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�！Y(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。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。
