浅析镁钙碳砖的四个主要问题及解决措施

镁钙碳砖拥有着诸多优良性能，在炉外精炼中有着较好的应用。然而镁钙碳砖在使用过程中依然存在着一些问题。

　　01氧化镁的高温反应与抗渣渗透

　　镁钙碳耐材基质中的MgO在温度到达1500℃以后，易与基质中的C发生反应如下式，温度到达1600℃反应变得剧烈，其中MgO被还原成Mg蒸气、C被氧化层CO气体从砖坯内逸出，使得砖坯严重失重，这是导致Mg-C砖损毁的重要原因之一。MgO+C→Mg(g)+CO(g) 另外，镁钙碳砖在使用过程中，渣中的SiO2首先与游离CaO发生反应形成C2S、C3S，它们的生成能够增加渣的粘度，使得熔渣难以进一步渗透进入镁钙碳砖内部。但是砖坯表面石墨被氧化导致表层脱碳形成空隙，使得熔渣进一步向砖坯内部渗入，而镁钙砂中的MgO与CaO-SiO2渣发生反应形成MgO-CaO-SiO2低熔相，所以MgO是镁钙碳砖抗渣侵蚀的薄弱环节。

　　MgO为镁钙碳耐材中较为薄弱的环节，因此需要降低镁钙碳砖中MgO的含量，在一定程度上抑制MgO在高温下与C反应而导致的失重问题;并且使用CaO成连续相分布的镁钙砂，以使得MgO不与CaO-SiO2渣直接接触发生反应。

　　一般地，镁钙原料选择电熔镁钙砂时，相对于烧结镁钙砂CaO晶粒形成连续相将MgO晶粒包裹，能起到保护MgO的作用。并且电熔镁钙砂的比烧结镁钙砂要致密，这也很好的加强了镁钙砖的抗渣渗透能力。但是烧结镁钙砂CaO晶粒是被MgO晶粒包覆从而使得CaO难与空气接触从而被空气中的水蒸气水化，而电熔镁钙砂恰好就有CaO易水化的缺点，并且烧结镁钙砂相对于电熔镁钙砂要经济实惠。因此选择不同类型的镁钙砂原料是各有优劣的。

　　02结合剂

　　如今酚醛树脂以残碳率高、结合强度大等特点广泛的应用为含碳耐火材料的结合剂，对于镁钙碳砖这样一种较为特殊的耐材来说，由于对水分敏感的CaO的出现，一般的酚醛树脂己不再适用于镁钙碳耐材。而只能选择不含自由水的无水酚醛树脂。而脱去了自由水的无水酚醛树脂，存在的问题比一般酚醛树脂更多。由于自由水的失去，无水酚醛树脂的流动性明显减小，在使用过程中甚至需要无水酒精、乙二醇之类的有机溶剂来分散后才能使用，这样给混料工艺带来的很大的不便。无水酚醛树脂的存放也出现了长时间后树脂表面自行硬化的现象，这种现象的程度与树脂保存环境的温度以及树脂密封程度有直接关系，称之为时效硬化现象，这种现象的出现直接影响了树脂的使用效果和存放时间。

　　然而无水酚醛树脂与普通树脂相同的是在250℃之前比较稳定不会分解，而当温度来到300℃以后，树脂受热分解现象开始逐渐明显，这是酚醛树脂的固有特性，几乎很难改变。但是这样一个热分解的固有特性，在含CaO的耐材中却引起了另一个问题的出现。无水酚醛树脂的确是不含自由水的，但是做为一种大分子有机化合物，无水酚醛树脂中一定是含有部分锁合水以及含氢官能团，无水树脂在受热分解时必然产生水蒸气，由热力学计算可知CaO的水化在510℃之前都会存在，那么这便引出了另一个较严重的问题，镁钙碳耐火材料中无水酚醛树脂自裂解过程所引起的CaO水化问题。

　　因此，验证与研究无水树脂的裂解行为对镁钙碳砖性能所带来的影响成为了一个很有必要的工作，并且要需要找出合理的方法来改善该问题。

　　03游离CaO的防水化

　　尽管CaO做为一种碱性材料，具备净化钢水、优异的抗渣能力、热稳定性等，但是CaO存在的主要缺点就是吸收空气中的水而水化。其水化按如下化学反应方程式进行。

　　CaO+H2O→Ca(OH)2+(16×4.18KJ)

　　CaO的水化依然是一个世界范围内公认的难题，为此许多研究者做出了大量研究，也得出了许多CaO防水化的方法。其中方法有从工艺的角度，含钙制品的表明覆盖，如磷酸处理、表面浸蜡等方式;从烧结的角度，使CaO晶粒长大，形成较稳定晶粒;从外加剂引入的角度，引入ZO2等氧化物与CaO形成开水化性能较好的化合物。

　　然而树脂结合镁钙碳耐火材料中，由于树脂在510℃前分解剧烈，面CaO在这个温度之前都能水化。

　　04对钢水的增碳

　　随着纯净钢、低碳钢和超低碳钢需求比例的增加，由于传统含碳耐火材料的高含碳量(10%-20%)，其在使用过程对钢水增碳的概率也增大，这逐渐成为需要考虑的问题，因此传统含碳耐材以其含碳量的特点已很难在洁净钢冶炼条件下使用。并且从节能环保角度出发，高含碳量耐材导热能力过强而带来的能耗增加以及石墨资源的浪费的也促使含碳耐材走向低碳、无碳化。

　　由于镁钙碳砖中也含有一定量的碳，因此类似镁碳砖，镁钙碳砖也会有对钢水增碳的可能性，因此控制好碳含量也是一个十分重要的工作。对于碳含量的比例一般应控制在2%-6%左右，这是因为首先考虑对钢水的增碳，以及对镁钙碳砖本身脱碳而导致使用寿命降低，并且加入石墨越多镁钙制品的耐压强度、体积密度一般是越低的，一般不含碳镁钙制品的强度要比加含碳镁钙制品的高。

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