转炉用镁碳砖的应用

镁碳砖在转炉上的应用，转炉用镁碳砖是70年代由日本九洲耐火材料公司渡边明等开发研制成功的一种新型耐火材料。由于该种含碳耐火制品具有耐火度高、抗渣侵性能好、耐热振性强及高温蠕变小等优点，在电炉、转炉及精炼炉上广泛得到应用，使用寿命大幅度提高。同时，由于镁碳砖不需高温烧成，节省能源，制作工艺简单，因而被日本乃至全世界许多国家迅速推广应用。我国自80年代初开始研制镁碳砖，经电炉和精炼炉小批量使用后，收到较好的使用效果。随后，鞍钢三炼钢、武钢二炼钢及首钢等钢铁厂陆续在大、中型转炉上试验镁碳砖，转炉炉龄均大幅度提高。其中鞍钢三炼钢在转炉上采用镁碳砖后，仅用一年时间就超额完成了“七·五”转炉炉龄达千次的攻关目标。本钢炼钢厂是于90年代开始在120t转炉上应用镁碳砖的，初次试验就将转炉炉龄由700次提高到1000次以上。在这以后随着镁碳砖的档次不断提高，转炉炉龄也有较大幅度的增加。到2003年，本钢转炉炉龄已突破万次，接近国内先进水平，为降低炼钢成本奠定了基础。1、镁碳砖的研制与生产1.1原材料的选用，研究与实践表明，原材料的质量性能对镁碳砖使用效果有较大影响。因此，必须严格选用各种原材料。1.1.1镁砂的选择，镁砂是生产镁碳砖的主要原料。要确保镁碳砖的质量要求，应选用低杂质、高纯度、经过电炉重熔且结晶发育完好的镁砂。中间包干式料

转炉用镁碳砖在使用过程中镁砂颗粒的蚀损过程大致为:①方镁石颗粒与石墨在或高温真空下产生固相反应如下:MgO+C→Mg↑+CO↑生成的蒸汽和CO挥发;②方镁石颗粒被熔渣化学熔损，包括外来炉渣及镁砂杂质中的各类氧化物的熔损;③镁碳砖工作层基质氧化脱碳后，其结合强度降低.在炉渣的渗透及冲刷下，方镁石颗粒脱离砖体被冲裹进炉渣内。在充分考虑上述因素后，使用的镁碳砖选用了方镁石结晶晶粒大、结合力强、杂质少的高氧化镁含量的镁砂作为主要原料，这种镁砂不仅能降低方镁石晶体被硅酸盐相分割程度，减少熔渣对晶界的侵蚀速度，还可以提高镁砂与石墨高温共存时的稳定性。此外，由于其体积密度大、结合力强，在镁砂加工过程中可得到边界棱角鲜明的颗粒，加强与基质的镶嵌结合，提高镁砂颗粒在镁碳砖中的稳定性。电熔镁砂与烧结镁砂相比具有方镁石结晶粒粗大、颗粒体积密度大等优点，是使用的镁碳砖中主要选用的原材料。考虑到使用效果与成本，使用的异型镁碳砖按不同比例选用各种级别的电熔镁砂。

镁砂的颗粒配比对转炉用镁碳砖的使用效果影响也比较大。粗颗粒作为骨料在配料中占有较大比例，而临界尺寸的确定对砖的物理性能更有重要的影响。经过多年的实践，使用的镁碳砖选用了合适的粗颗粒临界粒度与比例。镁碳砖的基质部分由镁砂细粉和石墨组成，其品位对砖的使用性能有较大影响。经过多次调整，选用了满足本钢条件下使用的镁碳砖的基质组成部分。1.1.2 碳素材料的选择及加入方式。碳素材料也是生产镁碳砖的主要原料。其种类很多，本钢使用的镁碳砖选用天然鳞片状石墨。天然鳞片石墨的熔点高达3700℃，它具有典型的片层状结构、高的导热率和低膨胀系数及弹性模量，是生产镁碳砖理想的碳素材料。石墨的纯度越高、鳞片越厚大，抗氧化性能就越好.高温失重也就越小，但同时价格也就越高。因此，本钢使用的镁碳砖在选择石墨时将使用效果与成本综合进行考虑。 1.1.3结合剂的选用，结合剂是生产镁碳砖的关键材料应具备以下条件:

①常温下能保持适当的粘度和流动性，对镁砂和石墨有良好的润湿性和亲和性，不产生时效硬化;     

②在热处理过程中能进一步聚合，使制品有较高的强度;  

③在升温过程中应有较高的残碳性，并与其它碳素材料聚合，使制品有良好的高温性能;     

④性能稳定可靠。

根据上述要求，经过反复实践，选用了热塑性酚醛树脂结合剂作为生产镁碳砖的结合剂。1.1.4 金属添加物的选用，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，造成了基质疏松、结合强度降低，被炉渣渗透熔损，镁砂骨料脱落。向镁碳砖中添加一些与氧的亲和力大于碳的金属粉末，可大大提高镁碳砖的抗氧化能力及高温强度。但由于各种金属添加物的价格较高，在选用时需兼顾成本和使用效果。