影响镁碳砖耐火材料性能的因素分析

　　镁碳砖镁碳耐火材料是60 年代中期，由美国研制成功，70 年代，日本炼钢业开始把镁碳砖用于水冷却电弧炉炼钢中。目前在世界范围内镁碳砖已大量用于炼钢，并已成为石墨的一种传统用途。80 年代初，镁碳砖开始用于氧气顶吹转炉的炉衬。目前英国用作氧气顶吹炼钢炉衬的材料大部分是镁碳砖，炉衬寿命为1000 次一1500 次，而日本，炉衬的寿命为2000 次~2500 次。

　　镁碳耐火砖主要用于转炉、交流电弧炉、直流电弧炉的内衬，钢包的渣线等部位。

　　影响镁碳砖性能的工艺因素主要有以下几种：

　　1、镁 砂

　　国外初生产镁碳砖时采用的是高纯烧结镁砂，随着对镁碳砖使用过程的深入研究发现，高温下有如下反应：

　　MgO+C→Mg↑+CO↑

　　这个反应一般在1650℃开始，到l750℃时反应加剧，这是镁碳砖使用过程中损耗的重要原因之一，也是镁碳砖在1700℃以上使用损耗明显加剧的原因。镁砂中的杂质SiO2，Fe2O3等对上述反应有促进作用，因此，希望镁砂有较高的纯度。

　　电熔镁砂相对烧结镁砂来说，结晶结构更完整，对碳的还原作用也更稳定，特别是大结晶电熔镁砂这些特征表现得更为突出，所以镁碳砖的生产开始转向使用电熔镁砂。考虑到碳的结合状态和结合剂的浸润性，也可以电熔镁砂烧结镁砂混合使用。我国的镁碳砖基本上是使用电熔镁砂。

　　镁碳砖的使用结果表明，用MgO含量高、方镁石相结晶颗粒大、钙硅比大于2的镁砂，生产镁碳砖效果好。

　　2、石 墨

　　石墨是镁碳砖中另一个基本组分。石墨具有很好的耐火材料基本特性，主要理化指标：固定碳85%～98%，灰分13%～2%(主要成分SiO2，Al2O3等)，相对密度2.09～2.23，熔点3640K(挥发)。由于石墨非常容易被氧化，所以长期以来没有引起人们的重视。

　　镁碳砖使用过程中，石墨的氧化有三种原因：

　　(1)空气中氧对石墨的氧化;

　　(2)渣中氧化物对石墨的氧化;

　　(3)石墨本身所含杂质氧化物对石墨的氧化。这些氧化物主要指SiO2和Fe2O3。

　　镁碳砖中杂质氧化物和石墨反应后，造成砖体结构疏松，透气性增大、强度下降，这是镁碳砖损毁的内因。因此，生产镁碳砖大都选用纯度高、磷片结晶大的石墨。

　　3、结 合 剂

　　结合剂对镁碳砖及其他含碳耐火制品来说，作用至关重要。石墨和耐火氧化物之间没有互溶关系，也不可能相互烧结，常温下他们要靠结合剂粘接固化。高温下，结合剂则要结焦碳化，和石墨形成碳结合，一般这种结合剂是指树脂类、沥青类等有机物。结合剂高温结焦碳化后形成约3%左右的碳，这个量虽然不多，但在镁碳砖或其他含碳制品中却是具有活力的组成部分，对制品的高温性能有重要影响。我国镁碳砖或其他含碳制品生产过程和产品质量不够稳定，其中一个重要原因是结合剂不稳定造成的。

　　镁碳砖结合剂大体可以分三种类型：酚醛树脂类、改性沥青类、石油裂解副产品类，其中使用效果好、用量多的是酚醛树脂类。

　　4、添 加 物

　　在镁碳砖的损毁过程中，石墨的氧化是主要的原因之一。由于氧化失碳，致使砖体结构疏松，强度下降。损毁过程遵循氧化失碳→结构疏松→侵蚀→冲刷溶损的路途。为了提高镁碳砖的抗氧化性，可以加入一定量的添加物，包括硅粉、铝粉、FeSi合金、CaSi合金、SiC，Si3N4，B4C等。添加物的另一个作用是在耐火氧化物和石墨之间“搭桥”，使石墨和耐火氧化物形成牢固的结合，这种作用是由于添加物在一定温度下形成新的矿物相促成的。