為什么要嚴格控制抗?jié)B碳磚中氧化鐵的含量？

　　抗?jié)B碳磚用于砌筑滲碳爐，可以是粘土質也可以是高鋁質，嚴格控制氧化鐵含量w(Fe₂O₃)≤1%。因滲碳爐內的還原氣氛中的H₂和CO會使氧化鐵發(fā)生還原性反應，在砌體中產生Fe.Fe₂C、C等新生結構使體積膨脹，引起磚層破壞、疏松、剝落，使其強度大大下降。抗?jié)B碳磚分輕質和重質兩種。螢質抗?jié)B碳磚用于無罐氣體滲碳爐的爐膛內表面層和受負荷較大易磨損的部位，輕質抗?jié)B碳磚用于無罐氣體滲碳爐的隔熱層。

　　耐火材料中含有的這種不穩(wěn)定氧化物超過一定量時，是不宜用于控制氣氛爐和真空爐。因為Fe₂O₃會與爐氣中的CO和H₂發(fā)生如下反應，即

　　Fe₂O₃+3CO = 2Fe+3CO₂

　　Fe₂O₃+3H₂ = 2Fe+3H₂O

　　而經還原生成的鐵，又是如下反應的催化劑，即

　　2CO=CO₂+C

　　因而加速了CO的分解和炭黑的沉積過程。

　　上述反應結果，會導致：

　　1、使開爐時爐氣碳勢上升緩慢，給爐內碳勢控制帶來了困難，并且會產生大量炭黑沉積；

　　2、鐵的生成，破壞了磚體的組織結構和磚內顆粒間的牢固結合，使磚體變得疏松，甚至碎裂；

　　3、Fe₂O₃被H₂還原而生成H₂O，使爐內露點上升，工件被氧化，達不到少無氧化加熱的效果。

　　另外，實踐還表明：當Fe₂O₃含量較高的磚用于氮基氣氛爐時，磚內的氧會大量進入爐氣，使爐氣由原來的弱還原性變?yōu)檠趸?，結果達不到工件光亮淬火加熱的目的。

　　由此可見，用于控制氣氛等要求較高的爐子，其耐火材料中的不穩(wěn)定氧化物的含量，應給予限制。一般來說，對于滲碳氣氛，磚內Fe₂O₃的質量分數應控制在1%以內；對于以氮氣為基體的控制氣氛爐，磚內Fe₂O₃的質量分數最好控制在0.5%以下。

　　(1) 高鋁擱磚為了擱放、吊掛和相互隔開電熱元件所使用的各種擱磚、硅磚、隔板磚、引出管等，均是電阻爐內較易損壞的耐火材料，這是因為這些磚直接接觸電熱元件，承受溫度高，溫度急變大，由于突出爐墻，容易遭到碰撞而被拆斷。如在滲碳爐內或含有可控氣氛爐內使用，容易造成積炭現(xiàn)象（碳滲入磚內或是爐內掛有炭絲），引起短路。因此，對這些材料要求耐火度高、高溫結構強度大以及燒結良好。

　　一般要求高鋁擱磚Fe₂O₃的質量分數不超過1.5%。氧化鐵屬于堿性，很容易與石英作用而生成硅酸鐵（其熔點為1100℃)，在磚上形成黑點。被侵蝕之處逐步蔓延，形成更大的熔洞和渣蝕，以致引起電熱元件的短路。氧化鐵在450℃-550℃時，又是促進可控氣氛中一氧化碳析出炭黑反應的催化劑。 炭黑沉積在磚中后使體積脹大，而導致砌體的強度下降和早期破壞。

　　采用高鋁磚即可滿足電阻爐用擱磚的要求，但最好不要采用耐火粘土磚。

　　(2) 抗?jié)B碳磚普通耐火粘土磚的抗?jié)B碳性氣 氛能力差。其主要原因是磚中含有較多的Fe₂O₃，它與可控氣氛中的CO和H₂在高溫下發(fā)生如下化學反應：

　　3Fe₂O₃+CO = 2Fe₃O₄+CO₂

　　Fe₃O₄+CO= 3FeO+CO₂

　　FeO+CO = Fe+CO₂

　　3Fe₂O₃+H₂ = 2Fe₃O₄+H₂O

　　3Fe+C = Fe3C

　　2CO = C+CO₂

　　從以上反應式可以看出，由于Fe₂O₃不斷還原，爐氣中的水和CO₂含量增加，露點上升，影響爐內氣氛的穩(wěn)定性，延長爐內氣氛從通氣到恢復正常使用露點的時間。同時，F(xiàn)e₃O₄、FeO、Fe和Fe3C的生成和轉化，由于它們的密度不同導 致體積發(fā)生變化，使磚體疏松、脫落。此外，磚中的Fe₂O₃還原生成的Fe是2CO = C+CO₂反應的觸媒，加速CO分解析出炭黑。炭黑在磚內沉積也造成體積脹大。

　　由此可見，耐火材料中Fe₂O₃質量分數的大小是抗?jié)B碳能力好壞的重要標志。實踐證明，F(xiàn)e₂O₃的質量分數控制在1.0%以下就能滿足要求，因此，把 Fe₂O₃質量分數在1.0%以下的耐火磚稱為抗?jié)B碳磚。

　　抗?jié)B碳磚按照體積密度的不同，又可分為重質抗?jié)B碳磚和輕質抗?jié)B碳磚。對于重質抗?jié)B碳磚，其氣孔率要低，致密度要高。

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