炭砖

耐高温中性耐火材料制品

炭砖是以焦炭、无烟煤和石墨为主要原料，以沥青、焦油和蒽油等有机材料为结合剂制成的耐高温中性耐火材料制品。炭砖的耐火度高，导热性和导电性高，具有很好的抗渣性。而且热稳定性好，热胀系数低，高温强度高，耐高温，耐磨性好，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。

介绍

制造炭砖的主要原料是碎焦炭和无烟煤，黏结剂是煤焦油或沥青。炭砖与其他普通耐火材料相比，不仅抗压强度大，热膨胀系数小，耐磨性好，耐火度和荷重软化温度高，耐急冷急热性好，而且抗渣性特别好。因此，凡是冶炼不怕渗碳的铁合金品种，都可以采用炭砖作为矿热炉炉衬材料。

但炭砖在高温条件下极易氧化，而且其导热系数和导电系数都较大，在铁合金生产中，炭砖主要用于砌筑矿热炉不暴露于空气部分的炉墙、炉底。

炭砖广泛应用于冶金工业。高炉炭砖用量最大，许多高炉的炉底、炉缸和炉腰是用炭砖砌筑的；还用于铝电解槽和电石炉，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，石油化工的高压釜等。

普通炭砖

普通炭砖由焦炭或热处理过的无烟煤与煤焦油等在还原焰中烧成的一种中性耐火材料。含碳约88%-90%。具有高的热稳定性、耐火度、导热性和导电性。能抗熔融金属和熔渣的侵蚀，但易被氧化。

普通高炉炭砖用于砌筑冶炼强度较低的容积为1000～2500m3的中型高炉。以优质无烟煤(煅烧温度1250℃左右)为主要原料，并加入一定量的冶金焦和石墨，挤压成型后，生坯装入焙烧炉中焙烧，温度应达到1100℃以上，焙烧后按用户提供的图纸使用铣床及刨床进行机加工，加工后的炭砖在制造厂进行预安装及检查相邻块间的缝隙。

微孔炭砖

为了改善普通炭砖抗氧化、抗侵蚀和渗透能力差的缺点，又开发出平均孔径小于0．5μm的微孔炭砖。微孔炭砖是以高温(1500～2000℃)煅烧无烟煤为主要原料，加入少量的石墨粉和硅粉，以中温沥青为结合剂而制成的耐火材料制品。

微孔炭砖中微气孔的形成是因为在炭砖中添加了金属硅Si。硅颗粒在一定温度下熔化、汽化，向炭砖裂纹、孔隙中渗透和扩散．形成再分布。气态的Si在一定温度下与碳反应生成自结合β-SiC。这种β-SiC几乎充填了炭砖内所有的裂纹和气孔，并在气孔壁上沉积。反应生成的β-SiC有充填气孔，减少气孔孔径和降低透气度的明显作用。

微孔炭砖不仅具有优良的常规性能，而且还具有良好的抗碱性、导热性、抗铁水熔蚀性、抗氧化性和抗铁水渗透性等使用性能。微孔炭砖主要应用在高炉上那些异常侵蚀区和环缝侵蚀严重的部位以及高炉其他薄弱环节处。

高炉自焙炭砖

自焙炭砖是我国炼铁和碳素生产工作者经过多年的艰苦探索开发出的一种碳质耐火材料。自焙炭砖系采用高温燃烧无烟煤为骨料，以燃烧无烟煤和焦炭混合粉料为细粉，使用中温煤沥青作黏结剂，在一定温度下混捏均匀，并采用高频模压振动成型制成的，具有精确外形尺寸和特定理化性能的制品。它具有耐高温、导热性好、高温强度大、抗渣铁侵蚀性强、价格低等特点。

自焙炭砖在生产使用过程中具有如下特点：

①生产工艺简单．投资成本低，施工简便易行；

②具有规则的外形，不需精密加工即可砌筑成所需的炉衬；③经过烘炉和高炉生产时的热量进行焙烧，可形成近于无缝整体炉衬；

④在焙烧过程中(单面受热条件)，煤焦油沥青挥发物产生逆向移动，在工作热端基质孔隙中生成热解碳并填充气孔，使砖体自行致密；

⑤能够吸收炉衬升温时产生的温度应力，缓解了热应力对炉衬的破坏；

⑥在炉内高温渣铁等介质催化作用下产生非均质石墨化转变，提高了炉衬导热能力和抗化学侵蚀性能，使1150℃铁水凝固等温线向炉内迁移。

由于自焙炭砖的特性和在炉内的质变，最终提高了炉衬的稳定性和耐用性，从而使自焙炭砖能在中小高炉普遍应用，并取得良好的技术经济效果。在大型高炉采用半石墨质自焙炭砖，能降低铁水熔融指数，提高热导率，提高抗碱侵蚀性能，增强抗氧化性能，改善耐冲刷磨损性能，减小残余收缩。

高温模压炭砖

高温模压炭砖是美国联合碳素公司(UCAR)于20世纪70年代研制成功的产品，高温模压炭砖具有优良的高温性能；热导率高，导电性好；良好的抗碱侵蚀性能；抗热震性、热冲击性好；低渗透性，孔隙度小，气孔封闭，吸水性能极弱，炭砖尺寸小，单块炭砖的温差小等特点，主要用于炉缸、炉腹、下炉身等部位。由于高温模压工艺的限制，这种炭砖尺寸较小，大约不超过500mm×250mm×120mm。采用高温模压炭砖时需要独特的砌体设计及特制的黏结材料。

高温模压炭砖有碳质和半石墨质，美国联合碳素公司的碳质高温模压产品代号为NMA、半石墨质高温模模压产品代号为NMD。NMA炭砖以无烟煤、石油焦或炭黑为原料，经分级，与沥青等黏结剂混合，并加入一定量的二氧化硅及石英(约9%～9．5%)，以提高抗碱侵蚀而加，采用通电热模加压方法成型。其特点为体积稳定性好、低渗透性、高导热性及良好的抗碱侵蚀性，适用于砌筑高炉炉底及炉缸。半石墨化NMD热压炭砖也是以电煅烧无烟煤为原料，并加入一定量的人造石墨碎块、少量的二氧化硅及石英，也采用通电热模加压方法成形，并经800～

1400℃焙烧，使黏结剂碳化。它具有比NMA炭砖更好的耐碱侵蚀性能，更适合于砌在高炉炉腹、炉腰及炉身下部。

半石墨质炭砖

半石墨质炭砖的主要特点是采用高温电煅烧无烟煤为原料，电煅烧的温度可达到1500～2000℃，使无烟煤进入半石墨化状态(电阻率比一般煅烧无烟煤下降50%以上)，生产时半石墨质炭砖一般不使用冶金焦为粉料，而使用磨碎的石墨碎屑(石墨电极废品或加工时的切削碎屑)为粉料，这种半石墨质砖的导热性能有明显提高，而且抗碱金属盐类腐蚀能力也比普通炭砖好得多，有逐渐取代普通炭砖的趋势。半石墨质高炉炭砖用于砌筑强化冶炼高炉的炉底下部、炉缸上部。

铝电解用半石墨质阴极炭块根据生产工艺不同分为两种：一是以优质高温电煅烧无烟煤(煅烧温度1800～2000℃)，或以较多的石墨碎块甚至全部用石墨碎块为骨料，成型后的生坯制品只经过焙烧(焙烧温度不超过1200℃)，不需石墨化热处理，这种炭块称半石墨质炭块；另一种用较多的易石墨化的焦炭为骨料，生坯焙烧

以后再进入石墨化炉在1800～2000℃的温度下进行热处理，这种炭块称半石墨(化)炭块，前者的强度、硬度较高，后者的导电性能及整体性效果较好。生产半石墨质阴极炭块以高温煤沥青、改质煤沥青配合一定比例的煤焦油或蒽油作黏结剂。半石墨质阴极炭块具有导电性好，抗侵蚀能力强等优良性能，用于铝电解槽可以降低电耗、增加电解槽寿命，是一种优良的电解槽内衬材料。

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