镁碳砖生产目前存在的问题及发展趋势
发布日期： 2020-04-27 10:31:28 阅读量（683） 作者：刘梓明传统镁碳砖中的碳含量较高，一般在10~20%的区间范围内。由于镁碳砖中碳的存在，大大改善了镁碳砖的性能，使得其在某些性能上优于镁铬砖、镁白云石砖等，但是由于冶金技术的进步及其对耐火材料提出的苛刻要求，使得传统镁碳砖在使用过程中出现了一系列的问题：石墨优良的导热系数，增加了炼钢过程中的热损耗，浪费了能源;过高的石墨含量，会在炉外精炼的过程中使得钢液中碳含量增加，影响钢液的质量，不利于钢中碳含量的降低;此外，石墨是一种宝贵的不可再生资源，传统镁碳砖中过分依赖于石墨，这对资源的可持续利用不利。
但是单纯的降低镁碳砖中石墨的含量，不但会使得镁碳砖的热导率降低，同结合剂碳素原料镁砂破粉碎筛分配料混练成型热处理时也会增大镁碳砖的弹性模量，这将会使材料的热震稳定性降低;此外，由于石墨与钢液及熔渣的润湿性低，如果降低镁碳砖中的石墨含量，将使得镁碳砖更容易被钢液及熔渣侵蚀，导致材料的抗侵蚀性能降低。因此，研究具有较低石墨含量且同时具有优良热震稳定性及抗渣侵蚀性能的镁碳砖已成为当前人们研究的重点，也是镁碳砖今后发展的新方向。
为解决这些矛盾及改善低碳镁碳砖的性能，国内外的研究者们主要从改进结合炭的炭结构、优化基质、采用高效抗氧化剂等着手，进行了以下方面的工作：
(1)改性镁砂颗粒
MasayoshiKakihara等人为了解决低碳镁碳砖的热剥落性差，通过在镁砂颗粒表面制备一个薄薄的沥青涂层，以降低镁砂颗粒在使用过程中的热膨胀，以此来达到提高低碳镁碳砖的热震稳定性。
(2)改变碳源的种类及石墨的粒度
HirokiYasumitsu等人为了改进低碳镁碳砖的热学及力学性能，通过在镁碳砖的基质中添加纳米碳黑，研究其对镁碳砖的影响。结果表明通过添加少量的碳黑(为单球形碳黑和聚合形碳黑的混合物)，镁碳砖显示出出众的优良性能，如弹性模量的降低，缓和不同微粒之间的热应力等，提高了低碳镁碳砖的热震稳定性及抗侵蚀性。
MousomBag1等人研究了添加纳米尺寸碳对镁碳砖的影响。结果表明，添加少量的纳米尺寸碳，使得含碳量约为普通镁碳砖一半的新型镁碳砖仍具有优良的性能。添加不同量的纳米尺寸碳对性能的影响不同，发现添加0.9wt%的纳米尺寸碳和3wt%的石墨作为混合碳源，使得材料具有性能。添加纳米碳级能在基质中更好的分布，填充气孔，增大体积密度，使得镁碳砖的强度增加，抗侵蚀性增强。此外，纳米尺寸碳能吸收和缓解由于热膨胀和耐火材料微粒的收缩所引起的热应力，减少了材料内部不同部分之间的热应力，改善了材料的热震稳定性。
王志强等人分别研究了100目、1000目、100目+1000目型鳞片石墨对低碳镁碳砖的物理性能的影响。结果表明、含100目+1000目型鳞片石墨的镁碳砖的抗氧化性能最好且热导率最大。
欧阳军华等研究了4种不同粒度的石墨对镁碳砖物理性能、抗氧化性及热震稳定性的影响，结果表明，当石墨含量为4wt%时，由于粒度小的石墨改善了镁碳砖的基质结构，使得其抗氧化性及热震稳定性均得到了提高，且添加了粒度为200目石墨的镁碳砖性能最佳。此外，郭敬娜等人的研究表明，添加了1000目鳞片石墨的镁碳砖的热震稳定性得到了改善，高于添加了180目鳞片石墨的镁碳砖。
李培等人研究了碳含量的变化对镁碳砖抗氧化性能、热震稳定性等性能的影响，结果表明：碳含量在6%~8%时，镁碳砖的抗氧化性能、热震稳定性最好。
刘刚等人在镁碳砖中分别添加了石墨和炭黑，测试其高温线变化及热震稳定性等性能，结果表明：对于具有相同碳含量的镁碳砖，含炭黑试样的热震稳定性高于含普通石墨试样。
唐光盛等人研究在镁碳砖中添加炭黑N220的抗热震性，结果表明，添加了3%N220的镁碳砖具有与含16%石墨镁碳砖类似的热震稳定性。
杨红在镁碳砖中加入了鳞片石墨和特殊石墨，研究对其线膨胀率及热震稳定性的影响，结果表明，添加了特殊石墨和鳞片石墨的混合碳源能提高其热震稳定性。
(3)改性结合剂
MasatoTanaka等人研究了在低碳镁碳砖中添加纳米尺寸基质，结果表明添加了纳米尺寸基质以后的镁碳砖，一方面使碳含量降低且同时保证了材料的热震稳定性，另一方面减小了转炉的热损耗。
唐光盛等人将纳米炭黑及酚醛树脂通过高速搅拌，制得复合结合剂，研究其对镁碳砖力学性能的影响，结果表明，复合结合剂使得结合剂炭化后的石墨化程度提高，基质内形成微气孔，提高了镁碳砖的常温抗折强度、高温抗折强度等力学性能。
(4)高效抗氧化剂
V.Roungos等人研究了在铝碳耐火材料中分别单添、复添纳米尺寸镁铝尖晶石(MgAl2O4)，α-Al2O3，碳纳米管(CNTs)等。结果表明，同时添加碳纳米管和α-Al2O3的铝碳耐火材料具有更好的热震稳定性，且能使材料在降低碳含量的同时具有与普通铝碳耐火材料相当的性能。
有学者研究了在镁碳砖中添加特殊添加剂对热震稳定性的影响，结果表明，添加了特殊添加剂的低碳镁碳砖具有与传统镁碳砖相同的热震稳定性。
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