镁碳砖 研究.doc

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1、低碳镁碳砖的实验研究1           镁碳砖发展概况MgO–C砖是20世纪70年代兴起的新型耐火材料，最早由日本九洲耐火材料公司渡边明首先开发，它是以镁砂（高温烧结,具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特性而被广泛应用于钢铁企业，如转炉炼钢和电炉炼钢[1]。我国在1980前后年开始研究含碳耐火材料[2]，并被列入国家“七五”(1985~1989)科技攻关项目。1987年鞍钢三炼钢厂在转炉上试用MgO–C砖后，仅用一年时间就超额完成了“七五”转炉炉龄达千次的攻关目标。发展到目前，全国各大中小钢厂已普遍推广使用MgO–C质耐火材料

2、作为转炉和电炉的炉衬。随着冶炼技术的进步对耐火材料的新要求，低碳镁碳耐火材料成为镁碳耐火材料新的发展热点。低碳MgO–C砖一般是指总含碳量不超过8%、由镁砂与石墨通过有机结合剂结合而成的MgO–C砖，降低碳含量可明显降低材料的热导率[3]。近年来，对精炼钢包用低碳量、性能优异的低碳镁碳砖的开发受到国内外业界的重视，这方面的研究开发工作已取得一定的成果，展现了良好的发展前景。镁碳砖既保持了碱性耐火材料的优点，同时又彻底改变了以往碱性耐火材料中耐剥落性能差，容易吸收炉渣等的固有缺点，如图12镁碳砖的生产过程 影响镁碳砖性能的工艺因素主要有原料、结

3、合剂、添加剂等。2.1原料MgO–C砖的主要原料包括电熔镁砂或烧结镁砂、鳞片状石墨、有机结合剂以及抗氧化剂。2.1.1镁砂镁砂是生产MgO–C砖的主要原料，有电熔镁砂和烧结镁砂之分。电熔镁砂与烧结镁砂相比具有方镁石结晶粒粗大、颗粒体积密度大等优点，是生产镁碳砖中主要选用的原料。生产普通镁质耐火材料，对镁砂原料要求主要具有高温强度和耐侵蚀性能,因此注重镁砂的纯度及化学成分中的C/S比和B2O3含量。随着冶金工业的发展，冶炼条件日益苛刻，在冶金设备（转炉、电炉、钢包等）上应用的MgO–C砖所用的镁砂，除了化学成分外，在组织结构方面，还要求高密度和

4、大结晶。镁砂中的杂质主要有CaO、SiO2、Fe2O3、B2O3等，天然镁砂中B2O3含量极低，属无硼砂。镁砂中如果杂质含量高，特别是B2O3(海镁）的化合物，会对镁砂的耐火度及高温性能产生不利影响。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、B2O3含量少，生产镁碳砖效果最好。1>.镁砂临界粒度的选择(大颗粒抗渣好，小颗粒热震好）　　通常MgO-C砖的熔损是通过工作面上的镁砂同熔渣反应进行的，熔损速度的大小除与镁砂本身的性质有关外，还取决于镁砂颗粒的大小。较大的颗粒会有较高的耐蚀性能，但其脱离MgO-C砖工

5、作面浮游至熔渣中去的可能性也大，一旦发生这种情况，就会加快MgO-C砖的损毁速度。　　镁砂大颗粒的绝对膨胀量比小颗粒要大，再加上镁砂膨胀系数比石墨大得多，所以在MgO-C砖中镁砂大颗粒与石墨界面比镁砂小颗粒与石墨界面产生的应力大，因而产生的裂纹也大，这说明MgO-C砖中的镁砂临界粒度尺寸小时，会具有缓解热应力2.1.2碳源不论是在传统的MgO-C砖还是在目前大量使用的低碳MgO-C砖，主要利用鳞片状石墨作为其碳源。石墨作为生产MgO-C砖的主要原料，主要得益于其优良的物理性能：①对炉渣的不湿润性。②高的导热性。③低的热膨胀性。此外，石墨与耐火

6、材料在高温下不发生共熔，耐火度高。石墨的纯度对MgO-C砖的使用性能影响较大，一般要使用碳含量大于95%，最好是大于98%的石墨。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。真空中:3850℃,低压下升华,温度:2200℃,其强度随温度的升高而增加.镁碳砖使用过程中，石墨(高温)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

7、。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。除石墨外，炭黑也普遍用于镁碳砖的生产。炭黑是由烃类碳氢化合物的热分解或不完全燃烧制得的具有高度分散的黑色粉末状碳质物料，炭黑颗粒细小（小于1μm），比表面积大，碳的质量分数为90～99%，纯度高，粉末电阻率大，热稳定性高，热导率较低，属难石墨化碳。炭黑的加入可有效改善MgO-C砖的抗剥落性，增加残碳量，并提高砖的密度[4]。石墨纯度越高，生产出的MgO-C砖耐侵

8、蚀性越好；挥发分在MgO-C砖热处理过程中会产生较多的挥发物，使制品的气孔率变大，对制品的使用性能不利。　　鳞片石墨的厚度对制品的性能也有影响。一般要求要δ≤0.0