镁钙系耐火材料的特点

天然白云石砂的质量受原矿特性影响很大，如CaO分布不均、易水化、耐蚀性差等，已不适合日益苛刻的冶炼条件。我们今天所说的镁钙系耐火材料除包括传统白云石材料、镁白云石材料外，更主要是可实现低杂质化、易控制镁钙比和调节氧化钙在材料组织中分布的这一类优质、高纯、抗水化的合成镁钙系耐火材料。这种材料集中了MgO、CaO各自优点，MgO、CaO均为NaCl型结构，立方晶系，面心立方点阵，Fm3m空间群。MgO格子常数a0=0.4211nm，密度为3.581g/cm3，熔点为2800℃耐熔蚀性优良，但热稳定性差，且易被炉渣侵透，在1600℃以上MgO与C反应MgO+C→Mg(g)+CO，出现失重，这是导致镁碳砖损毁的重要原因之一。CaO格子常数a0=0.48106nm，密度3.581g/cm3，熔点2572℃，也是高熔点氧化物，其热膨胀系数小，高温蒸汽压低，具有良好的耐结构剥落性和炉渣侵润性，在大于2100℃，CaO才能与C反应。从各种氧化物的△G—T图可知，CaO的标准生成自由能最低，最稳定。在高的冶炼温度下，镁碳材料已不适用，必须用镁钙系材料。另外，CaO与炉渣组分反应，可生成高熔点物质C2S、C3S，提高炉渣熔点和粘度，，在工作面上形成渣覆盖层，防止渣液进一步侵蚀，改善材料抗渣性。CaO具有很强的化学活性，能够除去钢中Al、S、P等杂质，具有净化钢液功能。对实际发生反应，炉渣处于溶解状态时CaO=Ca2++O2-生成渣中O2-，其中要作用脱磷、脱硫： 

S+O2-=O+S2-(炉渣中硫) 

P+5/2O+3/2O2-=PO43-(炉渣中磷) 

O2-量多，上述反应向右进行，硫、磷移到炉渣中。 

将MgO、CaO合在一起，制成的镁钙系耐火材料具有一系列优良特性： 

(1)耐高温性主要成分MgO、CaO均为高熔点氧化物，二者共熔温度也在2300℃以上，这类材料具有良好的耐高温性; 

(2)抗渣性镁钙系耐火材料具有良好的抗渣性，特别是随着渣的碱度提高，炉渣侵蚀量迅速下降。侵入砖中的炉渣与砖中的CaO反应生成C2S、C3S，使炉渣粘度变高，润湿角增大，限制炉渣向砖深部渗透，不致形成厚的胶质层。对于低碱度炉渣镁钙砂中的CaO先行溶解，使渣高碱度化，高粘度化而更难溶解，镁钙砂颗粒能提高抗渣性。 

(3)抗热震性镁钙系耐火材料含有较多游离CaO，在高温下，蠕变大，塑性好，可以缓冲因温度波动产生的热应力，具有良好的抗热震性，适合于炉外精炼中温度变化剧烈的工作环境。 

(4)高温真空下的稳定性高纯镁白云石在高温真空下很稳定，失重速率很小，这一点明显优越于镁铬砖，更适合于使用在具有高温真空工作环境的炉外精炼中。 

(5)净化钢液镁钙系材料中存在较多游离CaO，易与钢液中的S、P等杂质反应，使其转移到炉渣中，具有除杂质、净化钢液功能，这是其它耐火材料无法比拟的显著特性，在冶炼洁净钢、特殊钢中是首选的最佳耐火材料。