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镁碳砖的发展、性能优势及应用

发布日期: 2019-05-23 15:12:34    阅读量(221)    作者:张红

MgO-C质复合耐火材料的发展和应用已有40年多的历史,它们始于20世纪50年代为转炉开发的焦油/沥青结合白云石质耐火村料。当初,这种含碳耐火材料在某些钢厂的使用寿命约为100炉。为此,则向焦油/沥青结合白云石质耐火材料中配入镁砂细粉,制造所谓镁-白云石砖,取得了较大进步。大约在20世纪70年代,气孔数量很少的烧成油浸镁砖成为转炉冲击区和其他高磨损部位的标准内衬砖,同时实施“综合炉衬”即实行分区筑衬,而实现了均衡蚀损,提高了使用寿命。

20世纪70年代后期,镁碳砖在转炉上试验成功,从而开创厂MgO-C质复合耐火材料在转炉上应用的先例。

20世纪80年代,树脂结合镁碳砖得到发展,随之也增加了碳的配入量同时,为了降低碳的烧毁速度,添加抗氧化剂来?;ぬ?。

由于镁碳砖100%地利用了天然石墨(鳞片)难以与熔渣润湿、热导率高以及应力缓和能力大等特性,最大限度地发挥了MgO的高耐蚀性能,因而这类耐火材料是划吋代的耐火材料。

后来,电熔镁砂、大晶粒烧结镁砂、高纯(烧结/电熔)镁砂等和高纯石墨被引入到镁碳砖中来改善材料的抗侵蚀性,从而大大提高了转炉的使用寿命。

镁碳砖的优点是:耐熔渣侵蚀和抗热震性能良好。以前MgO-Cr2O3砖和白云石砖的缺点是吸收熔渣成分,产生结构剥落,导致超前损毁镁碳砖通过加入石墨,消除了这一缺点,其特点是熔渣仅渗入工作表面,所以反应层限定在工作面上,结构剥落少,使用寿命长。

现在,除了传统沥青和树脂结合镁碳砖(包括烧成油浸镁砖)外,市场上出售的镁碳砖有:

(1)由含96%?97%MgO的镁砂和94%~95%C的石墨制成的镁碳砖;

(2)由含97.5%~98.5%MgO的镁砂和96%~97%C的石墨制成的镁碳砖;

(3)由含98.5%?99%MgO的镁砂和98%~C的石墨制成的镁碳砖。

按碳含量多少,镁碳砖分为:

(I)烧成油浸镁砖(碳含量小于2%);

(2)碳结合镁砖(碳含量小于7%);

(3)合成树脂结合镁碳砖(碳含量为8%?20%,少数情况达25%)。在沥青/树脂结合镁碳砖(碳含量为8%?20%)中往往添加了抗氧化剂。

镁碳砖采用高纯MgO砂和鱗片状石墨、炭黑等搭配来生产,其制造有以下工序:原材破碎、过筛、分级,按材质配方设计和制品设定性能进行混料,根据结合剂类型升温至接近100~200℃,同结合剂一起混练以得到所谓MgO-C质泥料(坯体混合物)。采用合成树脂(主要是酚醛树脂)的MgO-C质泥料则采用冷态成型;采用沥青(加热成流态)结合的MgO-C质泥料则采用热态(约100℃的条件下)成型。根据MgO-C制品的批量和性能要求,成型可以采用真空振动设备、压模成型设备、挤压机、等静压机、热压机和升温设备、捣打设备将MgO-C质泥料加工至理想形状。已成型的MgO-C坯体置于700~1200℃的窑炉中进行热处理,使结合剂转化为炭(此过程称为炭化)。为了提高镁碳砖的致密度,强化结合,也可以采用与结合剂相似的填充剂来浸渍砖坯。

现在,多采用合成树脂(特别是酚醛树脂)作为镁碳砖的结合剂。采用合成树脂结合镁碳砖具有以下基本的优点:

(1)环境方面可以容许进行加工生产这些制品;

(2)制品可在冷态混合的条件下生产的工艺过程节省了能量;

(3)产品可在非养护条件下加工处理;

(4)同焦油沥青结合剂相比没有塑性相存在;

(5)碳含量增加(更多的石墨或者烟煤)可提高耐磨性和抗渣性。

关于镁碳砖的配方设计,主副原料及结合剂的选择,制砖工艺和应用技术的更详细内容,请参阅找耐火材料往期耐材说文章及找耐火材料网微信公众号关于镁碳砖的技术文章。

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