1、一種滿足爐缸爐底安全的一種滿足爐缸爐底安全的內襯材料內襯材料 碳復合磚碳復合磚河南五耐集團實業有限公司河南五耐集團實業有限公司2015年11月董事長： 張建武工程師： 伍積術副總經理：趙永前前 言言 近十年來，高爐爐缸爐底的安全問題受到煉鐵界最為廣泛和近十年來，高爐爐缸爐底的安全問題受到煉鐵界最為廣泛和深刻的關注。幾乎年年都有的爐缸燒穿的嚴重事故新聞，讓深刻的關注。幾乎年年都有的爐缸燒穿的嚴重事故新聞，讓高爐操作與管理者提心吊膽，一旦爐缸爐底溫度異常升高就高爐操作與管理者提心吊膽，一旦爐缸爐底溫度異常升高就恐懼襲來，

2、坐臥不安，身心備受折磨與煎熬！恐懼襲來，坐臥不安，身心備受折磨與煎熬！ 為了尋求一種能真正滿足高爐爐缸爐底安全長壽的耐火材料，為了尋求一種能真正滿足高爐爐缸爐底安全長壽的耐火材料，五耐五耐結合多年生產微孔剛玉磚和微孔高導熱碳磚的經驗，結合多年生產微孔剛玉磚和微孔高導熱碳磚的經驗，聯聯合河南科技大學、北京科技大學研發了合河南科技大學、北京科技大學研發了具有碳磚和剛玉磚優具有碳磚和剛玉磚優點、又克服了其各自缺點的新材料點、又克服了其各自缺點的新材料碳復合磚，碳復合磚，最早使用最早使用的高爐目前已使用第的高爐目前已使用第10個年頭，單位爐容產鐵達個年頭，單位爐容產鐵達1萬噸萬噸/m3，目前還在正常使

3、用目前還在正常使用，證明了碳復合磚的安全性能。證明了碳復合磚的安全性能。匯報內容匯報內容 高爐爐缸爐底工況對耐材與砌體結構的要求高爐爐缸爐底工況對耐材與砌體結構的要求 碳復合磚的性能特征碳復合磚的性能特征 安全長壽安全長壽爐底爐缸砌體結構爐底爐缸砌體結構 工程應用實例與業績工程應用實例與業績 結語結語1. 高爐爐缸爐底工況對耐材與砌體結構的要求高爐爐缸爐底工況對耐材與砌體結構的要求 較高的導熱性較高的導熱性YB/T5291激光法激光法 YB/T4130水流量平板法水流量平板法 除陶瓷杯外，爐缸環形磚和爐底滿鋪磚在除陶瓷杯外，爐缸環形磚和爐底滿鋪磚在600導熱系數導熱系數12W/（m*K） 抗侵

4、蝕性：抗侵蝕性： 抗鐵溶蝕抗鐵溶蝕GB/T24201 （1425 10 氮氣攪動鐵水氮氣攪動鐵水40分鐘后的失重比）分鐘后的失重比） 抗渣侵蝕抗渣侵蝕GB/T8931 （1490 10 氮氣攪動渣夜氮氣攪動渣夜40分鐘后的失重比分鐘后的失重比） 抗堿侵蝕抗堿侵蝕GB/T14983 （1100 10 30h下下K3CO3與木炭反應的堿蒸與木炭反應的堿蒸汽對材料強度和體積的影響汽對材料強度和體積的影響 ）體積膨脹過大會造成風口上翹和爐殼）體積膨脹過大會造成風口上翹和爐殼開裂開裂 抗鋅侵蝕抗鋅侵蝕（ 1100 10 24h材料強度和體積的影響材料強度和體積的影響 ）鋅的）鋅的富集會使炭磚粉化而造成爐

5、缸炭磚的環狀斷裂富集會使炭磚粉化而造成爐缸炭磚的環狀斷裂 抗氧化性抗氧化性 抗抗CO2氧化氧化氧化率（氧化率（1100、CO2氧化氧化1小時后的失重比）小時后的失重比）10%。 抗氧化能力差，炭磚被氧化成蜂窩狀會導致傳熱效果急劇下降，抗氧化能力差，炭磚被氧化成蜂窩狀會導致傳熱效果急劇下降，熱面的炭磚就容易被鐵水侵蝕，從而在局部形成老鼠洞式的爐缸燒熱面的炭磚就容易被鐵水侵蝕，從而在局部形成老鼠洞式的爐缸燒穿。穿。 微孔化微孔化 YB/T118 磚氣孔磚氣孔1m的的70%，透氣度，透氣度10mDa， 微孔化可提高制品的抗滲透性微孔化可提高制品的抗滲透性1. 高爐爐缸爐底工況對耐材與砌體結構的要求高

6、爐爐缸爐底工況對耐材與砌體結構的要求 較低的膨脹性較低的膨脹性要求要求5x 10-6 （1/）可降低熱應力；減）可降低熱應力；減少砌體的熱膨脹量，防止上漲過大而引起爐殼變形拉裂。少砌體的熱膨脹量，防止上漲過大而引起爐殼變形拉裂。 較高的抗磨損性較高的抗磨損性熱態抗折強度較高。熱態抗折強度較高。 較高的抗熱應力強度較高的抗熱應力強度有較高的導熱性和強度、較低的膨有較高的導熱性和強度、較低的膨脹性。脹性。 泥漿有較高的粘結強度與施工性能泥漿有較高的粘結強度與施工性能常溫下有一定的粘結常溫下有一定的粘結強度，防止磚縫中的泥漿流淌損失和爐殼灌漿時對泥漿的沖毀。強度，防止磚縫中的泥漿流淌損失和爐殼灌漿時

7、對泥漿的沖毀。 搗打料有較高的導熱性與施工性能搗打料有較高的導熱性與施工性能120的導熱系數的導熱系數10W/（m*k），常溫下容易搗實不反彈。），常溫下容易搗實不反彈。 砌體結構必須滿足：盡量小的磚縫、盡量小的三角縫、適砌體結構必須滿足：盡量小的磚縫、盡量小的三角縫、適宜的砌體厚度、不同材質之間的導熱與膨脹協調性。宜的砌體厚度、不同材質之間的導熱與膨脹協調性。1. 高爐爐缸爐底工況對耐材與砌體結構的要求高爐爐缸爐底工況對耐材與砌體結構的要求性性 能能單位單位炭炭 磚磚陶瓷杯陶瓷杯RB微孔微孔碳磚碳磚 FG微孔微孔碳磚碳磚 MG小碳小碳磚磚DG微孔微孔碳磚碳磚國產超微國產超微孔炭磚孔炭磚FG棕

8、剛玉棕剛玉澆注塊澆注塊剛玉剛玉莫來石莫來石復合復合棕剛玉棕剛玉微孔剛玉微孔剛玉導導熱熱系系數數室溫室溫W/mK7.558.854.961220.226.354.16-5.9130011.311.811.318.9522.064.934.485.034.5360012.41416.120.4224.075.424.46-4.0980012.41516.619.4922.934.615.08-透氣度透氣度mDa5.980.284.440.990.496.081194350.22氧化率氧化率%2.498.0918.065.275.6000-鐵水溶蝕指數鐵水溶蝕指數%15.7913.4628.1819

9、.4226.7700.5400-0.78抗渣侵蝕性抗渣侵蝕性%-23.08571006.84平均孔徑平均孔徑m0.2340.1091.0830.1210.10.175-0.125抗抗堿堿性性原耐壓強度原耐壓強度MPa46.5829.4129.9344.2545.2866.0810598.41159.3后耐壓強度后耐壓強度MPa51.1337.132.1558.654.1667.0535.86.55200.56強度變化率強度變化率%9.77267.433.7719.612.38669321.24體積膨脹率體積膨脹率%6.323.232.841.663.325.841731.862.14抗鋅抗鋅質

10、量變化率質量變化率%-39.131.38國內外爐缸主體內襯材料性能國內外爐缸主體內襯材料性能1. 高爐爐缸爐底工況對耐高爐爐缸爐底工況對耐材材與砌體結構與砌體結構的的要求要求爐缸材料基本性能爐缸材料基本性能傳統陶瓷杯傳統陶瓷杯微孔剛玉微孔剛玉炭磚炭磚較好的導熱性能較好的導熱性能優良的抗鐵水溶蝕性優良的抗鐵水溶蝕性優良的抗堿性優良的抗堿性優良的抗渣性能優良的抗渣性能較好的抗鋅侵蝕性較好的抗鋅侵蝕性較好的抗氧化性較好的抗氧化性爐缸材料應具備的性能及各類材料比較爐缸材料應具備的性能及各類材料比較1. 高爐爐缸爐底工況對耐高爐爐缸爐底工況對耐材材與砌體結構與砌體結構的的要求要求 研發思路：綜合微孔剛玉

11、磚和優質碳磚的優點并克服其不研發思路：綜合微孔剛玉磚和優質碳磚的優點并克服其不足。足。 利用石墨碳優越的抗渣性能、剛玉優越的抗鐵性能和抗利用石墨碳優越的抗渣性能、剛玉優越的抗鐵性能和抗氧化（尤其是抗水蒸氣氧化）性能，形成一種氧化（尤其是抗水蒸氣氧化）性能，形成一種既有高導熱既有高導熱性又有很好的抗渣鐵和抗氧化性能性又有很好的抗渣鐵和抗氧化性能的碳復合磚。以解決目的碳復合磚。以解決目前各種碳磚抗氧化能力低，尤其是抗水蒸氣氧化能力低，前各種碳磚抗氧化能力低，尤其是抗水蒸氣氧化能力低，抗鐵能力不足等問題，抗鐵能力不足等問題，真正防止一旦冷卻失效鐵水直接接真正防止一旦冷卻失效鐵水直接接觸磚襯，造成爐缸

12、燒穿的嚴重事故。觸磚襯，造成爐缸燒穿的嚴重事故。1. 高爐爐缸爐底工況對耐高爐爐缸爐底工況對耐材材與砌體結構與砌體結構的的要求要求2. 碳復合磚的性能特征碳復合磚的性能特征 碳復合磚的主要性能比較：碳復合磚的主要性能比較： 微孔化性能微孔化性能 導熱性導熱性 抗氧化性抗氧化性 抗鐵溶蝕性抗鐵溶蝕性 抗堿性抗堿性 抗渣性抗渣性 抗鋅性能抗鋅性能 2.1 碳碳復合磚的微氣孔復合磚的微氣孔性能性能碳復合磚微孔化率高，這是由于：碳復合磚微孔化率高，這是由于：1）物料與級配合理物料與級配合理，基質中有足夠量的微米和亞，基質中有足夠量的微米和亞微米級細粉，充填較大顆粒間的間隙，降低了氣孔率和孔徑；微米級細

13、粉，充填較大顆粒間的間隙，降低了氣孔率和孔徑；2）2500噸壓力機噸壓力機提高提高了磚坯密實度；了磚坯密實度；3）在）在1600以上高溫以上高溫燒成中有的微粉形成液相，充填和堵塞了微小燒成中有的微粉形成液相，充填和堵塞了微小的氣孔和裂紋；的氣孔和裂紋；4）添加添加物物在燒結過程中在燒結過程中的反應生成物：的反應生成物：-SiC纖維狀晶須纖維狀晶須、氮、氮 化物化物Al2O3SiO2 ，堵塞和封閉了氣孔，同時使骨料和基質間結合更加緊密；，堵塞和封閉了氣孔，同時使骨料和基質間結合更加緊密； 圖圖9 碳復合磚試樣高倍下呈現的原位生成的碳化硅纖維晶須碳復合磚試樣高倍下呈現的原位生成的碳化硅纖維晶須性能

14、性能單位單位碳復合碳復合磚磚RBRB微孔微孔碳磚碳磚 F GF G 微微孔碳磚孔碳磚 MGMG小小碳磚碳磚D GD G 微微孔碳磚孔碳磚國產超微國產超微孔碳磚孔碳磚 復合棕復合棕剛玉磚剛玉磚剛 玉 莫剛 玉 莫來石磚來石磚透氣度透氣度mDamDa0.000.000.635.985.980.280.284.444.440.990.990.490.4984.2784.2765.5765.57平均孔徑平均孔徑mm0.050.050.2380.2340.2340.1090.1091.081.083 30.1210.1210.10.16.266.2613.013.01m1m孔容積孔容積% %83.183

15、.13 380.4476.3376.3378.6778.6753.453.476.0876.0882.5182.513.473.4714.6614.662.1 碳碳復合磚的微氣孔復合磚的微氣孔性能性能 從表從表中中可以可以看出，碳復合磚具有優越的微氣孔性能，與微孔、看出，碳復合磚具有優越的微氣孔性能，與微孔、超微孔碳磚相當，明顯超微孔碳磚相當，明顯優于復合優于復合棕剛玉磚和剛玉莫來石磚棕剛玉磚和剛玉莫來石磚。 碳碳復合磚和其它磚的微氣孔性能指標對比復合磚和其它磚的微氣孔性能指標對比 1）材料的導熱首先取決于其固體組分的導熱性：）材料的導熱首先取決于其固體組分的導熱性： 碳化硅的導熱系數為碳化硅

16、的導熱系數為83.6W/(m.k)，氧化鋁與氧化硅等的為，氧化鋁與氧化硅等的為4.5 W/(m.k)，碳的為，碳的為60 W/(m.k)，氮化鋁的為，氮化鋁的為320 W/(m.k)。根據傅里葉定律推導出的串聯模型進行計算復合材料的導熱根據傅里葉定律推導出的串聯模型進行計算復合材料的導熱系數，如下式所示：系數，如下式所示： =（Vsic sic + Vc c + Vm m） (1-P) 14 W/(m.k)式中式中為導熱系數，為導熱系數，V為各組分體積分數，為各組分體積分數，P為氣孔率；為氣孔率； 根據上式理論計算，碳復合磚的導熱系數與實際測量值基根據上式理論計算，碳復合磚的導熱系數與實際測量

17、值基本相符。本相符。 2.2 碳復合磚的導熱性碳復合磚的導熱性化學成分化學成分Al2O3CSiO2TiO2Fe2O3Na2OK2OSiC含量，含量，%74.059.28.181.20.90.290.116.02）與材料的氣孔率（）與材料的氣孔率（p）有關有關，碳復合磚為超微孔磚，碳復合磚為超微孔磚，氣孔率氣孔率較低較低，因此碳復合磚的導熱系數不會顯著降低。，因此碳復合磚的導熱系數不會顯著降低。3）碳復合磚是在）碳復合磚是在高溫條件下燒制高溫條件下燒制而成，減少而成，減少了了晶體中存在的晶體中存在的空位、位錯或其他缺陷，弱化了因晶格缺陷造成的導熱系數的空位、位錯或其他缺陷，弱化了因晶格缺陷造成的

18、導熱系數的降低。降低。4）碳復合磚中）碳復合磚中雜質成分含量較少雜質成分含量較少，對晶格波熱散射作用影響，對晶格波熱散射作用影響小，故導熱系數較大。小，故導熱系數較大。5）碳復合磚中新生成的）碳復合磚中新生成的碳化硅與氮化鋁碳化硅與氮化鋁和石墨形成和石墨形成致密的網致密的網狀結構狀結構，有利于熱的傳導。，有利于熱的傳導。2.2 碳復合磚的導熱性碳復合磚的導熱性典型高爐耐火材料導熱率對比典型高爐耐火材料導熱率對比2.2 碳復合磚的導熱性碳復合磚的導熱性性性 能能單位單位碳復合磚碳復合磚RB微孔碳微孔碳磚磚 FG微孔碳微孔碳磚磚 MG小碳小碳磚磚DG微孔碳微孔碳磚磚國產超微孔國產超微孔炭磚炭磚導導

19、熱熱系系數數室溫室溫W/mK17.347.558.854.961220.2230016.2111.311.811.318.9522.0660014.2712.41416.120.4224.0780013.7812.41516.619.4922.93碳復合磚具有與優質炭磚同樣好的導熱性，而其導熱性隨溫度碳復合磚具有與優質炭磚同樣好的導熱性，而其導熱性隨溫度升高而降低的特性更符合爐缸傳熱的需要升高而降低的特性更符合爐缸傳熱的需要1）碳復合磚主要成分是氧化鋁，抗氧化性能好；）碳復合磚主要成分是氧化鋁，抗氧化性能好；2）添加添加物物在燒結過程中將發生在燒結過程中將發生如如Si+C=SiC等等的原位反應

20、，生成的原位反應，生成具有較好抗氧化性的物相，具有較好抗氧化性的物相，達到保護達到保護炭組分炭組分免遭氧化的作用。免遭氧化的作用。3）碳復合磚有極好的微孔化性能，幾乎為不透氣磚，使氧化）碳復合磚有極好的微孔化性能，幾乎為不透氣磚，使氧化反應只能在磚的表面進行，大大降低了氧化作用。反應只能在磚的表面進行，大大降低了氧化作用。2.3.1 碳復合磚的抗氧化性碳復合磚的抗氧化性CO2性能性能單位單位碳復合磚碳復合磚R BR B 微微孔碳磚孔碳磚 F GF G 微微孔碳磚孔碳磚 M GM G 小小碳磚碳磚D GD G 微微孔碳磚孔碳磚 國 產 超 微國 產 超 微孔碳磚孔碳磚 氧化率氧化率 % % 0.

21、50.50.92.492.498.098.0918.0618.065.275.275.65.6碳復合磚的抗氧化性遠遠優于國內外優質炭磚碳復合磚的抗氧化性遠遠優于國內外優質炭磚 國產國產 微孔碳磚抗氧化后照片微孔碳磚抗氧化后照片 碳復合磚抗氧化后照片碳復合磚抗氧化后照片 （碳磚表明氧化嚴重，呈蜂窩狀碳磚表明氧化嚴重，呈蜂窩狀） （碳復合磚表明幾乎無氧化，表面光滑）（碳復合磚表明幾乎無氧化，表面光滑）2.3.1 碳復合磚的抗氧化性碳復合磚的抗氧化性CO2 2.3.2 碳復合磚的抗氧化性碳復合磚的抗氧化性水蒸汽水蒸汽用熱重法試驗，其裝置如圖所示。測試氣氛分別為空氣和體積分數為用熱重法試驗，其裝置如圖

22、所示。測試氣氛分別為空氣和體積分數為20%的的水蒸氣。裝試樣的坩堝為水蒸氣。裝試樣的坩堝為w(Al2O3)=99.9%的坩堝。所用天平的靈敏度為的坩堝。所用天平的靈敏度為0.000 1 mg。從。從200到到1500，升溫時間為，升溫時間為325分鐘。分鐘。 圖 抗水蒸氣試驗裝置試驗表明：在試驗表明：在1500的條件下，的條件下，碳復合磚也表現出了優越的抗水蒸氣氧化的碳復合磚也表現出了優越的抗水蒸氣氧化的能力，其氧化失重率只有約能力，其氧化失重率只有約6.5%，表面比較光潔；而微孔碳磚的達到約，表面比較光潔；而微孔碳磚的達到約65%，且碳磚表面完全呈蜂窩狀且碳磚表面完全呈蜂窩狀。 碳復合磚以碳

23、復合磚以Al2O3陶瓷材料為主，有很好的抗鐵溶蝕性；陶瓷材料為主，有很好的抗鐵溶蝕性； 碳復合磚表面碳復合磚表面的碳與鐵水進行碳交換，由于碳的損失，在碳的碳與鐵水進行碳交換，由于碳的損失，在碳復合磚熱面形成了一層脫碳層裸露出復合磚熱面形成了一層脫碳層裸露出Al2O3 ， Al2O3又阻止了又阻止了鐵水鐵水的的進一步侵蝕進一步侵蝕。 碳復合磚的微孔化結構使鐵水的溶蝕只能在磚襯的表面進行；碳復合磚的微孔化結構使鐵水的溶蝕只能在磚襯的表面進行；2.4 碳復合磚的抗鐵性能碳復合磚的抗鐵性能性性 能能單位單位碳復碳復合磚合磚炭炭 磚磚陶瓷杯陶瓷杯R BR B 微微孔碳磚孔碳磚 F GF G 微 孔微 孔

24、碳磚碳磚 M GM G 小小碳磚碳磚D GD G 微 孔微 孔碳磚碳磚 國產超微國產超微孔炭磚孔炭磚棕棕剛剛玉澆玉澆注塊注塊剛玉剛玉莫來莫來石石復合復合棕剛棕剛玉玉微孔微孔剛玉剛玉鐵水溶蝕指鐵水溶蝕指數數%0.3115.7913.4628.1819.4226.7700.5400-0.78碳復合磚的鐵水溶蝕指數碳復合磚的鐵水溶蝕指數遠遠優于炭磚，且接近于不侵蝕狀態。優于炭磚，且接近于不侵蝕狀態。2.4 碳復合磚的抗鐵性能碳復合磚的抗鐵性能國國產產微微孔孔碳碳磚磚抗抗鐵鐵水水侵侵蝕蝕前前后后外外觀觀碳碳復復合合磚磚抗抗鐵鐵水水侵侵蝕蝕前前后后外外觀觀縱裂紋為撤除連接桿造成的縱裂紋為撤除連接桿造成的

25、2.5 碳復合磚的抗渣性能碳復合磚的抗渣性能 爐渣對耐火材料的侵蝕一般受化學擴散控速和反應控速爐渣對耐火材料的侵蝕一般受化學擴散控速和反應控速制約。由于碳復合磚的微孔化程度高，結構致密，因此爐渣制約。由于碳復合磚的微孔化程度高，結構致密，因此爐渣對碳復合磚的滲透作用較小；熔損主要受界面化學反應控速，對碳復合磚的滲透作用較小；熔損主要受界面化學反應控速，而爐渣對炭的不潤濕性以及碳復合磚中而爐渣對炭的不潤濕性以及碳復合磚中Al2O3與熔渣反應形成與熔渣反應形成的鎂鋁尖晶石（熔點的鎂鋁尖晶石（熔點2135）等提高了渣的粘度降低了化學）等提高了渣的粘度降低了化學反應速度，因此碳復合磚具有較好的抗渣性能

26、反應速度，因此碳復合磚具有較好的抗渣性能 。 碳復合磚抗渣侵蝕實驗后的碳復合磚抗渣侵蝕實驗后的SEM-EDS圖圖2.5 碳復合磚的抗渣性能碳復合磚的抗渣性能性性 能能單位單位碳復碳復合磚合磚炭炭 磚磚陶瓷杯陶瓷杯RBRB微孔微孔碳磚碳磚 FGFG微孔碳微孔碳磚磚 MGMG小小碳磚碳磚DGDG微孔碳微孔碳磚磚 國產超微國產超微孔炭磚孔炭磚棕棕剛玉剛玉澆注塊澆注塊剛玉剛玉莫來石莫來石復合復合棕剛玉棕剛玉微孔剛微孔剛玉玉抗渣侵蝕性抗渣侵蝕性%2.8-23.08571006.84 在實際生產中，因高爐爐缸爐底有冷卻的作用，因此在碳在實際生產中，因高爐爐缸爐底有冷卻的作用，因此在碳復合磚界面處形成一層過

27、渡層，而該層因固體復合磚界面處形成一層過渡層，而該層因固體Al2O3顆粒和石顆粒和石墨碳的存在，粘度較大，不易被鐵水沖刷，緊密的粘附在碳墨碳的存在，粘度較大，不易被鐵水沖刷，緊密的粘附在碳復合磚表面，從而隔離開鐵水與碳復合磚的直接接觸，對碳復合磚表面，從而隔離開鐵水與碳復合磚的直接接觸，對碳復合磚形成了有效的保護。復合磚形成了有效的保護。2.6 碳復合磚的抗鋅性能碳復合磚的抗鋅性能各種磚抗鋅各種磚抗鋅侵蝕前后質量變化率侵蝕前后質量變化率 高爐中的鋅主要以氧化物（高爐中的鋅主要以氧化物（ZnO）、鐵酸鹽（）、鐵酸鹽（ZnOFe2O3）、）、硅酸鹽（硅酸鹽（2ZnOSiO2）以及硫化物（）以及硫化

28、物（ZnS）的形式存在。在大于）的形式存在。在大于1000的高溫區被的高溫區被CO還原為氣態鋅。期間一部分被煤氣粉塵還原為氣態鋅。期間一部分被煤氣粉塵帶出爐外，一部分如到達溫度較低的區域時冷凝（帶出爐外，一部分如到達溫度較低的區域時冷凝（580）而）而再氧化，附著于下降的爐料將再次進入高溫區，周而復始就形再氧化，附著于下降的爐料將再次進入高溫區，周而復始就形成了鋅在高爐內的富集。成了鋅在高爐內的富集。稱量稱量25g的的ZnO和和10g的石墨粉的石墨粉，混勻，混勻后鋪到剛玉坩堝底部（生成的鋅蒸汽質量為后鋪到剛玉坩堝底部（生成的鋅蒸汽質量為20g）。按照一定）。按照一定的升溫制度升溫到的升溫制度升

29、溫到1100，保溫，保溫24小時小時冷卻后檢驗。冷卻后檢驗。耐火材料耐火材料碳復合磚碳復合磚微孔剛玉磚微孔剛玉磚微孔碳磚微孔碳磚體積變化率體積變化率%0.920.921.092.582.583.77-0.20-0.20-0.96質量變化率質量變化率%-6.5-6.5-7.211.051.051.89-35.21-35.21-44.59試驗后強度試驗后強度MPa55551301300 0碳復合磚碳復合磚微孔剛玉磚微孔剛玉磚微孔炭磚微孔炭磚 鋅蒸汽可滲入磚的表層，磚中的炭也參與了鋅蒸汽可滲入磚的表層，磚中的炭也參與了ZnO的還原的還原反應，碳復合磚和微孔炭磚的重量有所減少是由于其滲入的反應，碳復合

30、磚和微孔炭磚的重量有所減少是由于其滲入的Zn含量低于化學反應消耗的含量低于化學反應消耗的C量。而微孔炭磚質量損失較多，量。而微孔炭磚質量損失較多，表明表明參與反應的參與反應的C含量較多含量較多，對磚襯有較大的破壞作用。如，對磚襯有較大的破壞作用。如果在襯體內有縫隙，果在襯體內有縫隙，鋅蒸汽將隨著煤氣進入對炭磚造成侵蝕鋅蒸汽將隨著煤氣進入對炭磚造成侵蝕而形成環狀斷裂而形成環狀斷裂。這也是爐缸炭磚出現環狀斷裂的主要原因這也是爐缸炭磚出現環狀斷裂的主要原因。2.6 碳復合磚的抗鋅性能碳復合磚的抗鋅性能2. 7 碳復合磚的抗堿性能碳復合磚的抗堿性能性性 能能單位單位碳復碳復合磚合磚炭炭 磚磚陶瓷杯陶瓷

31、杯日本日本BC-7S法國法國AM-102美國美國NMA德國德國7RDN國產超微國產超微孔炭磚孔炭磚法國棕剛法國棕剛玉澆注塊玉澆注塊剛玉剛玉莫來石莫來石復合復合棕剛玉棕剛玉微孔剛玉微孔剛玉抗抗堿堿性性原耐壓強度原耐壓強度MPa7646.5829.4129.9344.2545.2866.0810598.41159.3后耐壓強度后耐壓強度MPa79.9351.1337.132.1558.654.1667.0535.86.55200.56強度變化率強度變化率%5.29.77267.433.7719.612.38669321.24體積膨脹率體積膨脹率%2.926.323.232.841.663.325.

32、841731.862.14抗堿侵蝕抗堿侵蝕GB/T14983 （1100 10 30h下下K3CO3與木炭反應的堿蒸汽對材料與木炭反應的堿蒸汽對材料強度和體積的影響強度和體積的影響 ）碳復合磚的抗堿性能與優質炭磚和微孔剛玉磚相當，遠優于目前市場上的傳統陶瓷碳復合磚的抗堿性能與優質炭磚和微孔剛玉磚相當，遠優于目前市場上的傳統陶瓷杯材料。杯材料。性性 能能單位單位碳復碳復合磚合磚炭炭 磚磚陶瓷杯陶瓷杯日本日本BC-7S法國法國AM-102美國美國NMA德國德國7RDN國產超微國產超微孔炭磚孔炭磚法國棕剛法國棕剛玉澆注塊玉澆注塊剛玉剛玉莫來石莫來石復合復合棕剛玉棕剛玉微孔剛玉微孔剛玉體積密度體積密度

33、g/cm32.781.581.561.621.771.693.292.863.023.32顯氣孔率顯氣孔率%10.9613.991718.8615.0517.291018139.7導導熱熱系系數數室溫室溫W/mK17.347.558.854.961220.226.354.16-5.9130016.2111.311.811.318.9522.064.934.485.034.5360014.2712.41416.120.4224.075.424.46-4.0980013.7812.41516.619.4922.934.615.08-透氣度透氣度mDa0-0.635.980.284.440.990.

34、496.081194350.22氧化率氧化率%0-0.92.498.0918.065.275.6000-鐵水溶蝕指數鐵水溶蝕指數%0.3115.7913.4628.1819.4226.7700.5400-0.78抗渣侵蝕性抗渣侵蝕性%2.8-23.08571006.84平均孔徑平均孔徑m0.2380.2340.1091.0830.1210.10.175-0.125抗抗堿堿性性原耐壓強度原耐壓強度MPa7646.5829.4129.9344.2545.2866.0810598.41159.3后耐壓強度后耐壓強度MPa79.9351.1337.132.1558.654.1667.0535.86.5

35、5200.56強度變化率強度變化率%5.29.77267.433.7719.612.38669321.24體積膨脹率體積膨脹率%2.926.323.232.841.663.325.841731.862.14抗鋅抗鋅質量變化率質量變化率%-6.82-39.131.38碳復合磚與國內外優質炭磚及陶瓷杯性能的比較碳復合磚與國內外優質炭磚及陶瓷杯性能的比較項目項目單位單位指標指標典型值典型值AL2O3%70C%5粘結抗折強度粘結抗折強度 110烘干烘干 14003h3hMPa13粘結時間粘結時間min13碳復合磚碳復合磚用用配套泥漿配套泥漿 剛玉剛玉+石墨石墨+碳化硅，碳化硅， 磷酸鹽結合。磷酸鹽結合

36、。 特點：冷態下有一定的結合強度，防止泥漿因砌體自重流特點：冷態下有一定的結合強度，防止泥漿因砌體自重流淌而不飽滿，同時防止灌漿時高壓沖刷流失泥漿。淌而不飽滿，同時防止灌漿時高壓沖刷流失泥漿。配套泥漿與搗打料配套泥漿與搗打料項目項目單位單位指標指標典型值典型值體積密度體積密度g/cm31.6耐壓強度耐壓強度MPa10導熱系數導熱系數120烘干烘干 w/（m.k）15施工溫度施工溫度5-30碳碳素搗打料素搗打料 高石墨化電煅煤高石墨化電煅煤+電極碎末電極碎末+鱗片石墨，樹脂鱗片石墨，樹脂+焦油復合結焦油復合結合劑。合劑。 特點：高導熱性；無刺鼻氣味；常溫特點：高導熱性；無刺鼻氣味；常溫冷態搗打施

37、工；高溫冷態搗打施工；高溫下有一定的收縮率，以吸收磚體高溫下的膨脹下有一定的收縮率，以吸收磚體高溫下的膨脹。配套泥漿與搗打料配套泥漿與搗打料2012年高爐長壽及高風溫熱風爐專題研討會上，吳啟常大師和年高爐長壽及高風溫熱風爐專題研討會上，吳啟常大師和王莜留教授在王莜留教授在“爐缸長壽的關鍵在于耐火材料質量的突破爐缸長壽的關鍵在于耐火材料質量的突破”一一文中指出：文中指出： 3）從延長爐缸側壁從延長爐缸側壁“象腳型象腳型”侵蝕區域壽命的角度出發，理想侵蝕區域壽命的角度出發，理想的耐火材料性能應同時具備：導熱率和微孔指標達到當前微的耐火材料性能應同時具備：導熱率和微孔指標達到當前微孔或超微孔炭磚的水

38、平；抗鐵水溶蝕指數達到陶瓷杯材料的孔或超微孔炭磚的水平；抗鐵水溶蝕指數達到陶瓷杯材料的水平；水平； 4）在當今炭磚的抗鐵水熔蝕性能明顯劣于陶瓷杯材料時，陶瓷）在當今炭磚的抗鐵水熔蝕性能明顯劣于陶瓷杯材料時，陶瓷杯是有用的。今后當爐缸砌筑材料的抗鐵水熔蝕性能達到陶瓷杯是有用的。今后當爐缸砌筑材料的抗鐵水熔蝕性能達到陶瓷杯材料同一水平時，爐缸采用杯材料同一水平時，爐缸采用陶瓷杯結構便變得沒有必要了。陶瓷杯結構便變得沒有必要了。3.1 爐缸爐底砌體結構爐缸爐底砌體結構方案方案1 風口、鐵口、爐缸、爐底上部風口、鐵口、爐缸、爐底上部3層全為碳復合磚層全為碳復合磚碳復合磚碳復合磚3.2 爐缸爐底砌體結構

39、爐缸爐底砌體結構方案方案2 陶瓷墊陶瓷墊碳復合磚碳復合磚4. 工程應用實例與業績工程應用實例與業績序號序號單位單位 高爐容積高爐容積m m3 3 投產投產時間時間使用范圍使用范圍1 1通才通才2 2# #41041020072007-12-12風口、渣口鐵口、爐缸、爐底上部風口、渣口鐵口、爐缸、爐底上部2 2層層2 2建邦建邦2 2# #41041020082008-7-7同上同上3 3通才通才（山東院山東院）1860186020122012-7-7風口、鐵口、爐缸、爐底風口、鐵口、爐缸、爐底1-21-2層邊角，爐底第三層層邊角，爐底第三層4 4通才通才1 1# #38038020152015

40、5 5邯鄲縱橫邯鄲縱橫3 3# #45045020122012碳復合磚碳復合磚+ +陶瓷杯陶瓷杯6 62 2# #45045020122012全碳復合磚全碳復合磚7 74 4# #63063020142014全碳復合磚全碳復合磚8 8山西高義山西高義（福海設計福海設計）3 3# #10801080201220129 94 4# #108010802012201210102 2# #6306302013201311Russia/MMK6 6# #1580158020132013128 8# #1580158020142014131010# #20002000201420141414冷水江冷水江1

41、 1# #63063020112011序號序號單位單位 高爐容積高爐容積m m3 3 投產投產時間時間使用范圍使用范圍1515新金山新金山2 2# #5505502011201116161 1# #4504502012013 31717武安烘熔武安烘熔320320201320131818126012602014201419192#6202#620201520152020黎城太行黎城太行450450201120112121河南朝陽河南朝陽630630201220122222北京神霧北京神霧熔融還原煉鐵爐熔融還原煉鐵爐201320132323濟源濟源6 6# #450450201320132424

42、3 3# #450450201420142525遷安軋一遷安軋一2 2# #450450201420142626本溪聚鑫達本溪聚鑫達480480201420142727立恒立恒450450201420142828立恒宇豐立恒宇豐450450201420144. 工程應用實例與業績工程應用實例與業績4. 工程應用實例與業績工程應用實例與業績序號序號單位單位 高爐容積高爐容積m m3 3 投產投產時間時間使用范圍使用范圍2929寬城大成鑄造（兆豐）寬城大成鑄造（兆豐）6306302014201430302 2# #630630201520153131陜西龍鋼陜西龍鋼2 2# #8508502014

43、2014國有企業國有企業3232柳鋼（柳鋼（柳鋼院柳鋼院）1580158020152015國有企業國有企業3333越南和發（越南和發（唐鋼院唐鋼院）630630201520153434遷安松汀遷安松汀450450201520153535平山敬業烏鋼平山敬業烏鋼616616201520153636天鐵天鐵72072020152015國有企業國有企業3737天鐵崇利天鐵崇利45045020152015國有企業國有企業3838威海鑫山威海鑫山300300201520153939唐山東海唐山東海450450201520154040銅陵旋力銅陵旋力850850201520154141秦皇島佰工秦皇島佰工

44、630630201520154242襄汾星原襄汾星原45045020152015微孔模壓炭磚微孔模壓炭磚微孔模壓炭磚微孔模壓炭磚渣口中心線8250鐵口中心線7000鐵口中心線爐皮拐點6220微孔模壓炭磚上面標高微孔模壓炭磚下面標高524436409250997510000爐皮拐點碳復合磚爐底碳復合磚爐底碳復合磚上面標高3 7 8 0685炭素搗打料81007600100301201 6 0 46 9 22 7 6 85 4 67 2 5碳復合風口組合磚54003 0 0 0碳復合磚1 0 64碳復合鐵口組合磚5 4 64 5 44 9 7 . 5碳復合渣口組合磚4 9 34 5 8 . 58山

45、西通才山西通才2 2# #410m410m3 3高爐應用情況高爐應用情況風口組合磚風口組合磚結構結構保持完好，無上保持完好，無上翹開裂翹開裂現象。現象。渣口組合磚渣口組合磚完好。完好。鐵口組合磚鐵口組合磚輕微侵蝕。輕微侵蝕。爐缸磚襯爐缸磚襯完整，鏟除渣殼后碳復合磚表面完整，鏟除渣殼后碳復合磚表面光潔，磚縫無開裂。光潔，磚縫無開裂。山西通才山西通才2 2# #410m410m3 3高爐使用高爐使用7 7年后情況年后情況距離鐵口中心線橫向距離鐵口中心線橫向 1.5m,縱向縱向 0.45m處，僅有約處，僅有約50mm的侵蝕的侵蝕 山西通才山西通才2 2# #410m410m3 3高爐使用高爐使用7

46、7年后情況年后情況碳復合磚表面光潔碳復合磚表面光潔在距鐵口中心線下方約在距鐵口中心線下方約 450mm 處，沿碳復合磚表面，用處，沿碳復合磚表面，用4mm的的鐵絲向下鐵絲向下插入達插入達 600mm ，鐵絲，鐵絲不彎曲，不彎曲，說明是說明是直通縫直通縫，也說明了沒有象腳型侵蝕。，也說明了沒有象腳型侵蝕。山西通才山西通才2 2# #410m410m3 3高爐使用高爐使用7 7年后情況年后情況山西通才山西通才1860m3高爐實例高爐實例碳復合磚碳復合磚微孔剛玉磚微孔剛玉磚各點溫度正常，溫度梯度分布合理各點溫度正常，溫度梯度分布合理山西通才山西通才1860m3高爐實例高爐實例山西高義山西高義1080m3高爐實例高爐實例唐山福海設計院圖紙唐山福海設計院圖紙山西高義山西高義1080m3高爐實例高爐實例2015-7-30 河北縱橫河北縱橫450m3高爐應用情況高爐應用情況爐號爐號 爐容爐容m