氧气转炉用耐火材料.docx

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氧气转炉用耐火材料

第六章转炉炉衬及耐火材料

6.1耐火材料概述

氧气顶吹转炉是高温冶金设备，经常处于近2000℃温度下作业，所以内衬必须用耐火材料砌筑。

它不仅承受高温钢水与熔渣的化学侵蚀，还要承受钢水、熔渣、炉气的冲刷作用，以及加废钢的机械冲撞等。

因而转炉内衬用耐火材料的性质与质量不但直接关系到炉衬使用寿命，还影响着钢的质量。

在工业国家中，一般耐火材料总产量的60%－70%是用于冶金工业，而其中用于钢铁工业约占65%－75%。

冶金工业的发展不断对耐火材料提出新的要求，而耐火材料的新成就又为冶金工业技术进步创造条件。

炼钢工作者不能光懂炼钢，会炼钢；还应对转炉用耐火材料的种类、性质、影响炉衬寿命的因素，以及炉型是否合理，如何加强日常的维护等都应该清楚明白。

6.1.1耐火材料的分类

凡是具有抵抗高温及在高温下能够抵抗所产生的物理化学作用的材料统称耐火材料。

它们一般是无机非金属材料和制品，也包括天然矿物和岩石等。

耐火材料的分类方法很多，若按其化学性质可分酸性耐火材料、碱性耐火材料和中性耐火材料。

按耐火度的高低可划分为普通型耐火材料、高级耐火材料、特级耐火材料和超级耐火材料。

普通级耐火材料的耐火度在1580－1770℃；高级耐火材料的耐火度在1770－2000℃；特级耐火材料的耐火度在2000℃以上；耐火度在3000℃以上的称为超级耐火材料。

按其化学矿物组成分类，可划分为硅酸铝质耐火材料、硅质耐火材料、镁质耐火材料和碳质耐火材料等。

如果按其用途还可分为高炉用耐火材料、顶吹转炉用耐火材料和连续铸钢用耐火材料等。

1）酸性耐火材料

　酸性耐火材料通常是指ωsio2＞93%的氧化硅质耐火材料。

它的主要特点是在高温下能抵抗酸性熔渣的侵蚀，易与碱性熔渣起反应。

如石英玻璃制品、熔融石英制品、硅砖及硅质不定形耐火材料均属酸性耐火材料；粘土质耐火材料是属半酸性或弱酸性耐火材料；锆英石质和碳化硅质作为特殊酸性耐火材料也归在此类之中。

2）碱性耐火材料

碱性耐火材料是指以MgO或MgO和CaO为主要成分的耐火材料。

这类耐火材料的耐火度都很高，能够抵抗碱性熔渣的侵蚀，像镁砖、镁铝质、镁铬质、镁橄榄石质、白云石质材料等均属此类耐火材料；其中镁质、白云石质属强碱性耐火材料；而镁铝质、镁铬质、镁橄榄石质及尖晶石类材料均属弱碱性耐火材料。

3）中性耐火材料

在高温下，与碱性或酸性熔渣都不易起明显反应的耐火材料为中性耐火材料，如碳质、铬质耐火材料均属此类。

高铝质耐火材料则是具有酸性倾向的中性耐火材料；而铬质耐火材料则是具有碱性倾向的中性耐火材料。

6.1.2常用耐火材料的化学组成

常用耐火材料化学组成见表6-1

表6-1各种耐火材料的主要化学组成

类别

主要成分

硅质

ωSiO2＞93%

粘土质

ωSiO2=50%～60%;ωAl2O3=30%～40%

高铝质

ωAl2O3=48%～75%

刚玉

白刚玉ωAl2O3＞98%；棕刚玉ωAl2O3＞94.5%

镁质

ωMgO＞85%

镁铝质

ωMgO＞80%；ωAl2O3=8%～12%

镁铬质

ωMgO=48%～80%；ωCr2O3=8%～12%

白云石质

ωMgO＞36%；ωCaO＞40%

镁碳质

ωMgO＞75%；ωC＞14%

6.1.3耐火材料的主要性质

1）耐火度

耐火度是指耐火材料在高温下不软化的性能。

耐火材料是多种矿物的组合体，在受热过程中，熔点低的矿物首先软化进而熔化；随着温度的升高，高熔点矿物也逐渐软化进而熔化。

因此，耐火材料没有固定的熔点，耐火材料受热软化到一定程度时的温度称为该材料的耐火度。

根据YB368－75规定的测试条件，测出各种耐火材料的耐火度。

将耐火原料或制品做成上底边长为2mm，下底边长为8mm，高为30mm，截面为等边的三角形锥体，称试样耐火锥。

将试样耐火锥与标准锥同时加热，试样受高温作用软化弯倒，以同时弯倒的标准锥的序号来表示试样的耐火度。

我国是以标准锥的序号再乘以10作为试样的耐火度。

例如标准锥的序号（WZ）176，则试样耐火度为1760℃。

其耐火锥试样的测试如图6－1所示。

耐火度不能代表耐火材料的实际使用温度，因为耐火材料在实际使用时都承受一定的载荷，所以耐火材料实际能够承受的温度比所测耐火度要低。

图6－1　耐火锥体弯倒情况

2）荷重软化温度

荷重软化温度也称荷重软化点。

耐火制品在常温下耐压强度很高，但在高温下承受载荷后就会发生变形，耐压强度就显著降低。

所谓荷重软化温度就是耐火制品在高温条件下，承受恒定压负荷条件下发生一定变形的温度。

荷重软化温度测定的方法是根据YB－370规定，将待测火材料制作成高50mm，直径为30mm的圆柱体试样，加0.2MPa的静压，按4.5-5.5℃/min的速度升温，试样受压变形，测出耐火材料的荷重软化温度，当试样压缩0.6%时温度为荷重软化开始的温度；压缩变形至20%时的温度作为荷重软化终了温度。

荷重软化温度也是衡量耐火制品高温结构强度的指标。

耐火材料的实际使用温度比荷重软化温度稍高些，其原因一方面是由于材料实际荷重小于0.2MPa；另一方面是耐火材料在冶金炉内只是单面受热。

表6－2是常用耐火材料高温结构强度。

　　表6－2　常用耐火材料高温下的结构强度

耐火材料名称

荷重软化开始点温度t0/℃

荷重软化终止点温度t1/℃

耐火度t2/℃

t2-t0/℃

氧化硅质

1630

1670

1730

100

粘土质

1350

1600

1730

380

氧化镁质

1500

1550

2000

500

从表6－2可以看出，这三种耐火材料中，氧化硅质耐火材料的耐火度与荷重软化温度差值最小，说明其高温结构强度好；粘土质的高温结构强度就差些；氧化镁质耐火材料的耐火度虽然很高，可是其高温结构强度却较低，因此实际使用温度仍然不高。

3）耐压强度

耐火材料试样单位面积承受的极限载荷称为耐压强度，单位是MPa。

在室温下所测耐压强度为耐火材料的常温耐压强度；在高温下所测数值为高温耐压强度。

试验规定，在耐火制品的一个角切取试样，试样不得有裂纹、缺边、掉角等缺陷，试验时试样受力方向与成型时的加压方向一致。

测定耐压强度每组应3个试样，试样耐压强度值为试验结果的平均值。

耐压强度可用下式表示：

　　　　　　S＝F/ab

式中　S－耐压强度，MPa

　　　F－试验时最大载荷，N

　　　a－试样长度，mm

　　　b－试样宽度，mm

4）抗热震性

耐火材料抵抗由于温度急剧变化而不开裂或不剥落的性能称为抗热震性，又称温度急变抵抗性，或耐急冷急热性。

耐火材料经常处于温度急剧变化状态下作业，由于耐火材料的导热性较差，使得材料内部会产生应力，当应力超过材料的结构强度极限时就会产生裂纹或剥落。

因此，抗热震性也是耐火材料的重要性质之一。

耐火材料的抗热震性是根据YB－376规定来测定的。

将耐火材料制成试样，加热至1100℃后，马上置于冷水中，并反复进行，当其剥落部分的质量达到试样最初质量的20%时为止，在此期间经过急冷急热的次数作为该材料的抗热震性的量度。

5）热膨胀性

耐火及其制品受热膨胀遇冷收缩，这种热胀冷缩是可逆的变化过程，其热胀冷缩的程度取决于材料的矿物组成和温度。

耐火材料的热膨胀性可用线胀率或体积胀率来表示，以每升高1℃制品的长度或体积的相对增长率作为热胀性的量度。

即用线膨胀百分率或体积膨胀百分率表示。

　　　　ρ＝[（L2－L1）/L1]×100%　　（6－1）

式中　ρ－线膨胀率，%；

　　　L1－受热前材料的长度,mm；

　　　L2－受热后材料的长度，mm。

不同耐火材料的线膨胀率也不一样。

在砌筑炉衬时必须要考虑材料的线膨胀率。

6）导热性

耐火材料及制品的导热能力用导热系数表示，即单位时间内、单位温度梯度、单位面积耐火材料试样所通过的热量称为导热系数，也称热导率，单位是W/（m.k）。

7）重烧线变化

耐火材料及其制品在高温下长期使用体积发生不可逆变化，也就是继续完成在焙烧过程中未完成的物理化学变化；有些材料产生膨胀，称其为重烧膨胀，也称残存膨胀；有些材料是发生收缩，称其为重烧收缩，也称残存收缩。

用膨胀或收缩的数值占原尺寸的百分数来表示高温下耐火材料或制品的体积稳定性。

粘土砖在使用过程中常发生重烧收缩，而硅砖则常发生重烧膨胀现象，只有碳质耐火材料高温体积稳定性良好。

倘若耐火材料的高温体积稳定性较差时，往往会引起炉衬砖裂缝或坍塌。

各种耐火材料的重烧膨胀或重烧收缩允许值就在0.5%－1.0%范围内。

8）抗渣性

耐火材料在高温下，抵抗熔渣侵蚀的能力称为抗渣性，耐火材料的抗渣性与熔渣的化学性质、工作温度和耐火材料的致密程度有关。

对耐火材料的浸蚀包括化学侵蚀、物理侵解和机械冲刷三个方面。

化学侵蚀是指熔渣与耐火材料发生化学反应，其所形成的产物进入熔渣，从而改变了熔渣的化学成分，同时耐火材料发生化学反应，其所形成的产物进入熔渣，从而改变了熔渣的化学成分，同时耐火材料遭受蚀损。

物理溶解是指由于化学侵蚀和耐火材料颗粒结合不牢固，使得固体颗粒溶解于熔渣之中。

机械冲刷是指由于熔渣流动对耐火材料中结合力差的固体颗粒带走或溶于熔渣中。

根据我国国家标准GB8931－88规定，采用回转渣蚀法测定抗渣性，可用熔渣侵蚀量mm（或%）表示。

将试验砖砌筑在炉衬上，在高温氧化气氛中进行试验，结束后首先将试验砖表面粘结的炉渣清除，再测定试验砖的厚度，以免产生误差。

9）气孔率

气孔率是耐火材料制品中气体的体积占制品体积的百分比，表示耐火材料或制品致密程度的指标。

耐火材料内气孔与大气相通的叫开口气孔，其中贯穿的气孔称为连通气孔；不与大气相通的气孔称为闭口气孔。

耐火材料中全部气孔体积占耐火材料总体积的百分比称真气孔率，亦称全气孔率。

　　真气孔率＝[（v1+v2+v3）/v]×100%

式中　v－耐火材料总体积；

　　　V1－开口气孔体积；

　　　V2－闭口气孔体积；

　　　V3－贯通气孔体积。

开口气孔与贯通气孔的体积占耐火材料总体积的百分比称为显气孔率，亦称假气孔率。

　　　显气孔率＝（[（v1+v2）/v]×100%　　（6－2）

显而易见，显气孔率高时，说明耐火材料与大气相通的气孔多，在使用过程中耐火材料易受侵蚀和水化作用。

所以，对各种耐火材料的显气孔率的要求，在国家标准中都有规定。

10）体积密度

单位体积（包括气孔体积在内）的耐火材料的质量称为体积密度，其单位是g/cm3或t/m3，表达式为：

　　密度＝G/V　　　　（6－3）

式中　G－耐火材料在110℃干燥后的质量；

　　　V－耐火材料的体积。

6.2炉衬材料

目前碱性氧气转炉炼钢已成为世界上主要的炼钢法。

这种发展除炼钢技术本身的提高是一项主要原因以外，炉衬寿命的延长、非炼钢时间的缩短、耐火材料单耗的降低也起了作用。

炉衬寿命之所以提高，首先在于对炉衬的损毁机理进行了较深入的研究，改进了筑炉方法和构造，改进了转炉的操作方法，加强了炉衬的维护，从而能够适应转炉炼钢对炉衬的日益严格要求。

6.2.1耐火材料在转炉炼钢中的工作条件和损毁

炼钢是在高温下进行的，如碳素钢出钢时钢水温度为1540～1670℃。

在吹炼后期钢水的温度还可能更高，有时超过1700℃。

所以炼钢炉的炉衬材料受高温软化和熔损的作用。

炼钢过程也就是造渣过程。

在造渣过程中，除了将钢水中的有害杂质渣化，调整、控制非铁元素的含量以外，这些物质也与炉衬的耐火材料起反应，引起耐火材料的损毁。

同其他炼钢方法相比，碱性氧气转炉炼钢所用的耐火材料，还经受以下作用：

由于吹入氧气，使钢水和炉渣产生剧烈的搅动，既使耐火材料受到冲刷，还使渣蚀加剧；由于炉体倾动，使炉衬与熔渣的接触面变动，扩大侵蚀和冲刷作用，并使炉衬受到荷重变动和机械震动的影响；产生大量的粉尘和烟气，使炉衬受另外一种侵蚀作用；炼钢时间短，在装料、吹炼和出钢等操作周期中温度变化剧烈，使耐火材料受到较严重的热震影响；在转炉的一侧，由于装炉料，直接对炉衬撞击和冲刷，等等。

转炉炉衬与其他炼钢炉衬相比，由于高温点发生于炉体中央，因而各部位炉衬材料的热负荷较低。

还由于炉体的断面形状不复杂，因而炉衬的应力分布较均匀。

上述各种作用，以高温熔渣的作用最为严重。

现代碱性氧气转炉都采用碱性熔渣侵蚀的碱性耐火材料，即含碳的MgO-CaO系统的耐火材料。

含碳碱性耐火材料在转炉中的损毁过程如下：

⑴炉衬中碳受氧化形成脱碳层当含碳的MgO-CaO系统的耐火材料在高温下使用时，首先发生碳的氧化反应。

氧气转炉炼钢的温度，通常比碳与MgO开始反应的温度（约1520℃）高，碳可与其中的MgO发生氧化-还原反应，使碳氧化。

这种反应导致耐火材料形成气孔率增加和结合强度降低的脱碳层。

在出钢的间歇期间，耐火材料中的碳易受到气体的直接氧化，特别是在耳轴部位的炉衬，由于不易覆盖上炉渣保护层，其中的碳更易在此时氧化。

但是，随着耐火砖工作面上扩散层的增厚和气孔率的降低，此种碳被氧化的速率减小。

另外，熔渣渗入炉衬之内，其中铁的氧化物和其它易还原的氧化物也经过FeO+CO→Fe+CO2和CO2+C→2CO等反应使碳氧化。

随着熔渣中氧化铁含量的增加，这种碳被氧化的反应也必将增强。

⑵炉衬受熔渣的润湿、渗透、溶蚀和熔损当含碳的碱性耐火材料形成脱碳层以后，熔渣润湿耐火材料，并沿贯通的孔隙向材料内部渗透时，材料中的组份溶于熔渣中，熔渣中的组份还可与之发生其它化学反应，从而使耐火材料逐渐受侵蚀。

如在吹炼前期，由于熔渣的碱度很低，渣中存在大量的SiO2,材料中的CaO和MgO易溶于渣中，并与之反应。

当使用镁砖时，熔渣中溶入氧化镁后，其润湿角提高得不多，熔渣可持续不断地润湿材料和渗入内部，并使之溶解，因而侵蚀更为严重。

在吹炼后期，熔渣中铁的氧化物含量相对提高，当与耐火材料接触时，就使其中形成粘度较低的液相。

特别是当耐火材料中含CaO较高时，吸收少量FeO就可出现液相，因而侵蚀尤为严重。

当耐火材料的工作层中形成大量熔融物后，在机械作用下就从工作面上脱离，耐火材料因而受到蚀损。

耐火材料中含有的杂质愈多，愈易在低温下出现液相，渣蚀也愈严重。

另外，材料的结构愈不致密，特别是透气度愈高，在一定的范围内受渣蚀速度愈快。

⑶炉衬形成变质层引起结构崩裂当熔渣侵入耐火材料的内部以后，在残留碳素层的前面聚集，并与耐火材料反应形成变质层。

变质层的形成和因之而引起的结构崩裂也是此种材料损毁的最主要的型式之一。

一般而论，此种变质层在含碳材料中很薄。

以MgO和CaO含量不同的砖对比，由于MgO与含SiO2较高的熔渣接触时，MgO溶于熔渣中并与之反应的速度较CaO慢，而在反应后熔渣的润湿性降低不多，残留熔渣的物相组成和熔体的粘度变化较小，故熔渣的渗透深度较大，变质层较厚。

与此相反，当此种熔渣与CaO接触后，较快地与之反应，使熔渣的碱度有很大的提高，润湿性有很大的降低，物相有较大的改变，因而使熔渣的渗透速度降低，变质层较薄。

对用过的残砖进行观察，可见含MgO愈高的耐火砖，其变质层平行于热面的裂纹也愈多。

因此，可认为在转炉白云石耐火材料受熔渣侵蚀的机理中，热面的熔损的重要的作用，而镁砖受渣蚀主要是因形成变质层而产生结构崩裂和剥落。

⑷炉衬受机械磨损和冲蚀由装炉料和钢水搅拌而引起的机械性撞击、磨损和冲蚀作用往往是造成炉衬损伤的直接原因。

机械性撞击和冲蚀在装料侧最为严重。

烧成的碱性砖同焦油沥青结合的同材质的碱性砖相比具有较高的高温强度，因而抗钢水和熔渣冲蚀的能力较强。

⑸炉衬由热震引起的热崩裂转炉炼钢从装炉料经吹炼到出钢时间很短，温度波动很大，因而炉衬易因热崩裂而损坏。

此种损坏型式以装料侧和炉口附近的炉衬为最重。

⑹炉衬由机械崩裂而破损此种破损主要是由于筑炉或烘炉不当而产生的应力集中所造成的。

6.2.2转炉炉衬常用的耐火材料

顶吹转炉的内衬是由绝热层、永久层和工作层组成。

绝热层一般用石棉板或耐火纤维砌筑；永久层是用焦油白云石砖或者低档镁砖砌筑；工作层过去许多国家的转炉炉衬主要采用焦油沥青结合的白云石耐火材料。

当时，主要采用天然白云石熟料做颗粒，有的还在细粉中配以镁砂并以沥青结合。

继之，在粗颗粒中也配以镁砂，并添加石墨等碳素材料，以改善其耐侵蚀性。

但是，在转炉大型化过程中，随着装入炉料的增加，在装料侧炉衬高温强度不足，焦油沥青结合白云石砖的损毁加快，几经改进，到目前基本上均采用不同等级的镁碳砖进行综合砌筑。

这是因为沥青结合白云石砖、不含碳的烧成镁砖（其特点是强度大，渣渗透厉害），以及油浸烧成镁砖（约2-2.5%残碳）及不烧焦油沥青结合镁砖（残碳量6%左右）等碱性材质最根本的缺点是炉渣侵入砖体内达40-50mm，从而形成变质层，距工作热面约30mm处产生明显裂纹，从而引起制品剥落掉块而损毁。

而镁碳砖由于加入了相当多的石墨，阻碍了炉渣的渗入，因此使用后的镁碳砖残砖的工作面比较光滑，只附着有0-5mm很薄的渣层，肉眼看不到脱碳层的存在，使炉衬寿命大幅度提高，得到目前广泛应用。

由于转炉的工作层与高温钢水和熔渣直接接触，受高温熔渣的化学侵蚀，受钢水、熔渣和炉气的冲刷，还受到加废钢时的机械冲撞等，工作环境十分恶劣。

在冶炼过程中由于各个部位工作条件不同，因而工作层各部位的蚀损情况也不一样，针对这一情况，视其损坏程度不同的耐火砖，易损坏的部位砌筑高档镁砖，损坏较轻的地方可以砌筑中档或低档镁碳砖，这样整个炉衬的蚀损情况较为均匀，这就是所谓的综合砌炉。

转炉内衬砌砖情况如下：

。

⑴炉口炉口用耐火材料必须具有较高的抗热震性和抗渣性，耐熔渣和高温废气的冲刷，不易挂钢并易于清除，耐撞击和氧化。

为使砌筑方便，目前多数采用与炉帽相同等级。

⑵炉帽炉帽也是受渣蚀较严重的部位，还受温度变化、碳的氧化和含尘废气的冲刷等作用，但比炉口部位为轻。

多采用比炉腹低一级的镁碳砖。

⑶装料侧这是转炉炉衬中损毁最严重的部位。

它受到吹炼时炉渣和钢水的喷溅作用，造成化学侵蚀、磨损、冲刷，还受到装入废钢和铁水的直接撞击和冲蚀，带来严重的机械性损伤。

此种损伤为炉渣的侵入创造了条件，加速渣蚀和结构崩裂。

这个部位还受到温度变化的影响。

要求耐火材料除具有较高的抗渣性和相当高的高温强度以外，必须具有相当好的耐热震性。

通常采用加入防氧化剂的高强度镁碳砖。

⑷出钢侧出钢侧基本上不受装料时的机械性损伤，热震影响也较小，但受出钢时钢水的热冲击和冲刷作用。

损毁速度远较装料侧为小。

为了保持转炉炉衬的均衡寿命，常采用厚度较装料侧为薄的构造形式。

⑸渣线部位渣线是炉衬与熔渣长时期接触而受渣蚀严重的部位。

在出钢侧，由于炉渣的位置随出钢而变，多不明显。

在排渣侧，由于强烈的渣蚀和遭受到炉腹部位在吹炼过程中受到的其他作用的共同影响，损毁严重。

若炉衬材质与其他部位相同，则此部位残衬的表面常呈沟槽状深陷下去。

因此，要求耐火材料应具有优良的抗渣性。

⑹耳轴两侧炉腹中两侧的耳轴区是炉腹中易损部位。

它除受吹炼时的损毁作用以外，炉体转动时受机械应力的影响，表面无保护渣覆盖，炉衬中碳易氧化，因而损毁严重。

应砌筑抗渣性优良，抗氧化性强的高级镁碳砖。

⑷炉缸和炉底这些部位在吹炼时受到钢水的剧烈冲蚀。

但与其它部位相比，损毁一般较轻。

只是当采用高速吹炼而熔池较浅时，炉底中心部位损毁可能加重；采取底吹法时，这些部位损毁可能加重。

另外，炉底在排渣和出钢时，除受冲蚀外还有渣蚀，因而损毁较重。

目前多采用与炉腹相同或低一等级的镁碳砖。

⑸出钢口出钢口受钢水冲蚀和温度急剧变化的影响，损毁极严重。

经常要在炉役中期修理2～3次，使非冶炼时间增加。

目前多采用与炉腹同材质材料作套砖，配以可更换出钢口内芯的方式。

6.3镁碳砖

镁碳砖是70年代兴起的新型耐火材料。

它是以高温死烧镁砂或电熔镁砂和碳素材料为原料，用各种碳质结合剂制成的不烧耐火材料。

镁碳砖既保持了碱性耐火材料的优点，同时又彻底改变了以往碱性耐火材料中耐剥落性能差，容易吸收炉渣等的固有缺点。

6.3.1镁碳砖材质

镁碳砖以镁砂、石墨、及添加剂为原料，混练均匀后压制成型，再经200～250℃的温度下进行硬化处理。

镁碳砖质量的好坏直接关系着炉衬使用寿命，而原材料的纯度是砖质量的基础。

①镁砂镁砂是生产镁碳砖的主要原料，因此镁砂的质量直接关系到镁碳砖的性能。

要求镁砂ωMgO≥95%，杂质要低；方镁石晶粒直径要大，这样，晶界数目少，晶界面积小，熔渣沿晶粒表面难于渗入。

同时镁砂的体积密度要高，应大于3.34mg/cm3；气孔率要低，应小于3%。

镁砂中MgO含量越高，杂质越少，可降低方镁石晶体被杂质分割的程度，能阻止熔渣对镁砂的渗透熔损。

只有使用体积密度高、气孔率低、方镁石晶粒大、晶粒发育良好、高纯度的优质电熔镁砂，才能生产出高质量的镁碳砖。

②石墨石墨对砖和制品的耐蚀性、耐剥落性、高温强度和抗氧化性等均有直接的关系。

石墨的固定碳含量应大于95%；灰分要低；应为鳞片状，鳞片大小应大于0.105mm最好大于0.20mm，薄鳞片石墨的厚度应小于0.2mm，最好小于0.010mm。

③结合剂结合剂在碳复合耐火材料中占有重要地位。

它的质量好坏对坯料的混练、成型性能及砖和制品的显微结构都有很大影响。

可以作为镁碳砖结合剂的种类很多，如煤焦油、煤沥青、石油沥青及酚醛树脂等。

由于酚醛树脂的残碳率高，与镁砂和石墨有良好的润湿性，能够均匀地分布于镁砂和石墨的表面，碳化后可形成连续的碳网络，有利于提高砖和制品的强度和抗蚀性。

因此，酚醛树脂被认为是制作镁碳砖最好的结合剂。

树脂加入的数量对砖和制品的常温耐压强度、显气孔率、体积密度等性能也有影响，在生产镁碳砖时，酚醛树脂的一般添加量为5%左右。

④添加剂由于石墨的存在，使镁碳砖具有优良的抗渣性和抗热震性能，但在冶炼过程中，砖体中的碳容易被氧化，使砖的结构松散恶化，熔渣沿缝隙浸入砖体，蚀损镁砂颗粒，降低了镁碳砖的使用寿命。

因此，抑制镁碳砖中碳的氧化是提高镁碳砖质量的关键之一。

可以向原料中添加Ca、Si、Al、Mn、Zr、SiC、B4C和BN等金属元素或化合物，这此材料称抗氧化剂。

它们的作用有：

一方面是在工作温度之下，添加物或添加物和碳的反应物与氧的亲和力比碳与氧的亲和力大，先于碳被氧化，从而起到保护碳的作用；另一方面添加物与O2、CO或者碳反应生成的化合物可以改变碳复合耐火材料的显微结构，堵塞气孔增加致密度，同时阻碍氧及反应产物的渗入扩散等。

6.3.2炉衬损坏的原因

炉衬与高温钢水和熔渣直接接触，工作条件十分恶劣，损坏的原因不外乎以下几方面：

①加废钢和兑铁水时对炉衬的机械冲撞和冲刷；②熔渣、钢水、炉气对炉衬的冲刷作用；③熔渣对炉衬的化学侵蚀；④温度骤变引起的剥落；⑤由于炉衬砖本身的矿物组成的分解引起的层裂等。

6.3.3镁碳砖的性质

①镁碳砖因其组成材料是氧化镁和碳，两者都具的很高的熔点，且两种成分互不固熔，因此镁碳砖具有较高的抗熔化性能。

②镁碳砖是一种复合结构，其它部分系采用了对碱性渣有很强的抗渣蚀性的氧化镁熟料，以及与熔渣打润湿性差的碳，所以其显示出优良的耐渣蚀性，尤其是其抵抗抗熔渣的渗透能力强，与旧式的烧成碱性砖相比，镁碳砖的渗透层要浅得多。

这一特征使之发挥出极高的耐渣蚀性能。

③由于石墨具有优良的耐热冲击性能，因此继承了石墨优良特性的镁碳砖，具有高温导热系数大，热膨胀系数和弹性模量比较小，高温强度比较大等诸种特性，基本上可避免使用过程中因崩裂而造成的组织破坏和剥落现象。

④除上述的优良特性外，还具有较好的使用抗蠕变性能。

6.3.4镁碳砖的损毁机理

镁碳砖在使用过程中，砖工作面所含的碳首先受到FeO,CO2等氧化性熔渣中[O]和吹氧冶炼时吹入的O2的氧化作用，以及高温下MgO的还原作用，即

FeO+C→CO↑+Fe

CO2+C→2CO↑

MgO+C→Mg+CO↑

使得镁碳碳砖形成表面脱碳层。

镁碳碳砖使用后显微镜下观察残砖后发现，脱碳层中有金属Fe粒存在。