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淺談影響鎂碳磚性能四大工藝因素
鎂碳磚是以高熔點堿性氧化物氧化鎂（熔點2800℃）和難以被爐渣侵潤的高熔點碳素材料作為原料，添加各種非氧化物添加劑。用炭質結合劑結合而成的不燒炭復合耐火材料。鎂碳磚主要用于轉爐、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原料、結合劑、添加劑等。 1、鎂砂 國外最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現，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，Fe2O3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定，特別是大結晶電熔鎂砂這些特征表現得更為突出，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，生產鎂碳磚效果最好。 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)。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最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定，其中一個重要原因是結合劑不穩定造成的。 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，其中使用效果最好、用量最多的是酚醛樹脂類。 4、添加物 在鎂碳磚的損毀過程中，石墨的氧化是最主要的原因之一。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。 我國生產鎂碳磚及其他含磷耐火制品，最常用的添加物是鋁粉、硅粉和SiC粉。
