鎂碳磚介紹

鎂碳磚是70年代初出現的，先是在超高功率電爐，接著在轉爐、爐外精煉爐上使用，獲得了非常好的效果。由此，人們才認識到石墨、碳素材料和高溫耐火氧化物之間結合所產生的作用。斷裂韌性差、高溫剝落、抗渣滲透性差，這是高溫燒成耐火制品的致命缺點，含碳耐火制品的出現突破了這些弱點。在鎂碳磚中氧化鎂和石墨之間彼此相互包裹，不存在傳統概念中的所謂燒結；石墨具有熱傳導系數高，彈性模量低，熱膨脹系數小，不容易被熔渣浸潤等優點，因此，由于石黑的引入，使爐襯耐火制品的斷裂韌性和抗渣滲透性有本質的改善。鎂碳磚的主要特征是在微觀結構上形成碳的結合物，這種結合是由有機結合劑在高溫下結焦碳化形成的。

鎂碳磚是一種不燒制品，其理化指標為：MgO70～85％，C l0～20％，顯氣孔率≤3％，體積密度2.87g／cm3，耐壓強度40～50MPa，1400℃抗折強度l0～15MPa。

影響鎂碳磚性能的工藝因素主要有原料、結合劑、添耐火磚多少錢一塊加劑等。

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，邯鄲耐火磚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，F硅碳耐火磚e2O3 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。考慮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。

鎂碳黃山耐火磚磚的使用結果表明，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耐火磚圈化。

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，但在耐火磚防火磚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。

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