碳質制品是另一類中性耐火材料,根據含碳原料的成分和制品的礦物組成,分為碳磚、石墨制品和碳化硅質制品三類。碳磚是用高品位的石油焦為原料,加焦油、瀝青作粘合劑,在1300℃隔絕空氣條件下燒成。石墨制品(除天然石墨外)用碳質材料在電爐中經2500~2800℃石墨化處理制得。碳化硅制品則以碳化硅為原料,加粘土、氧化硅等粘結劑在1350~1400℃燒成。也可以將碳化硅加硅粉在電爐中氮氣氛下制成氮化硅-碳化硅制品。
各種耐火材料產品(電熔材料除外)的能源(燃料、電、水等)消耗中,鎂鉻磚,鎂磚,鎂火泥燃燒所占的比重高達70%~80%,耐火材料節能工作的重點應是降低燃料消耗。因此,進行爐窯熱工測定,編制爐窯熱平衡表,全面分析熱耗情況,找出降低熱耗、提高熱效率的主攻方向和節能措施十分必要。按照習慣,耐火材料爐窯采用單位產品熱耗,作為熱經濟性能的衡量標準。但單位產品熱耗,僅能在同類產品之間比較,對爐窯熱經濟雖能作相對的比較,但并不反映爐窯在熱能利用方面的真實情況。如果爐窯熱能利用情況沒有一個科學的衡量標準,勢必會妨礙今后提高耐火爐窯熱經濟性能的努力。國內外工業爐普遍采用“熱效率”作為衡量熱能利用好壞的標準。
混料過程中,為了使石墨均勻地包圍在鎂砂顆粒周圍,加料順序應為:鎂砂顆粒→結合劑→石墨→鎂砂細粉與添加劑粉。鋼包沖擊板加工由于石墨含量大、密度小,添加劑量又非常少,欲混合均勻,需要較長的時間,但混合時間過長又容易使鎂砂顆粒周圍的石墨和細粉脫落,所以混合時間要適當。沖擊板加工鎂碳磚的成型是使耐火磚組織結構致密化的重要因素:由于泥料中石墨量大,骨料臨界顆粒小,因此宜采用高壓成型并嚴格按照先輕后重,多次加壓的操作規程壓制,以免產生成型裂紋。采用抽真空,排氣加壓的操作規程。另外,高壓成型的磚坯表面非常光滑,搬運和筑砌時易滑動,所以成型后的磚坯要采取浸漬或涂抹0.1一2mm厚的熱硬性樹脂形成樹脂膜防止滑動。一般稱這種處理為防滑處理。
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,在低于110bar壓力時,碳升華而不熔化。由于碳在高溫下氧化,因此以上研究結果只能在特定的條件下才能應用。目前,含碳耐火材料最重要的應用領域為: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.
泥料的制備。配種時顆粒臨界尺寸的選擇是重要的。骨料顆粒細化,可減少開口氣孔率,增強抗氧化能力。但是骨料顆粒小,會使閉口氣孔增加,體積密度降低。另外,細粒MgO骨料容易和石墨反應,通常認為顆粒粒徑1mm為宜。在有高壓成型設備的條件下,鎂砂的顆粒趨向于微細化。我國成型設備的壓力較低,為了提高耐火磚密度,許多廠家采用5mm以上的顆粒直徑。配料中加入石墨的質量和數量至關重要。一般來說,增加耐火磚中石墨含量,耐火磚的抗渣性和熱震穩定性會提高,但強度和抗氧化性均會降低,若鎂碳磚中碳含量太少(<10%),耐火磚中不能形成網絡骨架,則碳的優勢不能有效地發揮。所以,碳含量在10—20%范圍內較為合適。