Углеродистые огнеупоры почти целиком состоят из углерода С в виде кокса, искусственного и природного графита. Эти изделия изготовляют из каменноугольного кокса, термоантрацита (антрацит, подвергнутый термообработке при 1100°С) и каменноугольной смолы. Кокс и термоантрацит играют роль наполнителей, а каменноугольная смола — роль связующего, придающего массе пластические свойства и обеспечивающего спекание огнеупора в обжиге.
Для получения вяжущего сырую каменноугольную смолу варят, в результате чего из нее удаляются летучие фракции и вода или отдельные компоненты каменноугольной смолы смешивают в соотношении: пек — 70—75%, антраценовое масло 15—20% и битум —8—10%. В этой смеси антраценовое масло служит растворителем пека, а битум— регулятором вязкости смолы. Чем больше в связующем пека, тем прочнее получается сырец.
Углеродистый наполнитель и смолу смешивают в смесительных бегунах или в двухвальных смесителях с паровым подогревом. Полученная тестообразная масса поступает на формование с температурой 90—100°С. В зависимости от заданной формы и размеров изделий массу формуют путем выдавливания через мундштуки ленточных прессов или прессуют в формах на механических прессах. Отформованные изделия обжигаются в капселях с засыпкой кокса. Максимальная температура обжига
1100—1450°С; выдержка при максимальной температуре 20—30 ч. Изделия выгружают из печи после остывания их до 40—60°С по всей толщине. Суммарная продолжительность обжига составляет от 15 до 30 сут. Такие углеродистые изделия содержат 85—92% углерода и около 10% серы. Они практически не плавятся и не деформируются при высоких температурах. Свойства углеродистых коксовых огнеупоров сильно изменяются в зависимости от технологии изготовления и характера применяемого исходного сырья.
Графитированные изделия получают путем дополнительной термообработки углеродистых соединений при температуре около 2500°С. При этом «аморфный» углерод переходит в искусственный графит. Этот процесс называют графитированием. В процессе графитирования идет рост и упорядочение кристаллов углерода. Возникает своеобразная структура — каркас из графитированных частичек кокса, cвязаных между собой графитированным коксовым остатком связующего. Благодаря этому графитированные изделия значительно отличаются по своим свойствам от обычных углеродистых. Они легко поддаются механической обработке, обладают более высокой тепло — и электропроводностью. В процессе графитирования повышается чистота углеродистого материала за счет улетучивания значительной части примесей.
Улучшенные материалы из графита изготавливают на основе искусственного особо плотного графита. В настоящее время производится особо плотный огнеупорный материал — из углерода — пиролитический графит (пирографит), характеризующийся полной ориентированной структурой, отсутствием связки и пор. Он отличается высокой чистотой. Пирографит получают путем разложения углеродосодержащего газа на нагретой поверхности. Кажущаяся плотность полученного таким путем материала близка к теоретической и составляет 2,19 г/см3. По сравнению с обычными углеродистыми огнеупорами пирографит имеет более высокую прочность и пониженную окисляемость.
Таким образом, углеродистые огнеупоры применяют в различных отраслях промышленности. Для использования в восстановительных условиях их можно считать идеальными огнеупорами, однако в окислительных средах при высоких температурах они могут служить только очень короткое время. Малые значения модуля упругости и температурного коэффициента линейного расширения при высокой температуре обусловливают исключительно высокую термическую стойкость углеродистых изделий, благодаря чему почти исключается растрескивание этих изделий в службе. Углеродистые изделия обладают очень ценным свойством— увеличением механической прочности с повышением температуры, ;примерно до 2400°С. Углеродистые огнеупоры не смачиваются металлургическими шлаками независимо от их состава и поэтому не разрушаются ими.
Все эти свойства углеродистых огнеупоров позволяют использовать последние для футеровки доменных печей, пода печей для плавки свинца, алюминия, магния и других цветных металлов, а также печей для производства карбида кальция, фосфора, ферросплавов и др. Углеродистые материалы служат также в качестве замедлителей нейтронов в реакторах. Благодаря хорошей обрабатываемости, высокой прочности и удовлетворительной электропроводности графитированных огнеупоров из них изготовляют саморазогревающиеся пресс-формы для печей горячего прессования.