碳在耐火材料中的作用

　　碳在耐火材料中的應用在當下冶金行業中的應用已相當的廣泛，在過去，為了適應冶金新工藝和耐火材料技術發展，開發了許多新產品。耐火材料專家很早就了解到不同形式的碳在耐火材料中所表現出的優良性能。在耐火氧化物中，碳可以減小熔渣、鋼水與耐火材料的潤濕性，增加其導熱性，降低其膨脹，因而使耐火材料具有優良的抗熱震性能。另外，碳具有較高的熱穩定性，其升華溫度約4000℃。在110~140bar的壓力下，碳在相圖中的三相點(固/液/氣)接近 4020℃，因此，在低於110bar壓力時，碳升華而不熔化。由於碳在高溫下氧化，因此以上研究結果隻能在特定的條件下才能應用。

　　目前，含碳耐火材料重要的應用領域為：

　　1.轉爐、電爐和鋼包工作襯

　　2.熔煉金屬用坩堝

　　3.連鑄用關鍵部件

　　4.高爐煉鐵用耐火材料

　　5.通過添加碳，可生產多種耐火磚，特別是鎂碳質高級堿性耐火材料。

　　向耐火材料中添加碳有多種方法：

　　1.焦油瀝青或合成樹脂浸漬

　　燒結氧化物耐火材料的開口氣孔率約為12%，這些孔隙大部分可被焦油瀝青或樹脂所填充。由於揮發份的揮發、致密度相對較低，這類製品的殘碳率約為2%~3%。

　　2.焦油瀝青或樹脂結合

　　一般來說，生產鎂碳質耐火材料，其結合劑的加入量為3%~5%，殘碳率約為50%，炭化後碳含量減少至1.5%~3%，同時，為了增加製品的碳含量，還加入1%~3%的碳黑，使終製品中的碳含量為3%~6%。

　　3.添加固體碳

　　除了加入焦油瀝青或樹脂結合劑外，還可加入 5%~15%石墨，使終製品中的碳含量為6%~18%。

　　鎂碳磚是一種典型的複合材料，它結合了碳素材料的優良的耐火性能以及形成的二次致密MgO 層的優良性能。

　　碳在鎂碳質耐火材料的侵蝕機理中起著決定性的作用。其機理是碳難被矽酸鹽渣潤濕(因此難以被熔體滲透)，MgO被碳還原，形成的Mg蒸汽在渣與耐火材料界麵再次氧化形成MgO層，抑製了碳的進一步氧化。上述過程會受到電流的影響，其可能性和影響程度是當今陶瓷、玻璃和結構材料研究院研究的課題。