影響鎂碳磚性能四大工藝因素

作者:   發布時間:2015-04-24

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。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。



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