鎂碳質(zhì)耐火材料是七十年代興起的新型耐火材料。為了提高煉鋼轉(zhuǎn)爐爐襯壽命和電爐某些特殊部位用耐火材料的壽命，迅速發(fā)展和開發(fā)了含碳質(zhì)耐火磚。迄今為止，鎂碳磚已成為氧氣煉鋼轉(zhuǎn)爐爐襯耐火材料的主體。我國從1976年開始研制，目前正在繼續(xù)深入研究開發(fā)新品種和提高耐火磚質(zhì)量。
1、原料
制造鎂碳磚的原料是優(yōu)質(zhì)燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂、石墨、結(jié)合劑和抗氧化劑。
鎂砂中的方鎂石顆粒在耐火磚中起骨料作用。欲制造出高質(zhì)量高強(qiáng)度的鎂碳磚，需選擇高純鎂砂(MgO含量盡可能高，CaO/SiO2≥2，體積密度≥3.34g/cm3，結(jié)晶發(fā)育良好，鎂砂本身氣孔率≤3%)。
石墨也是鎂碳磚的主要原料，其固定炭含量、灰分組成、耐氧化性能，粒度、形狀及揮發(fā)分、水分等都直接影響鎂碳磚的性能和使用效果。選用含炭量高(C≥95—96%)的高純鱗片狀或片狀石墨制磚，使鎂碳磚的耐侵蝕性、耐剝落性、高溫強(qiáng)度、耐氧化等特性得到保證。
鎂碳磚所用的結(jié)合劑是很重要的，它的質(zhì)量在很大程度上要影響耐火磚的生產(chǎn)和質(zhì)量。
可作為鎂碳磚結(jié)合劑的物質(zhì)種類很多，如煤焦油、煤瀝青和石油瀝青，特殊炭質(zhì)樹脂，多元醇，瀝青變性酚醛樹脂，合成樹脂等。由于酚醛稠.A旨的殘?zhí)柯矢撸c鎂砂和石墨有良好的親和，性，容易把鎂砂和石墨結(jié)合在一起，常溫下易于在鎂砂和石墨中鋪開，所以至今酚醛樹脂仍是生產(chǎn)鎂碳磚較好的結(jié)合劑。
由于鎂碳磚使用高純石墨，磚中生成的液相量少，氧氣容易滲透到磚內(nèi)使石墨氧化脫炭，磚的抗氧化性變差，為此必須加入金屬A1、Si、A1—Si、Al-Mg合金、SiC等抗氧化劑。它們能優(yōu)先與氧反應(yīng)形成炭化物或氧化物，并發(fā)生體積膨脹，堵塞或填充氣孔而使磚致密化，從而提高耐火磚的抗氧比性能。
2、制磚特點
鎂碳磚有燒成油浸鎂碳磚和不燒鎂碳磚兩種制磚方法。前者制磚工藝比較復(fù)雜，很少采用，此處只簡要敘述不燒鎂碳磚的制磚工藝特點。
泥料的制備。配種時顆粒臨界尺寸的選擇是重要的。骨料顆粒細(xì)化，可減少開口氣孔率，增強(qiáng)抗氧化能力。但是骨料顆粒小，會使閉口氣孔增加，體積密度降低。另外，細(xì)粒MgO骨料容易和石墨反應(yīng)，通常認(rèn)為顆粒粒徑1mm為宜。在有高壓成型設(shè)備的條件下，鎂砂的顆粒趨向于微細(xì)化。我國成型設(shè)備的壓力較低，為了提高耐火磚密度，許多廠家采用5mm以上的顆粒直徑。
配料中加入石墨的質(zhì)量和數(shù)量至關(guān)重要。一般來說，增加耐火磚中石墨含量，耐火磚的抗渣性和熱震穩(wěn)定性會提高，但強(qiáng)度和抗氧化性均會降低，若鎂碳磚中碳含量太少(<10%)，耐火磚中不能形成網(wǎng)絡(luò)骨架，則碳的優(yōu)勢不能有效地發(fā)揮。所以，碳含量在10—20%范圍內(nèi)較為合適。
混料過程中，為了使石墨均勻地包圍在鎂砂顆粒周圍，加料順序應(yīng)為：鎂砂顆粒→結(jié)合劑→石墨→鎂砂細(xì)粉與添加劑粉。由于石墨含量大、密度小，添加劑量又非常少，欲混合均勻，需要較長的時間，但混合時間過長又容易使鎂砂顆粒周圍的石墨和細(xì)粉脫落，所以混合時間要適當(dāng)。
鎂碳磚的成型是使耐火磚組織結(jié)構(gòu)致密化的重要因素：由于泥料中石墨量大，骨料臨界顆粒小，因此宜采用高壓成型并嚴(yán)格按照先輕后重，多次加壓的操作規(guī)程壓制，以免產(chǎn)生成型裂紋。采用抽真空，排氣加壓的操作規(guī)程。另外，高壓成型的磚坯表面非常光滑，搬運(yùn)和筑砌時易滑動，所以成型后的磚坯要采取浸漬或涂抹0.1一2mm厚的熱硬性樹脂形成樹脂膜防止滑動。一般稱這種處理為防滑處理。
成型的鎂碳磚坯必須經(jīng)過硬化處理才能使用，硬化處理的溫疫對耐火磚的性能有很大的影響。經(jīng)研究證明，在200一250℃硬化處理較為合適，對于保證磚的體積密度、降低氣孔率等均有女子處，高于250℃和低于200℃時，硬化處理均會帶來不良影響。要嚴(yán)格升揾制空。通常在50—60℃時，因樹脂軟化，應(yīng)適當(dāng)保溫；在100—110℃，因有溶劑大量排出，應(yīng)保溫；住200—250℃，為使反應(yīng)完全，也應(yīng)適當(dāng)保溫。
3、鎂碳磚的性質(zhì)
鎂碳磚的組成材料為氧化鎂和炭，兩者都具有很高的熔點，成分互不固熔，因此鎂碳磚有較高的耐火度。
鎂碳磚是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，其主要部分系采用對堿性渣抵抗能力強(qiáng)的氧化鎂熟桐和難于被爐渣潤濕的炭，所以顯示出優(yōu)良的抗渣侵蝕性，尤其是抵抗熔渣滲透的能力強(qiáng)。由于炭形成網(wǎng)絡(luò)骨架，石墨具有優(yōu)良的耐熱沖擊性能。鎂碳磚的高溫導(dǎo)熱系數(shù)大、熱膨脹系數(shù)和彈性模量小，高溫強(qiáng)度比較大，荷重軟化溫度高，熱震穩(wěn)定性好。此外，鎂碳磚還有較好的熱態(tài)抗蠕變性。鎂碳磚的弱點是在空氣中加熱容易氧化。
4、鎂碳磚的應(yīng)用
根據(jù)轉(zhuǎn)爐各部位的工作條件，采用不伺種類的鎂碳磚，同時.采用綜合爐襯，與冶煉操作緊密配合等手段，使?fàn)t襯均衡蝕損，提高爐襯壽命是非常好的，很有發(fā)展前途。鎂碳磚還用在出鋼口，其壽命大大提高，用作復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的供氣磚及爐外精煉鋼包渣線部位、電爐熱點部位的襯體，都顯示出特殊的優(yōu)越性，是傳統(tǒng)堿性耐火材料不可比的。鎂碳磚使用中受到損壞的主要原因仍是氧化脫炭。如何制造能滿足各種復(fù)雜工作條件的鎂碳磚，增強(qiáng)鎂碳磚的抗氧化能力和減緩氧化速度等，仍然是要繼續(xù)深入研究的課題。
