什么是含碳耐火磚？含碳耐火磚的典型制品是MgO—C、Al2O3—C、ZrO2—C質(zhì)耐火磚，其中MgO—C質(zhì)耐火磚是在1970年左右試驗(yàn)成功，作為水冷電爐側(cè)墻磚試用，其后用于轉(zhuǎn)爐，確認(rèn)效果良好，因而迅速普及。MgO—C磚的特點(diǎn)是：耐爐渣侵蝕和抗熱震性良好。
以前鎂鉻質(zhì)及白云石質(zhì)磚的缺點(diǎn)是吸收爐渣成分，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剝落。MgO—C質(zhì)磚通過加入石墨，消除了這一缺點(diǎn)，其特點(diǎn)是將反應(yīng)層限定在工作面。MgO—C質(zhì)磚的開發(fā)已經(jīng)歷了28年。在這期間，研究了氧化鎂原料的質(zhì)量及使用粒度、石墨的選擇、金屬的應(yīng)用等。工作面達(dá)到新規(guī)定的溫度時(shí)，背面也有相當(dāng)廣泛的溫度分布。此時(shí)，根據(jù)碳結(jié)合的形成情況，預(yù)測會(huì)在內(nèi)部形成脆弱層，必須充分掌握各溫度區(qū)域的特性。
我們已經(jīng)了解到，在鋼鐵生產(chǎn)工藝中，雖然還存在著許多氧氣分壓比較低的作業(yè)情況，但是含碳耐火磚能夠普及的理由是其具有吸收高溫下的熱變化而產(chǎn)生的應(yīng)力，防止熔融金屬或爐渣浸潤等耐火磚所要求的基本特性的緣故。研究了這種耐火磚的結(jié)合劑酚醛樹脂、各種瀝青、金屬粉末及其高溫結(jié)合反應(yīng)。另外，對(duì)于這種耐火磚，開發(fā)出防止氧化材料是必要條件。

含碳不燒磚應(yīng)用

含碳不燒磚是隨著鋼鐵冶煉新技術(shù)、新工藝、新裝備的發(fā)展而產(chǎn)生的，是在耐火材料領(lǐng)域中開發(fā)研究和推廣應(yīng)用活躍的領(lǐng)域，并且取得了豐碩的成果。含碳不燒磚的品種較多，主要有鋁炭磚、鋁鎂炭磚、鋁鋯炭磚、Al2O3-SiC-C磚、鎂炭磚、鎂鈣炭磚和鎂白云石炭磚等。該類磚在高爐、煉鋼轉(zhuǎn)爐和電爐、鋼包、澆鋼系統(tǒng)、魚雷式鐵水罐和高爐出鐵溝等熱工設(shè)備上應(yīng)用，取得顯著效果。本節(jié)介紹重要的含碳不燒磚品種，配制原則、生產(chǎn)工藝和性能。鋁炭磚鋁炭磚屬于鋁炭質(zhì)耐火材料范圍。所謂鋁炭質(zhì)耐火材料就是用含氧化鋁材料和炭素材料作原料、有時(shí)摻加碳化硅、金屬硅等外加物，用樹脂等有機(jī)結(jié)合劑制成的炭結(jié)合耐火材料。其品種有鋁炭質(zhì)滑板磚、鑄口磚、耐堿鋁炭磚和高爐鋁炭磚等，性能特點(diǎn)是抗侵蝕性強(qiáng)、熱震穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高和熱導(dǎo)率高。

高爐鋁炭磚是高爐內(nèi)襯更新?lián)Q代的良好材料，其性能優(yōu)于高爐內(nèi)村傳統(tǒng)耐火磚，與氮化硅結(jié)合碳化硅磚的性能相似，成本降低2/3。因此，鋁炭磚問世以來，已在高爐上得到了應(yīng)用，并獲得良好的使用效果。高爐鋁炭磚的品種不同，使用的原材料也有區(qū)別。耐火骨料和粉料主要用、一級(jí)礬土熟料，也可用白剛玉、椋剛玉等材料；炭素材料主要用鱗片石墨，還有中溫瀝青等；碳化硅則用或一級(jí)品，也可用致密SiC；結(jié)合劑用酚醛樹脂，其固含量≥75%，游離酚≤6%，殘?zhí)剂俊?3%，含水率≤2%，密度1.1g/cm3左右。該磚用的耐火骨料臨界粒徑為8mm，其通用配合比：粗骨料40%~60%、細(xì)骨料5%~20%、鱗片石墨8%~15%、SiC4%~10%、耐火粉料15%~25%和結(jié)合劑4%~6%。
另外，根據(jù)需要摻加超微粉、抗堿劑和膨脹劑等外加物。鋁炭磚的生產(chǎn)工藝流程。其技術(shù)措施是耐火骨料多級(jí)級(jí)配，外加物或固體結(jié)合劑與耐火粉料制成預(yù)混合粉，同時(shí)摻加適量的外加劑?；炝蠒r(shí)，先加顆粒料和結(jié)合劑，待顆粒料完全被結(jié)合劑包裹后，再加各種粉料，混練15-20min；拌和料在300t壓磚機(jī)上成型，加壓次數(shù)不少于10次。壓磚機(jī)噸位越大，加壓次數(shù)越少，但不得少于5次、同時(shí)，操作應(yīng)先輕后重，便于排氣和減少裂紋。成型后的半成品，檢驗(yàn)外觀、尺寸和質(zhì)量等。檢驗(yàn)合格的半成品，裝入倒焰窯中焙燒固化，直接或間接加熱均可。焙燒固化溫度依結(jié)合劑的品種而定，一般為200-250℃，焙燒時(shí)間一般為20-50h。其中，在50-60℃時(shí)樹脂開始軟化，在100-110℃時(shí)樹脂中的溶劑排除，因此應(yīng)適當(dāng)保溫。達(dá)到固化溫度時(shí)，為了使反應(yīng)進(jìn)行完全并形成炭結(jié)合，也應(yīng)適當(dāng)保溫。當(dāng)然，炭結(jié)合的終形成，是在較高溫度下進(jìn)行的。出窯后的制品，應(yīng)堆放在庫房內(nèi)，也可暫時(shí)露天貯放。
鋁炭磚熱處理后的性能較好，耐壓強(qiáng)度一般為35~45MPa；熱面溫度為900℃時(shí)，熱導(dǎo)率一般約為10W/（m·K）；抗堿性試驗(yàn)后磚的耐壓強(qiáng)度25~50MPa，透氣度也很小。透氣度為零稱為致密型鋁炭磚。致密型鋁炭磚具有優(yōu)良的抗堿性能，經(jīng)過抗堿試驗(yàn)后，強(qiáng)度不但不降低，反而提高了；鋁炭磚進(jìn)行抗渣性試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)減重為21%時(shí)，仍顯示出優(yōu)良的性能。鐵水熔蝕指數(shù)，鋁炭轉(zhuǎn)為≤2.85%，而炭塊一般為25%左右。致密型鋁炭磚與氮化硅結(jié)合SiC磚相比，在相同抗渣試驗(yàn)條件下，前者失重率約為0.7%，棱角完整有斜裂紋，后者失重率為0.9%左右，棱角完整有斜裂紋。這就是說，鋁炭磚也具有優(yōu)良的抗渣性能。鋁炭磚使用后的殘磚，一般來說失去結(jié)合劑而喪失強(qiáng)度，呈粉狀。如鋁炭磚經(jīng)埋炭燒成后，則無此現(xiàn)象，故燒成鋁炭磚應(yīng)運(yùn)而生，但某些性能稍遜于不燒鋁炭磚。