從目前的調查情況看，高爐爐底炭磚損毀的主要原因有：①鐵水滲透到炭磚的氣孔中；②工作面一側產生脆化組織（冷卻能力消失）；③鐵水的沖刷使炭磚熔蝕（加碳溶解）。為了提高炭磚耐蝕性，進行了新炭磚的開發。為防止鐵水滲透，必須使炭磚致密化，即實現炭磚微孔化，其方法是通過氣孔內生長的Si－O－N晶須減小氣孔徑。為了減少炭磚表面裸露的碳成分的面積，開發了添加高溫強度高、抗機械性磨損優良的氧化鋁，防止碳溶解導致的炭磚熔蝕。為提高冷卻能力、強化爐底保護，還開發了導熱率高的炭磚，進一步提高耐蝕性。
較近，對使用后的微孔炭磚進行了調查，與傳統炭磚相比，其脆化組織明顯減少，證實了對高爐長壽的作用以及炭磚開發指導方針的正確。
1新炭磚開發歷程
以前普遍使用的是1965年開發的炭磚BC－5，用焦油作粘結劑，擠壓成形，既有焙燒無煙煤的良好抗鐵水滲透性，又具有人造石墨的高導熱率。為提高抗鐵水沖刷性，1975年開發的炭磚CBD－1添加了耐酸性渣好的氧化鋁，進一步提高了抗侵蝕性。1981年開發的炭磚CBD－2，添加了金屬硅，燒成時在氣孔內形成Si－O－N晶須，是微孔炭磚，此磚用于室蘭2號高爐。1985年開發的炭磚CBD－2RG由擠壓成形法改為沖壓成形，同時將焦油粘結劑改為樹脂，以實現致密化。1994年開發的炭磚CBD－3RG，在使用抗鐵水滲透性良好的焙燒無煙煤的同時，還添加了人造石墨和氧化鋁微粉強化抗鐵水侵蝕性，是具有高熱傳導率的炭磚。在接觸鐵水的表面形成保護層的新思路下，開發了高耐蝕性炭磚CBD－GT1，為形成粘結性高的保護層，炭磚中添加了對鐵水有增粘效果的Ti原料。
2對使用后炭磚的調查
對以微孔為目的而開發的炭磚CBD－2進行了調查，與以前使用的炭磚BC－5進行比較，對開發炭磚的效果進行了評價。對廣畑4號高爐爐缸部位采用的炭磚BC－5的芯樣外觀觀察，發現有約300mm的脆化組織，無鐵水滲透現象，炭磚工作面一側發生粉化。認為粉化原因是滲透到炭磚氣孔內的外來成分的膨脹率不同，時間一長，逐漸對基質造成破壞所致。室蘭2號高爐（第二代爐役）大修時，進行了爐底炭磚CBD－2取樣，取芯樣部位是爐缸第5段和第7段，共在3處取了炭磚芯樣。我們重點介紹第7段的炭磚芯樣。
試樣外觀
同早期開發的炭磚BC－5的外觀進行了比較，發現炭磚CBD－2的脆化層厚度減少。使用BC－5的廣畑4號高爐脆化層厚度約有300mm，但室蘭2號高爐取的芯樣脆化層厚度只有約100mm。
（2）分析研究
微孔炭磚CBD－2與BC－5相比，大大抑制了堿金屬的侵入。確認了來自工作面的侵入量減少。分析調查了炭磚CBD－2中的鐵成分和SiC成分在試樣內的分布，工作面一側發現有鐵分滲透，SiC較少，在離開工作面的位置，隨著SiC成分的增加，鐵分減少。這是由于添加硅的微孔化效果抑制了鐵成分的滲透。從EPMA分析圖可知，鐵分滲透到距工作面60mm處。
（3）分析結果
通過對微孔致密化的炭磚CBD－2使用后的調查可知，實現了預定的開發目標，可以抑制外來成分的侵入，確信目前開發方向是正確的。
3開發高導熱性炭磚CBD－3RG
傳統炭磚是以無煙煤為基礎，并使用土狀石墨和人造石墨。對這些碳素原料進行分析調查，結果發現無煙煤和土狀石墨灰分中含有3%～10%的氧化鋁和硅，特別是無煙煤中氧化鋁和硅均勻分布，抗鐵水滲透性良好。基于這一調查結果，在人造石墨中添加氧化鋁粉和金屬硅，用樹脂粘結劑混合后沖壓成形制成炭磚。這樣，可以大幅度提高導熱率，同時抗侵蝕性比傳統炭磚CBD－2RG提高50%。
4開發高抗侵蝕性炭磚CBD－GT1
為了進一步提高抗侵蝕性，以前通過磚的致密化使抗損毀性提高的手段已到了極限，要通過添加表面自改質的材料來實現提高抗侵蝕性。在高爐爐役末期，從風口噴吹TiO2，使鐵水粘稠,起到防止爐缸耐火材料損毀的作用。對爐底TiN附著物觀察可知，要進一步提高抗鐵水侵蝕性，須將降低鐵水流動性的Ti添加到熔融鐵中以提高粘性，因此將有提高粘度效果的元素預先添加到炭磚中。Mo、Nb、Ta、Ti和V均有添加效果，但應注意選擇不會引起反應導致體積變化（發生微小龜裂）的添加材料，故決定添加碳化物。通過采取這一措施極大地提高了TiC的效果，炭磚抗侵蝕性良好。因此將TiC定為添加材料。
從斷面EPMA結果可知，炭磚表面和鐵水之間存在100～200μm的高Ti層，推測從炭磚溶出的物質存于該層中，粘度比鐵水高，成為不動層后起到保護層功能，使抗侵蝕性提高。
5結語
為提高(gao)高(gao)爐(lu)壽命進行了(le)爐(lu)底炭(tan)磚的開(kai)發(fa)，得出如下結論：(1)添加抗(kang)鐵水侵(qin)蝕性(xing)良好的氧(yang)化鋁；(2)為防(fang)止外來成分和鐵水的侵(qin)入，將炭(tan)磚微(wei)孔(kong)化；(3)為降低表面(mian)(mian)溫度(du)、提高(gao)抗(kang)侵(qin)蝕性(xing)的高(gao)導熱(re)率(lv)；(4)添加提高(gao)抗(kang)侵(qin)蝕性(xing)的TiC，增加界(jie)面(mian)(mian)的鐵水粘度(du)，減緩鐵水流動，防(fang)止損毀。對高(gao)爐(lu)使用過的新開(kai)發(fa)微(wei)孔(kong)炭(tan)磚的評價(jia)結果證實了(le)目前開(kai)發(fa)方向(xiang)是(shi)正確的。
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