，△G↓，稳定性↑
CO稳定性随P'CO ↑, △G↑，稳定性↓
3、交点处发生：
MgO+C=Mg气+CO气
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耐火材料碳复合耐火材料
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在高温冶炼的条件下，只有MgO, CaO, Al2O3与ZrO2能与碳平衡共存。
MgO-C
Al2O3- ZrO2-C
Al2O3-C
而Cr2O3由于在高温下与碳反应，不能与碳共存，以及Cr是变价元素，因此Cr2O3不能与碳制成铬碳复合材料。
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耐火材料碳复合耐火材料
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碳与耐火氧化物的反应对碳复合耐火材料性能的影响
反应消耗了制品中的碳，破坏了材料的显微结构，对制品的使用性能有害；
伴随着反应的进行，制品内部的金属蒸汽不断向外扩散,当遇到氧化性气氛时沉积为耐火氧化物致密层，从而阻碍了炉渣的侵蚀,有利于制品抗渣性能的提高,同时形成的致密氧化物层能有效地阻止制品内部的氧化，抑制碳与耐火氧化物的进一步反应。
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耐火材料碳复合耐火材料
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