影響鎂碳磚耐火材料性能的因素分析

　　鎂碳磚鎂碳耐火材料是60 年代中期，由美國研制成功，70 年代，日本煉鋼業(yè)開始把鎂碳磚用于水冷卻電弧爐煉鋼中。目前在世界范圍內鎂碳磚已大量用于煉鋼，并已成為石墨的一種傳統(tǒng)用途。80 年代初，鎂碳磚開始用于氧氣頂吹轉爐的爐襯。目前英國用作氧氣頂吹煉鋼爐襯的材料大部分是鎂碳磚，爐襯壽命為1000 次一1500 次，而日本，爐襯的壽命為2000 次~2500 次。

　　鎂碳耐火磚主要用于轉爐、交流電弧爐、直流電弧爐的內襯，鋼包的渣線等部位。

　　影響鎂碳磚性能的工藝因素主要有以下幾種：

　　1、鎂 砂

　　國外初生產鎂碳磚時采用的是高純燒結鎂砂，隨著對鎂碳磚使用過程的深入研究發(fā)現(xiàn)，高溫下有如下反應：

　　MgO+C→Mg↑+CO↑

　　這個反應一般在1650℃開始，到l750℃時反應加劇，這是鎂碳磚使用過程中損耗的重要原因之一，也是鎂碳磚在1700℃以上使用損耗明顯加劇的原因。鎂砂中的雜質SiO2，F(xiàn)e2O3等對上述反應有促進作用，因此，希望鎂砂有較高的純度。

　　電熔鎂砂相對燒結鎂砂來說，結晶結構更完整，對碳的還原作用也更穩(wěn)定，特別是大結晶電熔鎂砂這些特征表現(xiàn)得更為突出，所以鎂碳磚的生產開始轉向使用電熔鎂砂?？紤]到碳的結合狀態(tài)和結合劑的浸潤性，也可以電熔鎂砂燒結鎂砂混合使用。我國的鎂碳磚基本上是使用電熔鎂砂。

　　鎂碳磚的使用結果表明，用MgO含量高、方鎂石相結晶顆粒大、鈣硅比大于2的鎂砂，生產鎂碳磚效果好。

　　2、石 墨

　　石墨是鎂碳磚中另一個基本組分。石墨具有很好的耐火材料基本特性，主要理化指標：固定碳85%～98%，灰分13%～2%(主要成分SiO2，Al2O3等)，相對密度2.09～2.23，熔點3640K(揮發(fā))。由于石墨非常容易被氧化，所以長期以來沒有引起人們的重視。

　　鎂碳磚使用過程中，石墨的氧化有三種原因：

　　(1)空氣中氧對石墨的氧化;

　　(2)渣中氧化物對石墨的氧化;

　　(3)石墨本身所含雜質氧化物對石墨的氧化。這些氧化物主要指SiO2和Fe2O3。

　　鎂碳磚中雜質氧化物和石墨反應后，造成磚體結構疏松，透氣性增大、強度下降，這是鎂碳磚損毀的內因。因此，生產鎂碳磚大都選用純度高、磷片結晶大的石墨。

　　3、結 合 劑

　　結合劑對鎂碳磚及其他含碳耐火制品來說，作用至關重要。石墨和耐火氧化物之間沒有互溶關系，也不可能相互燒結，常溫下他們要靠結合劑粘接固化。高溫下，結合劑則要結焦碳化，和石墨形成碳結合，一般這種結合劑是指樹脂類、瀝青類等有機物。結合劑高溫結焦碳化后形成約3%左右的碳，這個量雖然不多，但在鎂碳磚或其他含碳制品中卻是具有活力的組成部分，對制品的高溫性能有重要影響。我國鎂碳磚或其他含碳制品生產過程和產品質量不夠穩(wěn)定，其中一個重要原因是結合劑不穩(wěn)定造成的。

　　鎂碳磚結合劑大體可以分三種類型：酚醛樹脂類、改性瀝青類、石油裂解副產品類，其中使用效果好、用量多的是酚醛樹脂類。

　　4、添 加 物

　　在鎂碳磚的損毀過程中，石墨的氧化是主要的原因之一。由于氧化失碳，致使磚體結構疏松，強度下降。損毀過程遵循氧化失碳→結構疏松→侵蝕→沖刷溶損的路途。為了提高鎂碳磚的抗氧化性，可以加入一定量的添加物，包括硅粉、鋁粉、FeSi合金、CaSi合金、SiC，Si3N4，B4C等。添加物的另一個作用是在耐火氧化物和石墨之間“搭橋”，使石墨和耐火氧化物形成牢固的結合，這種作用是由于添加物在一定溫度下形成新的礦物相促成的。