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1、氧化物—碳復(fù)合耐火材料1.碳復(fù)合耐火材料概況與理論基礎(chǔ)；2.MgO-C質(zhì)耐火材料的制備與應(yīng)用；3.MgO-CaO-C質(zhì)耐火材料的制備與應(yīng)用；4.Al2O3-C質(zhì)耐火材料的制備與應(yīng)用；本章要點：2021/7/301一、碳復(fù)合耐火材料概況新的冶煉技術(shù)的需要熱震穩(wěn)定性差；抗渣性差；使用壽命低。能源危機（1）研究開發(fā)背景碳復(fù)合耐火材料也稱含碳耐火材料。頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐示意圖2021/7/302（2）碳復(fù)合耐火材料在冶金工業(yè)中的地位碳復(fù)合耐火材料是目前鋼鐵冶金工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的一種耐火材料。高爐2021/7/303高爐結(jié)構(gòu)具有頂部封
2、閉裝置的爐喉2021/7/304主溝渣溝鐵溝Al2O3-SiC-CAl2O3-SiC-CCastingBedofBlastFurnaceAl2O3-SiC-CAl2O3-SiC-C鐵溝澆注料高爐出鐵口用Al2O3-SiC-C炮泥高爐出鐵場2021/7/305高爐出鐵口Al2O3-SiC-C質(zhì)炮泥2021/7/306魚雷罐煉鐵——魚雷罐(運送鐵水、鐵水預(yù)處理脫P,S)Al2O3-SiC-C磚2021/7/307轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)鐵水包轉(zhuǎn)爐Al2O3-SiC-C磚MgO-C磚(MgO-CaO-C磚)鞍鋼250T轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)2021/7
3、/308轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)示意圖氧槍出鋼口轉(zhuǎn)爐爐口耳軸環(huán)轉(zhuǎn)爐底耐火材料內(nèi)襯吹氣時的流動狀態(tài)氣體空間渣層金屬液內(nèi)襯全部是碳復(fù)合耐火材料2021/7/309三相交流電爐煉鋼示意圖工作襯全部是含碳耐火材料2021/7/3010耐高溫的MgO-C導(dǎo)電爐底磚及MgO-C搗打料(陽極)直流電弧爐2021/7/3011連鑄系統(tǒng)鋼包:渣線——MgO-C磚包襯——Al2O3-MgO-C磚連鑄三大件塞棒——Al2O3-C質(zhì)長水口——Al2O3-C質(zhì)浸入式水口——Al2O3-C質(zhì)滑板——Al2O3-ZrO2-C雙板滑動式水口工作示意中間包底部滑板執(zhí)行機
4、構(gòu)2021/7/3012鋼包渣線MgO-C包襯Al2O3-MgO-C鋼包—中間包系統(tǒng)長水口Al2O3-C2021/7/3013鋼殼渣線：鎂碳磚包襯：鋁鎂碳磚鋼包結(jié)構(gòu)示意圖2021/7/3014出完鋼后的鋼包渣線鋼水作用區(qū)精煉爐鋼包2021/7/3015(3)目前碳復(fù)合耐火材料需解決的問題石墨的高導(dǎo)熱熱損失大,不利于節(jié)能作為爐襯材料向鋼液中滲碳不利于冶煉低碳鋼等品種鋼2021/7/3016鱗片較大的石墨具有金屬光澤。種類：天然石墨和人造石墨。人造石墨是以石油焦、瀝青焦等為主要原料，經(jīng)2000℃以上的高溫石墨化處理而得。其特
5、點是含碳量高（99％以上），灰分一般少（不超過0.5％），但其結(jié)晶程度不如天然鱗片狀石墨，且生產(chǎn)工藝復(fù)雜。碳復(fù)合耐火材料中大量使用的是天然鱗片石墨（自然的薄片石墨）。（4）石墨的特性及碳復(fù)合耐火材料的優(yōu)點2021/7/3017①耐高溫性能好；②導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好；③特殊的抗熱震性能；石墨結(jié)構(gòu)示意圖二、石墨的基本性質(zhì)真空中:3850℃,低壓下升華溫度:2200℃,其強度隨溫度的升高而增加.因六角網(wǎng)狀平面上的每個碳原子只形成三個共價鍵,另一個電子在該平面上自由移動,且與相鄰平面上碳原子的剩余電子作為電子云存在于網(wǎng)狀平面之間,使石
6、墨具有良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性石墨具有各向異性,宏觀膨脹系數(shù)不大;在溫度驟變時具體積變化不大,同時具有良好的導(dǎo)熱性能,因而石墨抗熱震性能優(yōu)良.2021/7/3018④潤滑性；石墨層間結(jié)合力弱,使之具有潤滑性;鱗片越大,潤滑性越好.⑤良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗侵蝕能力。石墨在常溫下具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性,不受任何強酸強堿及有機溶劑的侵蝕.但石墨在空氣中易氧化，用于碳復(fù)合耐火材料時應(yīng)該采取相應(yīng)的防氧化措施。2021/7/3019對爐渣的不濕潤性高的導(dǎo)熱性低的熱膨脹性石墨與耐火材料在高溫下不發(fā)生共熔。石墨的特性抗渣性熱震穩(wěn)定性潤濕角與材料間
7、的關(guān)系2021/7/3020碳復(fù)合耐火材料既可以保持原耐火材料的特點，又能發(fā)揮組合后的新特性，它可以根據(jù)需要進行設(shè)計，取長補短，從而最大限度地達到使用要求的性能。如MgO-C磚有效地利用了鎂砂的抗侵蝕能力強和碳的高導(dǎo)熱性及低膨脹性,補償了堿性制品抗剝落性差的最大缺點。三、碳復(fù)合耐火材料的特點及優(yōu)點具有高的熱震穩(wěn)定性；良好的抗熔渣和鋼水的侵蝕性使用壽命高2021/7/3021四、碳復(fù)合耐火材料使用現(xiàn)狀幾乎所有的電爐、轉(zhuǎn)爐爐襯材料均為含碳耐火材料；使用壽命幾乎均在一萬爐以上，通過采用濺渣護爐技術(shù),武鋼、濟鋼等鋼廠的爐襯壽命均
8、超過三萬爐次。但噸鋼耐材消耗還有待努力降低!2021/7/3022第一節(jié)碳復(fù)合耐火材料的理論基礎(chǔ)碳的氧化一、碳(石墨)-氧反應(yīng)2021/7/3023C-O反應(yīng)的與T的關(guān)系2021/7/3024研究C－O反應(yīng)熱力學(xué)，得如下結(jié)論：當PO2很小時，Pco的分壓就達1atm；隨著PO2的增加，Pco增大；與PCO＝1atm相
