碳砖

一种碳质耐火材料

碳砖由焦炭、无烟煤或石墨与焦油为原料，经混合、成形，在还原焰中烧至1450℃而成的一种碳质耐火材料。碳的质量分数为88%～90%。能耐熔融金属及各种熔渣的侵蚀，但易氧化。用于砌筑高炉炉底及炉腹。

简介

碳砖是以碳质材料为原料，加入适量结合剂制成的耐高温中性耐火材料制品。碳砖原料包括无烟煤，焦炭和石墨，以及沥青、焦油和蒽油结合剂。无烟煤的挥发分少，结构致密，生产碳砖时多以它为骨料，加入冶金焦炭，以沥青作结合剂。

碳砖的技术要求一般含碳量≥92%；机械强度≥25MPa；灰分≤8%。外形尺寸要求严格，一般制品要进行一定的机械加工处理。

碳砖的质量介绍

1.有极高的耐火度

不熔化亦不软化。只有在很高温度时，才有挥发(>3000℃时)。但这一温度在高炉内是达不到的。

2.抗压强度大。

其抗压强度可达250～500kg/cm2，与粘士砖差不多。但粘土砖其抗压强度最高可达1000kg/cm2。

3.荷重软化点比粘土砖高的多。一般粘土砖之荷重软化温度为1400℃，而碳砖荷重软化温度是不存在的(即软化点极高)，但必须指出这只是对灰分不多的高质量碳砖而言。

4.抗渣性很好，除去含FeO高的渣以外，任何渣都不能起侵蚀作用。

5.有较高的耐磨强度，它的耐磨强度不次于黏土砖。

6.不为铁、渣所浸润(铁渣不能沾于碳砖上)，所以结瘤的机会，和与铁、渣起作用而损坏的机会较少。因此，过去会在炉身砌碳砖，认为这样可能使结瘤机会减少(因为一般炉瘤多在炉身处生成)，但结果证明，如果操作不正常，则还是照样有炉瘤生成的。

7.膨胀系数小。这是碳砖的特点之一，其他耐火材料远不如它。在高温下急冷也不会产生裂纹，这对某些由于易生裂纹而易损坏的部分(如炉底)是极需要的性质，所以炉底砌砖多用碳砖来砌成。

8. 导热性比粘土砖高的多，特别是石墨砖。但其效果可能是有益的，也可以是有害的。热损失大就是负效果，但在下部易使渣皮生成则是有利的。高炉下部用碳砖砌时，就可以不用冷却水冷却，而只用空气来进行自然冷却，甚至有些较小的高炉炉缸根本就不需要冷却。但一般仍是用冷却水箱的，因为有时碳砖质量不好，炉缸很易毁坏，若无冷却水箱便会产生铁渣穿漏事故，同时安装冷却水箱也并不十分麻烦，因此，在利用碳砖时也仍旧应用冷却水箱。

碳砖的制造，一般是用碾成很小粒度的含灰分少的焦炭(<10毫米)，加16～18%的煤焦油搅拌混合均匀，同时再破碎到6毫米，然后加压成型，同时也使气孔度减小，最后在密封的炉子中焙烧数昼夜，焙烧温度为1000℃。此炉中应毫无通空气的空隙；焙烧时用砂复盖于砖型上，使砖与空气完全隔绝由传导作用来加热砖坯。燃料消耗多及产量不高是造成碳砖价格昂贵的原因。

碳砖的性质

碳砖的热稳定性好，热胀系数小，耐高温,耐各种酸、碱、盐和有机溶剂的侵蚀，但在氧化气氛中容易氧化。

碳砖为暗灰色，有光泽，烧成良好的碳砖不沾污手，用小锤敲击有清脆声。耐火度和荷重软化温度高，抗热震性好；不被溶渣、铁水等润湿，几乎不受所有酸碱盐和有机药品的腐蚀，抗渣性好，高温体积稳定，机械强度高，耐磨性好，具有良好的导电、导热性。

另外，碳易氧化，无论是原料的煅烧或是制品的焙烧以及制品的使用，均要在还原气氛中进行。

碳砖的应用

碳砖不仅广泛应用于冶金工业，还用于铝电解槽。此外，广泛用在电镀工业的酸洗槽、电镀槽，造纸工业的溶解槽，化学工业的反应槽、贮槽，石油化学工业的高压釜，铁合金工业炉(或设备的内衬)、酸液、碱液槽衬和管路，以及熔炼有色金属(如铝、铅、锡等)的炉衬。

由于碳砖的上述性质，故被广泛应用于砌筑高炉炉底、炉缸。近年来使用范围不断扩大，炉腹和炉身下部也开始采用碳砖。可提高高炉的连续作业时间，延长使用寿命。

高炉炉缸用耐火材料性能的好坏是影响高炉寿命的关键因素之一。在高炉炉缸用耐火材料的发展中，一是改进碳砖的性能、结构，采用高热导、高纯度、微气孔的热压碳砖，以克服由于碱侵蚀、碳沉积、铁水渗透等因素造成炉缸的毁损；二是采用新的炉缸材料。由法国Savoi公司开发的“陶瓷杯”技术，现已在世界范围被接受和采用，迄今为止已有21座高炉采用了“陶瓷杯”技术，最大容积有5000m3的高炉，到1997年将另有11座投入使用。“陶瓷杯”技术的显著特点是大大减少了铁水渗透引起的毁损，减少热损失，使易造成碳砖脆化的800℃等温层移至陶瓷杯砌层内，消除了由于铁水温度提高和铁水流量加大而造成的出铁口区域的过早损毁，从而提高了炉缸的寿命。

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