碳质制品是另一类中性耐火材料,根据含碳原料的成分和制品的矿物组成,分为碳砖、石墨制品和碳化硅质制品三类。碳砖是用高品位的石油焦为原料,加焦油、沥青作粘合剂,在1300℃隔绝空气条件下烧成。石墨制品(除天然石墨外)用碳质材料在电炉中经2500~2800℃石墨化处理制得。碳化硅制品则以碳化硅为原料,加粘土、氧化硅等粘结剂在1350~1400℃烧成。也可以将碳化硅加硅粉在电炉中氮气氛下制成氮化硅-碳化硅制品。
生产镁碳砖的主要原料,镁砂质量的优劣对镁碳砖的性能有着极为重要的影响,如何合理地选择镁砂是生产镁碳砖的关键。镁砂有电熔镁砂和烧结镁砂,它们具有不同特点。电熔镁砂:晶粒大,杂质少,硅酸盐相少,晶粒直接结合程度高,晶界少。烧结镁砂:晶粒细小,杂质与硅酸盐相相对叫多,直接结合程度较差。对于镁砂原料,除了化学成分外,在组织结构方面,还要求高密度和大结晶,因此,作为生产镁碳砖用的镁砂原料质量指标,应考察下列内容1,氧化镁含量(纯度)2杂质的种类特别是.C/S和B2O3含量3镁砂的密度、气孔孔径、气孔形态等(烧结性)。
镁铝碳砖PN系列铝镁碳砖采用特级铝矾土或刚玉为骨料,钢包用镁碳砖炉转用镁碳砖并着重强化基质,以酚醛树脂为结合剂,采用机压成型,具有抗侵蚀、抗剥落、强度高等特点,适用于钢包包底和包壁等部位。PN系列镁铝碳砖是在铝镁碳砖的基础上调整了工艺和技术,增强了材料的抗侵蚀性和抗剥落性,适用于钢包包底和包壁等部位,能明显提高钢包的使用寿命。碳在耐火材料中的应用在当下冶金行业中的应用已相当的广泛,在过去,为了适应冶金新工艺和耐火材料技术发展,开发了许多新产品。耐火材料专家很早就了解到不同形式的碳在耐火材料中所表现出的优良镁铝碳砖性能。
生产MgO-C砖常用的结合剂有煤焦油,煤沥青和石油沥青,转炉烧结镁砖以及特殊碳质树脂,多元醇,沥青变性酚醛树脂,合成树脂等。目前所用到的结合剂有以下几种类型:沥青类物质。焦油沥青是一种热塑性材料,具有与石墨、氧化镁亲和力大,炭化后残碳率高,成本低的特点,过去曾大量使用;但是焦油沥青中含有致癌的芳香烃,转炉烧结镁砖销售尤其是苯并茁含量高;由于环境意识的加强,现在焦油沥青的使用量在减少。树脂类物质。合成树脂是由苯酚和甲醛反应制得,在常温下便能和耐火材料颗粒很好的混合,炭化后残碳率高,是当前生产MgO-C砖用主要结合剂;但它炭化后形成的玻璃态网络结构,对耐火材料的抗热震性和抗氧化性都不理想。
配料中加入石墨的质量和数量至关重要。一般来说,增加耐火砖中石墨含量,耐火砖的抗渣性和热震稳定性会提高,但强度和抗氧化性均会降低,若镁碳砖中碳含量太少(<10%),耐火砖中不能形成网络骨架,则碳的优势不能有效地发挥。所以,碳含量在10—20%范围内较为合适。混料过程中,为了使石墨均匀地包围在镁砂颗粒周围,加料顺序应为:镁砂颗粒→结合剂→石墨→镁砂细粉与添加剂粉。由于石墨含量大、密度小,添加剂量又非常少,欲混合均匀,需要较长的时间,但混合时间过长又容易使镁砂颗粒周围的石墨和细粉脱落,所以混合时间要适当。
通过转炉喷枪耐火浇注料的应用,加入纯铝酸钙水泥可使浇注料具有较高的强度,电炉喷补料但纯铝酸钙水泥加入量过多将带入较多的CaO,从而降低浇注料的高温性能;因此,在保证一定的常温强度和施工性能的条件下,应尽量减少其加入量,以提高浇注料的高温性能;其加入量以5%为宜。在浇注料中加入一定量的硅灰,对于降低加水量、提高水泥水化结合强度、降低浇注料气孔率、提高其中温强度贡献很大;同时,由于硅灰的主要成分是SiO2,且杂质含量较多,当其加入量过高时易降低浇注料的高温性能。