鋁碳磚屬于鋁碳質耐火材料范圍。所謂鋁碳質耐火材料就是指將氧化鋁原料和碳素原料,多數情況下還加入其它原料,如碳化硅、金屬硅等,用瀝青或樹脂一類有機結合劑粘結而成的碳復合耐火材料。廣義的講,以Al2O3+C為主要成分的耐火材料就稱為鋁碳質耐火材料。按生產工藝來分,可將鋁碳質耐火材料分為兩大類:不燒鋁碳質耐火材料和燒成鋁碳質耐火材料。性能特點是抗侵蝕性強、熱震穩定性好、強度高和熱導率高。
鋁碳磚包括兩類,一類是含氧化鋁及石墨的鋁碳磚,寫作Al2O3-C磚;另一類是含氧化鋁、碳化硅及石墨的鋁碳磚,寫作Al2O3-SiC-C磚。兩類鋁碳磚的生產工藝不同。Al2O3-C磚經高溫燒成,即燒成Al2O3-C磚。Al2O3-SiC-C磚為未經高溫燒成的不燒磚。燒成Al2O3-C磚具有高強度典型用途為澆鋼滑板。不燒Al2O3-SiC-C磚由于可添加多種特殊加入劑,尤其具有抗堿、抗渣及抗氧化的特殊性能,它典型的用途為魚雷罐式鐵水車內襯。近年來,我國把它們用于高爐內襯。
高爐鋁碳磚是高爐內襯更新換代的良好材料,其性能優于高爐內襯傳統耐火磚,與氮化硅結合碳化硅磚的性能相似,成本降低2/3。因此,鋁碳磚問世以來,已在高爐上得到了應用,并獲得良好的使用效果。
原料選擇:耐火骨料和粉料主要用特級、一級礬土熟料,也可用白剛玉、棕剛玉等材料;碳素材料主要用鱗片石墨,還有中溫瀝青等;碳化硅則用特級或一級品,也可用致密SiC;結合劑用酚醛樹脂,其固含量≥75%,游離酚≤6%,殘碳量≥43%,含水率≤2%,密度1.1g/cm3左右。其通用配合比:粗骨料40%~60%、細骨料5%~20%、鱗片石墨8%~15%、SiC4%10%、耐火粉料15%~25%和結合劑4%~6%。另外,根據需要摻加超微粉、抗堿劑和膨脹劑等外加物。
混練、成型及熱處理與鎂碳磚類似。
鋁碳磚由于其抗氧化性明顯優于鎂碳磚,抗Na2O系渣的侵蝕性能優良,因此在鐵水預處理設備中得到了廣泛的應用。燒成鋁碳質耐火材料(簡稱燒成鋁碳磚)屬于陶瓷結合型,或者說屬于陶瓷一碳復合結合型。它大量用作連鑄用滑動水口滑板,長水口、浸入式水口及上、下水口磚、整體塞棒等。燒成鋁碳磚以其高強度、高抗侵蝕性能及高的抗熱震穩定性,成為長壽命的鑄錠耐火材料。
另外,現代用于高爐出鐵溝的耐火材料也是以Al2O3為主要原料,添加SiC和C制成的不定形耐火材料。雖然鐵溝料品種眾多,有搗打料、可塑料、澆注料、振動料等,結合方式除瀝青或樹脂結合之外,還有化學結合、水泥和粘土結合等,但亦屬于鋁碳質耐火材料的范疇。