除了鎂碳質(zhì)耐火材料外，鋁碳質(zhì)耐火材料是另一類常見的碳復(fù)合耐火材料。它是連鑄用耐火材料中最重要的品種?；?、長水口、浸入式水口等許多重要耐火部件都是由鋁碳質(zhì)材料制造的。研究鋁碳質(zhì)材料對鋼的增碳作用對于了解與防止超低碳鋼生產(chǎn)過程中的增碳作用是有意義的。

我們曾研究過鋁碳質(zhì)耐火材料的增碳作用以及鋁碳質(zhì)耐火材料防氧化添加劑對其增碳作用的影響。用電熔白剛玉與石墨不小于96% )為主要原料，加入鋁粉與硅粉為抗氧化添加劑，鋁粉與硅粉的純度分別為96%及98.5%以上，它們的細(xì)度為全部通過180目篩子。鋁粉與硅粉加入量為4%。

將電熔白剛玉(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為85%與石墨(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為15% 的配合料混合均勻，用酚醛樹脂為結(jié)合劑在等靜壓機(jī)上成形為坩堝(成形壓力為200 MPa)。坩堝經(jīng)170℃，24 h烘烤后，加入5 kg無間隙原子鋼(IF鋼)，用渣覆蓋。

將加有IF鋼及覆蓋渣的坩堝放在中頻感應(yīng)爐中加熱到1600℃，待鋼樣完全培化后，用熔融石英管從坩堝中取出第一個鋼樣，時間計為0min;然后按 5min、10min、20min、30min、45min、60min以及90min從坩堝中取出鋼樣;用高頻燃燒紅外吸附法(CS-444LS，LECO)測定鋼樣中的碳含量;用掃描電鏡以及能譜對試驗后的耐火材料進(jìn)行了分析。

加入Al與Si為抗氧化添加劑以及未加添加劑的Al2O3-C坩堝中處理后的鋼樣中碳含量隨處理時間的變化。如下，在取樣以前，鋼樣熔化后的最初幾分鐘內(nèi)，Al2O3-C耐火材料對鋼樣的增碳作用很大，鋼樣中的W(C)含量從0.005%迅速增加到0.20%左右。而且加抗氧化劑與不加抗氧化添加劑的世禍之間差別不大。

曲線可劃分為三部分：第一部分為處理時間為0?30min;第二部分為處理時間為30?45min;第三部分為45?90min。在第一階段中，經(jīng)在不同耐火材料坩堝中處理后的鋼樣中的碳含量隨處理時間的延長而增大，達(dá)到一個最大值后再下降。 在各不同坩堝內(nèi)處理的鋼樣達(dá)到最大碳含量的時間不同，所達(dá)到 的最大碳含量值也不同。不加抗氧化添加劑以及加單質(zhì)Si為抗氧化添加劑的條件下，在處理10 min左右達(dá)到最高碳含量，而加 Al為抗氧化添加劑的情況下，在熱處理20 min后達(dá)到最高碳含量。同時，相對不同的Al2O3-C坩堝試樣，IF鋼中試樣最高碳含量的值也不相同。加Al粉為抗氧化添加劑時所達(dá)到的最高碳含量值最大，加Si粉為抗氧化添加劑時，IF鋼試樣的最高碳含量值稍低，而不加任何抗氧化添加劑的情況下，IF鋼的最高碳含量最低。

在保溫時間為30?45min這一階段中，在3種坩堝內(nèi)處理的IF鋼的碳含量隨處理時間的延長而迅速下降。在加Al粉或Si粉為抗氧化劑以及不加任何添加劑的3種Al2O3-C坩堝中處理的IF 鋼樣中的碳含量幾乎相同。

在保溫時間為60?90min的這段時間內(nèi)，在上述3種坩堝中處理后的IF鋼中的碳含量隨處理時間延長繼續(xù)下降。下降速度較第二階段小。但在加Al粉為抗氧化添加劑的坩堝中處理的IF 鋼的碳含量隨時間延長下降速度最小，其碳含量也高于在其他兩種Al2O3-C坩堝中處理的鋼樣。在加Si粉的Al2O3-C 坩堝中處理的IF鋼的碳含量隨處理時間的延長下降最快。鋼樣中的碳含量也是3個鋼樣中最低的。而在不加抗氧化添加劑的Al2O3-C坩堝中，處理后的鋼樣中碳含量隨處理時間變化的速度以及其中的碳含量均居于在加Al粉與加Si粉的Al2O3-C坩堝中處理的鋼樣的中間。表明在鋁碳質(zhì)耐火材料中加Si粉為抗氧化添加劑時，對其向鋼中增碳有一定的抑制作用，而加Al粉為抗氧化添加劑時，對其向鋼中的增碳有促進(jìn)作用。

在處理過程中，IF鋼中的碳含量取決于兩方面的作用：一方面是耐火材料中的碳向鋼水中的溶解;另一方面是鋼水中的碳的氧化。在處理過程中發(fā)現(xiàn)有氣泡從培渣表面冒出并形成藍(lán)色火焰，表明放出的CO在表面氧化為CO2。圖2中鋼樣的碳含量與處理時間的關(guān)系曲線的3個階段與上述兩方面的影響大小有關(guān)。

在鋼水與鋁碳質(zhì)耐火材料接觸初期，鋼水與耐火材料之間的脫碳層尚未形成。耐火材料中的石墨與鋼水的接觸面積很大。碳直接溶入鋼中。即當(dāng)鋼水剛與耐火材料接觸，在未開始取樣前已有大量的碳滲入鋼水中。所以在所取的第一個鋼樣(t=0)中碳的含量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于IF鋼中的原始碳含量。