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耐火材料新技术

目录

前言2

第1章原料2

1.1镁砂2

1.2石墨2

1.3结合剂3

1.4添加剂4

第2章品种4

2.1低碳镁碳砖4

2.2用后镁碳砖的再生利用5

第3章制备和生产技术7

3.1镁碳砖的生产工艺流程7

3.2镁碳砖的生产工艺要点8

第4章应用10

4.1镁碳砖在转炉上的应用10

4.2镁碳砖在钢包渣线的应用11

第5章生产和使用中出现的问题12

5.1镁碳砖生产中的层裂及预防措施12

5.2对熔钢增碳作用14

参考文献16

前言

镁碳砖是由高熔点的氧化镁和难于被炉渣浸润的高熔点的石墨为主要原料，添加不同添加剂，用碳质结合剂结合而成的不烧碳复合耐火材料。

镁碳砖主要用于转炉、交流电弧炉、直流电弧炉的内衬以及钢包的渣线等部位。

随着钢铁工业的不断发展，对镁碳砖性能的要求也越来越高，而且镁碳砖中碳的氧化、碳的高导热率和往刚液中渗碳等问题严重影响其使用寿命，制约其发展。

因此，改进镁碳砖的生产工艺和提高其使用性能具有重要的意义。

第1章原料

1.1镁砂[1]

镁砂是生产镁碳砖的主要原料，镁砂质量的优劣对镁碳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）SiO2、Fe2O3等杂质在1500～1800℃时，先于MgO与C反应，留下气孔使镁碳砖的抗渣性变差。

镁碳砖使用过程中，镁砂的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。

方镁石晶粒越大，则晶粒间直接结合程度越高、晶界越少、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比烧结镁砂抗侵蚀性要好。

生产镁碳砖一般选用含氧化镁95%～99%的电熔镁砂或烧结镁砂，CaO/SiO2大于2和杂质含量少，体积密度不小于3.34g/cm3，气孔率不大于3%。

但在实际生产中，根据镁碳砖使用部位的不同，对性能的要求也不同。

因此，要根据实际情况选择成本适合、质量相当的镁砂。

1.2石墨

制备镁碳砖用的碳素材料主要为鳞片石墨。

固定碳是指石墨中除去挥发分、灰分以外的组成部分。

石墨的固定碳含量越高，则灰分及挥发分越少，制备出来的镁碳砖在高温下使用过程中结构越好，制品的高温抗折强度越大。

用不同纯度的石墨作为炭素材料生产出来的镁碳砖，在结构上存在着明显的差异。

用低纯石墨生产的镁碳砖，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。

石墨的纯度越高，生产出来的镁碳砖耐侵蚀行越好。

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导热率和小的比表面积。

生产镁碳砖的鳞片石墨一般要求其粒度大于0.125mm。

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。

鳞片石墨的厚度对制品的性能也有影响。

一般要求要δ≤0.02mm，最好δ≤0.01mm。

鳞片石墨的厚度越小，制品的抗氧化性能越好。

鳞片石墨边缘的氧化速度是其表面的4～100倍。

1.3结合剂[2]

镁碳砖在早期生产使用焦油沥青做结合剂，现在多用酚醛树脂。

沥青之所以仍作为碳复合耐火材料的结合剂之一，是因为其残碳量高、价格便宜、使用可靠。

同时沥青碳化后得到的碳的结晶状况、真密度和抗氧化能力好。

与沥青相比，酚醛树脂对耐火骨料和石墨有良好的润湿性能，可以在常温下进行混练和成型，黏性好，坯体强度高。

有害杂质少，使作业环境大大改善，此外还具有较高的残碳量。

因此，酚醛树脂已成为目前耐火材料行业广泛使用的炭素结合剂。

李士强等[3]研究了酚醛树脂加入量对镁碳砖泥料成型性能的影响，结果发现：

对于高致密度镁碳砖的泥料，树脂的合适加入质量分数约为3.0%；对于高抗热震性镁碳砖的泥料，树脂的合适加入质量分数为3.0%～3.2%；对于铝镁碳砖的泥料，树脂的合适加入质量分数为3.2%～3.6%。

游杰刚等[4]研究了酚醛树脂加入量对钢包渣线再生镁碳砖致密度、强度和抗氧化性的影响，表明再生镁碳砖中酚醛树脂的加入质量分数以3.5%～4%为宜。

张雪松等[5]将酚醛树脂与沥青复合应用于镁碳砖，并研究了酚醛树脂与沥青的复合比例对复合结合剂残碳率的影响，表明随着沥青加入量的增加，复合结合剂的残碳率明显提高，但沥青在使用过程中产生的黑烟会污染环境。

RutgersChemicals公司开发的Carbores系列材料中苯并芘的含量很低（约300mg·kg），并且炭化后形成类似石墨的各向异性结构。

在含碳耐火材料生产中它是以煤焦油沥青制成的传统结合剂的最理想的代用品。

由于其自身的特殊性能，CarboresP型酚油结合剂近年来在生产中得到日益广泛的应用。

研究人员通过采用CarboresP型酚油结合剂的镁碳质耐火材料在40吨钢包渣线上进行的工业试验证明，该砖具有良好的物理性能和化学性能，其使用寿命比以焦油结合的镁碳砖高18.4%。

1.4添加剂

镁碳砖的优良性能依赖于砖中碳的存在，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，造成基质疏松、结合强度降低，被炉渣渗透熔损，镁砂骨料脱落，使制品组织劣化，降低镁碳砖的使用寿命。

目前主要通过添加抗氧化剂的手段来提高镁碳砖的抗氧化性能。

常用的添加剂包括金属、合金、氮化物和硼化物。

添加剂的抗氧化作用通常从两个方面考虑，一是优先于碳被氧化从而对碳起到保护作用，二是形成某种化合物阻塞气孔。

研究发现[6]，MgB2在温度高于1000℃与CO反应，生成MgO、B2O3和C，MgO与B2O3进一步反应生成Mg3B2O6；当温度高于1340℃，Mg3B2O6熔化成为液相，填充在MgO骨料与基质周围，使得镁碳耐火材料结构致密，对抗氧化起到重要作用；B2O3蒸发与MgO反应生成Mg3B2O6在镁碳耐火材料表面形成致密层；MgB2抗氧化效果次于B4C，优于Al粉，Si粉，镁碳耐火材料中MgB2的合理添加量约为3％。

第2章品种

2.1低碳镁碳砖

镁碳砖由于其优异的抗侵蚀性及抗热震性。

在各类炼钢炉上作为炉衬材料被广泛使用。

传统的镁碳砖其W（C）=10%～20%，随着冶炼技术的进步对耐火材料的新要求，传统镁碳砖在长期的应用实践过程中发现有以下几方面的问题[7]：

（1）由于高热导率增加热损耗,使出钢温度提高，带来能耗增加，同时加大了耐火材料的侵蚀等一系列问题；

（2）作为特殊精炼炉的炉衬材料,如在VOD精炼钢包中冶炼高质量洁净钢及超低碳钢时，会引起增碳问题；

（3）消耗大量宝贵的石墨资源。

鉴于以上情况,近年来,对精炼钢包用低碳量、性能优异的低碳镁碳砖的开发受到国内外业界的重视。

一种低碳镁碳砖的原料理化性能见表1[8]。

镁碳砖的理化指标见表2。

通过在包钢炼钢厂的使用，发现新研制的渣线镁碳砖使用寿命比原来传统的镁碳砖使用寿提高25%以上。

低碳镁碳砖比原来传统的镁碳砖使用寿命高主要有以下几个方面原因。

（1）采用了CaO:

SiO2＞2的大结晶电熔镁砂及L－198石墨。

（2）添加抗氧化剂的作用。

添加的金属铝粉和金属硅粉，在炼钢的温度下，防止了镁碳砖中碳的氧化。

其作用机理如下:

添加金属铝粉的与CO反应生成碳和Al2O3（s），即：

2Al（l）+3CO（g）=Al2O3（s）+3C（s）。

并伴随体积膨胀2.4倍，促使结构致密，堵塞气孔，从而起到抑制氧化的作用。

同时，随着Al2O3（s）的生成，在高温下与镁碳砖中的MgO发生反应，生成高熔点的镁铝尖晶石（MgO·Al2O3），提高了镁碳砖的高温强度,增强了制品的抗冲刷性及抗侵蚀性。

添加金属硅粉的作用是:

Si+O2→SiO2

Si+C→SiC

SiC+CO→SiO+C

SiO+CO→SiO2+C

生成的SiO2堵塞镁碳砖的部分气孔，且生成的碳又补充了镁碳砖中部分损耗的碳，有效地改善了镁碳砖的抗氧化性，随着温度的提高，生成的SiO2与镁砂中的MgO反应，生成高熔点的M2S（2MgO·SiO2），并伴随一定的体积膨胀，致使材料致密化，从而有效的抑制了碳的氧化并提高了制品的强度。

同时添加金属铝粉、硅粉还能在高温下生成了碳化物及氮化物，提高了镁碳砖的强度。

（3）气孔率的作用。

镁碳砖中的开空气孔，可视为毛细管，是熔渣侵入的通道。

镁碳砖的开孔气孔率越高，熔渣的侵入速度也越快，侵入比率约与显气孔率成正比，显气孔率越大，熔渣的侵入量也越大，镁碳砖中的碳氧化的几率也越大。

从理化指标看，新研制生产的镁碳砖的显气孔率比传统镁碳砖的显气孔率有较大幅度的降低，从而熔渣对新研制生产的镁碳砖侵蚀较轻，进而提高了渣线镁碳砖的使用寿命。

2.2用后镁碳砖的再生利用[9-10]

由于我国钢铁冶金、水泥、陶瓷等工业的迅速发展,每年消耗的耐火材料达到了900万t，用后耐火材料达到400万t左右。

这些用后耐火材料多数当作垃圾被废弃,少量被粗糙利用了,没有产生高的附加值。

这不但浪费了资源,也污染了环境。

这些用后耐火材料若经过拣选、分类和特殊的工艺处理,不但可以生产优质的不定形耐火材料,而且还能再生出优质的定形产品以及其他材料。

用后耐火材料得到充分再利用不仅可节约国家的矿产资源和能源,而且也可减少环境污染,大大降低耐火材料的成本和炼钢成本。

2.2.1用后镁碳砖的处理

从冶金炉上拆下来的用后镁碳砖，其非工作面往往因氧化而变白，使其碳含量较原始镁碳砖的低，其工作面往往被不连续地粘上一层很薄的渣，这层渣不利于耐火材料的再生，可以通过手工敲打掉或铲掉；在砖与砖之间或砖的裂缝内，有时会夹一层铁片，这可在破粉碎过程中通过磁选除铁除去；用后镁碳砖之间粘附的火泥，应该在拣选过程中铲除；用后镁碳砖经过拆炉堆放和运输，其表面可能粘附一些泥土和炉渣，也应该铲除。

通过人工拣选将用后镁碳砖表面粘附的渣、泥土和火泥去除干净后，用后镁碳砖实际上主要是由制造镁碳砖的镁砂和石墨等组成的。

此外，制造镁碳砖用的结合剂经过使用后会炭化成为碳，这是镁碳砖的有益成分，它不会降低作为原料的纯度和性能，不是砖中的杂质。

但是，对于砖中添加物的情况就不一样了。

镁碳砖中通常添加铝粉、硅粉和碳化硼，经过高温后,添加物铝粉与碳发生反应（4Al+3C=Al4C3）而生成碳化铝晶须，而碳化铝遇水易发生水化反应：

Al4C3+12H2O=4Al（OH）3+3CH4

不计生成气体的体积，仅此反应生成的固体体积就增大了1.65倍。

这么大的体积增加，导致了镁碳砖的粉化和开裂。

因此，以用后镁碳砖为原料再生镁碳砖，必须除去其中的碳化铝才行。

在再生镁碳砖前先进行水化处理，预先把碳化铝除去，这样就解决了再生镁碳砖的粉化和开裂；另一方面，碳化铝经过一系列的变化会形成氧化铝，进而再生成镁铝尖晶石，对提高砖的抗侵蚀性有好处。

对于添加物硅粉，在高温使用后一般转化成了SiC，仍可以作为抗氧化剂而提高再生镁碳砖的抗氧化性，因此不必除去。

对于碳化硼，它是非常良好的抗氧化剂，在用后镁碳砖里仍然保持原状，留在再生镁碳砖内仍能发挥良好的抗氧化作用。

但是，在用后镁碳砖的脱碳层里,碳化硼转化成了氧化硼，高温下它会与氧化镁反应生成低熔物。

因此,对于含有碳化硼的镁碳砖,在再生前应将其脱碳层剥除。

由用后镁碳砖再生出优质的镁碳砖，还需要解决其混杂问题，若将不同级别的镁碳砖混杂在一起，使用时将很难保证再生镁碳砖的质量和稳定性。

因此,要求拆炉时将用后镁碳砖小心分类，把不同级别的镁碳砖分拣开，分类堆放。

如果这方面工作没有做好，在再生前就需要对用后镁碳砖进行均化处理，以保证原料的均匀性和再生砖质量的稳定性。

2.2.2用后镁碳砖的再生试验

以宝钢转炉和钢包渣线的用后镁碳砖为原料，经过拣选，除去表面夹杂、渣和氧化层，水化等处理过程后，进行镁碳砖的再生。

按最致密堆积的颗粒组成设计，添加少量特殊复合添加剂，外加3%～4%的热固性酚醛树脂结合剂配料混合，经260MPa的压力液压成型和200e5h的固化处理后,制得的再生镁碳砖试样的性能指标见表3

表3用宝钢转炉和钢包渣线用后镁碳砖再生的镁碳砖性能指标

对用后镁碳砖原料进行适当的处理，并采用根据用后镁碳砖原料的特点而开发的再生镁碳砖技术，不论是电弧炉、LF精炼炉还是转炉的用后镁碳砖，都可以再生出性能优良的镁碳砖，其性能指标和使用效果均达到新镁碳砖的水平。

用后耐火材料是廉价的再生资源，能显著提高企业的经济效益和社会效益。

用后耐火材料的再生利用也是对环保的贡献。

因此，应该同国外一样，高度重视对用后耐火材料的开发利用研究，尽快提高其再利用率。

这对建设绿色工厂，减少资源消耗，提高再生资源利用率，降低成本和提高社会经济效益等都将产生巨大的影响。

第3章制备和生产技术

3.1镁碳砖的生产工艺流程

按照所用结合剂的不同，镁碳砖的生产工艺流程有以下两种：

（1）当用酚醛树脂作为结合剂时，镁碳砖生产工艺流程下图所示。

图1酚醛树脂做结合剂时镁碳砖生产工艺流程图

该生产工艺流程的特点是在室温下进行混练、成型，工艺简单。

（2）当用煤沥青做结合剂时，镁碳砖生产工艺流程下图所示。

图2煤沥青做结合剂时镁碳砖生产工艺流程图

该生产工艺流程的特点：

在配料、混练及成型过程中需对混合料进行加热处理，工艺稍复杂。

但当沥青被破碎成细粉，并加入一定量的蒽油或洗油作为助熔剂后，也可以采用冷成型工艺生产镁碳砖。

酚醛树脂的碳化组织为是玻璃状结构，韧性不够，而沥青的碳化组织为镶嵌结构，所以有时为提高制品的性能，将煤沥青与酚醛树脂混合使用。

3.2镁碳砖的生产工艺要点

3.2.1原料选择

（1）镁砂临界粒度的选择。

通常，镁碳砖的熔损是通过工作面上的镁砂与熔渣反应进行的，熔损速度的大小除与镁砂本身的性质有关外，还取决于镁砂颗粒的大小。

较大的颗粒有较高的耐蚀性能，但其脱离镁碳砖工作面浮游至熔渣中去的可能性也大，一旦发生这种情况，就会加快镁碳砖的损毁速度。

在生产镁碳砖时，通常要根据镁碳砖的特定使用条件来确定镁砂的临界粒度尺寸。

通常，在温度梯度大、热冲击激烈的部位使用的镁碳砖需要选择较小的临界粒度；而要求耐腐蚀性高的部位，则需要临界粒度尺寸要大。

例如风眼砖、转炉耳轴、渣线用MgO-C砖，镁砂的临界粒度选用1mm,而一般转炉、电炉用MgO-C砖的临界粒度选用3mm；另外转炉不同部位的MgO-C砖，由于使用条件的不同，临界粒度尺寸也有所区别。

（2）镁砂细粉。

为使镁碳质耐火材料中的颗粒与基质部分的热膨胀能保持整体均匀性，基质部分需配入一定数量的镁砂细粉，也有利于基质中的碳被氧化后保持结构的完整性。

但若配入的镁砂细粉太细，则会加快MgO的还原速度，从而加快镁碳砖的损毁。

小于0.01mm的镁砂易与石墨反应，所以在生产镁碳砖时应适当控制。

性能优良的MgO-C砖，MgO-C砖中≤0.074mm（200目）的镁砂与石墨的重量比值应小于0.5，而超过1时，则会使基质部分的气孔率急剧增大。

（3）石墨加入量。

石墨的加入量应与镁碳砖的种类及使用部位结合在一起考虑。

一般情况下，若石墨加入量小于10%，则制品中难形成连续的碳网，不能有效地发挥碳的优势；石墨的加入量大于20%，生产时成型困难，易产生裂纹，制品易氧化，所以石墨的加入量一般在10%～20%之间，根据不同的部位，选择不同的石墨加入量。

镁碳砖的熔损受石墨的氧化和MgO向熔渣中的溶解这两个过程的支配，增加石墨配入量虽能减轻熔渣的侵蚀速度，但却增大了氧化造成的损毁，导致侵蚀速度加快。

石墨的加入量与粒度应根据使用条件，权衡上述两方面的影响选取。

3.2.2混练

石墨密度轻，混练时易浮于混合料的顶部，造成混料不均。

一般采用高速搅拌机或行星式混料机。

生产时若不注意混练时的加料次序，则泥料的可塑性和成型性将受到影响，从而影响到制品的成品率和使用性能。

正确的加料次序为：

镁砂（粗、中）→结合剂→石墨→镁砂细粉和添加剂的混合粉。

根据不同的混练设备混练时间略有差异。

若在行星式混炼机中混练，首先将粗、中颗粒混合3～5min，然后加入树脂混碾3～5min，再加入石墨，混碾4～5min，再加入镁砂粉及添加剂的混合粉，混合3～5min，使总的混合时间在20～30min左右。

若混合时间太长，则易使镁砂周围的石墨与细粉脱落，且泥料因结合剂中的溶剂大量挥发而发干;若太短，混合料不均匀，且可塑性差，不利于成型。

混练的效果直接关系着制品的质量。

因此应采取以下技术措施：

（1）将镁砂颗粒预热至40℃左右，确保混练均匀；

（2）结合剂预热至30～40℃，增加流动性；

（3）将固化剂与树脂预先混合再加入泥料中；

（4）严格控制树脂加入量，确保其均匀的润湿泥料并防止结团，要保证困料时间。

3.2.3成型

成型是提高坯体密度，使制品结构致密化的重要步骤。

因此镁碳砖需要高压成型，同时严格按照先轻后重、多次加压的操作规程进行压制，由于镁碳砖的膨胀，模具需要缩尺（1%）。

生产镁碳砖时，常用镁碳砖的坯体密度来控制成型工艺。

压力机的吨位越高，镁碳砖的坯体密度越高，同时混合所需的结合剂越少。

在高压情况下，颗粒间的距离缩短，液膜变薄，过多的结合剂会造成结合剂局部集中，使镁碳砖坯体开裂。

3.2.4热处理

镁碳砖不需高温烧成，但需进行热处理。

在150～200℃环境下进行2h烘烤后，物料与结合剂固化，使制品的强度达到要求。

远红外线加热室具有加热均匀的特点，因此被广泛用于镁碳砖热处理。

硬化处理升温制度：

50～60℃树脂软化　　　保温

100～110℃溶剂大量挥发　　保温

200或250℃　结合剂缩合硬化　　保温　

第4章应用

4.1镁碳砖在转炉上的应用[11]

4.1.1转炉的结构

图3转炉结构示意图

4.1.2镁碳砖在转炉上的应用

转炉各部位炉衬的工作条件见表4,转炉结构示意图见图3。

炉口、炉帽部位温度变化剧烈，受渣蚀较严重，应选用抗热震性好,抗渣性强的镁碳砖。

耳轴区两侧除受吹炼时损毁作用外，表面无保护渣层覆盖，不易修补，砖中碳易氧化，应砌筑抗渣性优良、抗氧化性好的优质镁碳砖。

渣线部位与熔渣长期接触，受渣蚀严重，需砌筑具有优良抗渣性的镁碳砖。

装料侧吹气时炉渣和钢水的喷溅作用容易造成化学侵蚀、磨损、冲刷以及装入废钢和铁水时的直接撞击和冲蚀，应选用具有抗渣性强、高温强度高、抗热震性好的镁碳砖。

炉缸、炉底与其他部位相比侵蚀较轻，可选用普通镁碳砖。

当采用顶底复合吹炼技术时，尤其是底吹CO2、O2等气体时，损毁更为严重，应选用抗氧化性和抗热震性好，高温强度高，抗渣性强的高级镁碳砖。

根据转炉炉体部位损毁的特点，使用不同品级的镁碳砖配合砌筑，形成均衡损毁的综合炉衬。

某钢厂转炉各部位用镁碳砖的性能见表5。

表4　转炉各部位炉衬的工作条件

表5　某厂转炉各部位用镁碳砖的性能及特征

4.2镁碳砖在钢包渣线的应用[12]

4.2.1钢包的砌筑与使用观察

包底及包壁首先砌筑永久层保温砖内衬，然后用铝镁碳砖砌筑包底及包壁，上渣线部位砌筑镁碳砖，包壁采用环砌。

钢包在使用前，先经预热至800℃左右，待钢包冷却后，可观察到8～12环的镁碳砖有一层比较均匀的3mm厚的疏松层，这是在烘包过程中镁碳砖的表面被空气中氧气氧化致此。

使用后，各层镁碳砖的表面蚀损均匀。

4.2.2镁碳砖的蚀损机理探讨

钢包渣线用镁碳砖的损毁主要是由于镁碳砖中的碳首先受到渣中的FeO及环境中氧气的氧化，及MgO、C在高温下还原作用造成碳的脱除，引起砖体疏松。

炉渣向脱碳层渗透，渣中的富含Si、Ca的硅酸盐相侵入方镁石边界，生成低熔物。

再加之机械碰撞和钢液、炉渣的冲刷，周而复始经受氧化一脱碳一冲蚀而损毁，蚀损速度也随脱碳层形成速度成线性增长。

镁碳砖中的脱碳反应式如下：

2C+O2→2CO

2CO+O2→2CO2

CO2+C→2CO

FeO+C→Fe+CO

MgO+C→Mg+CO

4.2.3讨论

根据上述情况分析可以看出，提高镁碳砖的性能应该注意以下几个方面。

（1）选用高纯电熔镁砂、高纯鳞片石墨、添加剂的加人必须准确且混合均匀；

（2）为防止烘包时被氧化，还应合理使用防氧化涂料；

（3）在生产工艺实行多级配料，结合剂的加入要严格控制；

（4）保证成型体积密度和外形尺寸。

第5章生产和使用中出现的问题

5.1镁碳砖生产中的层裂及预防措施[13]

在镁碳砖的制造过程中，层裂的产生一直困扰着生产工作者。

镁碳砖中的层裂对其使用寿命有着重要的影响，首先层裂的出现可明显降低镁碳砖的寿命，其次层裂的出现可导致镁碳砖在使用中容易剥落，这不仅降低了其使用寿命，同时也污染了钢水质量，尤其在低碳钢生产中比较明显。

所以减少镁碳砖的层裂是科技工作者的一个重要课题。

5.1.1原材料对层裂产生的影响

（1）石墨的影响。

石墨的加人量和石墨粒度对镁碳砖层裂的产生有较大的影响，石墨加人量越多，层裂越容易产生。

石墨的加人量一般受到其它因素的影响，如在冶金炉不同使用部位，石墨的加人量可根据耐火材料使用特点选择添加不同的石墨含量。

由于石墨主要以鳞片状形式存在,试验表明小于100目的石墨比大于100目的石墨制成的镁碳砖容易产生层裂,这主要是由于大鳞片石墨在制品中容易形成网状结构,减少了层裂产生。

（2）酚醛树脂的影响。

作为镁碳砖结合剂的酚醛树脂主要分为两种，一种是热塑性酚醛树脂，另一种是热固性酚醛树脂。

使用热塑性树脂时须加人乌洛托品作为固化剂。

酚醛树脂的质量及加人量对层裂的产生有着重要影响。

酚醛树脂挥发分越少，固含量越高,粘度越低，制品越不易于产生层裂，相反层裂越易产生。

另外酚醛树脂的加人量对层裂的形成也不容忽视，加人量过多，泥料偏湿，形成层裂的几率越大。

这是因为泥料过湿时，产生挥发分几率增加,镁碳砖表面容易过早形成封闭，使得泥料内部气体难以排出。

同时泥料偏湿容易产生弹性后效，所以层裂容易产生。

（3）镁砂和乌洛托品的影响。

镁砂是镁碳砖的主要原材料之一，镁砂易水化，特别是镁砂细粉。

如果镁砂中水分含量较高，混碾出的泥料就容易结块，从而制品成型就困难，层裂也就容易产生。

因为，泥料中的水在一定温度下与镁砂发生水化反应，形成Mg2+,然后Mg2+与酚醛树脂中的聚合物碳链发生反应形成更长的碳链，导致泥料硬化。

另外，乌洛托品是一种易吸潮的有机物，如果把吸水过多的乌洛托品带入泥料中，泥料也容易结块，层裂也就容易产生。

5.1.2混碾对层裂产生的影响

（1）混碾温度的影响。

混碾温度也会对镁碳砖层裂产生一定的影响。

混碾温度一般根据酚醛树脂的粘度而定，试验表明，在室温（25℃）条件下，当酚醛树脂粘度在13000～15000厘泊范围内，混碾温度控制在50

5℃较为适宜。

当酚醛树脂粘度在4000～6000厘泊范围内，混碾温度控制在40

5℃较为适宜。

因为对粘度低的酚醛树脂，由于其中聚合物的链长相对较短，分子量较小，所以硬化温度相对较高。

相反，酚醛树脂粘度相对较高时，泥料混碾温度相对就要控制低一些，否则容易聚合而发生硬化。

不过温