淺析鎂鈣碳磚的四個(gè)主要問(wèn)題及解決措施

鎂鈣碳磚擁有著(zhù)諸多優(yōu)良性能，在爐外精煉中有著(zhù)較好的應用。然而鎂鈣碳磚在使用過(guò)程中依然存在著(zhù)一些問(wèn)題。

　　01氧化鎂的高溫反應與抗渣滲透

　　鎂鈣碳耐材基質(zhì)中的MgO在溫度到達1500℃以后，易與基質(zhì)中的C發(fā)生反應如下式，溫度到達1600℃反應變得劇烈，其中MgO被還原成Mg蒸氣、C被氧化層CO氣體從磚坯內逸出，使得磚坯嚴重失重，這是導致Mg-C磚損毀的重要原因之一。MgO+C→Mg(g)+CO(g) 另外，鎂鈣碳磚在使用過(guò)程中，渣中的SiO2首先與游離CaO發(fā)生反應形成C2S、C3S，它們的生成能夠增加渣的粘度，使得熔渣難以進(jìn)一步滲透進(jìn)入鎂鈣碳磚內部。但是磚坯表面石墨被氧化導致表層脫碳形成空隙，使得熔渣進(jìn)一步向磚坯內部滲入，而鎂鈣砂中的MgO與CaO-SiO2渣發(fā)生反應形成MgO-CaO-SiO2低熔相，所以MgO是鎂鈣碳磚抗渣侵蝕的薄弱環(huán)節。

　　MgO為鎂鈣碳耐材中較為薄弱的環(huán)節，因此需要降低鎂鈣碳磚中MgO的含量，在一定程度上抑制MgO在高溫下與C反應而導致的失重問(wèn)題;并且使用CaO成連續相分布的鎂鈣砂，以使得MgO不與CaO-SiO2渣直接接觸發(fā)生反應。

　　一般地，鎂鈣原料選擇電熔鎂鈣砂時(shí)，相對于燒結鎂鈣砂CaO晶粒形成連續相將MgO晶粒包裹，能起到保護MgO的作用。并且電熔鎂鈣砂的比燒結鎂鈣砂要致密，這也很好的加強了鎂鈣磚的抗渣滲透能力。但是燒結鎂鈣砂CaO晶粒是被MgO晶粒包覆從而使得CaO難與空氣接觸從而被空氣中的水蒸氣水化，而電熔鎂鈣砂恰好就有CaO易水化的缺點(diǎn)，并且燒結鎂鈣砂相對于電熔鎂鈣砂要經(jīng)濟實(shí)惠。因此選擇不同類(lèi)型的鎂鈣砂原料是各有優(yōu)劣的。

　　02結合劑

　　如今酚醛樹(shù)脂以殘碳率高、結合強度大等特點(diǎn)廣泛的應用為含碳耐火材料的結合劑，對于鎂鈣碳磚這樣一種較為特殊的耐材來(lái)說(shuō)，由于對水分敏感的CaO的出現，一般的酚醛樹(shù)脂己不再適用于鎂鈣碳耐材。而只能選擇不含自由水的無(wú)水酚醛樹(shù)脂。而脫去了自由水的無(wú)水酚醛樹(shù)脂，存在的問(wèn)題比一般酚醛樹(shù)脂更多。由于自由水的失去，無(wú)水酚醛樹(shù)脂的流動(dòng)性明顯減小，在使用過(guò)程中甚至需要無(wú)水酒精、乙二醇之類(lèi)的有機溶劑來(lái)分散后才能使用，這樣給混料工藝帶來(lái)的很大的不便。無(wú)水酚醛樹(shù)脂的存放也出現了長(cháng)時(shí)間后樹(shù)脂表面自行硬化的現象，這種現象的程度與樹(shù)脂保存環(huán)境的溫度以及樹(shù)脂密封程度有直接關(guān)系，稱(chēng)之為時(shí)效硬化現象，這種現象的出現直接影響了樹(shù)脂的使用效果和存放時(shí)間。

　　然而無(wú)水酚醛樹(shù)脂與普通樹(shù)脂相同的是在250℃之前比較穩定不會(huì )分解，而當溫度來(lái)到300℃以后，樹(shù)脂受熱分解現象開(kāi)始逐漸明顯，這是酚醛樹(shù)脂的固有特性，幾乎很難改變。但是這樣一個(gè)熱分解的固有特性，在含CaO的耐材中卻引起了另一個(gè)問(wèn)題的出現。無(wú)水酚醛樹(shù)脂的確是不含自由水的，但是做為一種大分子有機化合物，無(wú)水酚醛樹(shù)脂中一定是含有部分鎖合水以及含氫官能團，無(wú)水樹(shù)脂在受熱分解時(shí)必然產(chǎn)生水蒸氣，由熱力學(xué)計算可知CaO的水化在510℃之前都會(huì )存在，那么這便引出了另一個(gè)較嚴重的問(wèn)題，鎂鈣碳耐火材料中無(wú)水酚醛樹(shù)脂自裂解過(guò)程所引起的CaO水化問(wèn)題。

　　因此，驗證與研究無(wú)水樹(shù)脂的裂解行為對鎂鈣碳磚性能所帶來(lái)的影響成為了一個(gè)很有必要的工作，并且要需要找出合理的方法來(lái)改善該問(wèn)題。

　　03游離CaO的防水化

　　盡管CaO做為一種堿性材料，具備凈化鋼水、優(yōu)異的抗渣能力、熱穩定性等，但是CaO存在的主要缺點(diǎn)就是吸收空氣中的水而水化。其水化按如下化學(xué)反應方程式進(jìn)行。

　　CaO+H2O→Ca(OH)2+(16×4.18KJ)

　　CaO的水化依然是一個(gè)世界范圍內公認的難題，為此許多研究者做出了大量研究，也得出了許多CaO防水化的方法。其中方法有從工藝的角度，含鈣制品的表明覆蓋，如磷酸處理、表面浸蠟等方式;從燒結的角度，使CaO晶粒長(cháng)大，形成較穩定晶粒;從外加劑引入的角度，引入ZO2等氧化物與CaO形成開(kāi)水化性能較好的化合物。

　　然而樹(shù)脂結合鎂鈣碳耐火材料中，由于樹(shù)脂在510℃前分解劇烈，面CaO在這個(gè)溫度之前都能水化。

　　04對鋼水的增碳

　　隨著(zhù)純凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼需求比例的增加，由于傳統含碳耐火材料的高含碳量(10%-20%)，其在使用過(guò)程對鋼水增碳的概率也增大，這逐漸成為需要考慮的問(wèn)題，因此傳統含碳耐材以其含碳量的特點(diǎn)已很難在潔凈鋼冶煉條件下使用。并且從節能環(huán)保角度出發(fā)，高含碳量耐材導熱能力過(guò)強而帶來(lái)的能耗增加以及石墨資源的浪費的也促使含碳耐材走向低碳、無(wú)碳化。

　　由于鎂鈣碳磚中也含有一定量的碳，因此類(lèi)似鎂碳磚，鎂鈣碳磚也會(huì )有對鋼水增碳的可能性，因此控制好碳含量也是一個(gè)十分重要的工作。對于碳含量的比例一般應控制在2%-6%左右，這是因為首先考慮對鋼水的增碳，以及對鎂鈣碳磚本身脫碳而導致使用壽命降低，并且加入石墨越多鎂鈣制品的耐壓強度、體積密度一般是越低的，一般不含碳鎂鈣制品的強度要比加含碳鎂鈣制品的高。

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