镁碳砖开发及其在钢包渣线的应用
5、客户专项方案-120吨镁碳砖钢包设计砌筑方案
120吨镁碳砖钢包设计砌筑方案一、设计方案：1、确保钢包容量：根据贵公司提供的工艺参数，设计包底耐材的总厚度为530 mm，包壁耐材总厚度为300mm，渣线耐材总厚度为330mm，此时，120吨液面离包口距离为600mm，保证钢包在吹氩时钢液和渣有足够的翻动空间。
2、保温和安全兼顾：由于工作层的导热系数相对较大，包壁部位永久层选用半轻质钢包浇注料，既获得了较低的导热系数又获得了较高的强度，同时该浇注料还具有一定的抗侵蚀性，增加了钢包运行的安全系数。
3、所承包的保温层、永久层、工作层、透气座砖、水口座砖、火泥等产品均为我公司产品，在诸如沧州中铁、沙钢永兴、华宏特钢、酒钢、临沂江泉、首钢等单位的大中型钢包上已得到了成功应用，我们要用最成熟的技术、最合理的设计方案服务贵公司的炼钢事业。
二、选材1、钢包内衬工作层钢包包壁内衬工作层选用镁碳砖与铝镁碳砖砌筑，其中渣线部位采用MT-14A镁碳砖，包壁工作层部位及包底工作层则选用抗机械应力强的铝-尖晶石-碳砖进行砌筑。
钢包渣线部位由于长时间受到渣的侵蚀，采用高纯电熔镁砂、高品位石墨以及复合外加剂制成的镁碳砖，抗侵蚀、抗氧化、抗冲刷、耐剥落等综合性能优异，能充分满足钢包渣线的使用要求。
根据贵公司提供的使用条件，钢包其它部位用耐火材料需具备下列条件：1)抗剥落性优良2)抗冲刷性优良3)具有抗侵蚀性和抗渣渗透性。
铝-尖晶石-碳砖在高温使用过程中会形成尖晶石，保持永久性微膨胀，并且强度进一步提高，因此其具备以上三个条件，故钢包包壁工作层及包底工作层选用铝-尖晶石-碳砖。
2、包壁永久层永久层选用价格低廉、耐火性能好，保温性能好的永久层钢包浇注料，其作用是因砌筑或操作以及其它特殊原因造成钢水从钢包工作层渗透到背面时，可以抵抗钢水浸透，避免发生漏钢事故，并且可以有效减少钢水在钢包中的温降，避免冷钢、冻包，并能延长钢包包壳的使用寿命。
三、钢包内衬工作层砖型选择说明1、包壁工作层选用扇形砖如采用楔形砖竖砌，通常砌筑方向与砖成型方向垂直，根据石墨的排列规则，竖砌方向产生的热应力大，再加上工作层耐火材料本身在使用过程中会产生膨胀，这样会导致剥落，严重影响使用寿命。
镁碳砖的制备与应用设计
毕业论文镁碳砖的制备与应用摘要镁碳砖是国际上新兴的耐火材料产品，镁碳砖具有高耐火性,良好的抗热震性、抗剥落、抗渣性。
它的使用延长了炉衬的使用寿命，是一种广义的新型节能材料，各国都在大力开发镁碳砖生产技术。
但是在生产中仍存在易层裂、韧性差等问题。
调整镁碳砖配合料颗粒级配、控制混合料湿度与优化压制过程等措施可以提高生产质量。
本文开端探讨了镁碳砖的制备。
包括原料的选用，意在着重说明原材料的质量性能对镁碳砖使用效果有较大影响。
并介绍了生产工艺流程上主要工艺参数的确定及生产过程中镁碳砖的层裂问题及解决方法。
随之重点介绍了镁碳砖在转炉上的应用重点阐述了使用环境对其使用效果的影响。
在论文末章介绍了镁碳砖在技术上的发展趋势。
关键词：颗粒级配，转炉，层裂,镁碳砖PREPARATION AND APPLICATION OF MAGNESIAABSTRACTMagnesia refractories is internationally emerging products, magnesia with a high fire resistance, good thermal shock resistance, spalling, slag resistance. Its use extends the life of the lining, is a broad new energy-saving material, countries are vigorously developing magnesia production technology. However, there are still easily in the production of spallation, and poor toughness. Adjust magnesia batch particle size distribution, humidity control and optimization of mixture pressing process and other measures to improve production quality.Beginning of this article discusses the preparation of magnesia. Including the selection of raw materials, intended to highlight the quality of the raw materials used magnesia effect on performance have a greater impact. And describes the main process parameters on the production process and the production process to determine the spall magnesia problems and solutions. Bricks along with highlights on the application of the converter focuses on the use of environmental effect of its use. Paper presented at the end of chapter Bricks in technology trends.KEY WORDS: particle size distribution, converter, spall, magnesia目录前言 (4)第1章原料的选用 (5)1.1 镁砂 (5)1.2 石墨 (6)1.3 结合剂 (7)1.4 添加剂 (7)第2章镁碳砖制备 (8)2.1 镁碳砖主要生产工艺参数的确定 (8)2.1.1 镁砂颗粒级别的确定 (8)2.1.2 泥料混练 (9)2.1.3 成型 (10)2.1.4 热处理 (10)2.2 镁碳砖的层裂问题及解决方法 (10)2.2.1 镁碳砖层裂产生的主要原因 (11)2.2.2 防止镁碳砖层裂的基本方法 (11)第3章镁碳砖的应用 (13)3.1 镁碳砖在转炉上的应用 (13)3.2镁碳砖在转炉上的砌筑 (16)3.3 MgO-C砖在炉外精炼技术中大有前途 (16)第4章镁碳砖技术发展趋势 (17)4.1 纳米结构基质低碳镁碳砖的开发研究 (17)4.2低碳镁碳砖基质结构的优化 (19)结论 (21)谢辞 (22)参考文献 (23)外文资料翻译 (25)前言镁碳砖是一种优质的耐火材料,广泛应用在电炉、转炉及精炼炉上。
90t钢包渣线用镁碳砖的性能改进
表２
酚醛树脂理化指标表３ Nhomakorabea镁碳砖技术条件及理化指标
订货条件
≥７４
≤１４
≤６
≥２．８
≥２５
≥５
实
际
７６．９５
１５．０６
３
２．９３
２６
６
３ 镁碳砖在９０ｔ钢包的使用性能
３．１ 转炉９０ｔ钢包耐火材料的使用条件（见表４） ３．２钢包的砌筑与使用观察
包底及包壁首先砌筑永久层保温砖内衬，然后 用铝镁碳砖砌筑包底及包壁，上渣线部位砌筑镁碳
4.会议论文 孙宇飞 抗冲刷耐氧化钢包用镁碳砖的生产和使用 1997
ＬＦ钢包精炼恋寿命不高的主要原因是渣线用砖的耐蚀损性差及在使用中产生裂纹，无法再继续使用。他们通过选择新的配比系数和添加特种添加 剂加强砖的基质部分等方法，大幅度提高了镁碳砖的抗侵蚀性和热稳定性，并在国内１５０吨ＬＦ精炼钢包上使用，获得抗侵蚀性，耐氧化性俱佳的效 果，并解决了砖在使用中期热膨胀过大被拉斯的问题。
９５％～９６％的高纯石墨的选用是提高镁碳砖耐 用性的最有效的手段，但必须注意的是高纯石墨生 成液相量少，氧气易渗透到砖内使石墨发生氧化脱 碳，必须加入抗氧化剂如Ａｌ、ｓｉ、Ａｌ—Ｓｉ、Ａｌ—Ｍ“ｓｉｃ、
ＢＮ等，它们优先与氧气反应形成碳化物和氧化物， 并发生体积膨胀，堵塞或填充气孔而使砖致密化，从 而提高制品的抗氧化性。 ２．１．２结合剂的选择
４Ａｌ＋３Ｃ—一Ａ１４Ｃ３ ２Ａｌ＋３ＣＯ—一Ａ１２０３＋３Ｃ Ａ１４Ｃ３＋６ＣＯ—一２Ａ１２０３＋９Ｃ ２Ａｌ＋３ＭｇＯ—一Ａ１２０３＋３Ｍｇ
镁碳砖
镁碳砖开发及其在钢包渣线的应用河北瀛都复合材料有限公司王丕轩孙志红摘要：概述了镁碳砖的发展概况、生产过程及在钢包渣线的应用，并对其发展前景进行了展望。
关键词：镁碳砖；渣线；低碳化；精炼11镁碳砖发展概况MgO–C砖是20世纪70年代兴起的新型耐火材料，最早由日本九洲耐火材料公司渡边明首先开发，它是以镁砂（高温烧结镁砂或电熔镁砂）和碳素材料为原料，用各种碳质结合剂制成的耐火材料。
由于MgO–C砖具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特性而被广泛应用于钢铁企业，如转炉炼钢和电炉炼钢[1]。
在日本研发出树脂结合MgO–C砖后，西欧开发了沥青结合的MgO–C砖，其残碳量约为10%，由于价格低于树脂结合MgO–C砖，故被成功地用于水冷电炉中的高温热点部位，同时也用于转炉。
我国在1980前后年开始研究含碳耐火材料[2]，并被列入国家“七五”(1985~1989)科技攻关项目。
1987年鞍钢三炼钢厂在转炉上试用MgO–C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。
发展到目前，全国各大中小钢厂已普遍推广使用MgO–C 质耐火材料作为转炉和电炉的炉衬。
随着冶炼技术的进步对耐火材料的新要求，低碳镁碳耐火材料成为镁碳耐火材料新的发展热点。
低碳MgO–C砖一般是指总含碳量不超过8%、由镁砂与石墨通过有机结合剂结合而成的MgO–C砖，降低碳含量可明显降低材料的热导率[3]。
近年来，对精炼钢包用低碳量、性能优异的低碳镁碳砖的开发受到国内外业界的重视，这方面的研究开发工作已取得一定的成果，展现了良好的发展前景。
2 镁碳砖的生产过程2.1 原料MgO–C砖的主要原料包括电熔镁砂或烧结镁砂、鳞片状石墨、有机结合剂以及抗氧化剂。
2.1.1 镁砂镁砂是生产MgO–C砖的主要原料，有电熔镁砂和烧结镁砂之分。
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，是生产镁碳砖中主要选用的原料。
生产普通镁质耐火材料，对镁砂原料要求主要具有高温强度和耐侵蚀性能,因此注重镁砂的纯度及化学成分中的C/S比和B2O3含量。
低碳镁碳砖的研制和应用
低碳镁碳砖强度高，耐钢液冲刷，特别适合在钢 液冲 刷 剧 烈 的 部 位 使 用。包 钢 一 炼 钢 制 钢 三 部 150 t转炉投产以后，LF + VD 钢比例高达 90% 以上， 且在 4#精炼炉使用时，由于电极功率比较大，使渣 线部位温度较高，同时熔渣搅动比较剧烈，导致钢包 渣线镁碳 砖 的 使 用 寿 命 较 低，更 换 渣 线 比 较 频 繁。 同时，薄板厂也面临同样的问题，急待解决。因此， 开发生产适应于包钢的渣线镁碳砖势在必行。
图 2 方镁石昌粒直径与侵蚀指数的关系 1． 1． 3 添加剂
为了防止镁碳砖中的碳氧化而失去，在生产过 程中加入金属铝粉和硅粉作为抗氧化剂。在高温使 用过程中，镁碳砖中添加抗氧化剂作用可分为两个 方面: ( 1) 从热力学观点出发，在工作温度下，防氧 化剂与氧的亲和力比碳与氧的亲和力大，优先于碳 被氧化从而起到保护碳的作用。( 2) 从动力学的角 度出发，添加剂与 O2 、CO 或碳的反应生成的化合物 改变了镁碳砖的显微结构，增加了镁碳砖的致密度、 堵塞气孔，阻碍氧化及反应产物的扩散等。 1． 2 产品的制备
新研制生产的渣线镁碳砖比原来传统的渣线镁 碳砖使用寿命高主要有以下几个方面原因。
( 1) 采用了 CaO: SiO2 ＞ 2 的大结晶电熔镁砂及 L － 198 石墨。
( 2) 添加抗氧化剂的作用。添加的金属铝粉和 金属硅粉，在炼钢的温度下，防止了镁碳砖中碳的氧 化。其作用机理如下:
添加金属铝粉的与 CO 反应生成碳和 Al2 O3( s) ， 即: 2Al( L) + 3CO( g) = Al2 O3 ( s) + 3C( s) 。并伴随体积 膨胀 2． 4 倍，促使结构致密，堵塞气孔，从而起到抑 制氧化的作用。同时，随着 Al2 O3 ( s) 的生成，在高 温下与镁碳砖中的 MgO 发生反应，生成高熔点的镁 铝尖晶石 ( MgO · Al2 O3 ) ，提高了镁碳砖的高温强 度，增强了制品的抗冲刷性及抗侵蚀性。
高强抗侵蚀精炼钢包渣线镁碳砖的研制与应用
２ 结果与讨论
２．１ 高温 抗折 强 度
图 ２示 出 了研 制 镁 碳 砖 （试 样 ｘ、Ｙ、ｚ、 Ａ、Ｂ）和涟钢现用镁碳砖在 １４００℃下的高 温 抗折 强度 。从 中可 以看 出 ，试样 ｘ的 高温 抗 折强 度最 大 ，达 到 ２２．８ＭＰａ，而 现场用 砖 的 高 温抗 折 强 度最 低 ，仅 为 １１．９ＭＰａ。这 是 由 于 高温 下研制 试 样 中的合 金和石 墨微 粒发 生反 应 ，形 成 了碳 化 物 网络 ，使 得试样 的高温抗 折 强度 提高 。
度石 墨 复合 加入 的方 式 。因 为一些 添加 物在 高温下优先氧化而生成新矿物时体积膨胀 ， 封闭了砖的气孔 ，可阻止氧进一步与碳反应 ； 同时，这些新 矿物在石墨和耐火氧化物之 间 搭桥 ，能使石墨与耐火氧化物形成 比较牢 固 的结合 ，从而提高镁碳砖的高温强度 。
碳砖的增碳 效应成 为一个不 利因素 ；再 者，无碳钢包砖 已成功使用 ，而现有渣线镁碳 砖的使用寿命 和它不能 匹配 ，也降低 了整体 包壁寿命提高带来 的经 济效益 。所 以，精炼 钢包渣线镁碳砖使用寿命 的提高和低碳化已 成 为涟 钢科 技攻 关 的一 个重 点 。
１．３ 性能 检测
场 冶炼 情 况 ，在试 验 过 程 中始 终 保持 渣 液 面 处 于较 为强 烈 的搅 动状 态 ，并 在 试验 结 束 后 迅速将 钢渣倒 出。抗渣试验装 置示意 图如 图 １所 示 。试 验后 ，将 不 同试 样 沿其 中心 切 开分析其抗侵 蚀情况 ，测量残砖厚度 ，并计 算侵 蚀 速 率 。试 验 用 精 炼 渣 的 化 学 组 成 （Ｗ）：ＣａＯ５１．０９％ ，Ａ１２Ｏ３３０．８０％ ，Ｔ．Ｆｅ９．１１％ ，
１．１ 研究 思路
王万--镁碳质耐火材料的简介
镁碳质耐火材料的介绍王万濮阳职业技术学院河南濮阳457000摘要：主要介绍了镁碳质耐火材料的发展、性能原料及其代表性产品-MgO-C砖的工艺和应用。
关键词：镁碳质耐火材料镁碳砖发展性能1.镁碳质耐火材料的发展及定义1.1 镁碳质耐火材料的发展随着冶金及高温工业的不断发展，新型耐火材料制品也不断推陈出新；与此同时随着耐火材料质量的提高及品种的日益完善，促进了冶金工业及相关领域的进步。
耐火材料的使用性能与任何材料一样，也是随着原料质量的提高、生产工艺的改进等相关过程的不断进步与完善而不断的。
在这样的一种背景下，迫切需要一种耐火制品既能节省能源、又能提高炉衬寿命且适应现代新冶炼技术所要求的使用性能下，镁碳质复合耐火材料便应运而生。
镁碳质复合耐火材料是适应冶金工业的需要，于70年代后期至80年代中期研制、开发、生产和推广的一种新型复合耐火材料。
镁碳质复合耐火材料由于其优良的使用性能从而使冶金工业发生了划时代的巨变。
1970年,日本九州耐火公司的渡边明,发明了镁碳质耐火材料。
镁碳质耐火材料在发明之初主要用于电熔热点部位,使超高功率电炉的炉衬寿命由老式碱性砖的2~3天提高到2~3周,从而促进了电炉炼钢生产率的显著上升。
1979年，镁碳质耐火材料开始用作转炉炉衬材料，实验证实，这种含碳制品同样适用于转炉，且同样能大幅度提高转炉炉衬的使用寿命我国含碳制品的研究从80年开始，86年前后在全国各大、中、小钢厂全面推广使用，使我国很多钢厂的转炉炉衬的使用寿命迅速突破千炉大关。
1.2 镁碳质复合耐火材料的定义镁碳质耐火材料是一种含碳的复合耐火材料。
复合耐火材料指：由两种或两种以上不同性质的耐火氧化物（MgO、CaO、Al2O3、ZrO2等）和碳素材料及非氧化物材料为原料，用碳素材料作为结合剂而制成的一种多相复合耐火材料。
镁碳质耐火材料是以高温烧结镁砂或电熔镁砂和碳素材料为原料，添加各种非氧化物添加剂，用碳质结合剂制成的不烧的一种复合耐火材料。
钢包铝镁碳砖的研制与应用
钢包铝镁碳砖的研制与应用张小红;薛群虎;郁书中【摘要】通过以树脂为结合剂、SiC为抗氧化剂、加入8％的石墨为基础，探讨不同氧化镁含量及镁砂粒度对铝镁碳砖材料性能的的影响，并通过优化基质组成研制了钢包用铝镁碳砖，在马钢70吨钢包上取得了优良的使用效果，寿命达到100次。
%With resin as binder, SiC as antioxidant, and 8%graphite been added, the paper has studied the influence on the performance of Al2 O3 -MgO-C brick from different magnesium oxide content and magnesium sand degree.Through optimizing matrix composition, steel ladle exclusive Al2O3 -MgO-C brick has been developed, thus the 70 ton ladle has reached good explored effect in MaSteel, which can used for 100 times.【期刊名称】《安徽冶金科技职业学院学报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P8-10)【关键词】铝镁碳砖;钢包;应用【作者】张小红;薛群虎;郁书中【作者单位】西安建筑科技大学陕西西安 710000;西安建筑科技大学陕西西安710000;安徽马钢耐火材料有限公司安徽马鞍山 243000【正文语种】中文【中图分类】TF769.2;TF0651.+2钢包铝镁碳砖的研制与应用张小红1，薛群虎1，郁书中2(1.西安建筑科技大学陕西西安710000;2.安徽马钢耐火材料有限公司安徽马鞍山243000)摘要:通过以树脂为结合剂、SiC为抗氧化剂、加入8%的石墨为基础，探讨不同氧化镁含量及镁砂粒度对铝镁碳砖材料性能的的影响，并通过优化基质组成研制了钢包用铝镁碳砖，在马钢70吨钢包上取得了优良的使用效果，寿命达到100次。
钢包铝镁碳砖与镁碳砖梯度
钢包铝镁碳砖和镁碳砖梯度是在钢包炉衬的不同部位使用不同材料的做法。
钢包铝镁碳砖是一种高铝、高镁、高碳的不定形材料，通常用于炉底和下部的钢包衬里。
它的特点是具有良好的耐渣性和耐火墙稳定性，能够承受高温和高热冲击。
它还具有较好的热稳定性和抗热膨胀性能，可以降低炉衬的膨胀和收缩，延长炉衬寿命。
镁碳砖梯度是一种将不同比例的镁和石墨混合成形的不定形材料，通常用于钢包衬里的中部区域。
它的特点是具有优异的抗渣性、抗侵蚀性和优异的耐火度，能够承受高温和高渣冲击。
在钢包运行中，由于钢水的高温和流动冲击，炉衬表面会遭受高热和渣的侵蚀，因此需要使用高质量的耐火材料来保护炉衬。
在钢包铝镁碳砖和镁碳砖梯度的组合中，常规方案是在炉底和炉壁使用高铝、高镁、高碳的钢包铝镁碳砖，中部区域使用镁碳砖梯度。
这样能够使炉衬材料在不同部位发挥其优势，从而最大限度地保护钢包炉的运行稳定性和寿命。
钢包铝镁碳砖和镁碳砖梯度在钢包炉衬的使用是为了满足不同区域对耐火材料的不同需求。
钢包的不同部位承受着不同的温度和冲击条件。
炉底和下部区域面临着高渣和高热冲击，因此需要使用具有良好耐渣性和耐火墙稳定性的材料。
钢包铝镁碳砖由于其高铝、高镁、高碳的成分组合，能够承受高温、高热冲击和腐蚀，延长炉衬寿命。
而中部区域则主要面临着侵蚀性氧化物和高温的冲击。
这时可使用镁碳砖梯度来应对。
镁碳砖梯度由不同比例的镁和石墨混合而成，具有优异的抗渣性、抗侵蚀性和耐火度。
它能够抵御侵蚀性渣和高温冲击，保护钢包炉衬。
采用钢包铝镁碳砖和镁碳砖梯度的组合，有效地满足了钢包不同部位面临的不同环境挑战。
通过选择合适的材料和梯度，可以提高钢包的耐火性能、延长炉衬寿命，并保障钢水质量和冶炼工艺的稳定性。
注意，这些材料和组合仅代表一种常见的做法，具体的钢包炉衬设计可能因不同钢厂的工艺和要求而有所差异。
因此，在具体应用中，应根据钢厂的要求和情况选择合适的耐火材料和组合。
钢包用镁钙碳砖的开发与应用
陶绍平 ：１８ ９ ８年毕业于武汉工业大学 ．现为首锕技术研究院科研员 高级工 程师 。收稿 ／ ０ １１．５ ２ ０ ．２１
维普资讯
氧 化 钙 水化 不仅 放热 ，且 体 积 增 加 ９ ．％ ，导 ６５
４ 次后停用 ， ５ 更换底吹砖及通钢座砖 ； 二是砌筑
ｂ ｅ ｙ ｉｔ ｄ ｃ ｄａ ｄ ｔｅ ｅｆ ｔｏ ｅ ｂｉｋｏ ｅ ｉｃｕ ｉｎ ａ ｄ ｏ ｙ ｅ ｏ ｔｎ ｎ ｓ ｅ ａ ｌｏ ｉｌ ｒ ｆ ｎｒ ｕ ｅ ｎ ｈ ｆ ｆｔ ｒ ｎ ｔ ｎ ｌｓｏ ｎ ｘ ｇ ｎ ｃ ｎｅ ｔｉ ｔ ｌｈ ｓａｓ ｏ ｃ ｅ ｈ ｃ ｈ ｅ
ｂ ｅｌｓ ｄ ｅ ． ｅ ｌ ｔ ｉｄ ｕ Ｋ Ｙ Ｗ ＯＲ Ｓ Ｅ Ｄ ｓ ｅ ａ ｌ ，Ｍｇ Ｃａ Ｃ ｂ ｉｋ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｔ ｌ ｄｅ ｅ ｌ Ｏ・ Ｏ— ｒ ， ｐ ｌ ｔ ｃ ｃ ｏ
体钙 密高 堡Ⅲ 一秒 邑 一 ｌ ，
性能 、 线膨 胀小 、 高温 韧性好 ， 提 高耐火 材 料使 对
ＳＯ 妁减 ｉ！
ｌ ４ ０ ４ ＿ ４ ４
镁钙砂虽然有很多优点 ， 但游离氧化钙易水
化 ， 应式 如下 ： 反 Ｃ Ｏ＋Ｉ Ｏ－ ａ０ ２ ７Ｉ ａ ＇ ÷Ｃ （ Ｈ）＋６ Ｊ ｈ ： 只有 当 ＞ ４ ５ ７℃ 时 ．氢 氧 化钙 才 能完 全分 解 ；而 当 Ｔ ４ ＜５７℃ 时 ，氧化 钙 具有 水化 倾 向 。
１ 前
言
用过 程 中的抗 剥 落性有益 ；４ 在与 钢渣接 触 时 ． （） 氧化 钙优 先与 钢渣 中的二 氧化 硅反 应生成 硅 酸二
目前 ，钢包 用 耐火材 料在 保证 使用 的前 提下 向少 污染 钢水 、甚 至起到一 定 净化 作用 的方 向发
铝镁碳砖的生产及应用（已处理）
铝镁碳砖的生产及应用铝镁碳砖的生产及应用摘要铝镁碳砖简称AMC砖是以镁砂、高铝骨料和碳素材料等原料经粉碎、配料、混炼、成型和干燥等工序而制成的不烧耐火制品。
AMC砖主要用在钢包包壁和包底,其性能对钢包的使用寿命和安全性起到了重要作用。
本文概述了铝镁碳砖主要的生产工艺流程及其应用情况。
在其生产过程中,原料成分的控制对生产优质的铝镁碳砖起着重要作用,各种工艺参数及技术指标的调节和合理应用是铝镁碳砖生产所必备的条件。
其中,熔渣的侵蚀是影响铝镁碳砖性能的主要因素,如何改善和提高铝镁碳砖的抗蚀性就是本文要阐述的问题。
当然,结合剂的选择和用量也是决定铝镁碳砖是否具备各种优良性能的重要条件。
树脂和沥青作为首选的结合剂,二者在不同方向、不同作用上均能大大提高和改善铝镁碳砖的抗渣性、抗蚀性等,因此开发以树脂或沥青为结合剂的新型铝镁碳砖是钢铁行业发展所必须的。
关键词:铝镁碳砖、工艺参数、技术指标、熔渣、结合剂The Development and Application of Alumina and magnesium carbon brickAbstract Aluminum and magnesium carbon brick referred to in magnesia brick of AMC, high aluminium aggregate and carbon materials raw material grinding, mixing, and the mixing, molding and drying process which doesn'tburn refractory products.This paper summarizes the alumina magnesia carbon brick main production process and its application. In the production process, the composition of the control of the production of high quality aluminum and magnesium carbon brick, plays an important role in various process parameters and technical indexes and the reasonable application of alumina magnesia carbon brick production is necessary conditions. Among them, the erosion of slag is alumina magnesia carbon brick, the main factors to performance improvement and improve alumina magnesia carbon brick anti corrosion is to illustrate this. Of course, the choice and the binder amount is to determine whether the alumina magnesia carbon brick with excellent properties of the important conditions. As the first pitch resin and binder, both in different directions, different effects can greatly enhance and improve the alumina magnesia carbon brick with resistance to corrosion resistance, etc, so as to develop asphalt binder resin or type of alumina magnesia carbon brick is a steel industry development.Key word: aluminum and magnesium carbon brick, process parameters, the technical indexes, slag, binder目录前言 1第一章铝镁碳砖的简介 2第二章铝镁碳砖的工艺流程 4§2.1 生产铝镁碳砖所需原料及配方种类 4 §2.1.1 矾土原料的选择 4§2.1.2 镁砂的加入量对铝镁碳试样性能的影响 5 §2.1.3 石墨的选择及加入量的控制8§2.1.4 石墨的加入量对铝镁碳试样性能的影响9 §2.1.5 结合剂的选择及加入量的确定10§2.1.6 增强剂的研究13§2.1.7 防氧化剂的选用14§2.1.8 抗氧化剂对铝镁碳砖的影响15§2.2 铝镁碳砖的生产工艺流程 19§2.2.1 泥料的配比(?) 20§2.2.2 泥料混练20§2.3 铝镁碳砖的应用20§2.3.1 铝镁碳转的性能20§2.3.2 铝镁碳砖使用特性研究21§2.3.3 铝镁碳砖的应用24第三章渣对铝镁碳砖的侵蚀与渗透28§3.1 实验28§3.2 结果与讨论28§3.3 渣侵蚀渗透机理30§3.4 抑制渣渗透的措施30§3.5 结语31第四章铝镁碳砖的发展趋势32 参考文献34 致谢36 外文翻译37前言随着炉外精炼和连铸等新技术的发展,钢水温度提高及钢水在钢包内停留时间延长,使钢包内衬耐火材料侵蚀更加严重。
镁碳砖膨胀系数
镁碳砖膨胀系数摘要：一、镁碳砖简介二、镁碳砖的用途三、镁碳砖的膨胀系数计算四、镁碳砖与其他材料膨胀系数的比较五、镁碳砖在实际应用中的优势正文：镁碳砖是一种以死烧镁砂（或电粉镁砂）和碳素材料（主要是结晶完全的石墨）为原料，以树脂作结合剂配制加压而成的耐火材料。
因其优良的耐火性能，被广泛应用于炼钢转炉、电弧炉、盛钢桶、炉外精炼炉等热工设备的关键部位。
此外，采用优质矾土熟料和电熔刚玉、电熔镁砂制成的铝镁碳砖，导热系数小，有适当的残余膨胀，是用于钢包渣线，下部包壁、包底及自由部的良好材料。
镁碳砖的膨胀系数是其重要性能指标之一。
物体由于温度改变而有胀缩现象，其变化能力以等压下，单位温度变化所导致的体积变化，即热膨胀系数表示（式中V为所给温度变化T下物体体积的改变，V为物体体积）。
镁碳砖的热膨胀系数一般在10^-6至10^-5之间，具体数值取决于材料的比例和制备工艺。
与其他材料相比，镁碳砖的膨胀系数较小。
以不锈钢、钢和碳化硅为例，不锈钢的热膨胀系数为17.3//51.9，钢的热膨胀系数为11~13//33~39，碳化硅的热膨胀系数为2.77//8.31。
这意味着在高温环境下，镁碳砖的体积稳定性更好，有利于保持设备的正常运行。
镁碳砖在实际应用中具有显著的优势。
其耐火度高，抗侵蚀，能有效抵御高温下的渣、气、金属等侵蚀性物质的侵害。
此外，镁碳砖的导热系数小，有利于降低热应力，延长设备使用寿命。
而其适当的残余膨胀，可以使砖体在高温下仍保持良好的密封性能，防止热量和物质的泄漏。
总之，镁碳砖作为一种高性能的耐火材料，以其优良的耐火性能、低膨胀系数和实用性在众多行业中发挥着重要作用。
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镁碳砖开发及其在钢包渣线的应用河北瀛都复合材料有限公司王丕轩孙志红摘要：概述了镁碳砖的发展概况、生产过程及在钢包渣线的应用，并对其发展前景进行了展望。
关键词：镁碳砖；渣线；低碳化；精炼11镁碳砖发展概况MgO–C砖是20世纪70年代兴起的新型耐火材料，最早由日本九洲耐火材料公司渡边明首先开发，它是以镁砂（高温烧结镁砂或电熔镁砂）和碳素材料为原料，用各种碳质结合剂制成的耐火材料。
由于MgO–C砖具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特性而被广泛应用于钢铁企业，如转炉炼钢和电炉炼钢[1]。
在日本研发出树脂结合MgO–C砖后，西欧开发了沥青结合的MgO–C砖，其残碳量约为10%，由于价格低于树脂结合MgO–C砖，故被成功地用于水冷电炉中的高温热点部位，同时也用于转炉。
我国在1980前后年开始研究含碳耐火材料[2]，并被列入国家“七五”(1985~1989)科技攻关项目。
1987年鞍钢三炼钢厂在转炉上试用MgO–C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。
发展到目前，全国各大中小钢厂已普遍推广使用MgO–C 质耐火材料作为转炉和电炉的炉衬。
随着冶炼技术的进步对耐火材料的新要求，低碳镁碳耐火材料成为镁碳耐火材料新的发展热点。
低碳MgO–C砖一般是指总含碳量不超过8%、由镁砂与石墨通过有机结合剂结合而成的MgO–C砖，降低碳含量可明显降低材料的热导率[3]。
近年来，对精炼钢包用低碳量、性能优异的低碳镁碳砖的开发受到国内外业界的重视，这方面的研究开发工作已取得一定的成果，展现了良好的发展前景。
2 镁碳砖的生产过程2.1 原料MgO–C砖的主要原料包括电熔镁砂或烧结镁砂、鳞片状石墨、有机结合剂以及抗氧化剂。
2.1.1 镁砂镁砂是生产MgO–C砖的主要原料，有电熔镁砂和烧结镁砂之分。
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，是生产镁碳砖中主要选用的原料。
生产普通镁质耐火材料，对镁砂原料要求主要具有高温强度和耐侵蚀性能,因此注重镁砂的纯度及化学成分中的C/S比和B2O3含量。
随着冶金工业的发展，冶炼条件日益苛刻，在冶金设备（转炉、电炉、钢包等）上应用的MgO–C砖所用的镁砂，除了化学成分外，在组织结构方面，还要求高密度和大结晶。
2.1.2 碳源不论是在传统的MgO-C砖还是在目前大量使用的低碳MgO-C砖，主要利用鳞片状石墨作为其碳源。
石墨作为生产MgO-C砖的主要原料，主要得益于其优良的物理性能：①对炉渣的不湿润性。
②高的导热性。
③低的热膨胀性。
此外，石墨与耐火材料在高温下不发生共熔，耐火度高。
石墨的纯度对MgO-C砖的使用性能影响较大，一般要使用碳含量大于95%，最好是大于98%的石墨。
除石墨外，炭黑也普遍用于镁碳砖的生产。
炭黑是由烃类碳氢化合物的热分解或不完全燃烧制得的具有高度分散的黑色粉末状碳质物料，炭黑颗粒细小（小于1μm），比表面积大，碳的质量分数为90～99%，纯度高，粉末电阻率大，热稳定性高，热导率较低，属难石墨化碳。
炭黑的加入可有效改善MgO-C砖的抗剥落性，增加残碳量，并提高砖的密度[4]。
2.1.3 结合剂生产MgO-C砖常用的结合剂有煤焦油，煤沥青和石油沥青，以及特殊碳质树脂，多元醇，沥青变性酚醛树脂，合成树脂等。
目前所用到的结合剂有以下几种类型：1）沥青类物质。
焦油沥青是一种热塑性材料，具有与石墨、氧化镁亲和力大，炭化后残碳率高，成本低的特点，过去曾大量使用；但是焦油沥青中含有致癌的芳香烃，尤其是苯并茁含量高；由于环境意识的加强，现在焦油沥青的使用量在减少。
2）树脂类物质。
合成树脂是由苯酚和甲醛反应制得，在常温下便能和耐火材料颗粒很好的混合，炭化后残碳率高，是当前生产MgO-C砖用主要结合剂；但它炭化后形成的玻璃态网络结构，对耐火材料的抗热震性和抗氧化性都不理想。
3）在沥青和树脂的基础上，经过改性得到的物质。
如果结合剂炭化后能形成镶嵌结构和原位形成碳纤维物质，那么这种结合剂将改善耐火材料的高温性能。
2.1.4 抗氧化剂为了提高MgO-C砖的抗氧化性，常加入少量的添加剂，常见的添加剂有Si、Al、Mg、Al-Si，Al-Mg，Al-Mg-Ca，Si-Mg-Ca、SiC、B4C、BN和最近报导的Al-B-C和Al-SiC-C系等添加剂[5–7]。
添加剂的作用原理大致可分为两个方面：一方面是从热力学观点出发，即在工作温度下，添加物或者添加物和碳反应生成其他物质，它们与氧的亲和力比碳与氧的亲和力大，优先于碳被氧化从而起到保护碳的作用；另一方面，即从动力学的角度来考虑添加剂与O2，CO或者碳反应生成的化合物改变碳复合耐火材料的显微结构，如增加致密度，堵塞气孔，阻碍氧及反应产物的扩散等[8]。
2.2 镁碳砖的生产工艺及分类MgO-C砖的制造工艺主要包括原料准备，配料，混练，成型和热处理，其流程图如下：镁碳砖一般按其所含碳含量进行分类，国标按此标准将目前生产的镁碳砖分为7类，而每类又分为A、B、C三种，因而总共有21种牌号（见表1）。
表1 不同牌号镁碳砖的理化性能3. 3.镁碳砖在钢包渣线的应用早期钢包渣线部位使用的耐火材料是直接结合镁铬砖，电熔再结合镁铬砖等优质碱性砖。
MgO-C砖成功在转炉上使用后，精炼钢包渣线部位也开始使用MgO-C砖，并取得了良好的使用效果。
目前，我国和日本一般都使用含碳量为12%～20%的以树脂结合的MgO-C 砖，而欧洲多采用沥青结合的MgO-C砖,含碳量一般在10%左右。
日本住友金属公司小仓钢铁厂在VAD渣线部位使用MgO含量为83％，C含量为14-17％的MgO-C砖代替直接结合镁铬砖，渣线部位的寿命从20次提高到30-32次[9]。
日本仙台钢铁厂LF精炼钢包，利用MgO-C砖代替镁铬砖，渣线部位寿命从20-25次提高到40次，取得了不错效果。
大阪窑业耐火材料公司研究了碳含量，抗氧化剂种类对MgO-C砖抗氧化性，抗渣性及高温抗折强度的影响。
研究认为：由电熔镁砂与烧结镁砂组成的混合物，外加15％磷片石墨及少量镁铝合金作抗氧化剂制得的MgO-C砖，具有很好的使用效果，在容量为100吨LF钢包渣线使用，与不含抗氧化剂的C含量为18％的MgO-C砖相比，损毁速率降低20-30％，平均侵蚀速度为1.2-1.3mm/炉。
我国精炼钢包渣线砖自从采用MgO-C砖代替镁铬砖后，综合使用效果明显。
宝钢股份总公司300t钢包渣线从1989年7月开始使用MT−14A镁碳砖，渣线寿命保持在100次以上[9]；150T电炉钢包渣线采用低碳镁碳砖冶炼帘线钢，出钢温度1600℃～1670℃，取得了良好的试用效果，其使用寿命比原材质有大幅提高，由原来冶炼帘线钢的5炉左右提高到8炉以上，下线残厚也优于原材质。
上钢五厂40吨LF钢包渣线部位应用洛阳耐火材料厂生产的MgO-C砖，并与电熔再结合镁铬砖进行了比较，使用结果表明，其侵蚀速度为1.28mm/炉，远高于镁铬砖的1.67mm/炉，使用39炉后发现，渣线MgO-C砖侵蚀均匀，不像镁铬砖那样局部蚀损严重、不均匀[10]。
44低碳镁碳砖及其在精炼钢包上的应用近年来，世界各国都在大力发展炉外精炼工艺，低碳钢和超低碳钢的产量越来越高。
洁净钢工艺要求严格控制耐火材料中碳的含量；二次精炼工艺要求钢水的温度不能下降太多，即要求炉衬具有低的热导率。
因此，开发低碳镁炭砖是非常必要的。
4.1 镁碳砖低碳化后需解决的关键及主要对策镁碳砖中碳含量降低引起的主要问题是热震稳定性及抗渣渗透性下降。
众所周知，镁碳砖中碳含量降低以后，使砖的热导率下降，弹性模量增大，从而使砖的抗热震稳定性变差。
碳含量降低以后，使熔渣及钢水与材料的润湿性增强，材料的抗熔渣及钢水的渗透性变差。
目前对解决这些问题的认识主要包括以下三个方面[11, 12]：(1) 通过改善结合碳的碳结构提高镁碳砖的热震稳定性。
传统镁碳砖的结合剂多为酚醛树脂，这种结合剂炭化以后的炭结构呈各向同性的玻璃态，所以使镁碳砖呈脆性，弹性模量高，对制品的热稳定性不利，且制品的高温强度也低。
在酚醛树脂中引入能石墨化的碳素前躯体后，这种复合结合剂在镁碳砖使用环境下能碳化成为具有流动状或镶嵌状结构的次生碳，或原位形成纳米碳纤维，通过碳结构的改善及纳米碳纤维形成的增强作用来提高低碳镁碳砖的热震稳定性及高温强度。
(2) 优化镁碳砖的基质结构。
镁碳砖的热震稳定性及抗渣渗透性主要取决于基质的组成与结构，在碳含量大幅度降低的情况下，如何提高骨料颗粒与炭粒子的接触频率，即降低碳粒子的尺度并保证其高度分散，是改善低碳镁碳砖热震稳定性及抗渣渗透性的重要措施之一。
通过调整基质配料的粒度组成来控制气孔的尺寸、形状和分布，也会对材料的热导率产生明显影响。
(3) 采用高效抗氧化剂。
随着镁碳砖中碳含量的降低，对碳的氧化保护尤为重要，所以采用合适的高效抗氧化剂也是十分必要的。
4.2 低碳镁碳砖的应用及前景近几年，以日本为代表，应用纳米技术的低碳镁碳砖已有了较大的发展。
所采用的低碳镁碳砖大致可以分为两种类别：(1) 在使用条件下原位形成纳米炭纤维结合的低碳镁碳砖。
这种砖中的w C=1％，在VOD钢包上的使用寿命是传统镁铬砖的两倍。
(2) 纳米结构基质低碳镁碳砖，砖中的w C =3％～5。
在日本，这种砖作为镁铬砖的替代产品，已广泛地应用于RH 精炼炉，其使用寿命明显优于传统镁铬砖。
近年来，国内低碳镁碳砖的开发与应用也取得了较大的进展。
浙江东瑞高级陶瓷有限公司与武汉科技大学专家联合开发的通过采用纳米尺度的碳源和高效抗氧化剂，w c=4～6%的低碳镁碳砖已成功地应用于宝钢120 t VOD精炼钢包的渣线与包壁，冶炼钢种为304，304L，316，409，409L，410等不锈钢种，最高冶炼温度1750℃。
所开发的低碳镁碳砖的使用寿命与进口的镁钙砖相当。
并获得了2008年国家科技进步二等奖的殊荣。
表2为他们所开发的两种低碳镁碳砖典型的性能指标。
[11]低碳镁碳砖是耐火材料工业按照国家工业转型升级一个典型的产品，特别是2010年石墨价格剧烈的变化，对于镁碳砖生产带来了严重的影响，低碳镁碳砖采用少量的鳞片石墨，首先可以少用鳞片石墨资源。
另外，产品在使用时，可以降低热量损失，节能环保。
按照行业统计，镁碳砖消耗为4公斤/吨钢，按照2009年全国5.68亿吨，全国消耗227万吨镁碳砖，低碳镁碳砖目前在宝钢、武钢、太钢广泛使用，已经得到了用户的认可，根据冶炼钢种不同，如有一半高碳镁碳砖被低碳镁碳砖取代，全国需要100万吨以上的用量，所以，镁碳砖生产企业要引起重视，努力开发适合冶炼各钢种的低碳镁碳砖。
55镁碳砖的发展方向低碳镁炭砖是镁炭砖的发展方向之一。
对于低碳镁炭砖来说，最为关键的还是要提高其抗热剥落性能和抗渣渗透性能。