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耐火材料镁碳砖介绍

发布时间:2020/10/28 技术知识 标签:轻质保温砖浏览次数:106

镁碳砖介绍

镁碳砖是70年代初出现的,先是在超高功率电炉,接着在转炉、炉外精炼炉上使用,获得了非常好的效果。由此,人们才认识到石墨、碳素材料和高温耐火氧化物之间结合所产生的作用。断裂韧性差、高温剥落、抗渣渗透性差,这是高温烧成耐火制品的致命缺点,含碳耐火制品的出现突破了这些弱点。在镁碳砖中氧化镁和石墨之间彼此相互包裹,不存在传统概念中的所谓烧结;石墨具有热传导系数高,弹性模量低,热膨胀系数小,不容易被熔渣浸润等优点,因此,由于石黑的引入,使炉衬耐火制品的断裂韧性和抗渣渗透性有本质的改善。镁碳砖的主要特征是在微观结构上形成碳的结合物,这种结合是由有机结合剂在高温下结焦碳化形成的。

镁碳砖是一种不烧制品,其理化指标为:MgO70~85%,C l0~20%,显气孔率≤3%,体积密度2.87g/cm3,耐压强度40~50MPa,1400℃抗折强度l0~15MPa。

影响镁碳砖性能的工艺因素主要有原料、结合剂、添耐火砖多少钱一块加剂等。

1.镁砂

国外最初生产镁碳砖时采用的是高纯烧结镁砂,随着对镁碳砖使用过程的深入研究发现,高温下有如下反应:   

MgO+C→Mg↑+CO↑

这个反应一般在1650℃开始,到l750℃时反应加剧,邯郸耐火砖这是镁碳砖使用过程中损耗的重要原因之一,也是镁碳砖在1700℃以上使用损耗明显加剧的原因。镁砂中的杂质SiO2,F硅碳耐火砖e2O3 等对上述反应有促进作用,因此,希望镁砂有较高的纯度。

电熔镁砂相对烧结镁砂来说,结晶结构更完整,对碳的还原作用也更稳定,特别是大结晶电熔镁砂这些特征表现得更为突出,所以镁碳砖的生产开始转向使用电熔镁砂。考虑到碳的结合状态和结合剂的浸润性,也可以电熔镁砂烧结镁砂混合使用。我国的镁碳砖基本上是使用电熔镁砂。

镁碳黄山耐火砖砖的使用结果表明,用MgO含量高、方镁石相结晶颗粒大、钙硅比大于2的镁砂,生产镁碳砖效果最好。

2.石墨

石墨是镁碳砖中另一个基本组分。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,所以长期以来没有引起人们的重视。

镁碳砖使用过程中,石墨的氧化有三种原因:

(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耐火砖圈化。

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。

3.结合剂

结合剂对镁碳砖及其他含碳耐火制品来说,作用至关重要。石墨和耐火氧化物之间没有互溶关系,也不可能相互烧结,常温下他们要靠结合剂粘接固化。高温下,结合剂则要结焦碳化,和石墨形成碳结合,一般这种结合剂是指树脂类、沥青类等有机物。结合剂高温结焦碳化后形成约3%左右的碳,这个量虽然不多,但在耐火砖防火砖镁碳砖或其他含碳制品中却是最具有活力的组成部分,对制品的高温性能有重要影响。我国镁碳砖或其他含碳制品生产过程和产品质量不够稳定,其中一个重要原因是结合剂不稳定造成的。

镁碳砖结合剂大体可以分三种类型:酚醛树脂类、改性沥青类、石油裂解副产品类,其中使用效果最好、用量最多的是酚醛树脂类。

4.添加物

在镁碳砖的损毁过程中,石墨的氧化是最主要的原因之一。由于氧化失碳,致使砖体结构疏松,强度下降。损毁过程遵循氧化失碳→结构疏松→侵蚀→冲刷溶损的路途。为了提高镁碳砖的抗氧化性,可以加入一定量的添加物,包括硅粉、铝粉、FeSi合金、CaSi合金、SiC,Si3N4,B4C等。添加物的另一个作用是在耐火氧化物和石墨之间“搭桥”,使石墨和耐火氧化物形成牢固的结合,这种作用是由于添加物在一定温度下形成新的矿物相促成的。

我国生产镁碳砖及其他含磷耐火制品,最常用的添加物是铝粉、硅粉和SiC粉。

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