碳磚

碳磚是以碳質材料為原料，加入適量結合劑製成的耐高溫中性耐火材料製品。碳磚原料包括無煙煤，焦炭和石墨，以及瀝青、焦油和蒽油結合劑。無煙煤的揮發分少，結構緻密，生產碳磚時多以它為骨料，加入冶金焦炭，以瀝青作結合劑。

碳磚的技術要求一般含碳量≥92%；機械強度≥25MPa；灰分≤8%。外形尺寸要求嚴格，一般製品要進行一定的機械加工處理。

1.有極高的耐火度

不熔化亦不軟化。只有在很高溫度時，才有揮發(>3000℃時)。但這一溫度在高爐內是達不到的。

2.抗壓強度大。

其抗壓強度可達250～500kg/cm，與粘士磚差不多。但粘土磚其抗壓強度最高可達1000kg/cm。

3.荷重軟化點比粘土磚高的多。一般粘土磚之荷重軟化溫度為1400℃，而碳磚荷重軟化溫度是不存在的(即軟化點極高)，但必須指出這只是對灰分不多的高質量碳磚而言。

4.抗渣性很好，除去含FeO高的渣以外，任何渣都不能起侵蝕作用。

5.有較高的耐磨強度，它的耐磨強度不次於黏土磚。

6.不為鐵、渣所浸潤(鐵渣不能沾於碳磚上)，所以結瘤的機會，和與鐵、渣起作用而損壞的機會較少。因此，過去會在爐身砌碳磚，認為這樣可能使結瘤機會減少(因為一般爐瘤多在爐身處生成)，但結果證明，如果操作不正常，則還是照樣有爐瘤生成的。

7.膨脹係數小。這是碳磚的特點之一，其他耐火材料遠不如它。在高溫下急冷也不會產生裂紋，這對某些由於易生裂紋而易損壞的部分(如爐底)是極需要的性質，所以爐底砌磚多用碳磚來砌成。

8.導熱性比粘土磚高得多，特別是石墨磚。但其效果可能是有益的，也可以是有害的。熱損失大就是負效果，但在下部易使渣皮生成則是有利的。高爐下部用碳磚砌時，就可以不用冷卻水冷卻，而只用空氣來進行自然冷卻，甚至有些較小的高爐爐缸根本就不需要冷卻。但一般仍是用冷卻水箱的，因為有時碳磚質量不好，爐缸很易毀壞，若無冷卻水箱便會產生鐵渣穿漏事故，同時安裝冷卻水箱也並不十分麻煩，因此，在利用碳磚時也仍舊應用冷卻水箱。

碳磚的製造，一般是用碾成很小粒度的含灰分少的焦炭(<10毫米)，加16～18%的煤焦油攪拌混合均勻，同時再破碎到6毫米，然後加壓成型，同時也使氣孔度減小，最後在密封的爐子中焙燒數晝夜，焙燒溫度為1000℃。此爐中應毫無通空氣的空隙；焙燒時用砂復蓋於磚型上，使磚與空氣完全隔絕由傳導作用來加熱磚坯。燃料消耗多及產量不高是造成碳磚價格昂貴的原因。

碳磚的熱穩定性好，熱脹係數小，耐高溫，耐各種酸、鹼、鹽和有機溶劑的侵蝕，但在氧化氣氛中容易氧化。

碳磚為暗灰色，有光澤，燒成良好的碳磚不沾污手，用小錘敲擊有清脆聲。耐火度和荷重軟化溫度高，抗熱震性好；不被溶渣、鐵水等潤濕，幾乎不受所有酸鹼鹽和有機藥品的腐蝕，抗渣性好，高溫體積穩定，機械強度高，耐磨性好，具有良好的導電、導熱性。

另外，碳易氧化，無論是原料的煅燒或是製品的焙燒以及製品的使用，均要在還原氣氛中進行。

碳磚不僅廣泛應用於冶金工業，還用於鋁電解槽。此外，廣泛用在電鍍工業的酸洗槽、電鍍槽，造紙工業的溶解槽，化學工業的反應槽、貯槽，石油化學工業的高壓釜，鐵合金工業爐(或設備的內襯)、酸液、鹼液槽襯和管路，以及熔煉有色金屬(如鋁、鉛、錫等)的爐襯。

由於碳磚的上述性質，故被廣泛應用於砌築高爐爐底、爐缸。近年來使用範圍不斷擴大，爐腹和爐身下部也開始採用碳磚。可提高高爐的連續作業時間，延長使用壽命。

高爐爐缸用耐火材料性能的好壞是影響高爐壽命的關鍵因素之一。在高爐爐缸用耐火材料的發展中，一是改進碳磚的性能、結構，採用高熱導、高純度、微氣孔的熱壓碳磚，以克服由於鹼侵蝕、碳沉積、鐵水滲透等因素造成爐缸的毀損；二是採用新的爐缸材料。由法國Savoi公司開發的“陶瓷杯”技術，現已在世界範圍被接受和採用，迄今為止已有21座高爐採用了“陶瓷杯”技術，最大容積有5000m的高爐，到1997年將另有11座投入使用。“陶瓷杯”技術的顯著特點是大大減少了鐵水滲透引起的毀損，減少熱損失，使易造成碳磚脆化的800℃等溫層移至陶瓷杯砌層內，消除了由於鐵水溫度提高和鐵水流量加大而造成的出鐵口區域的過早損毀，從而提高了爐缸的壽命。