Углеродистые огнеупоры

Углеродистые огнеупоры содержат не менее 30% С и характеризуются высокими огнеупорностью, термостойкостью, шлакоустойчивостью, теплопроводностью и электропроводностью. Углеродистые огнеупоры можно разделить на две группы — коксовые огнеупоры, состоящие в основном из углеродистых материалов (кокса и др.), и графитовые огнеупоры, содержащие графит и глинистые материалы.

Для коксовых огнеупоровисходным сырьем служит литейный кокс или нефтяной кокс, не содержащий золы для увеличения электропроводности. В качестве связки применяются антраценовое масло и пеки с добавкой битума. После формовки и сушки изделия обжигают в восстановительной атмосфере при температуре 1000—1320° С. Коксовые огнеупоры характеризуются высокой огнеупорностью (свыше 3000° С), высокой термической стойкостью и постоянством объема. Деформация под нагрузкой при высоких температурах практически отсутствует. Коксовые огнеупоры не смачиваются шлаками, поэтому не разрушаются ими, имеют высокие теплопроводность и электропроводность. Основной недостаток углеродистых изделий — быстрая окисляемость, поэтому их можно применять только в восстановительной атмосфере или под слоем других огнеупоров.

Изделия цилиндрической формы используются в качестве электродов в дуговых печах.

Графит  встречается в естественном состоянии и получается искусственно нагревом антрацита или нефтяного кокса в электропечах при температуре 2300° С. Из графитовых огнеупоров наибольшее применение в цветной металлургии нашли графитно-шамотные огнеупоры, идущие на изготовление тиглей для плавки металлов и сплавов. Шихту для их производства составляют из 30—35% чешуйчатого графита, 30—45% шамота и 30—40% огнеупорной глины. Тигли формуют в гипсовых или металлических формах, осторожно сушат и обжигают в восстановительной атмосферев специальных капсулах с угольной засыпкой при температуре 700— 900° С. Перед употреблением тигли должны прокаливаться при температуре 1200° С для удаления гигроскопической влаги. Огнеупорность графитовых изделий около 2000° С. Они не деформируются под нагрузкой до температуры 2000° С, характеризуются постоянством объема (наблюдается лишь незначительное расширение при нагреве). Графитовые изделия являются нейтральными и обладают высокой шлакоустойчивостью, но при высокой температуре углерод взаимодействует как с кислыми, так и с основными шлаками, восстанавливает окислы и окисляется сам. Поэтому тигли разъедаются шлаком главным образом на верхнем уровне. Характерное свойство графитовых тиглей — высокие теплопроводность и электропроводность, что определяет их применение в индукционных тигельных печах.

Графитосодержащие огнеупоры применяются в цветной металлургии для футеровки электропечей и для электролизных ванн в производстве легких металлов.

Используемые в дуговых электропечах графитовые электроды изготавливают графитизацией угольных электродов. Для этого через электроды, засыпанные коксом, в печи пропускают ток, нагревая их до 2000° С. При этой температуре происходит графитизация углеродистых изделий.