镁碳耐火砖在转炉的应用及原料选择

　　镁碳耐火砖简称镁碳砖，是以高熔点碱性氧化物氧化镁(熔点2800℃)和难以被炉渣侵润的高熔点碳素材料作为原料，添加各种非氧化物添加剂，用炭质结合剂结合而成的不烧炭复合耐火材料，经混练、成型、热处理生产而成。

　　产品应用

　　镁碳砖主要用于转炉、交流电弧炉、直流电弧炉的内衬，钢包的渣线等部位。

　　镁碳耐火砖理化指标

　　牌号 显气孔率/%≤体积密度/(g/cm3)常温耐压强度/MPa ≥高温抗折强度(1400℃，30min)/MPa(MgO)/% ≥(C)/% ≥

　　指标

　　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

　　产品特点

　　(1)良好的耐高温性能;

　　(2)抗渣性能高。碳材料难于被炉渣、钢液润湿和镁砂的高耐火并呈碱性性能

　　(3)抗热震性能好。石墨在1000℃时的热导率为229W/m*k，MgO在1000℃时的导热率为24.08W/m*k，石墨的机械强度随着温度升高而提高;

　　(4)高温蠕变低。

　　镁碳耐火砖在转炉的应用

　　1、炉口部位炉口部位温度变化剧烈，熔渣和高温炉气的冲刷比较厉害，在加料和清理残钢、残渣时，炉口受到撞击。因此用于炉口的耐火砖必须是具有较高的抗热震性和抗渣性，耐熔渣和高温炉气的冲刷，且不易粘钢，即便粘钢也易于清理的镁碳砖。

　　2、炉帽部位炉帽部位是受熔渣侵蚀最严重的部位，同时还受温度急变的影响和含尘废气的冲刷，故应使用抗渣性强和抗热震性奸的镁碳砖。此外，若炉帽部位不便砌筑绝热层时，可在永久层与炉壳钢板之间填筑镁砂树脂打结层。

　　3、炉衬的装料侧炉衬的装料侧除受吹炼过程擦渣和钢水喷溅的冲刷、化学侵蚀外，还要受到装入废钢和兑入铁水时的直接撞击与冲蚀，给炉衬带来严重的机械性损伤，因此应砌筑具有高抗渣性、高强度、高抗热震性的镁碳砖。

　　4、炉衬出钢侧炉衬出钢侧基本上不受装料时的机械冲撞损伤，热震影响也小，主要是受出钢时钢水的热冲击和冲刷作用，损坏速度低于装料侧。若与装料侧砌筑同样材质的镁碳砖时，其砌筑厚度可稍薄些。

　　5、渣线部位渣线部位是在吹炼过程中，炉衬与熔渣长期接触受到严重侵蚀而形成的。在出钢侧，渣线的位置随出钢时间的长短而变化，大多情况下并不明显;但在排渣侧就不同了，受到熔渣的强烈侵蚀，再加上吹炼过程其他作用的共同影响，衬砖损毁较为严重，需要砌筑抗渣性能良好的镁碳砖。

　　6、两侧耳轴部位两侧耳轴部位炉衬除受吹炼过程的蚀损外，其表面又无保护渣层覆盖，砖体中的碳素极易被氧化，并难于修补，因而损坏严重。所以，此部位应砌筑抗渣性能良好、抗氧化性能强的高级镁碳砖。

　　7、熔池和炉底部位熔池和炉底部位炉衬在吹炼过程中受钢水强烈的冲蚀，但与其他部位相比损坏较轻。可以砌筑含碳量较低的镁碳砖，或者砌筑焦油白云石砖。若是采用顶底复合吹炼工艺时，炉底中心部位容易损毁，可以与装料侧砌筑相同材质的镁碳砖。

　　生产镁碳耐火砖所需的主要原料有镁砂、石墨、结合剂和添加剂，这些原料的质量直接影响着镁碳耐火砖的性能和使用效果。

　　1、镁砂镁砂是生产镁碳耐火砖的主要原料，镁砂质量的优劣对镁碳耐火砖的性能有着极为重要的影响，如何合理地选择镁砂是生产镁碳耐火砖的关键之一。

　　镁砂有电熔镁砂和烧结镁砂，它们具有不同的特点。生产镁碳耐火砖用的镁砂质量应着重考虑下列内容。

　　(1)MgO含量(纯度);(2)杂质的种类与含量;(3)镁砂的体积密度、气孔率以及方镁石晶粒尺寸等。

　　镁砂的纯度对镁碳砖的抗渣性能有着重大的影响。MgO含量越高，杂质相对越少，硅酸盐相分割程度降低，方镁石直接结合程度提高，抗高温溶渣的渗透及熔损能力提高。

　　镁砂中的杂质主要有CaO、SiO2、Fe2O3、B2O3等，天然镁砂中B2O3含量极低，镁砂中如果杂质含量高，特别是B2O3的化合物，将对镁砂的耐火度及高温性能产生不利影响。

　　镁砂中的杂质主要有以下几个方面的不利影响。

　　(1)降低方镁石的直接结合程度;(2)高温下与MgO形成低熔物;(3)Fe2O3、SiO2等杂质在1500～1800℃时，先于MgO与C反应，留下气孔使镁碳质耐火材料的抗渣性变差。

　　镁碳耐火砖在使用过程中，镁砂熔损的重要过程之一是熔渣通过气孔与方镁石晶界渗入，从而促进MgO与熔渣的反应。当熔渣和SiO2、CaO等杂质反应之后，方镁石晶体不断剥落进入熔渣中。体积密度高的镁砂可以减少熔渣的侵入，从而提高镁碳耐火砖的耐蚀能力。所以生产镁碳耐火砖的镁砂一般要求体积密度不小于3.34g/cm3，最好大于3.45 g/cm3。同时，如果方镁石晶粒愈大，则晶粒间直接结合程度愈高、晶界愈少、晶界面积越小，因而熔渣向晶界处渗透越难。一般情况下，电熔镁砂的抗侵蚀性比烧结镁砂好。原因就在于电熔镁砂的晶粒尺寸大、晶粒问的直接结合程度比烧结镁砂要高。

　　因此，要生产高质量的镁碳耐火砖，须选择高纯、高体积密度镁砂。例如，不小于97%，CaO/SiO2>2，杂质含量低，体积密度不小于3.34 g/em3，结晶发育良好，气孑率不大于3%，且最好小于1%。但在实际生产中，由于镁碳耐火砖使用的部位不同，对它性能的要求也不同。因此，根据实际情况选择质量相当的镁砂，符合降低成本、减少优质资源消耗、有利于可持续发展的原则。2、石墨制备镁碳耐火砖用的炭素材料主要为鳞片石墨。

　　鳞片石墨按固定碳含量不同分为四类：高纯石墨、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、灰分组成(ash)及其含量，颗粒形状、挥发分(volatile content)及水分等质量指标影响镁碳耐火砖的性能和使用效果。

　　固定碳是指石墨中除去挥发分、灰分以外的组成部分，挥发分是易挥发的有机及无机物。石墨的固定碳含量越高，则灰分及挥发分越少，制备出来的镁碳耐火砖在高温下使用过程中组织结构越好，制品的高温抗折强度越大。

　　用不同纯度的石墨作为炭素原料生产出的镁碳耐火砖，在结构上存在着明显的差异。用低纯石墨生产的镁碳耐火砖，经高温处理后，由于石墨伴生矿物熔化成玻璃相并与镁砂或碳反应，产生内部结构缺陷，从而使制品的结构局部劣化，高温强度降低。随石墨纯度的提高，高温抗折强度提高。

　　石墨越纯，生产出的镁碳耐火砖耐侵蚀性越好。

　　石墨中的挥发分在镁碳耐火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，因此对制品的使用性能不利。

　　石墨的粒度影响制品的抗热震性和抗氧化性能。对于鳞片石墨，鳞片越大，则制品的耐剥落性和抗氧化性越好。这是因为大鳞片石墨具有高的热导率和小的比表面积。生产-C质耐火材料用的鳞片石墨一般要求其粒度大于0.125 mm;鳞片石墨的厚度对制品的性能也有影响。一般要求厚度不大于0.02mm，最好不大于0.01mm。鳞片石墨的厚度越小，其端部表面发生氧化的有效面积越小，所以制品的抗氧化性能越好，这是因为鳞片石墨边缘的氧化速度比其表面要快4～100倍之故。

　　近年来，由于低碳镁碳砖的开发，碳含量减少，为保证石墨在制品中的均匀分布，粒度有减小的趋势，制备不同的镁碳耐火砖需选用不同品质的石墨。

　　灰分是石墨经氧化处理后的残留物。一般情况下，鳞片石墨的灰分主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3，这三种成分约占灰分的82.9%～88.6%，其中SiO2在灰分中占33%～59%之多。石墨中灰分越多，镁碳耐火砖的抗渣性能越低。此外，杂质对于石墨的抗氧化性也有一定的影响。其作用可以分为两个方面。一方面是某些夹杂氧化物对于石墨的氧化有催化作用;另一方面，石墨的灰分对镁碳耐火砖氧化后所形成的脱碳层的厚度等有影响，从而影响其抗氧化性。但并非纯度越高的石墨制得的镁碳耐火砖抗氧化性越好。