石墨粘土磚是以天然石墨為原料，以粘土作結(jié)合劑制得的耐火磚。石墨具有良好的導(dǎo)熱性，耐高溫，不與金屬熔體作用，熱膨脹小。這類耐火磚有石墨粘土坩堝、蒸餾罐、鑄鋼用塞頭磚、水口磚及盛鋼桶襯磚等。其中生產(chǎn)最多應(yīng)用最廣的是煉鋼和熔煉有色金屬石墨粘土坩堝。

石墨粘土坩堝的生產(chǎn)工藝與粘土磚生產(chǎn)工藝相似。但其坯料需要仔細(xì)地混練，長(zhǎng)時(shí)間困料，比較緩和的干燥制度和燒成溫度不同。

一、原料

天然石墨按其產(chǎn)出狀態(tài)可分為晶質(zhì)石墨和土狀石墨兩類。工業(yè)上把石墨晶體直徑大于1μrn的鱗片狀和塊狀石墨稱為晶質(zhì)石墨，晶體直徑小于1μrn在顯微鏡下也難辨認(rèn)出結(jié)晶形狀的稱為土狀石墨又稱隱晶質(zhì)或非晶質(zhì)石墨。

石墨在常壓下不能熔融，而在約3000℃升華。它是強(qiáng)度隨著溫度升高而增大的少數(shù)材料之一，到2400—2500℃石墨的強(qiáng)度明顯增大。在2100℃以下不產(chǎn)生塑性流動(dòng)，只是在2300℃以上在0.69MPa荷重下才開始顯示少許塑性流動(dòng)。

石墨的熱導(dǎo)率很大，并且有明顯的各向異性，在平行于層面方向上的熱導(dǎo)率約為垂直于層面方向的熱導(dǎo)率的三倍。熱膨脹性也是如此。

石墨在氧化氣氛和高溫下易氧化燃燒掉，因此其抗氧化能力是人們十分關(guān)注的問題。石墨的氧化速度與其晶體結(jié)構(gòu)，粒度和灰分含量有關(guān)。鱗片狀石墨具有較強(qiáng)的抗氧化能力，灰分含量少的較易氧化。

石墨的質(zhì)量通常以固定碳、揮發(fā)分、灰分的含量百分率和粒度等指標(biāo)衡量?；曳趾窟^多會(huì)沾污金屬，降低耐火磚的耐火度，專熱性，化學(xué)穩(wěn)定性等性盡。石墨的鱗片大能增加坯料的塑性，促使坯體更加緊密而且不易燃燒。因此作為耐火材料用的石墨，以鱗片結(jié)晶大和灰分含量少為優(yōu)。

結(jié)合粘土和熟料的要求與其它耐火磚類似。熟料在使用前要粉碎至2mm或更細(xì)些為宜。過大的熟料顆粒會(huì)破壞石墨的鱗片狀排列。生產(chǎn)中采用的熟料有粘土熟料，蠟石熟料或硅石熟料。

二、生產(chǎn)工藝

依粘土性質(zhì)，石墨特性和坩堝用途不同，石墨粘土磚配料各成分的含量可以在以下范圍內(nèi)變動(dòng)：粘土30—40％，石墨35—50％，熟料或硅石10—30％。制造煉鋼用均堝，泥料中含石墨最好在40—50%。若石墨數(shù)量過多，則會(huì)使鋼中增碳，減少石墨含量，則會(huì)降低坩堝壁的傳熱性，從而延長(zhǎng)冶煉時(shí)間。坯料的加工處理是石墨粘土均堝生產(chǎn)的關(guān)鍵問題之一。鱗片狀石墨具有滑動(dòng)性，很難與別的顆粒混合。必須仔細(xì)地進(jìn)行干混合后，再加水濕混合。按成型方法不同，加水量不同，可塑泥料的水分為17—18％，半干坯料為9—10％?？伤芘髁献詈糜谜婵諗D泥機(jī)進(jìn)行，處理，這樣可減少耐火磚的斷面裂紋和使坯料更加致密?？伤芘髁峡偦旌蠒r(shí)間約為30—40min：半干坯料約為40~460min。

混好的坯料在困料室中困置15—20天。坯料經(jīng)困置后，再經(jīng)擠泥機(jī)擠成泥段，送往成型供使用。半干成型坯料亦需經(jīng)再混合后使用。

大型石墨粘土坩堝多采用可塑法手工成型，小型坩堝可采用半干法機(jī)壓成型或等靜壓法成型。在成型過程中，由于鱗片狀石墨晶體的各向異性，它在坯料中的排列狀態(tài)對(duì)耐火磚的性質(zhì)有顯著影響。若采用使鱗片狀石墨與坩堝側(cè)壁表面成垂直排列的成型方法，則耐火磚的熱導(dǎo)率增加。反之如采用與側(cè)壁表面成平行排列的成型方法，則會(huì)制得抗渣性強(qiáng)，荷重軟化點(diǎn)高，耐熱沖擊和熱導(dǎo)率較前者小的耐火磚。

成型后經(jīng)修坯送往干燥。由于石墨粘土坩堝的坯體在干燥時(shí)體積收縮較大(尤其是可塑法成型的)，干燥必須十分小心緩慢地進(jìn)行。

石墨粘土坩堝通常在倒焰窯內(nèi)燒成。為了防止石墨在高溫下氧化，須將坯體裝在填滿炭粒的匣缽中煅燒，或在坩堝表面涂一層由長(zhǎng)石(或硼砂)、石英巖、粘土等配成的釉料，則坩堝可直接裝窯燒成。但窯內(nèi)氣氛仍不能是強(qiáng)氧化性的。400—500℃以前為粘土脫水階段，升溫速度緩慢，以后可快速升溫。燒成溫度為1000—1150℃。在生產(chǎn)中，燒成經(jīng)驗(yàn)是“小火穩(wěn)，中火快，大火要燒還原焰。。出窯后的成品為防止吸水，在耐火磚表面上應(yīng)均勻涂抹一層防潮劑(瀝青防潮漆)，便于保存。

石墨粘土坩堝耐火磚要求具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，能承受金屬的荷重，便于熔鑄操作，還應(yīng)有良好的熱導(dǎo)性，熱震穩(wěn)定性和抗渣性。

采用瀝青、焦油代替結(jié)合粘土，碳化硅代替熟料，制得碳結(jié)合的石墨坩堝，這在國外也逐漸得到大量應(yīng)用。

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