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含碳耐火材料的成分和工艺决定了使用性能,热处理工艺(固化和烧成)对其性能有重要影响。热处理实质是含碳耐火材料结合剂酚醛树脂发生复杂的物理化学变化,而其余成分在热处理过程中无明显变化。本文研究了热处理对含碳耐火材料的性能影响及其机理,主要通过差示扫描量热法(DSC)、热重-微商热重法(TG-DTG)、红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)等分析了结合剂的热量、质量以及结构变化对含碳耐火材料的性能影响,并对烧成温度进行了优化研究。主要研究内容如下：(1)含碳耐火材料的固化机理固化机理实质是结合剂酚醛树脂的物理化学变化过程。130℃前溶剂吸收热量快速排除,质量快速减小,较小的活化能就能完成超过50%的质量转化率。结合剂在100～110℃逐渐硬化,含碳耐火材料易出现变形。130～200℃间主要发生脱水缩合反应,质量、热量和结构急剧变化,生成亚甲基和醚键,以亚甲基为主,该过程需活化能较高,需缓慢升温。200～250℃间,固化逐渐完全,质量、热量以及结构变化趋于稳定。250～300℃间,质量、热量以及结构几乎恒定,含碳耐火材料固化反应已较完全。(2)烧成对含碳耐火材料性能的影响及机理烧成温度主要影响含碳耐火材料的强度和气孔率。700℃前,含碳耐火材料强度较低约7MPa,气孔率较高约8.7%,这是结合剂酚醛树脂在700℃前的烧成过程中裂解排除大量气体所致。在700-800℃间,强度急剧增加到8.5MPa,气孔率降低到7.8%,这是结合剂急剧收缩所致。800℃后强度较高且变化较小,气孔率较低且变化较小,含碳耐火材料的烧成在该温度段已较完全。烧成温度通过结合剂碳化裂解行为影响含碳耐火材料性能。600℃前,结合剂发生主要裂解反应,放出大量热,排除大量气体使质量快速减小,导致含碳耐火材料的气孔率较高。600～750℃间,热量变化趋于平缓,质量缓慢降低,主要是结合剂的深度裂解,裂解产物在(002)峰与c轴的相关雏晶尺寸Lc缓慢增加从0.72nm到0.84nm,强度和气孔率变化较小。750～800℃间,出现明显吸热,Lc快速增加到0.95nm,裂解产物快速收缩,气孔率降低,强度急剧增加。800-950℃间,质量、热量以及结构变化较小,强度较高,气孔率较低,烧成反应较完全。(3)钢水测温用含碳耐火材料传感器烧成温度优化基于烧成温度对含碳耐火材料常温性能影响及机理研究,将普通950℃烧成钢水连续测温用含碳耐火材料传感器烧成温度调整为800℃。800℃烧成传感器的测温响应表现为持续升温且无波动,响应时间在5min内,与通用测温传感器无明显差别。800℃烧成含碳耐火材料传感器使用寿命与通用测温传感器无明显差别,都在24h左右(SHPC钢种)。从含碳耐火传感器性能考虑,可将含碳耐火材料传感器的烧成温度调整为800℃,这样能降低能耗约20%和提高生产效率约15%。