鎂碳耐火磚在轉(zhuǎn)爐的應(yīng)用及原料選擇

　　鎂碳耐火磚簡稱鎂碳磚，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(zhì)結(jié)合劑結(jié)合而成的不燒炭復(fù)合耐火材料，經(jīng)混練、成型、熱處理生產(chǎn)而成。

　　產(chǎn)品應(yīng)用

　　鎂碳磚主要用于轉(zhuǎn)爐、交流電弧爐、直流電弧爐的內(nèi)襯，鋼包的渣線等部位。

　　鎂碳耐火磚理化指標

　　牌號 顯氣孔率/%≤體積密度/(g/cm3)常溫耐壓強度/MPa ≥高溫抗折強度(1400℃，30min)/MPa(MgO)/% ≥(C)/% ≥

　　指標

　　MT-5A53.15±0.0850—855

　　MT-5B63.10±0.0850—845

　　MT-5C73.00±0.0845—825

　　MT-8A4.53.12±0.0845—828

　　MT-8B53.08±0.0845—818

　　MT-8C62.98±0.0840—798

　　MT-10A43.10±0.084068010

　　MT-10B4.53.05±0.0840—7910

　　MT-10C53.00±0.0835—7710

　　MT-12A43.05±0.084067812

　　MT-12B43.02±0.0835—7712

　　MT-12C4.53.00±0.0835—7512

　　MT-14A3.53.03±0.0840107614

　　MT-14B3.52.98±0.0835—7414

　　MT-14C42.95±0.0835—7214

　　MT-16A3.53.00±0.083587416

　　MT-16B3.52.95±0.0835—7216

　　MT-16C42.90±0.0830—7016

　　MT-18A32.97±0.0835107218

　　MT-18B3.52.92±0.0830—7018

　　MT-18C42.87±0.0830—6918

　　產(chǎn)品特點

　　(1)良好的耐高溫性能;

　　(2)抗渣性能高。碳材料難于被爐渣、鋼液潤濕和鎂砂的高耐火并呈堿性性能

　　(3)抗熱震性能好。石墨在1000℃時的熱導(dǎo)率為229W/m*k，MgO在1000℃時的導(dǎo)熱率為24.08W/m*k，石墨的機械強度隨著溫度升高而提高;

　　(4)高溫蠕變低。

　　鎂碳耐火磚在轉(zhuǎn)爐的應(yīng)用

　　1、爐口部位爐口部位溫度變化劇烈，熔渣和高溫爐氣的沖刷比較厲害，在加料和清理殘鋼、殘渣時，爐口受到撞擊。因此用于爐口的耐火磚必須是具有較高的抗熱震性和抗渣性，耐熔渣和高溫爐氣的沖刷，且不易粘鋼，即便粘鋼也易于清理的鎂碳磚。

　　2、爐帽部位爐帽部位是受熔渣侵蝕最嚴重的部位，同時還受溫度急變的影響和含塵廢氣的沖刷，故應(yīng)使用抗渣性強和抗熱震性奸的鎂碳磚。此外，若爐帽部位不便砌筑絕熱層時，可在永久層與爐殼鋼板之間填筑鎂砂樹脂打結(jié)層。

　　3、爐襯的裝料側(cè)爐襯的裝料側(cè)除受吹煉過程擦渣和鋼水噴濺的沖刷、化學(xué)侵蝕外，還要受到裝入廢鋼和兌入鐵水時的直接撞擊與沖蝕，給爐襯帶來嚴重的機械性損傷，因此應(yīng)砌筑具有高抗渣性、高強度、高抗熱震性的鎂碳磚。

　　4、爐襯出鋼側(cè)爐襯出鋼側(cè)基本上不受裝料時的機械沖撞損傷，熱震影響也小，主要是受出鋼時鋼水的熱沖擊和沖刷作用，損壞速度低于裝料側(cè)。若與裝料側(cè)砌筑同樣材質(zhì)的鎂碳磚時，其砌筑厚度可稍薄些。

　　5、渣線部位渣線部位是在吹煉過程中，爐襯與熔渣長期接觸受到嚴重侵蝕而形成的。在出鋼側(cè)，渣線的位置隨出鋼時間的長短而變化，大多情況下并不明顯;但在排渣側(cè)就不同了，受到熔渣的強烈侵蝕，再加上吹煉過程其他作用的共同影響，襯磚損毀較為嚴重，需要砌筑抗渣性能良好的鎂碳磚。

　　6、兩側(cè)耳軸部位兩側(cè)耳軸部位爐襯除受吹煉過程的蝕損外，其表面又無保護渣層覆蓋，磚體中的碳素極易被氧化，并難于修補，因而損壞嚴重。所以，此部位應(yīng)砌筑抗渣性能良好、抗氧化性能強的高級鎂碳磚。

　　7、熔池和爐底部位熔池和爐底部位爐襯在吹煉過程中受鋼水強烈的沖蝕，但與其他部位相比損壞較輕。可以砌筑含碳量較低的鎂碳磚，或者砌筑焦油白云石磚。若是采用頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝時，爐底中心部位容易損毀，可以與裝料側(cè)砌筑相同材質(zhì)的鎂碳磚。

　　生產(chǎn)鎂碳耐火磚所需的主要原料有鎂砂、石墨、結(jié)合劑和添加劑，這些原料的質(zhì)量直接影響著鎂碳耐火磚的性能和使用效果。

　　1、鎂砂鎂砂是生產(chǎn)鎂碳耐火磚的主要原料，鎂砂質(zhì)量的優(yōu)劣對鎂碳耐火磚的性能有著極為重要的影響，如何合理地選擇鎂砂是生產(chǎn)鎂碳耐火磚的關(guān)鍵之一。

　　鎂砂有電熔鎂砂和燒結(jié)鎂砂，它們具有不同的特點。生產(chǎn)鎂碳耐火磚用的鎂砂質(zhì)量應(yīng)著重考慮下列內(nèi)容。

　　(1)MgO含量(純度);(2)雜質(zhì)的種類與含量;(3)鎂砂的體積密度、氣孔率以及方鎂石晶粒尺寸等。

　　鎂砂的純度對鎂碳磚的抗渣性能有著重大的影響。MgO含量越高，雜質(zhì)相對越少，硅酸鹽相分割程度降低，方鎂石直接結(jié)合程度提高，抗高溫溶渣的滲透及熔損能力提高。

　　鎂砂中的雜質(zhì)主要有CaO、SiO2、Fe2O3、B2O3等，天然鎂砂中B2O3含量極低，鎂砂中如果雜質(zhì)含量高，特別是B2O3的化合物，將對鎂砂的耐火度及高溫性能產(chǎn)生不利影響。

　　鎂砂中的雜質(zhì)主要有以下幾個方面的不利影響。

　　(1)降低方鎂石的直接結(jié)合程度;(2)高溫下與MgO形成低熔物;(3)Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)在1500～1800℃時，先于MgO與C反應(yīng)，留下氣孔使鎂碳質(zhì)耐火材料的抗渣性變差。

　　鎂碳耐火磚在使用過程中，鎂砂熔損的重要過程之一是熔渣通過氣孔與方鎂石晶界滲入，從而促進MgO與熔渣的反應(yīng)。當(dāng)熔渣和SiO2、CaO等雜質(zhì)反應(yīng)之后，方鎂石晶體不斷剝落進入熔渣中。體積密度高的鎂砂可以減少熔渣的侵入，從而提高鎂碳耐火磚的耐蝕能力。所以生產(chǎn)鎂碳耐火磚的鎂砂一般要求體積密度不小于3.34g/cm3，最好大于3.45 g/cm3。同時，如果方鎂石晶粒愈大，則晶粒間直接結(jié)合程度愈高、晶界愈少、晶界面積越小，因而熔渣向晶界處滲透越難。一般情況下，電熔鎂砂的抗侵蝕性比燒結(jié)鎂砂好。原因就在于電熔鎂砂的晶粒尺寸大、晶粒問的直接結(jié)合程度比燒結(jié)鎂砂要高。

　　因此，要生產(chǎn)高質(zhì)量的鎂碳耐火磚，須選擇高純、高體積密度鎂砂。例如，不小于97%，CaO/SiO2>2，雜質(zhì)含量低，體積密度不小于3.34 g/em3，結(jié)晶發(fā)育良好，氣孑率不大于3%，且最好小于1%。但在實際生產(chǎn)中，由于鎂碳耐火磚使用的部位不同，對它性能的要求也不同。因此，根據(jù)實際情況選擇質(zhì)量相當(dāng)?shù)逆V砂，符合降低成本、減少優(yōu)質(zhì)資源消耗、有利于可持續(xù)發(fā)展的原則。2、石墨制備鎂碳耐火磚用的炭素材料主要為鱗片石墨。

　　鱗片石墨按固定碳含量不同分為四類：高純石墨、高碳石墨、中碳石墨和低碳石墨。

　　石墨的主要特性如固定碳(fix carbon)含量、粒度、灰分組成(ash)及其含量，顆粒形狀、揮發(fā)分(volatile content)及水分等質(zhì)量指標影響鎂碳耐火磚的性能和使用效果。

　　固定碳是指石墨中除去揮發(fā)分、灰分以外的組成部分，揮發(fā)分是易揮發(fā)的有機及無機物。石墨的固定碳含量越高，則灰分及揮發(fā)分越少，制備出來的鎂碳耐火磚在高溫下使用過程中組織結(jié)構(gòu)越好，制品的高溫抗折強度越大。

　　用不同純度的石墨作為炭素原料生產(chǎn)出的鎂碳耐火磚，在結(jié)構(gòu)上存在著明顯的差異。用低純石墨生產(chǎn)的鎂碳耐火磚，經(jīng)高溫處理后，由于石墨伴生礦物熔化成玻璃相并與鎂砂或碳反應(yīng)，產(chǎn)生內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷，從而使制品的結(jié)構(gòu)局部劣化，高溫強度降低。隨石墨純度的提高，高溫抗折強度提高。

　　石墨越純，生產(chǎn)出的鎂碳耐火磚耐侵蝕性越好。

　　石墨中的揮發(fā)分在鎂碳耐火磚熱處理過程中會產(chǎn)生較多的揮發(fā)物，使制品的氣孔率變大，因此對制品的使用性能不利。

　　石墨的粒度影響制品的抗熱震性和抗氧化性能。對于鱗片石墨，鱗片越大，則制品的耐剝落性和抗氧化性越好。這是因為大鱗片石墨具有高的熱導(dǎo)率和小的比表面積。生產(chǎn)-C質(zhì)耐火材料用的鱗片石墨一般要求其粒度大于0.125 mm;鱗片石墨的厚度對制品的性能也有影響。一般要求厚度不大于0.02mm，最好不大于0.01mm。鱗片石墨的厚度越小，其端部表面發(fā)生氧化的有效面積越小，所以制品的抗氧化性能越好，這是因為鱗片石墨邊緣的氧化速度比其表面要快4～100倍之故。

　　近年來，由于低碳鎂碳磚的開發(fā)，碳含量減少，為保證石墨在制品中的均勻分布，粒度有減小的趨勢，制備不同的鎂碳耐火磚需選用不同品質(zhì)的石墨。

　　灰分是石墨經(jīng)氧化處理后的殘留物。一般情況下，鱗片石墨的灰分主要成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3，這三種成分約占灰分的82.9%～88.6%，其中SiO2在灰分中占33%～59%之多。石墨中灰分越多，鎂碳耐火磚的抗渣性能越低。此外，雜質(zhì)對于石墨的抗氧化性也有一定的影響。其作用可以分為兩個方面。一方面是某些夾雜氧化物對于石墨的氧化有催化作用;另一方面，石墨的灰分對鎂碳耐火磚氧化后所形成的脫碳層的厚度等有影響，從而影響其抗氧化性。但并非純度越高的石墨制得的鎂碳耐火磚抗氧化性越好。