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鎂碳磚的發展、性能優勢及應用

發布日期: 2019-05-23 15:12:34    閱讀量(223)    作者:張紅

MgO-C質復合耐火材料的發展和應用已有40年多的歷史,它們始于20世紀50年代為轉爐開發的焦油/瀝青結合白云石質耐火村料。當初,這種含碳耐火材料在某些鋼廠的使用壽命約為100爐。為此,則向焦油/瀝青結合白云石質耐火材料中配入鎂砂細粉,制造所謂鎂-白云石磚,取得了較大進步。大約在20世紀70年代,氣孔數量很少的燒成油浸鎂磚成為轉爐沖擊區和其他高磨損部位的標準內襯磚,同時實施“綜合爐襯”即實行分區筑襯,而實現了均衡蝕損,提高了使用壽命。

20世紀70年代后期,鎂碳磚在轉爐上試驗成功,從而開創廠MgO-C質復合耐火材料在轉爐上應用的先例。

20世紀80年代,樹脂結合鎂碳磚得到發展,隨之也增加了碳的配入量同時,為了降低碳的燒毀速度,添加抗氧化劑來?;ぬ?。

由于鎂碳磚100%地利用了天然石墨(鱗片)難以與熔渣潤濕、熱導率高以及應力緩和能力大等特性,最大限度地發揮了MgO的高耐蝕性能,因而這類耐火材料是劃吋代的耐火材料。

后來,電熔鎂砂、大晶粒燒結鎂砂、高純(燒結/電熔)鎂砂等和高純石墨被引入到鎂碳磚中來改善材料的抗侵蝕性,從而大大提高了轉爐的使用壽命。

鎂碳磚的優點是:耐熔渣侵蝕和抗熱震性能良好。以前MgO-Cr2O3磚和白云石磚的缺點是吸收熔渣成分,產生結構剝落,導致超前損毀鎂碳磚通過加入石墨,消除了這一缺點,其特點是熔渣僅滲入工作表面,所以反應層限定在工作面上,結構剝落少,使用壽命長。

現在,除了傳統瀝青和樹脂結合鎂碳磚(包括燒成油浸鎂磚)外,市場上出售的鎂碳磚有:

(1)由含96%?97%MgO的鎂砂和94%~95%C的石墨制成的鎂碳磚;

(2)由含97.5%~98.5%MgO的鎂砂和96%~97%C的石墨制成的鎂碳磚;

(3)由含98.5%?99%MgO的鎂砂和98%~C的石墨制成的鎂碳磚。

按碳含量多少,鎂碳磚分為:

(I)燒成油浸鎂磚(碳含量小于2%);

(2)碳結合鎂磚(碳含量小于7%);

(3)合成樹脂結合鎂碳磚(碳含量為8%?20%,少數情況達25%)。在瀝青/樹脂結合鎂碳磚(碳含量為8%?20%)中往往添加了抗氧化劑。

鎂碳磚采用高純MgO砂和鱗片狀石墨、炭黑等搭配來生產,其制造有以下工序:原材破碎、過篩、分級,按材質配方設計和制品設定性能進行混料,根據結合劑類型升溫至接近100~200℃,同結合劑一起混練以得到所謂MgO-C質泥料(坯體混合物)。采用合成樹脂(主要是酚醛樹脂)的MgO-C質泥料則采用冷態成型;采用瀝青(加熱成流態)結合的MgO-C質泥料則采用熱態(約100℃的條件下)成型。根據MgO-C制品的批量和性能要求,成型可以采用真空振動設備、壓模成型設備、擠壓機、等靜壓機、熱壓機和升溫設備、搗打設備將MgO-C質泥料加工至理想形狀。已成型的MgO-C坯體置于700~1200℃的窯爐中進行熱處理,使結合劑轉化為炭(此過程稱為炭化)。為了提高鎂碳磚的致密度,強化結合,也可以采用與結合劑相似的填充劑來浸漬磚坯。

現在,多采用合成樹脂(特別是酚醛樹脂)作為鎂碳磚的結合劑。采用合成樹脂結合鎂碳磚具有以下基本的優點:

(1)環境方面可以容許進行加工生產這些制品;

(2)制品可在冷態混合的條件下生產的工藝過程節省了能量;

(3)產品可在非養護條件下加工處理;

(4)同焦油瀝青結合劑相比沒有塑性相存在;

(5)碳含量增加(更多的石墨或者煙煤)可提高耐磨性和抗渣性。

關于鎂碳磚的配方設計,主副原料及結合劑的選擇,制磚工藝和應用技術的更詳細內容,請參閱找耐火材料往期耐材說文章及找耐火材料網微信公眾號關于鎂碳磚的技術文章。

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