碳質制品是另一類中性耐火材料,福州精煉爐蓋生產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。福州轉爐精煉爐蓋石墨制品(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。
高鋁磚耐火度1770-1790℃,三氧化鋁(Al2O3)含量大于48%的一種耐火磚。其特點是:耐壓強度高、耐火度高。耐沖擊性好、抗腐蝕強、抗渣性優良、使用壽命長,荷重化溫度高,高溫下的結構強度高。鎂磚耐火度達2000℃以上,以燒成鎂砂為主要原料,經機壓成型后在1500℃左右的高溫燒成的制品。因其高溫性能好,抗冶金爐渣能力強,被廣泛應用于鋼鐵工業煉鋼爐襯和混鐵爐等,目前轉爐層用鎂磚多為燒成鎂磚和鎂硅磚。耐火磚里面、黏土磚、高鋁磚、鎂磚,其中的鎂磚耐火溫度比較高,高達2000多度;其次是高鋁磚,耐火溫度為1770-1790度;然后是黏土磚。
其特點是操作簡單、附著率高且能迅速燒結。但因含水量大,順粒較細,故收縮也較大。同時,因噴補層較薄,耐用性也不太好。半干法噴補是將耐火集料、結合劑、添加劑等組成的混合料,通過噴槍化端的水環孔眼與水混合,并由壓縮空氣噴射到噴補面上的一種方法,水的用量可根據噴補情況隨時調整,一般波動在10?20%之間,這比濕法噴補用水量要低得多。因此,噴補層體積密度大,收縮較小,可獲得較厚的噴補層,耐用性較好,但回彈量稍高于濕法,該噴補方法采用比較普遍。
鎂鉻磚是含MgO 55%?80%、鋼包用鎂碳磚Cr2O3 8%?20%的堿性耐火材料制品轉爐用鎂碳磚電爐噴補料,轉爐用鎂碳磚以方鎂石、復合尖晶石及少量硅酸鹽相所構成。復合尖晶石包括MgAl2O4、MgFe2O4、MgCr2O4和FeAl2O4等尖晶石固溶體。鎂鉻磚在20世紀60年代以后由于原料純度和燒成溫度的提高而得到迅速發展,目前鎂鉻磚按生產方法的不同可分為普通磚、直接結合磚、共同燒結磚、再結合磚和熔鑄磚等。這是傳統產品,以鉻礦做粗顆粒,鎂砂做細粉。或者是兩種材料采用級配顆粒組成,燒成溫度一般為1550,1600℃。
制作的這種耐火磚的細粉是采用由普通鉻礦與鎂砂磨細、混勻、壓坯、煅燒后的鎂鉻料,仍為硅酸鹽結合。但性能較普通鎂磚有改進。直接結合鎂磚,是由雜質含量低的鉻精礦與較純鎂砂制作的。燒成溫度在1700℃以上。該種耐火磚的結構特點是,耐火物晶粒之間多呈直接接觸。因此其高溫性能、抗侵蝕與抗沖刷都較普通鎂鉻磚好。再結合鎂鉻磚,國外常將全由人工合成原料共燒結鎂鉻料或電熔鎂鉻料(或加有部分電熔鎂砂)制作的鎂鉻磚皆稱為再結合鎂鉻磚。而國內只將全用電熔鎂鉻料制作的鎂鉻磚稱為再結合鎂鉻磚。為了與國際上較為一致,以采用共燒結鎂鉻磚與電熔料再結合鎂鉻磚或熔粒再結合鎂鉻磚為宜。
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。