耐火材料工艺-含碳耐火材料1.ppt

《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料耐火材料工艺学武汉科技大学武汉科技大学国家级精品课程国家级精品课程第4章 碳复合耐火材料-ⅠDate1《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料本节课主要内容• 了解碳复合耐火材料发展的背景、历程及 地位 • 理解“碳”与“炭”的区别• 掌握石墨的特性及含碳耐火材料的优点 • 熟知目前含碳耐火材料急需解决的问题Date2《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料已学知识点回顾Ø1、耐火材料制备过程中的物理、化学以及工程学 问题；Ø2、耐火材料的组成、结构与性质以及它们之间的 关系； Ø3、耐火材料使用过程中的物理与化学过程及其损 毁机理一、耐火材料学主要研究的内容Date3《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料已学知识点回顾Ø1、使用寿命、降低消耗——过去及大多现在；Ø2、耐火材料的功能化——现在及未来；Ø3、节能减排——未来。

二、耐火材料研究的目标——过去，现在和将来Date4《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料已学知识点回顾Ø高炉炼铁——将铁矿石制备还原成含碳铁 水的过程： üFe2O3+3CO=2Fe+3CO2, üFe3O4+4CO=3Fe+4CO2 Ø炼钢过程——将含碳铁水中的碳氧化、除 杂、合金化的过程三、钢铁冶金的过程Date5《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料已学知识点回顾Ø 1、考虑耐火材料的耐火度例如粘土砖的耐火度为 1730℃，而其使用温度仅为1350℃ Ø 2、考虑耐火材料的高温结构强度，通过其荷重软化 点来表征耐火材料的使用温度必须要低于其荷重软 化点例如粘土砖的耐火度为1730℃，而其荷重软化 点为1350℃，因此最高使用温度仅为1350℃ Ø 3、考虑耐火材料要具有高的热稳定性；四、高温工业选择耐火材料的依据Date6《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料已学知识点回顾Ø 具有高温化学稳定性 。

例如，硅砖只能做酸性熔渣的 耐火材料，而不能做为碱性熔渣的耐火材料；而镁砖 则恰好相反，只能做碱性熔渣的耐火材料 Ø 考虑材料的致密度满足前述条件下，尽量选择体积 密度小的材料，以减少蓄热增强体温 Ø 在用作电炉内衬时，还需考虑其导电性 Ø 耐火材料的性能必须要满足生产要求，在此基础上， 考虑其经济要求，尽量使生产成本最低 Date7《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料传统耐火材料：MgO、Al2O3 、MA、A3S2……离子晶体、熔点高、储量丰富与炉渣亲和性润湿性好、脆性材料、热导率小抗渣性与热震稳定性差4.1 碳复合耐火材料发展概况(背景、历程和地位) （1）背景氧化物为主特点：Date8《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料新的冶炼技术的需要铁水的预处理顶吹、顶底复吹、超高功率电炉炉外精炼、连铸比的不断提高要求耐火材料使用寿命(service life)要高Date9《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料上个世纪80年代初至80年代末的二伊战争二伊战争石油危机重油紧缺----如何节能降耗？能源危机的需要Date10《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料（（2 2）） 历程历程国外国外国内国内上世纪70年代末期，日本九洲耐火材料公司渡渡 边明边明等人研制成功镁碳砖，在多国申报专利；镁碳 砖最先用于电炉电极的热点热点部位；1978年用于转炉 底吹转炉供气嘴供气嘴，1979年用于转炉的各个部位各个部位。

1980前后年开始研究含碳耐火材料，且列入国 家“七五”(1985~1989)科技攻关项目1987年9~12月在鞍钢三炼钢厂转炉上试用镁碳 砖后，仅用一年时间就超额完成了“七五”转炉炉龄 达千次的攻关目标上世纪80年代后期，在全国各大中小钢厂普遍 推广使用MgO-C质耐火材料作为转炉和电炉的炉衬 Date11《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料（（3 3）地位）地位 碳复合耐火材料是目前钢铁冶金工业中应用最广碳复合耐火材料是目前钢铁冶金工业中应用最广 泛的一种耐火材料，图示说明泛的一种耐火材料，图示说明炼铁系统炼钢系统连铸系统Date12《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料高炉Date13《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料主沟渣沟铁沟 Al2O3-SiC-CAl2O3-SiC-C高炉出铁场Al2O3-SiC-CAl2O3-SiC-C铁沟浇注料高炉出铁口用 Al2O3-SiC-C炮泥Date14《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料出铁口沟盖主沟 渣沟铁沟摆动流槽 高炉出铁口组成Date15《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料高炉出铁口高炉出铁口Al2O3-SiC-C质炮泥Date16《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料IronmakingIronmaking——torpedo ladle——torpedo ladle（（鱼雷罐））炼铁——鱼雷罐(运送铁水、铁水预处理脱P,S)Al2O3-SiC-C砖Date17《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料AlAl2 2O O3 3-MgO-C-MgO-C砖砖 AlAl2 2O O3 3-SiC-C-SiC-C砖砖红柱石砖或Al2O3-SiC-C砖低水泥浇注料红柱石砖Date18《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料转炉系统顶吹氧气管底吹氩气管Date19《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料转炉炼钢系统铁水包转炉Al2O3-SiC-C砖MgO-C砖(MgO-CaO-C砖)鞍钢250T转炉Date20《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料氧枪出钢口转炉炉口耳轴转炉耐火材料内衬 吹气时的流动状态气体空间渣层金属液内 衬 全 部 是 碳 复 合 耐 火 材 料Date21《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料三相交流电炉炼钢示意图 工 作 衬 全 部 是 含 碳 耐 火 材 料Date22《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料内衬：MgO-C，高碳导电 炉底砖（MgO-C砖）及 MgO-C捣打料(阳极)直 流 电 弧 炉Date23《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料连连 铸铸 系系 统统钢包:渣线——MgO-C砖包衬——Al2O3-MgO-C砖连铸三大件塞棒——Al2O3-C质长水口——Al2O3-C质浸入式水口——Al2O3-C质滑板——Al2O3-ZrO2-CSEN（submerged entry nozzle）浸入式水口SES（Submerged entry shroud）浸入式水口双板滑动式水口工作示意中间包底滑板执行机构Date24《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料钢包渣线MgO-C包衬:Al2O3-MgO-CAl2O3-MA-C钢包—中间包系统长水口Al2O3-CDate25《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料钢壳渣线：镁碳砖 包衬：铝镁碳砖钢包结构示意图Date26《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料钢包(盛钢桶)内衬耐火材料Date27《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料出完钢后的钢包渣线钢水作用区精炼炉钢包Date28《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料碳复合耐火材料的种类炼铁系统（高炉炮泥、铁沟、渣线、鱼雷罐等）：Al2O3-SiC-C、Al2O3-MgO-C系列炼钢系统（转炉、电炉）：MgO-C、MgO-CaO-C系列连铸系统（钢包、钢包滑板、水口、长水口、中间包滑板、 浸入式水口、塞棒等）：MgO-C、Al2O3-C、MgO-Al2O3-C系列Date29《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料（（4 4）） “ “碳碳” ”与与“ “炭炭” ”的区别的区别“碳”是一种元素，符号为C。

炭” 是碳，且以无定形碳为主的 人造物质(artifact, non-natural )炭的化学成分主要是碳，且其中 的碳以无定形(非晶)结构存在碳”与“炭”的关系：炭=无定形碳+杂质实际应用时 重点看是不是无定形碳，从而确定该 用何字三维结构Date30《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料（（5 5）） 石墨的特性及含碳耐火材料的优点石墨的特性及含碳耐火材料的优点 石墨是元素碳的一种同素异形体（金刚石 、C60、石墨烯、纳米碳管） 天 然 石 墨 类 型致密结晶状石墨 （块状）:结晶明显,晶 体肉眼可见，直径>0.1毫米 ，品位高，含碳 量为60～65%，有时达80～98%鳞片石墨，呈鳞片状，有大鳞片和细鳞 片之分品位10～25%之间可浮性好隐晶质石墨（土状石墨）晶体直径<1 微米，特点是表面呈土状，缺乏光泽，润滑 性差品位较高一般的60～85%少数高 达90%以上石墨外观Date31《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料是以石油焦、沥青焦等为主要原料 ，以沥青为结合剂，压制成型后，经 2500~3000℃高温非氧化气氛下进行石石 墨化墨化处理而得。

特点：含碳量高（99％以上），灰 分少（不超过0.5％），但其结晶程度 不如天然鳞片状石墨，且生产工艺复 杂含碳耐火材料中大量使用的是天然 鳞片石墨（自然界的薄片石墨）人人 造造 石石 墨墨Date32《《耐火材料工艺学耐火材料工艺学》》第第4 4章章 氧化物氧化物- -碳复合耐火材料碳复合耐火材料石墨结构示意图 石墨（Graphite）的基本性质真空中熔点为3850℃,挥发点为4250℃；低 压下升华温度:2200 ℃,其强度随温度的升高而 增加六角网状平面上的每个碳原子与周围碳原 子形成三个共价键,另一个电子在该平。