鎂鈣碳磚存在的4個(gè)主要問題及解決措施

    鎂鈣碳磚擁有著諸多優(yōu)良性能，在爐外精煉中有著較好的應(yīng)用。然而鎂鈣碳磚在使用過程中依然存在著一些問題。

    NO.1氧化鎂的高溫反應(yīng)與抗渣滲透

    鎂鈣碳耐材基質(zhì)中的MgO在溫度到達(dá)1500℃以后，易與基質(zhì)中的C發(fā)生反應(yīng)如下式，溫度到達(dá)1600℃反應(yīng)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(nèi)逸出，使得磚坯嚴(yán)重失重，這是導(dǎo)致Mg-C磚損毀的重要原因之一。MgO+C→Mg(g)+Co(g)另外，鎂鈣碳磚在使用過程中，渣中的SiO2首先與游離CaO發(fā)生反應(yīng)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(nèi)部。但是磚坯表面石墨被氧化導(dǎo)致表層脫碳形成空隙，使得熔渣進(jìn)一步向磚坯內(nèi)部滲入，而鎂鈣砂中的MgO與CaO-SiO2渣發(fā)生反應(yīng)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(jié)。

    MgO為鎂鈣碳耐材中較為薄弱的環(huán)節(jié)，因此需要降低鎂鈣碳磚中MgO的含量，在一定程度上抑制CaO在高溫下與C反應(yīng)而導(dǎo)致的失重問題；并且使用CaO成連續(xù)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(yīng)。

    一般地，鎂鈣原料選擇電熔鎂鈣砂時(shí)，相對于燒結(jié)鎂鈣砂CaO晶粒形成連續(xù)相將MgO晶粒包裹，能起到保護(hù)MgO的作用。電熔鎂鈣砂的比燒結(jié)鎂鈣砂要致密，這也很好的加強(qiáng)了鎂鈣磚的抗渣滲透能力。燒結(jié)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(jié)鎂鈣砂相對于電熔鎂鈣砂要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。因此選擇不同類型的鎂鈣砂原料是各有優(yōu)劣的。

    NO.2粘合劑

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

    然而無水酚醛樹脂與普通樹脂相同的是在250℃之前比較穩(wěn)定不會分解，而當(dāng)溫度來到300℃以后，樹脂受熱分解現(xiàn)象開始逐漸明顯，這是酚醛樹脂的固有特性，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)問題的出現(xiàn)。無水酚醛樹脂的確是不含自由水的，但是做為一種大分子有機(jī)化合物，無水酚醛樹脂中一定是含有部分鎖合水以及含氫官能團(tuán)，無水樹脂在受熱分解時(shí)必然產(chǎn)生水蒸氣，由熱力學(xué)計(jì)算可知CaO的水化在510℃之前都會存在，那么這便引出了另一個(gè)較嚴(yán)重的問題，鎂鈣碳耐火材料中無水酚醛樹脂自裂解過程所引起的CaO水化問題。

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

    NO.3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(wěn)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(yīng)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(nèi)公認(rèn)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(jié)的角度，使CaO晶粒長大，形成較穩(wěn)定晶粒；從外加劑引入的角度，引入ZO2等氧化物與CaO形成開水化性能較好的化合物。

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

    NO.4對鋼水的增碳

    隨著純凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼需求比例的增加，由于傳統(tǒng)含碳耐火材料的高含碳量(10%-20%)，其在使用過程對鋼水增碳的概率也增大，這逐漸成為需要考慮的問題，因此傳統(tǒng)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(jié)能環(huán)保角度出發(fā)，高含碳量耐材導(dǎo)熱能力過強(qiáng)而帶來的能耗增加以及石墨資源的浪費(fèi)的也促使含碳耐材走向低碳、無碳化。

    由于鎂鈣碳磚中也含有一定量的碳，因此類似鎂碳磚，鎂鈣碳磚也會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(yīng)控制在2%-6%左右，這是因?yàn)槭紫瓤紤]對鋼水的增碳，以及對鎂鈣碳磚本身脫碳而導(dǎo)致使用壽命降低，并且加入石墨越多鎂鈣制品的耐壓強(qiáng)度、體積密度一般是越低的，一般不含碳鎂鈣制品的強(qiáng)度要比加含碳鎂鈣制品的高。

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