武汉科技大学
耐火材料工艺学
第4章碳复合耐火材料-I
国家级精品课程
本节课主要内容
·了解碳复合耐火材料发展的背景、历程及
地位
●理解“碳”与“炭”的区别
●掌握石墨的特性及含碳耐火材料的优点
●熟知目前含碳耐火材料急需解决的问题
已学知识点回顾
一、耐火材料学主要研究的内容
1、耐火材料制备过程中的物理、化学以及工程学
问题；
2、耐火材料的组成、结构与性质以及它们之间的
关系；
3、耐火材料使用过程中的物理与化学过程及其损
毁机理。
已学知识点回顾
二、耐火材料研究的目标——过去，现在和将来
1、使用寿命、降低消耗——过去及大多现在；
2、耐火材料的功能化——现在及未来；
3、节能减排——未来。
已学知识点回顾
三、钢铁冶金的过程
◆高炉炼铁——将铁矿石制备还原成含碳铁水的过程：
√Fe?O?+3CO=2Fe+3CO?,
√Fe?O?+4CO=3Fe+4CO?
◆炼钢过程——将含碳铁水中的碳氧化、除杂、合金化的过程
已学知识点回顾
四、高温工业选择耐火材料的依据
⑩1、考虑耐火材料的耐火度。例如粘土砖的耐火度为1730℃,而其使用温度仅为1350℃。
2、考虑耐火材料的高温结构强度，通过其荷重软化
点来表征。耐火材料的使用温度必须要低于其荷重软化点。例如粘土砖的耐火度为1730℃,而其荷重软化点为1350℃,因此最高使用温度仅为1350℃。
3、考虑耐火材料要具有高的热稳定性；
已学知识点回顾
具有高温化学稳定性。例如，硅砖只能做酸性熔渣的耐火材料，而不能做为碱性熔渣的耐火材料；而镁砖则恰好相反，只能做碱性熔渣的耐火材料。
考虑材料的致密度。满足前述条件下，尽量选择体积密度小的材料，以减少蓄热增强体温。
在用作电炉内衬时，还需考虑其导电性。
■耐火材料的性能必须要满足生产要求，在此基础上，考虑其经济要求，尽量使生产成本最低。
4.1碳复合耐火材料发展概况(背景、历程和地位)
(1)背景
传统耐火材料：MgO、Al?O?、MA、A?S?……
氧化物为主
特点：离子晶体、熔点高、储量丰富
与炉渣亲和性润湿性好、脆性材料、热导率小
抗渣性与热震稳定性差
铁水的预处理
顶吹0?
顶吹、顶底复吹、超高功率电炉
炉外精炼、连铸比的不断提高。
要求耐火材料使用寿命(servicelife)要高。
底吹气体(Ar)
新的冶炼技术的需要
钢液
石油危机
重油紧缺----如何节能降耗?
能源危机的需要
上个世纪80年代初至80年代末的二伊战争
上世纪70年代末期，日本九洲耐火材料公司渡
边明等人研制成功镁碳砖，在多国申报专利；镁碳砖最先用于电炉电极的热点部位；1978年用于转炉底吹转炉供气嘴，1979年用于转炉的各个部位。
1980前后年开始研究含碳耐火材料，且列入国家“七五”(1985~1989)科技攻关项目。
1987年9~12月在鞍钢三炼钢厂转炉上试用镁碳
砖后，仅用一年时间就超额完成了“七五”转炉炉龄达千次的攻关目标。
上世纪80年代后期，在全国各大中小钢厂普遍
推广使用MgO-C质耐火材料作为转炉和电炉的炉衬。
国
(2)
历程
国
外内
(3)地位碳复合耐火材料是目前钢铁冶金工业中应用最广
泛的一种耐火材料，图示说明。
烧结炉
石灰石二次冶炼
铁矿
转炉
煤
废钢
焦碳炉
高炉
炼铁系统炼钢系统
电弧炉
继续
连铸系统
料钟调控阀
炉喉
~200℃
~500℃
炉身
~800℃
炉腰·
小料斗
小料钟
炉煤气管
大料斗
大料钟
炉身外壳
耐火砖层
炉体支架
热风管
环炉热风管热风咀
出渣口
4
高炉
180
出铁口
900~1000℃
炉腹
炉缸{
主沟
铁沟
渣沟
Al?O?-SiC-C
Al?O?-SiC-C
Al?O?-SiC-C
高炉出铁口用
Al?O?-SiC-C炮泥
Al?O?-SiC-C铁沟浇注料
高炉出铁口组成
渣沟
铁沟
摆动流槽
沟盖主沟
出铁口
Al?O?-SiC-C质炮泥
hotblast
hustle
pipe,
0odlor
oladstion
旧出铁口炮泥料
高炉出铁口
hearthdiameter14m
4④I1Chot-motalladle
发生有害侧中
的深度
新堵口炮泥
出铁口深度
出铁口
lguidhotmmlaag 1sAoc
内璧
Ironmaking——torpedoladle(鱼雷罐)
炼铁——鱼雷罐(运送铁水、铁水预处理脱P,S)
Al?O?-SiC-C砖
罐车容量：2