镁碳砖原材料的选用

研究与实践表明,原材料的质量性能对镁碳砖使用效果有较大影响。因此,必须严格选用各种原材料。
 
一、镁砂的选择
 
镁碳砖在使用过程中镁砂颗粒的蚀损过程大致为:
 
① 方镁石颗粒与石墨在高温真空下产生固相反应如下:
 
MgO+ C→Mg ↑+ CO ↑
 
生成的蒸汽和CO挥发;
 
② 方镁石颗粒被熔渣化学熔损,包括外来炉渣及镁砂杂质中的各类氧化物的熔损;
 
③ 镁碳砖工作层基质氧化脱碳后,其结合强度降低,在炉渣的渗透及沖刷下,方镁石颗粒脱离砖体被冲裹进炉渣内。
 
日本学者对电熔镁砂中MgO含量与侵蚀深度间的关系以及镁碳砖的抗渣性与镁砂中方镁石晶粒大小之间的关系作了深入的研究,其结果见图1、图2。从图1、图2可以明显看出,生产镁碳砖不仅要注意镁砂的纯度,而且还要注意选用大结晶的电熔镁砂,并希望CaO/ SiO2≥2。在充分考虑上述因素后,使用的镁碳砖选用了方镁石结晶晶粒大、结合力强、杂质少的高氧化镁含量的镁砂作为主要原料,这种镁砂不仅能降低方镁石晶体被硅酸盐相分割程度,減少熔渣对晶界的侵蚀速度,还可以提高镁砂与石墨高温共存时的稳定性。此外,由于其体积密度大、结合力强,在镁砂加工过程中可得到边界棱角鲜明的颗粒,加强与基质的镶嵌结合,提高镁砂颗粒在镁碳砖中的稳定性。
 
二、石墨的选择
 
镁碳砖的碳源选用石墨,碳能防止炉渣向砖内浸入,有益于提高砖的抗侵蚀性。镁碳砖一般选用天然鳞片状石墨。天然鳞片石墨的熔点高达3700 ℃,它具有典型的片层状结构、高的导热率和低膨胀系数及弹性模量,是生产镁碳砖理想的碳素材料。石墨的纯度越高鳞片越厚大,抗氧化性能就越好,高温失重也就越小。选用的石墨应分为两个档次,易损部位如耳轴、渣线、装料侧的加长砖宜选用L197牌号石墨,其他部位宜选择L195牌号石墨,对石墨中SiO2含量应控制在最低范围。
 
三、结合剂的选用
 
结合剂是生产镁碳砖的关鍵材料,应具备以下条件:
 
1.常温下能保持适当的粘度和流动性,对镁砂和石墨有良好的润湿性和亲和性,不产生时效硬化;
 
2.在热处理过程中能进一步聚合,使制品有较高的强度;
 
3.在升温过程中应有较高的残碳性,并与其它碳素材料聚合,使制品有良好的高温性能;
 
4. 性能稳定可靠。
 
根据上述要求,经过反复实践,选用酚醛树脂或沥青结合剂作为生产镁碳砖的结合剂。
 
四、防氧化剂的选用
 
镁碳砖的氧化脱碳是导致其蚀损的重要原因。镁碳砖脱碳后,造成了基质疏松、结合强度降低,被炉渣滲透熔损,镁砂骨料脱落。向镁碳砖中添加一些与氧的亲和力大于碳的粉末,可大大提高镁碳砖的抗氧化能力及高温强度。
 
硅粉:有良好的防氧化效果,硅粉本身氧化生成二氧化硅,熔点较低,对镁碳砖的使用会带来一些负面影响,所以一般使用在不接触渣的部位,比如转炉包底、转炉炉口炉帽等。
 
碳化硅:防氧化效果与硅粉相同,使用部位也相同。
 
铝粉:防氧化效果良好,主要使用在转炉渣线部位。
 
碳化硼:防氧化效果良好,主要使用在转炉出钢口部位。
 
以上防氧化剂在使用上都有自己的优势和劣势,比如铝粉,使用在转炉耳轴部位就会降低该部位产品的抗剥落性能。在很多情況下,会将几种防氧化剂配合使用,比如在转炉整体出钢口就会同时使用铝粉、硅粉碳化硼。另外,防氧化剂的使用不单单考虑其防氧化性能,有时还要考虑其对其他性能的贡献,比如在包底制品中加入适量的铝粉,能大幅度的提高该部位制品的高温强度,从而提高该制品的抗沖击性能。

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