除了鎂碳質耐火材料外，鋁碳質耐火材料是另一類常見的碳複合耐火材料。它是連鑄用耐火材料中最重要的品種。滑板、長水口、浸入式水口等許多重要耐火部件都是由鋁碳質材料製造的。研究鋁碳質材料對鋼的增碳作用對於了解與防止超低碳鋼生產過程中的增碳作用是有意義的。
我們曾研究過鋁碳質耐火材料的增碳作用以及鋁碳質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於96% )為主要原料，加入鋁粉與矽粉為抗氧化添加劑，鋁粉與矽粉的純度分別為96%及98.5%以上，它們的細度為全部通過180目篩子。鋁粉與矽粉加入量為4%。電熔白剛玉的化學成分見表1。
表1電熔白剛玉的化學成分(質量分數/%)
將電熔白剛玉(質量分數)為85%與石墨(質量分數)為15% 的配合料混合均勻，用酚醛樹脂為結合劑在等靜壓機上成形為坩堝(成形壓力為200 MPa)。坩堝的形狀與尺寸如圖1所示。 坩堝經170℃，24 h烘烤後，加入5 kg無間隙原子鋼(IF鋼)，用渣覆蓋。IF鋼與覆蓋渣的成分分別見表2及表3。
圖1試驗用坩堝示意圖
表2 IF鋼的化學成分(質量分數/%)
表3覆蓋渣的化學成分(質量分數/%)
將加有IF鋼及覆蓋渣的坩堝放在中頻感應爐中加熱到1600℃，待鋼樣完全培化後，用熔融石英管從坩堝中取出第一個鋼樣，時間計為0min;然後按 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後的耐火材料進行了分析。
圖2給出在加入Al與Si為抗氧化添加劑以及未加添加劑的Al2O3-C坩堝中處理後的鋼樣中碳含量隨處理時間的變化。由圖2可見，在取樣以前，鋼樣熔化後的最初幾分鐘內，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。
圖2中的曲線可劃分為三部分：第一部分為處理時間為030min;第二部分為處理時間為3045min;第三部分為4590min。在第一階段中，經在不同耐火材料坩堝中處理後的鋼樣中的碳含量隨處理時間的延長而增大，達到一個最大值後再下降。 在各不同坩堝內處理的鋼樣達到最大碳含量的時間不同，所達到 的最大碳含量值也不同。不加抗氧化添加劑以及加單質Si為抗氧化添加劑的條件下，在處理10 min左右達到最高碳含量，而加 Al為抗氧化添加劑的情況下，在熱處理20 min後達到最高碳含量。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。
圖2 在加Al或Si及不加抗氧化添加劑的Al2O3-C 坩堝處理後的IF鋼中碳含量與處理時間的關係
在保溫時間為3045min這一階段中，在3種坩堝內處理的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6090min的這段時間內，在上述3種坩堝中處理後的IF鋼中的碳含量隨處理時間延長繼續下降。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，其碳含量也高於在其他兩種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，處理後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於在加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作用。
在處理過程中，IF鋼中的碳含量取決於兩方面的作用：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。在處理過程中發現有氣泡從培渣表面冒出並形成藍色火焰，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係曲線的3個階段與上述兩方面的影響大小有關。
在鋼水與鋁碳質耐火材料接觸初期，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)中碳的含量已遠遠大於IF鋼中的原始碳含量。