镁碳砖

镁碳质耐火材料是七十年代兴起的新型耐火材料。为了提高炼钢转炉炉衬寿命和电炉某些特殊部位用耐火材料的寿命，迅速发展和开发了含碳质耐火砖。迄今为止，镁碳砖已成为氧气炼钢转炉炉衬耐火材料的主体。我国从1976年开始研制，目前正在继续深入研究开发新品种和提高耐火砖质量。

1、原料

制造镁碳砖的原料是优质烧结镁砂、电熔镁砂、石墨、结合剂和抗氧化剂。

镁砂中的方镁石颗粒在耐火砖中起骨料作用。欲制造出高质量高强度的镁碳砖，需选择高纯镁砂(MgO含量尽可能高，CaO/SiO2≥2，体积密度≥3.34g/cm3，结晶发育良好，镁砂本身气孔率≤3%)。

石墨也是镁碳砖的主要原料，其固定炭含量、灰分组成、耐氧化性能，粒度、形状及挥发分、水分等都直接影响镁碳砖的性能和使用效果。最好选用含炭量高(C≥95—96%)的高纯鳞片状或片状石墨制砖，使镁碳砖的耐侵蚀性、耐剥落性、高温强度、耐氧化等特性得到保证。

镁碳砖所用的结合剂是很重要的，它的质量在很大程度上要影响耐火砖的生产和质量。

可作为镁碳砖结合剂的物质种类很多，如煤焦油、煤沥青和石油沥青，特殊炭质树脂，多元醇，沥青变性酚醛树脂，合成树脂等。由于酚醛稠.A旨的残炭率高，与镁砂和石墨有良好的亲和，性，容易把镁砂和石墨结合在一起，常温下易于在镁砂和石墨中铺开，所以至今酚醛树脂仍是生产镁碳砖较好的结合剂。

由于镁碳砖使用高纯石墨，砖中生成的液相量少，氧气容易渗透到砖内使石墨氧化脱炭，砖的抗氧化性变差，为此必须加入金属A1、Si、A1—Si、Al-Mg合金、SiC等抗氧化剂。它们能优先与氧反应形成炭化物或氧化物，并发生体积膨胀，堵塞或填充气孔而使砖致密化，从而提高耐火砖的抗氧比性能。

2、制砖特点

镁碳砖有烧成油浸镁碳砖和不烧镁碳砖两种制砖方法。前者制砖工艺比较复杂，很少采用，此处只简要叙述不烧镁碳砖的制砖工艺特点。

泥料的制备。配种时颗粒临界尺寸的选择是重要的。骨料颗粒细化，可减少开口气孔率，增强抗氧化能力。但是骨料颗粒小，会使闭口气孔增加，体积密度降低。另外，细粒MgO骨料容易和石墨反应，通常认为颗粒粒径1mm为宜。在有高压成型设备的条件下，镁砂的颗粒趋向于微细化。我国成型设备的压力较低，为了提高耐火砖密度，许多厂家采用5mm以上的颗粒直径。

配料中加入石墨的质量和数量至关重要。一般来说，增加耐火砖中石墨含量，耐火砖的抗渣性和热震稳定性会提高，但强度和抗氧化性均会降低，若镁碳砖中碳含量太少(<10%)，耐火砖中不能形成网络骨架，则碳的优势不能有效地发挥。所以，碳含量在10—20%范围内较为合适。

混料过程中，为了使石墨均匀地包围在镁砂颗粒周围，加料顺序应为：镁砂颗粒→结合剂→石墨→镁砂细粉与添加剂粉。由于石墨含量大、密度小，添加剂量又非常少，欲混合均匀，需要较长的时间，但混合时间过长又容易使镁砂颗粒周围的石墨和细粉脱落，所以混合时间要适当。

镁碳砖的成型是使耐火砖组织结构致密化的重要因素：由于泥料中石墨量大，骨料临界颗粒小，因此宜采用高压成型并严格按照先轻后重，多次加压的操作规程压制，以免产生成型裂纹。最好采用抽真空，排气加压的操作规程。另外，高压成型的砖坯表面非常光滑，搬运和筑砌时易滑动，所以成型后的砖坯要采取浸渍或涂抹0.1一2mm厚的热硬性树脂形成树脂膜防止滑动。一般称这种处理为防滑处理。

成型的镁碳砖坯必须经过硬化处理才能使用，硬化处理的温疫对耐火砖的性能有很大的影响。经研究证明，在200一250℃硬化处理较为合适，对于保证砖的体积密度、降低气孔率等均有女子处，高于250℃和低于200℃时，硬化处理均会带来不良影响。要严格升揾制空。通常在50—60℃时，因树脂软化，应适当保温；在100—110℃，因有溶剂大量排出，应保温；住200—250℃，为使反应完全，也应适当保温。

3、镁碳砖的性质

镁碳砖的组成材料为氧化镁和炭，两者都具有很高的熔点，成分互不固熔，因此镁碳砖有较高的耐火度。

镁碳砖是一种复合结构，其主要部分系采用对碱性渣抵抗能力强的氧化镁熟桐和难于被炉渣润湿的炭，所以显示出优良的抗渣侵蚀性，尤其是抵抗熔渣渗透的能力强。由于炭形成网络骨架，石墨具有优良的耐热冲击性能。镁碳砖的高温导热系数大、热膨胀系数和弹性模量小，高温强度比较大，荷重软化温度高，热震稳定性好。此外，镁碳砖还有较好的热态抗蠕变性。镁碳砖的最大弱点是在空气中加热容易氧化。

4、镁碳砖的应用

根据转炉各部位的工作条件，采用不伺种类的镁碳砖，同时.采用综合炉衬，与冶炼操作紧密配合等手段，使炉衬均衡蚀损，提高炉衬寿命是非常好的，很有发展前途。镁碳砖还用在出钢口，其寿命大大提高，用作复吹转炉的供气砖及炉外精炼钢包渣线部位、电炉热点部位的衬体，都显示出特殊的优越性，是传统碱性耐火材料不可比的。镁碳砖使用中受到损坏的主要原因仍是氧化脱炭。如何制造能满足各种复杂工作条件的镁碳砖，增强镁碳砖的抗氧化能力和减缓氧化速度等，仍然是要继续深入研究的课题。

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