碳復合耐火材料

1、重點(zhngdin)： 碳復合耐火材料是指碳素材料與耐火材料氧化物、非氧化物,添加劑等采用一定工藝技術制得的高性能耐火材料。 1 序言 2 碳復合耐火材料的理論基礎； 3 MgO-C質(zhì)耐火材料的制備與應用； 4 MgO-CaO-C質(zhì)耐火材料的制備與應用(選） 本章是耐火材料工藝學的重要部分(b fen)，是無機非金屬材料專業(yè)學生必須掌握的專業(yè)知識之一。 第六章 碳復合耐火材料8/4/20221材料科學與工程學院共一百零五頁耐火材料制品(zhpn)的發(fā)展與變化（1）50年代前粘土質(zhì)耐火材料(nihucilio)為主；（2）50年代堿性耐火材料大量使用；（3）60年代電熔耐火材料使用；（4）70

2、年代開發(fā)出直接結(jié)合MgO-Cr2O3 ；（5）80年代含碳復合耐火材料的開發(fā)利用；（6）90年代復合耐火材料；（7）21世紀高科技（Hi-Tec）復合耐火材料。8/4/20222材料科學與工程學院共一百零五頁鎂碳質(zhì)耐火材料(nihucilio)鎂鈣碳質(zhì)耐火材料碳復合(fh)耐材(10幅照片)轉(zhuǎn)爐、電爐爐襯，鋼包渣線8/4/20223材料科學與工程學院共一百零五頁圖2 Al2O3-C, Al2O3-ZrO2-C質(zhì)滑板 連鑄工序(gngx)節(jié)流功能耐材8/4/20224材料科學與工程學院共一百零五頁鋁鋯碳質(zhì)浸入式水口(shu ku)圖3 鋁鋯炭質(zhì)浸入式水口(shu ku) 連鑄三大件之一8/4/2

3、0225材料科學與工程學院共一百零五頁鋁鋯碳質(zhì)整體(zhngt)塞棒圖4 鋁鋯炭質(zhì)整體(zhngt)塞棒 連鑄三大件之一8/4/20226材料科學與工程學院共一百零五頁整體(zhngt)座磚水口及座磚圖5 整體(zhngt)座磚水口及座磚8/4/20227材料科學與工程學院共一百零五頁鋁炭質(zhì)長水口(shu ku)圖6 鋁碳質(zhì)長水口(shu ku) 連鑄三大件之一8/4/20228材料科學與工程學院共一百零五頁座磚圖7 鎂碳質(zhì)座磚8/4/20229材料科學與工程學院共一百零五頁圖8 鎂碳整體(zhngt)出鋼口 圖9 袖磚圖10 塞頭塞棒與塞頭連接件8/4/202210材料科學與工程學院共一百零

4、五頁8/4/202211材料科學與工程學院共一百零五頁含碳耐火材料開發(fā)研制(ynzh)的背景及使用現(xiàn)狀背景(bijng)能源危機電爐及轉(zhuǎn)爐壽命太低新冶煉技術的應用頂?shù)讖痛?、全連鑄、爐外精煉、鐵水預處理 在這樣的一種背景下，迫切需要一種耐火制品既能節(jié)省能源、又能提高爐襯壽命且適應現(xiàn)代新冶煉技術所要求的使用性能。 1970年,日本九州耐火公司的渡邊明,發(fā)明了MgO-C磚。8/4/202212材料科學與工程學院共一百零五頁MgO-C磚在發(fā)明之初主要用于電熔熱點部位(bwi),使超高功率電爐的爐襯壽命由老式堿性磚的23天提高到23周,從而促進了電爐煉鋼生產(chǎn)率的顯著上升。1979年，MgO-C磚開始用作

5、轉(zhuǎn)爐爐襯材料，實驗證實，這種含碳制品同樣適用于轉(zhuǎn)爐，且同樣能大幅度提高轉(zhuǎn)爐爐襯的使用壽命我國含碳制品的研究從80年開始，86年前后在全國各大、中、小鋼廠全面推廣使用，使我國很多鋼廠的轉(zhuǎn)爐爐襯的使用壽命迅速突破千爐大關。8/4/202213材料科學與工程學院共一百零五頁使用壽命幾乎均在千爐以上，通過濺渣護爐,寶鋼及武鋼等鋼廠的爐襯壽命均超過一萬爐次。幾乎所有的電爐、轉(zhuǎn)爐爐襯材料均為含碳制品現(xiàn)狀使用(shyng)現(xiàn)狀8/4/202214材料科學與工程學院共一百零五頁(4)石墨(shm)的高導熱熱損失(snsh)大,不利于節(jié)能!作為爐襯材料向鋼液中滲碳不利于冶煉低碳鋼等品種鋼目前碳復合耐火材料急需解

6、決的問題8/4/202215材料科學與工程學院共一百零五頁 “碳”與“炭”在耐火材料行業(yè)常被混用的根本原因是對“炭”的科學涵義認識不清。 碳是一種元素，符號為C。 炭的定義：炭是碳且以無定形碳(w dn xn tn)為主的人造物質(zhì)(artifact)。 炭共同的、本質(zhì)的特征：以碳為主的化學組成；其中的碳以無定形結(jié)構存在。 圖 焦炭(jiotn)粉圖 木炭“碳”與“炭”的區(qū)別8/4/202216材料科學與工程學院共一百零五頁 耐火材料術語“magnesia carbon brick”中的“carbon”該用“碳”還是“炭”? “magnesia graphite brick”中文(zhngwn)

7、怎么說？ “carbon brick”中的“carbon”是用“碳”還是炭？三維結(jié)構(jigu) “碳”與“炭”的關系式:炭=無定形碳+雜質(zhì)。應用時重點看是不是無定形碳，從而確定該用何字。圖23 晶態(tài)碳的XRD圖24 無定形炭的XRD為了簡便起見，有時也把炭和石墨材料統(tǒng)稱為炭素材料。 8/4/202217材料科學與工程學院共一百零五頁 6.1碳復合耐火材料的理論(lln)基礎1、石墨的特性(txng) 2、碳復合耐火材料的特點 3、碳復合耐火材料的優(yōu)點 4、碳復合耐火材料的顯微結(jié)構類型 5、碳氧反應熱力學 6、碳氧反應動力學 7、 C-O反應的影響因素 8/4/202218材料科學與工程學院共

8、一百零五頁一、石墨(shm)的特性 石墨(Graphite)是碳結(jié)合耐火(nai hu)材料獲得優(yōu)異性能的關鍵耐火(nai hu)原料。 石墨分天然石墨和人造石墨兩大類。人造石墨是以石油焦、瀝青焦等為主要原料，經(jīng)過2000以上的高溫熱處理，從而使無定形碳轉(zhuǎn)化為石墨，其特點是含碳量在99以上，灰分一般不超過0.5，但其結(jié)晶程度不如天然鱗片狀石墨，并且生產(chǎn)工藝比較復雜。碳結(jié)合耐火材料中大量使用的只是天然鱗片石墨。圖 石墨外觀8/4/202219材料科學與工程學院共一百零五頁1 、石墨的基本(jbn)性質(zhì) 耐高溫性能：石墨熔點極高，在真空中為385050。在低壓下升華，升華溫度2200。與一般耐高溫

9、材料不同，當溫度升高時石墨不但不軟化，強度反而(fn r)增高，在2500時石墨的抗拉強度反而比室溫時提高一倍。 導熱、導電性：由于六角網(wǎng)狀平面層上的碳原子有剩余電子，與相鄰平面上碳原子的剩余電子作為電子云存在于網(wǎng)狀平面之間，使石墨具有良好的導熱性與導電性。石墨的導熱性與一般金屬材料正好相反，在室溫下具有非常高的導熱系數(shù)，但溫度升高后，導熱系數(shù)反而下降，在極高溫度下，石墨甚至成為熱的絕緣體。 圖 石墨結(jié)構示意圖8/4/202220材料科學與工程學院共一百零五頁 特殊的抗熱震性能：石墨的膨脹具各向異性，因而宏觀膨脹系數(shù)不大，0400區(qū)間為l1.5l0-6-1，201000為1.410-6-1，2

10、51600為3.3410-6-1。在溫度驟變的情況下，石墨體積變化不大，再加上其良好的導熱性能，因而石墨抗熱震性能優(yōu)良(yuling)。 潤滑性：石墨層間結(jié)合力為范德華力(Van der waal forces)，結(jié)合力弱，使之具有潤滑性。石墨的潤滑性取決于石墨鱗片的大小。鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤滑性越好。 8/4/202221材料科學與工程學院共一百零五頁 良好的化學穩(wěn)定性和抗侵蝕能力：石墨在常溫下具有很好的化學穩(wěn)定，不受任何強酸、強堿及有機溶劑的侵蝕，石墨層中的碳原子之間以共價鍵牢固結(jié)合，致使石墨鱗片表面能很低，不為熔融爐渣所潤濕，抗侵蝕能力極強。 但石墨在空氣中易氧化，用于碳復合(fh

11、)耐火材料時應該采取防氧化措施。8/4/202222材料科學與工程學院共一百零五頁圖1 潤濕角與材料間的關系對爐渣(lzh)的不濕潤性（non-wetting for slag）；2、作為耐火(nai hu)原料時石墨的特性抗渣性熱震穩(wěn)定性高的導熱性（High thermal conductivity）； 低的熱膨脹性（Low thermal expamsion）；除此以處，石墨與耐火材料在高溫下不發(fā)生共熔。 8/4/202223材料科學與工程學院共一百零五頁二、碳復合耐火材料(nihucilio)的特點和優(yōu)點 由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的耐火(nai hu)氧化物（MgO、CaO、Al2O3、

12、ZrO2等）和碳素材料及非氧化物材料為原料，用碳素材料作為結(jié)合劑而制成的一種多相復合耐火材料。 復合材料既可以保持原材料的某些特點，又能發(fā)揮組合后的新特性，它可以根據(jù)需要進行設計，取長補短，從而最大限度地達到使用要求的性能。 如MgO-C磚有效地利用了鎂砂的抗侵蝕能力強和利用碳的高導熱性及低膨脹性,補償了堿性制品抗剝落性差的最大缺點。什么叫碳復合耐火材料?8/4/202224材料科學與工程學院共一百零五頁具有高的熱震穩(wěn)定性； 良好的抗熔渣和鋼水的侵蝕性使用壽命提高8/4/202225材料科學與工程學院共一百零五頁 碳復合耐火材料使用(shyng)現(xiàn)狀 所有的電爐、轉(zhuǎn)爐爐襯材料均為含碳耐火材料；

13、 使用壽命大多在一萬爐以上，通過采用濺渣護爐技術(jsh)后,武鋼、濟鋼等鋼廠的爐襯壽命均超過三萬爐次。但噸鋼耐材消耗還有待努力降低!圖煉鋼現(xiàn)場8/4/202226材料科學與工程學院共一百零五頁 1）陶瓷結(jié)合型特點：高溫燒成，在耐火材料組分間形成(xngchng)某種陶瓷結(jié)合，碳素材料填充在顆粒間或氣孔內(nèi)，無連續(xù)碳網(wǎng)。典型制品：燒成油浸磚，粘土石墨制品等。 碳復合耐火材料從顯微結(jié)構上來(shngli)分，可分為兩類：三、碳復合耐火材料的顯微結(jié)構類型CarbonCeramic bondParticleMatrix圖1陶瓷結(jié)合結(jié)構示意圖8/4/202227材料科學與工程學院共一百零五頁 2）碳結(jié)合

14、型 特點：不燒制品(zhpn)，耐火材料間有連續(xù)的碳框架 （碳網(wǎng)絡）。典型制品：鎂碳磚，鎂鈣碳磚等。GraphiteBonding Carbon圖2碳結(jié)合示意圖8/4/202228材料科學與工程學院共一百零五頁 碳復合耐火材料具有普通耐火材料所沒有的優(yōu)良性能(xngnng)，正被廣泛應用于冶金行業(yè)。但碳在高溫下特別是在高溫氧化性氣氛下易被氧化，因此須了解碳被氧化的熱力學及動力學機理，以便采取措施，抑制碳的氧化。圖2 碳的氧化與其粒度(l d)關系五、碳復合耐火材料的理論基礎1、碳氧反應熱力學8/4/202229材料科學與工程學院共一百零五頁 碳在空氣中加熱(ji r)在500 左右開始氧化，生

15、成CO、CO2，主要反應如下四個反應： C（gr）+1/2O2 = CO(g) G= -112235. 25-87.31T(J) C(gr)+O2 = CO2(g) G= -394582.02-1.15T(J) CO(g)+1/2O2 = CO2(g) G=-282346.77+86.16T(J) C(gr)+CO2(g) = 2CO(g) G=-548669.75-15.33T (J) 注:以上數(shù)據(jù)用FactSage5.5計算,并用(bn yn)線性回歸而得.溫度范圍29820008/4/202230材料科學與工程學院共一百零五頁 當反達到平衡時， G= -RTlnKp= - 2.303RT

16、lgKp，由此可求出lgKp與1/T之間的函數(shù)關系(gun x)如式58,其函數(shù)圖依次如圖3所示。 圖3lgKp與T的函數(shù)圖lgKp(1)= 6162.2/T + 4.41 lgKp(2)=20705.72/T + 0.0044 lgKp(3)= 14543.5/T - 4.41 lgKp(4)= - 8381.25/T + 8.82 由以上(yshng) 式可得圖3所示的碳氧反應的lgKp與T關系 8/4/202231材料科學與工程學院共一百零五頁表1碳氧反應(fnyng)的標準自由焓和平衡常數(shù) 由式58或圖3可計算出各反應(fnyng)在不同溫度下的lgKp值如表1所示8/4/202232

17、材料科學與工程學院共一百零五頁CO反應(fnyng)生成氣體的分壓 將上式代入式（1）得：同理得： 8/4/202233材料科學與工程學院共一百零五頁圖4 Po2和Pco2與溫度(wnd)的關系CO分壓PCOPCO2PO2 假定Pco=1atm,則可求得不同溫度(wnd)下的Po2和Pco2的關系，如圖4。8/4/202234材料科學與工程學院共一百零五頁 用lgPo2對lgPco及l(fā)gPco2作圖，可得不同溫度和不同氧壓條件下CO2和CO的分壓。PCO隨Po2的增加而增加，在很小的Po2下，PCO即可達到或超過1atm，磚內(nèi)氣壓力增加，有利于阻止爐渣(lzh)的滲透及外界氧的進入。圖5 不同

18、溫度(wnd)和氧壓條件下CO2和CO的分壓1127132715271727CO1127132715271727CO28/4/202235材料科學與工程學院共一百零五頁由圖5和表2可以看出，與Pco=1atm相比(xin b)，Pco2和po2可以忽略不計，說明在碳復合耐火材料的通常使用范圍內(nèi)，耐火材料中的氣氛幾乎全是CO.表2與碳共存(gngcn)，Pco1atm時，CO2和O2的分壓8/4/202236材料科學與工程學院共一百零五頁 當Po2很小時，Pco的分壓就達1atm； 隨著Po2的增加，Pco增大； 與PCO1atm相比，Pco2和Po2可以忽略不計； 在耐火材料(nihucili

19、o)通常使用溫度范圍內(nèi)，碳復合耐火材料中氣氛幾乎全為CO; 磚內(nèi)氣壓的增加，可防止爐渣滲透及外界氧化性氣體的進入。8/4/202237材料科學與工程學院共一百零五頁2、碳氧反應動力學熱力學研究一個過程進行的趨勢，而動力學則專門(zhunmn)研究一個過程如何進行及進行的速度。 研究碳復合耐火材料中碳的氧化比研究純碳的氧化要復雜得多，原因(yunyn)在于：在碳復合耐火材料中，除了易被氧化的碳以外，還有不發(fā)生氧化反應的氧化物和氣孔。其氧化過程一般不象化學反應那么簡單。8/4/202238材料科學與工程學院共一百零五頁氧化(ynghu)反應模型如圖6所示，氧化反應的機理為： O2穿過試樣(sh y

20、n)表面邊界層,通過擴散通道進入磚內(nèi),至氣固界面；O2在邊界層處與C反應（界面反應）；生成物氣體通過擴散向外排出。 Nonoxdazed zone Oxidized zone工作面Layer- bounding 圖6 碳復合耐火材料氧化模型碳復合耐火材料中CO反應動力學模型及反應機理 在一般情況下，多相氧化反應是在表面活性位上進行，即氧化活性中心，常見的活性中心有空位、位錯、端點原子及其它結(jié)構缺陷等，所以碳氧反應的的速度取決于含碳材料的結(jié)構。8/4/202239材料科學與工程學院共一百零五頁（2) C-O反應(fnyng)的影響因素材料(cilio)的顯微結(jié)構氣相：氣孔率、氣孔形狀、孔徑分布及

21、氣孔取向?qū)怏w的擴散有很大的影響，因而左右著C-O反應的速度。若小氣孔越多，氣孔取向越曲折，則C-O反應越難進行；石墨的取向：石墨為片狀結(jié)構，所以石墨的取向?qū)μ嫉难趸瑯佑杏绊?。平行于石墨鱗片方向的C-O反應進行的趨勢較垂直于石墨鱗片方向的C-O反應要容易；在石墨含量高時，會造成平行于石墨鱗片方向的連通氣孔，使氣孔擴散速度加快。8/4/202240材料科學與工程學院共一百零五頁碳的形狀和結(jié)構(jigu)、純度碳的粒度(l d)：碳的粒度越小，晶格缺陷越多，越易被氧化；圖7 石墨粒度與氧化溫度間關系碳的類型：碳的石墨化度越高，晶格越完整，晶格缺陷越少，則越難被氧化，因而無定形碳比石墨易被氧化；

22、碳的純度：純度超高，碳中灰分越少，越難被氧化。 石墨中的雜質(zhì)對石墨氧化有很大的影響。FeO和Li2O等氧化物對石墨的氧化起催化作用，使石墨發(fā)生“逆氧化現(xiàn)象”，即石墨內(nèi)部的氧化比表面更嚴重。8/4/202241材料科學與工程學院共一百零五頁 氣氛(qfn) 碳的氧化與氣氛密切相關，含碳耐火材料(nihucilio)在O2作用下的脫碳速度是CO2作用下的2.53倍，氣氛對碳的氧化的影響次序為O2H2OCO2 溫度 在中低溫區(qū)域,隨著溫度的升高,碳的氧化速度加快;在較高的溫度下,由于脫碳層的增厚,脫碳率隨著溫度的升高而下降。同一溫度下,脫碳速率隨著時間的延長而下降。這是由于脫碳層厚度的不斷增大，導致

23、脫碳速率下降。 8/4/202242材料科學與工程學院共一百零五頁3-1 碳與耐火(nai hu)氧化物共存的穩(wěn)定性3 碳耐火(nai hu)氧化物之間的反應 碳復合耐火材料都是由耐火氧化物與碳構成，在高溫下，這些氧化物與碳發(fā)生反應的可能性及對制品性能的影響是人們普遍關心的問題。 構成碳復合耐火材料的氧化物，在高溫還原條件下或與碳共存的條件下，則變成金屬或碳化物。 在什么條件下這些耐火氧化物會變成金屬或碳化物呢？ 這可用物質(zhì)間反應的自由焓G來判斷。實踐證明，在大多數(shù)情況下，可利用反應的標準自由焓G就足于判斷反應進行的可能性和方向。8/4/202243材料科學與工程學院共一百零五頁 在一定溫度下

24、，常用消耗(xioho)1mol氧氣所生成的耐火氧化物的反應標準自由焓變來衡量一種耐火氧化物的穩(wěn)定性。 用耐火氧化物的標準自由焓變G與溫度的關系可作出常見耐火材料氧化物與碳共存時的相對穩(wěn)定性關系圖，如圖8所示。耐火氧化物與碳共存(gngcn)穩(wěn)定性的衡量參數(shù)8/4/202244材料科學與工程學院共一百零五頁圖8 G-T圖 8/4/202245材料科學與工程學院共一百零五頁 據(jù)圖8可以判斷不同的溫度下氧化物被碳還原的可能性。例如，為了判斷Cr2O3在1300的溫度下是否(sh fu)被碳還原，即反應3C(s)+Cr2O3(s)3CO(g)+2Cr(s)是否會進行，從圖8中可查得在1300下各反應

25、的標準生成自由焓，并利用下列方程式計算出反應自由焓的變化： 3C(s)+Cr2O3(s)3CO(g)+2Cr(s) 1300時 在高溫冶煉的條件下，只有MgO, CaO, Al2O3與ZrO2能與碳平衡共存(gngcn)。而Cr2O3由于在高溫下與碳反應，不能與碳共存(gngcn)，以及Cr是變價元素，因此Cr2O3不能與碳制成鉻碳復合材料。 8/4/202246材料科學與工程學院共一百零五頁3-2 耐火氧化物與碳共存時理論(lln)反應臨界溫度圖10 常見耐火氧化物與碳反應(fnyng)的理論臨界溫度值注意：這里所討論是對Pco=1atm的封閉體系而言的，即MgO被碳還原生成CO和Mg(g)

26、反應的臨界溫度1850是對Pco=PMg=1atm而言的，如PMg改變，臨界溫度值也隨之而變8/4/202247材料科學與工程學院共一百零五頁3-3 氧化鎂與碳的反應(fnyng) 從圖8可知，在1848 時，MgO（s）和CO(g)標準生成(shn chn)自由焓為相同的值，用反應式表示為： 2C(s)+O2(g)=2CO(g) G-592kJ 2Mg（g）+O2(g)=2MgO（s） G-592kJ 從以上兩式可得：MgO(s)+C(S)=Mg(g)+CO(g) G= 0 式中的G表示標準自由焓的變化，因此G0表示MgO(s)、C(S)、Mg(g，1atm)、CO(g,1atm) 平衡共存

27、,假如Mg(g)、CO(g)任意一個，或兩個都變?yōu)?atm以下時，氧化鎂與碳的反應就會從左向右進行。 耐火材料在實際使用時，是一個開放體系，在耐火材料中的PMg很低，結(jié)果MgO(s)與C(S)的反應從很低的溫度即發(fā)生反應。8/4/202248材料科學與工程學院共一百零五頁平衡式 平衡常數(shù)lgKp 1127 1227 1327 1427 1527 1627 1727 1827 1. C(s)+1/2O2(g)=CO(g) 8.7718.4858.3248.0117.8117.6317.4697.3212. C(s)+O2(g)=CO2(g) 14.78513.80112.94012.18011.

28、50410.89810.3539.8603. CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) 6.0145.3164.7064.1693.6933.2672.8842.5394. C(s)+CO2(g)=2CO(g) 2.7573.1693.5283.8524.1184.3644.5854.7825.MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g) -7.804-6.260-4.913-3.728-2.680-1.745-0.906-0.1506. MgO(s)=MgO(g) -12.869-11.401-10.070-8.992-7.993-7.101-6.301-5.5797.Mg(l)+CO(

29、g)=MgO(s)+C(s) 7.7876.6485.5724.6233.7813.0272.3481.7338. Mg(l)=Mg(g) 0.0740.3880.6590.8951.1011.2821.4421.5839.Mg(l)+CO(g)=MgO(g)+C(s) -4.881-4.753-4.498-4.369-4.212-4.074-3.953-3.846MgO-C系統(tǒng)(xtng)中的各反應8/4/202249材料科學與工程學院共一百零五頁 為了使MgO(s)與C(S)盡可能到高溫也不發(fā)生下列反應 ： MgO(s)+C(S)=Mg(g)+CO(g) 必須使PMg和PCO的任意一個或兩

30、個維持在較高的狀態(tài)；若PMg和PCO越低，反應就越從更低的溫度開始(kish)，但在約1400 以下氧化鎂與碳的反應已無熱力學意義。MgO與C的實際反應溫度約為1460 左右。 所有耐火氧化物在高溫下都能被C還原，通過計算及實際考察，碳復合(fh)耐火材料中無SiO2-C、Cr2O3-C及含硅和鉻的多元復合含碳耐火材料。8/4/202250材料科學與工程學院共一百零五頁. 反應消耗了制品中的碳，破壞了材料的顯微結(jié)構，對制品的使用性能有害； .伴隨著反應的進行，制品內(nèi)部的金屬蒸汽不斷向外擴散過程中遇到了氧化性氣氛而沉積為耐火氧化物致密層，從而阻礙了爐渣的侵蝕，有利于制品抗渣性能的提高，同時形成的

31、致密氧化物層有效地阻止(zzh)了制品內(nèi)部的氧化，抑制了碳與耐火氧化物的進一步反應。 4-1 顯微結(jié)構及抗渣性能(xngnng)由于研究條件的不同，碳與耐火氧化物的反應對碳復合耐火材料顯微結(jié)構的影響各異。4 碳與耐火氧化物的反應對碳復合耐火材料性能的影響8/4/202251材料科學與工程學院共一百零五頁 致密氧化物保護層可以起到保護內(nèi)層碳復合耐火材料中的碳不被氧化及隔斷外界侵蝕性物質(zhì)的進入。 它是由制品在使用過程中耐火(nai hu)氧化物與碳的反應所形成的金屬蒸汽在向工作面擴散過程中靠近工作面,在氧勢較高的區(qū)域又被氧化沉積而成。4-2 致密氧化物保護層的形成(xngchng)條件及影響因素

32、致密氧化鎂層渣層脫碳層圖11 致密MgO層 致密氧化層的成因8/4/202252材料科學與工程學院共一百零五頁 致密氧化層形成(xngchng)條件 在碳復合耐火材料通常使用(shyng)溫度范圍內(nèi)，耐火材料中的氣氛幾乎全是CO，在敞開氣氛中可以認為，磚表面與內(nèi)部的Pco相同，約1atm。假如將爐內(nèi)氣壓，即耐火材料表面附近的壓力作為1atm，則耐火材料內(nèi)CO的分壓可視為Pco1atm。 G-RTlnKp-RTlnPMg.PCO 平衡反應MgO(S)+C(s)Mg(g)+CO(g)在平衡時有： 以MgO-C磚為例,計算致密MgO保護層形成的條件。MgO與C的反應（MgO-C磚與爐氣接觸）. Mg

33、O(S)+C(s)Mg(g)+CO(g) G622.36-0.292T(kJ) 18/4/202253材料科學與工程學院共一百零五頁因為(yn wi)Pco=1atm，所以： 將式代入1式得： -RTlnPMg.PCO622.36-0.292T因PCO=1atm，得：此時(c sh)的平衡O2分壓可由下式求得：C（s）+1/2O2（g）=CO(g) G-112.235-0.08731T 平衡時：即一定溫度下體系平衡時的鎂蒸氣分壓即一定溫度下體系平衡時的氧氣分壓。8/4/202254材料科學與工程學院共一百零五頁在1627時,由得lnPMg=-4.28對于(duy)反應：2Mg(g)+O2=2M

34、gO(s) 將lnPMg=-4.28代入上式,得 因此在1627 溫度條件下,氧氣分壓只要達到上式的值即能形成(xngchng)致密氧化鎂保護層.8/4/202255材料科學與工程學院共一百零五頁 以上(yshng)計算可以解釋為什么在吹氧轉(zhuǎn)爐中使用MgO-C磚可以觀察到MgO致密層，而在AOD（氬氧脫碳爐）轉(zhuǎn)爐中使用的鎂碳磚則因熱面的PO2低而不能生成致密MgO保護層。 在熔渣(rn zh)中的MgO-C磚表面，幾乎沒有氧氣，是否也能形成致密MgO保護層呢？G-489.58+0.155T KJ 該反應在3000K條件下能自發(fā)進行，說明渣中的鎂碳磚也能形成致密MgO保護層。只要熔渣中存在足量的

35、Fe2O3和FeO，同樣也能形成致密MgO保護層。8/4/202256材料科學與工程學院共一百零五頁 致密MgO保護層的形成主要(zhyo)取決于PO2，同時有下列影響因素： 金屬添加劑 MgO-C磚中形成1.310-2atm Mg(g)所需的溫度(). 致密氧化(ynghu)層的影響因素無添加劑 添加金屬鎂粉 添加金屬鋁粉 硅粉 1460 750 9501100 渣中FeO的含量和渣中的CaO/SiO2比及MgO含量 鎂碳磚中所形成的致密MgO層的厚度，隨著渣中FeO含量及CaO/SiO2和MgO量的增加而增加。8/4/202257材料科學與工程學院共一百零五頁 致密MgO層的形成，使制品內(nèi)

36、部產(chǎn)生很高的壓力，這樣能降低碳熱還原反應的速度，使鎂碳磚在高溫下趨于穩(wěn)定。但對于這種致密 MgO層的作用一直有兩種不同的觀點：一種(y zhn)認為，致密層的形成會阻止熔渣的滲透，從而有利于制品抗侵蝕性能；另一種(y zhn)觀點認為：由于鎂碳系和碳熱還原反應，破壞了結(jié)構，因而對制品的使用性能不利。 實際上不同的條件下可能會得出不一樣的結(jié)論。8/4/202258材料科學與工程學院共一百零五頁5、碳復合(fh)耐火材料防氧化措施 常用(chn yn)的抗氧化添加劑有 金屬鋁粉, 硅粉, 鎂粉, 碳化硅粉等。 含碳耐火材料的優(yōu)點是優(yōu)良的抗渣性和高的熱震穩(wěn)定性，但石墨在高溫下易被氧化，為了提高碳復合

37、耐火材料的抗氧化性，常常加入少量抗氧化劑，以提高碳復合耐火材料的抗氧化性能。8/4/202259材料科學與工程學院共一百零五頁5.1 金屬鋁的機理(j l)分析 磚中金屬鋁粉隨處理溫度的變化(binhu)其物相的變化(binhu)如下圖所示。 隨著溫度的變化，Al在制品中發(fā)生一系列的變化：溫度600 ，在磚內(nèi)無變化；溫度在700時，磚內(nèi)開始形成Al4C3；800時Al急劇減少，900時Al消失，并轉(zhuǎn)化成Al4C3和AlN，1400以上Al4C3和AlN轉(zhuǎn)化為Al2O3。8/4/202260材料科學與工程學院共一百零五頁相應(xingyng)的反應及熱力學數(shù)據(jù)如下： 4Al(l)+3C(s)=A

38、l4C3(s) G-32.563+0.0015T (kJ) Al4C3(s) +6CO(g)=2Al2O3(s)+9C(s) G-2399.327+1.043T (kJ) 2Al(l)+3CO(g)=Al2O3(s)+3C(s) G533.545-0.305T (kJ) 2Al(l)+3MgO(s)= Al2O3(s)+3Mg(g) G-1333.689+0.5714T(kJ) Al2O3(s)+ MgO(s)=MgAl2O4(s) G-268.08+0.0998T (kJ)反應能明顯抑制(yzh)碳的氧化;反應提高了磚內(nèi)的PMg,可以抑制MgO與C的反應。8/4/202261材料科學與工程學

39、院共一百零五頁添加劑Al,隨著溫度的變化,在制品(zhpn)中發(fā)生一系列的變化： 溫度600 ，在磚內(nèi)無變化；溫度在700時，磚內(nèi)開始形成Al4C3;800時Al急劇減少，900時Al消失，并轉(zhuǎn)化成Al4C3和AlN ，1400以上Al4C3和AlN轉(zhuǎn)化為Al2O3。 由反應,可見，在低溫下,只要動力學條件許可，金屬Al很容易變?yōu)锳l4C3,但隨著溫度的上升,這種熱力學趨勢下降，所以1400 以上Al4C3 消失，與此同時，磚內(nèi)MgO與C的反應開始，磚內(nèi)形成大量CO，反應同時發(fā)生,且其G的負值大于反應,所以1400 , Al4C3全由式轉(zhuǎn)化為Al2O3 的，而Al2O3 與制品中的MgO開始反

40、應生成MA，這些反應過程伴隨著一定的體積膨脹，從而促使結(jié)構致密，降低氣體的擴散系數(shù)，從而抑制了碳的氧化。8/4/202262材料科學與工程學院共一百零五頁 硅粉及SiC粉：Si大約(dyu)在1000 開始與C反應生成-SiC，約1200 時生成Si3N4,最終是SiC和Si3N4兩晶相共存， Si3N4的生成溫度較高，且SiC的活性大大地影響著Si3N4的生成，故在SiC和Si3N4的比例上看，SiC量居多，溫度越高， Si3N4生成時越多。 5.2 硅粉抗氧化的作用(zuyng)機理分析 Si(s)+C(s)=SiC(s) G=-522+1.50T (kJ) Si(s)+MgO(s)=Si

41、O(g)+Mg(g) G=203.9-0.13T (kJ) 2Si(s)+CO(g)=SiC(s)+SiO(g) G=-963.2+0.31T (kJ) SiC(s)+CO(g)=SiO(g)+2C(s) G=81.47-0.15T (kJ) SiO(g)+CO(g)=SiO2(s)+C(s) G=-668.8+0.33T (kJ) 加入Si在高溫下產(chǎn)生SiO，有利于形成致密保護層，和的反應都起到抑制碳氧化的作用，且SiO2的凝聚起到了保護膜的作用。 8/4/202263材料科學與工程學院共一百零五頁8/4/202264材料科學與工程學院共一百零五頁6 碳復合耐火材料(nihucilio)抗氧

42、化性的測定測定脫碳層厚度測定失碳率抗氧化性的測定無抗氧化劑有抗氧化劑 規(guī)定尺寸的試樣，在高溫氧化氣氛中抵抗氧化的能力稱為抗氧化性。對碳質(zhì)材料（瀝青、樹脂）結(jié)合(jih)或浸漬的耐火材料試樣除去揮發(fā)分，以保留其殘存碳的熱處理過程稱為碳化碳復合耐火材料抗氧化性的測定分兩種情況：添加抗氧化劑的碳復合耐火材料和不添加抗氧化劑的碳復合耐火材料。8/4/202265材料科學與工程學院共一百零五頁6.1 添加抗氧化劑的碳復合耐火材料(nihucilio)由于含抗氧化劑的碳復合耐火材料被氧化時邊界層整齊，脫碳層厚度均勻，所以采用測定脫碳層厚度的方法來測定。原理與方法：將試樣(sh yn)（邊長為502mm的立

43、方體或直徑為50 2mm 的圓柱體）置于馬弗爐中，在氧化氣氛中按規(guī)定加熱速率（室溫1000 ：810 /min；1000試驗溫度：45 /min）加熱至試驗溫度（1400 ），且保溫2h，冷卻至室溫后切成兩半，測定其脫碳層厚度。試樣的抗氧化性以兩個試樣的脫碳層厚度的平均值表示，計算結(jié)果：8/4/202266材料科學與工程學院共一百零五頁6.2 不含抗氧化劑的碳復合耐火材料由于不含抗氧化劑的碳復合耐火材料被氧氣時，邊界不均勻，難于測定其厚度，所以采用失碳率來衡量其抗氧化性。原理與方法： 將試樣首先進行碳化，測定殘存碳含量，稱量碳化 后的質(zhì)量（M1），然后置于爐內(nèi)，在氧化氣氛下 按規(guī)定的加熱速度（

44、同上）加熱至試驗溫度（1200 ），并在該溫度下保持一定時間，冷卻至窒溫后, 稱量氧化后質(zhì)量（M2），利用所得(su d)數(shù)據(jù)，計算其 失碳率。8/4/202267材料科學與工程學院共一百零五頁(a)碳化將裝好試樣的碳化盒置于爐內(nèi)，使熱電偶端點(dun din)距盒壁約10mm，以810 /min速率升溫至1000 10 ，保持5h,然后碳化盒隨爐冷卻至100 取出試樣。(b) 測定殘存碳含量將一塊碳化后的試樣，取其一半，用振動(zhndng)研磨機磨至粒度小于0.125mm，取約5g(m)粉末試樣，放入已恒定的坩堝中，稱量（m1）,將坩堝置于爐中，從低溫開始升溫至1000 10 0，保溫2h

45、，冷卻至窒溫后，稱量（m2）。 殘存碳含量 C(%)=(m1-m2)/m 100% m1灼燒前試樣與坩堝的質(zhì)量; m2灼燒后試樣與坩堝的質(zhì)量; m試樣質(zhì)量（m=m1-W坩堝）8/4/202268材料科學與工程學院共一百零五頁(c ) 失碳率計算： CL失碳率; M1試樣碳化后的質(zhì)量(zhling); M2試樣氧化后的質(zhì)量; C試樣的殘存碳含量。8/4/202269材料科學與工程學院共一百零五頁7、抗氧化劑的選擇(xunz)原則（1）根據(jù)熱力學數(shù)據(jù)及使用條件判斷可能存在的凝聚相及各氣相蒸汽壓的大??； （2）比較(bjio)各凝聚相與氧親和能力的大小，與CO反應的可能性； 從熱力學觀點分析：在工作

46、溫度下，添加劑或添加劑與碳反應的生成物與氧的親和力比碳與氧的親和力大，優(yōu)先于碳被氧化從而起到保護碳的作用。8/4/202270材料科學與工程學院共一百零五頁（3）分析(fnx)各種反應對磚顯微結(jié)構的影響。從動力學觀點分析：添加劑與氧氣、一氧化碳反應的化合物改變了碳復合(fh)耐火材料的顯微結(jié)構，如增加了致密度、堵塞了氣孔，阻礙氧及反應產(chǎn)物的擴散。8/4/202271材料科學與工程學院共一百零五頁1、什么叫碳復合耐火材料？ 2、碳復合耐火材料按顯微結(jié)構分為哪兩類，各有何特點？典型(dinxng)制品。 3、C-O反應的主要影響因素是什么？ 4、碳與耐火氧化物之間的反應對碳復合材料顯微結(jié)構有何影響

47、？ 5、會利用G-T圖解釋為什么沒有SiO2-C和Cr2O3C復合材料？ 思考題8/4/202272材料科學與工程學院共一百零五頁 6、已知：2000K時，試回答反應MgO(s)+C(gr) = Mg(g)+CO(g)在2000K時的下列(xili)問題 1.求反應的標準自由能變化G； 2.求反應的平衡常數(shù)lgKp； 3.求使MgO(s)與C(gr)不反應時的PMg(g)和Pco(g)的關系； 4.求當Pco=1atm時，生成致密MgO保護層時最低的Po2=？8/4/202273材料科學與工程學院共一百零五頁 6.2 MgO-C質(zhì)耐火材料(nihucilio) 鎂碳質(zhì)耐火材料(nihucili

48、o)是由燒結(jié)鎂砂或電熔鎂砂和碳素材料為原料，添加非氧化物添加劑，用碳質(zhì)結(jié)合劑制成的不燒耐火材料。 8/4/202274材料科學與工程學院共一百零五頁一、MgO-C質(zhì)耐火材料的性能 MgO-C質(zhì)耐火材料作為一種復合耐火材料，有效地利用了鎂砂(mi sh)的抗渣侵蝕能力強和利用碳的高導熱性及低膨脹性，補償了鎂砂(mi sh)耐剝落性差的最大缺點。 1)耐高溫性能 TM.PMgO=2825， TM.P石墨3000 ，且MgO與C間在高溫下無共熔關系。因而鎂碳質(zhì)耐火材料具有良好的高溫性能。 2)抗渣能力強 MgO本身對堿性渣及高鐵渣具有很強的抗蝕能力,石墨與熔渣的潤濕性差。因而鎂碳質(zhì)耐火材料具有高的抗

49、渣性。8/4/202275材料科學與工程學院共一百零五頁在鎂碳制品中的石墨具有高的導熱系數(shù)(xsh)： 其中Pm-材料的機械強度；-材料的導熱系數(shù)； E-材料的彈性模量；-材料的熱膨脹系數(shù)。低的熱膨脹系數(shù)： 小的彈性模量：E=0.9105kg/cm2(8.82 1010Pa)，石墨的機械強度隨著溫度的升高而提高。3)抗熱震穩(wěn)定性好8/4/202276材料科學與工程學院共一百零五頁4)高溫(gown)蠕變低 MgO-C磚與其它陶瓷(toc)結(jié)合耐火材料相比，顯示出特別好的蠕變特性。 這是因為： MgO-C磚的基質(zhì)是由熔點高的石墨和鎂砂細粉 組成； C與MgO之間存在著牢固的碳結(jié)合網(wǎng)絡，不易 滑移

50、； C與MgO無共熔關系，液相少。8/4/202277材料科學與工程學院共一百零五頁生產(chǎn)MgO-C磚的原料：鎂砂、石墨、結(jié)合(jih)劑和添加劑。原料的質(zhì)量直接影響MgO-C磚的性能和使用效果。 1、鎂質(zhì)原料1)鎂砂：鎂砂有電熔鎂砂和燒結(jié)鎂砂，它們具有不同 的特點。電熔鎂砂：晶粒大（80um）,雜質(zhì)少,硅酸鹽相少,晶 粒直接結(jié)合程度高，晶界少,價格高。燒結(jié)鎂砂：晶粒細?。?60um）,雜質(zhì)與硅酸鹽相相對 較多，直接結(jié)合程度較差，價格便宜。二、原料(yunlio)對MgO-C磚性能的影響8/4/202278材料科學與工程學院共一百零五頁普通鎂質(zhì)耐火材料：具有高溫(gown)強度和耐侵蝕性能（因此

51、注重鎂砂的純度及化學成分中的C/S比和B2O3含 量）。 MgO-C磚所用的鎂砂，除了化學成分外，在組織結(jié)構方面，還要求高密度和大結(jié)晶。因此作為生產(chǎn)MgO-C磚用的鎂砂質(zhì)量還應包括下列內(nèi)容： 生產(chǎn)(shngchn)MgO-C質(zhì)耐火材料與普通鎂質(zhì)耐火材料對鎂砂原料要求的區(qū)別？8/4/202279材料科學與工程學院共一百零五頁方鎂石晶粒越大，則方鎂石的比表面越小，熔渣與方鎂石反應的面積(min j)越小，抗渣能力越強； 方鎂石直接結(jié)合程度越大，則晶界越少，晶界面積亦小，因而熔渣向晶界處滲透越難。 一般情況下，電熔鎂砂的抗侵蝕性比燒結(jié)鎂砂好。其原因就在于電熔鎂砂的晶粒尺寸大、晶粒間的直接結(jié)合程度比燒

52、結(jié)砂要大。 8/4/202280材料科學與工程學院共一百零五頁 MgO含量（純度）； 雜質(zhì)的種類特別是C/S和B2O3含量; 鎂砂的體密、氣孔(qkng)孔徑、氣孔(qkng)形狀等（燒 結(jié)性）。 因此，要生產(chǎn)高質(zhì)量的MgO-C磚，須選擇高純鎂砂（MgO 97），C/S 2,CaO+SiO2量低，體積密度 3.34g/cm3,結(jié)晶發(fā)育良好，氣孔率3%,最好小于1%。8/4/202281材料科學與工程學院共一百零五頁 2、石墨 石墨的主要特性：固定碳含量（fix carbon）、粒度、灰分組成（ash）、形狀及揮發(fā)份（volatile content）、水分等影響著MgO-C磚的性能和使用效果(

53、xiogu)。 固定碳是指石墨中除去揮發(fā)分、灰分以外的組成部分，揮發(fā)分是由低熔點物質(zhì)組成的有機及無機物。 石墨的固定碳含量高，則灰分及揮發(fā)分越少，生產(chǎn)出來的MgO-C磚在高溫下使用過程中組織結(jié)構好，表現(xiàn)在制品的高溫抗折強度大,如下圖所示。8/4/202282材料科學與工程學院共一百零五頁圖石墨純度(chnd)與MgO-C磚高溫抗折強度的關系石墨純度對MgO-C磚性能(xngnng)的影響8/4/202283材料科學與工程學院共一百零五頁 石墨純度越高，生產(chǎn)出的MgO-C磚耐侵蝕性越好 揮發(fā)分在MgO-C磚熱處理過程中會產(chǎn)生較多的揮發(fā)物，使制品的氣孔率變大，對制品的使用性能不利。 石墨的粒度對制

54、品的熱震穩(wěn)定性和抗氧化性能有影響。 對于鱗片(ln pin)石墨，若鱗片(ln pin)越大，則制品的耐剝落性和抗氧化性越好。大鱗片(ln pin)石墨具有高的導熱系數(shù)和小的比表面積。作為生產(chǎn)MgO-C磚用的鱗片(ln pin)石墨一般要求其粒度0.125 mm； 8/4/202284材料科學與工程學院共一百零五頁3、結(jié)合劑 結(jié)合劑起著連結(jié)基質(zhì)和顆粒(kl)的作用,在實際生產(chǎn)和使用過程中,基質(zhì)和結(jié)合劑是耐火材料制備時的兩個薄弱環(huán)節(jié)。 生產(chǎn)MgO-C磚對結(jié)合劑的要求： 在室溫下具有一定的粘度和流動性，對鎂砂和 石墨有良好的濕潤性； 結(jié)合劑在熱處理過程中，能進一步縮合，使制 品有較高的強度； 在熱

55、處理過程中結(jié)合劑不使制品產(chǎn)生過大的膨 脹與收縮，以避免制品開裂； 殘余C含量要高，同時(tngsh)焦化處理后的碳素聚合體 有良好的高溫強度； 價格合理，不環(huán)境污染。8/4/202285材料科學與工程學院共一百零五頁生產(chǎn)MgO-C磚的結(jié)合劑種類： 特殊碳素樹脂、合成樹脂(h chn sh zh)、多元醇、瀝青變性酚醛樹脂等。對于MgO-C磚，在選擇結(jié)合劑時還需從磚的作業(yè)性方面進行考慮，必須選擇符合(fh)特定性能要求的結(jié)合劑。 氧化鎂系骨料與甲階酚醛樹脂（F/P=13,堿催化，熱硬，加酸常溫硬化）容易發(fā)生時效反應，必須考慮泥料的放置時間； 氧化鋁系骨料和甲階酚醛樹脂缺乏反應性，延長放置時間影響

56、較小。8/4/202286材料科學與工程學院共一百零五頁 酚醛樹脂在生產(chǎn)MgO-C磚時的優(yōu)點： 混練與成型性能好，在室溫下可直接混練與成型； 磚坯強度高； 在熱處理時可進一步縮合，使成品(chngpn)強度進一步提高； 固定碳高，在還原氣氛下能形成牢固的碳結(jié)合； 在高溫下能使MgO-C磚保持較高的熱態(tài)強度。 酚醛樹脂的碳化組織被認為是玻璃狀結(jié)構(jigu)，韌性不夠，而瀝青的碳化組織為鑲嵌結(jié)構，所以有時為提高制品的性能，將煤瀝青與酚醛樹脂混合使用。8/4/202287材料科學與工程學院共一百零五頁 瀝青作為結(jié)合劑時，其固定碳含量比合成酚醛樹脂要大，另外，瀝青碳化組織的石墨化度及碳化組織的氧化溫

57、度均比合成酚醛樹脂的要高，但其存在污染問題。 石墨化度：由無定型碳變成石墨，這個使原子排列有序化的過程稱為石墨化；石墨化度是表示碳素原料的晶體結(jié)構接近理想石墨晶體尺寸程度(chngd)的參數(shù)。8/4/202288材料科學與工程學院共一百零五頁4、添加劑 MgO-C磚優(yōu)良性能依賴于磚中碳的存在，在使用過程中碳的氧化造成制品組織劣化，使爐渣沿著縫隙侵入磚中，蝕損MgO顆粒，降低MgO-C磚的使用壽命。因此如何抑制碳的氧化便成為(chngwi)生產(chǎn)MgO - C磚的技術基礎。 8/4/202289材料科學與工程學院共一百零五頁 金屬鋁粉在MgO-C磚中于800時少量轉(zhuǎn)化為Al4C3，隨著熱處理溫度的

58、提高, Al4C3 的生成量也增加，但同時(tngsh)生成的Al4C3 在CO的作用下向Al2O3轉(zhuǎn)化。 鋁粉提高抗氧化性的機理：鋁在加熱過程中發(fā)生的相轉(zhuǎn)變降低材料的顯氣孔率，使材料的結(jié)構致密化，從而降低了氧化性氣體與材料的有效接觸面積；另一方面，Al， Al4C3 能有效地與CO反應，從而釋放出C和Al2O氣體， Al2O不斷向外擴散，當遇到O2或CO2氣體時轉(zhuǎn)變?yōu)锳l2O3 沉積在氣孔內(nèi)，并與制品中的MgO開始反應生成MA，這些反應過程伴隨著一定的體積膨脹，從而促使結(jié)構致密，從而抑制了氣體的擴散，起到了防氧化的作用。 Al粉8/4/202290材料科學與工程學院共一百零五頁Si大約在10

59、00 開始與C反應生成-SiC，約1200 時生成Si3N4,最終是SiC和Si3N4兩晶相共存， Si3N4的生成溫度較高，且SiC的活性大大地影響著Si3N4的生成，故在SiC和Si3N4的比例上看，SiC量居多，溫度越高， Si3N4生成時越多。 從熱力學角度分析，對于Si(SiC)粉及高溫下生成相Si3N4,在高溫下（如1600 ）起不到(b do)防氧化作用.SiC(s)+2CO(g)=SiO2(s)+3C(s) G=-1271.52+0.69T（KJ） 反應溫度(wnd)為1568 ，若高于此溫度， G0，反應將向左進行. 1/3Si3N4+2CO(g)=SiO2+2/3N2+2C

60、 G=-596.20+0.33T（KJ） 溫度高于1533 時G0硅粉及SiC8/4/202291材料科學與工程學院共一百零五頁 但在實際生產(chǎn)時卻常常加入(jir)以上SiC來提高MgO-C質(zhì)耐火材料的抗氧化性。其機理是:原磚層內(nèi)的抗氧化劑與CO反應(fnyng)生成SiO等氣體，氣體向外擴散至脫碳層，被氧化生成SiO2，沉積在氣孔內(nèi)，堵塞了氣孔，降低了擴散流量，從而提高了含碳耐火材料的抗氧化性； 存在于脫碳層中的抗氧化劑，在反應過程中生成的活性氧化物促進了脫碳層的燒結(jié)，提高了脫碳層的強度，降低了氣孔率，同時起到了保護層的作用。8/4/202292材料科學與工程學院共一百零五頁圖 添加不同金屬