鎂碳磚

按照冷混合工藝用合成焦油結(jié)合劑制造的傳統(tǒng)鎂碳磚在焦油受損過程中發(fā)生硬化并獲得必要的強(qiáng)度，因此便形成了各向同性的玻璃狀碳。此種碳未顯現(xiàn)出熱塑性，在內(nèi)襯烘烤或操作使用過程中該熱塑性能適時(shí)地消除大量的應(yīng)力。用瀝青結(jié)合劑生產(chǎn)的鎂碳磚，由于在瀝青碳化過程中形成各向異性的石墨化焦炭結(jié)構(gòu)，該磚具有較高的高溫塑性。

因此，采用瀝青結(jié)合制造的磚的抗裂性高于其他結(jié)合的磚。但是，瀝青結(jié)合的磚的缺點(diǎn)之一就是在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)需要采用熱混合，并且要求設(shè)有磚模預(yù)熱裝置。在本論文中敘述了采用冷混合工藝制造鎂碳磚的方法。制成的磚具有較低的彈性模量，從而使其在操作使用過程中起消除應(yīng)力的作用。普通的煤焦油瀝青由于其中存在著苯并毗，對(duì)環(huán)境保護(hù)是有害的。選擇了苯并毗含量低的特殊的符合環(huán)保要求的結(jié)合劑。

鎂碳磚是以高熔點(diǎn)堿性氧化物氧化鎂(熔點(diǎn)2800℃)和難以被爐渣侵潤(rùn)的高熔點(diǎn)碳素材料作為原料，添加各種非氧化物添加劑。用炭質(zhì)結(jié)合劑結(jié)合而成的不燒碳復(fù)合耐火材料。鎂碳磚主要用于轉(zhuǎn)爐、交流電弧爐、直流電弧爐的內(nèi)襯，鋼包的渣線等部位。

鎂碳磚作為一種復(fù)合耐火材料，有效地利用了鎂砂的抗渣侵蝕能力強(qiáng)和碳的高導(dǎo)熱性及低膨脹性，補(bǔ)償了鎂砂耐剝落性差的最大缺點(diǎn)。

其主要特點(diǎn)有:1具有良好的耐高溫性能2抗渣能力強(qiáng)3抗熱震性好4高溫蠕變低

原料對(duì)鎂碳磚性能的影響

生產(chǎn)鎂碳磚的主要原料，鎂砂質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)鎂碳磚的性能有著極為重要的影響，如何合理地選擇鎂砂是生產(chǎn)鎂碳磚的關(guān)鍵。鎂砂有電熔鎂砂和燒結(jié)鎂砂，它們具有不同特點(diǎn)。電熔鎂砂:晶粒大，雜質(zhì)少，硅酸鹽相少，晶粒直接結(jié)合程度高，晶界少。

燒結(jié)鎂砂:晶粒細(xì)小，雜質(zhì)與硅酸鹽相相對(duì)叫多，直接結(jié)合程度較差。

對(duì)于鎂砂原料，除了化學(xué)成分外，在組織結(jié)構(gòu)方面，還要求高密度和大結(jié)晶，因此，作為生產(chǎn)鎂碳磚用的鎂砂原料質(zhì)量指標(biāo)，應(yīng)考察下列內(nèi)容:1.氧化鎂含量(純度)。2.雜質(zhì)的種類特別是.C/S和B2O3含量。3.鎂砂的密度、氣孔孔徑、氣孔形態(tài)等(燒結(jié)性)。

鎂砂的純度對(duì)鎂碳磚的抗渣性有著重大的影響。氧化鎂含量越高，雜質(zhì)相對(duì)越少，硅酸鹽相分割程度降低，方鎂石直接結(jié)合程度提高，抗渣的滲透及渣的熔損能力提高。鎂砂中的雜質(zhì)主要有氧化鈣，二氧化硅，氧化鐵， 如果雜質(zhì)含量高，特別是氧化硼的化合物，會(huì)對(duì)鎂砂的耐火度和高溫性能產(chǎn)生不利影響。

鎂砂中的雜質(zhì)主要有一下幾個(gè)方面的不利影響1降低方鎂石的直接結(jié)合程度2高溫下與氧化鎂形成低熔物3氧化鐵，二氧化硅等雜質(zhì)在1500-1800℃時(shí)，先于氧化鎂與碳反應(yīng)，留下氣孔使制品的抗渣性變差。

對(duì)于鎂砂原料，除了雜質(zhì)的總量以外，雜質(zhì)的種類及相對(duì)含量隊(duì)鎂砂的性能同樣有重大影響。其中CaO/SiO2比和B2O3含量的影響最為明顯，一般鎂質(zhì)耐火材料通常要求CaO/SiO2≥2以提高鎂碳磚高溫穩(wěn)定性

制備鎂碳磚的碳素材料主要為鱗片石墨

鱗片石墨具有以下特性

1.耐高溫型石墨的熔點(diǎn)為3850℃±50℃，沸點(diǎn)為4250℃，即使經(jīng)超高電弧灼燒，質(zhì)量的損失很小，線膨脹系數(shù)也很小。石墨強(qiáng)度隨溫度提高而加強(qiáng)，在2000℃時(shí)，石墨強(qiáng)度提高一倍

2.導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一倍。導(dǎo)熱性超過超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。熱導(dǎo)率隨溫度提升高而降低，甚至在極高的溫度下，石墨呈絕熱體。

3.潤(rùn)滑性。石墨的潤(rùn)滑性取決于石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤(rùn)滑性能越好

4.化學(xué)穩(wěn)定性，石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐酸，耐堿，耐有機(jī)溶劑的腐蝕

5.可塑性。石墨的韌性很好，可碾成很薄的薄片。

6.抗熱震性。石墨在高溫下使用時(shí)能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞，溫度突變時(shí)，石墨的體積變化不大，不會(huì)產(chǎn)生裂紋。

結(jié)合劑起著連結(jié)基質(zhì)和顆粒的作用，在實(shí)際生產(chǎn)和使用過程中，基質(zhì)和結(jié)合劑系統(tǒng)是鎂碳磚兩個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。

生產(chǎn)鎂碳磚對(duì)結(jié)合劑的要求為,

1.在室溫下具有一定的粘度和流動(dòng)性，并對(duì)鎂砂和石墨均有良好的濕潤(rùn)性

2.結(jié)合劑在熱處理過程中，能進(jìn)一步縮合，使制品有較高的強(qiáng)度

3.熱處理過程中結(jié)合劑不使制品產(chǎn)生過大的膨脹與收縮，以避免制品開裂

4.C含量要高，同時(shí)焦化處理后的碳素聚合體有良好的高溫強(qiáng)度

一般生產(chǎn)鎂碳磚選用的結(jié)合劑有煤瀝青、煤焦油、特殊碳質(zhì)樹脂、多元醇、瀝青變性酚醛樹脂、合成酚醛樹脂等。

抗氧化劑

鎂碳磚的優(yōu)良性能依賴于磚中碳的存在，他使用過程中碳的氧化易造成制品組織劣化，使?fàn)t渣沿著縫隙侵入磚中，侵蝕氧化鎂顆粒，降低鎂碳磚的使用壽命。目前主要通過添加抗氧化劑的手段來提高鎂碳磚的抗氧化性

選擇抗氧化劑的原則

1.根據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù)及使用條件判斷可能存在的凝聚相及各氣相蒸汽壓的大小

2.比較各凝聚相與氧親和能力的大小與CO反應(yīng)的可能性。

3.分析各種反應(yīng)對(duì)磚顯微結(jié)構(gòu)的影響