镁碳砖是20世纪70年代兴起的新型耐火材料,它是以高温烧结镁砂或电熔镁砂和炭素材料为原料,用各种碳质结合剂制成的不烧耐火材料,镁碳砖即保持了碳性耐火材料的优点,同时又彻底改变了以往碱性耐火材料的耐剥落性能差,容易吸收炉渣的固有缺点。
目前为止,在钢铁冶金行业仍大量的使用镁碳砖,镁碳砖的应用改进了转炉的各项技木经济指标,降低了耐火材料的消耗。此外,作为一种不烧制品,同传统的烧成镁白云石砖相比,镁碳砖生产的燃料消耗至少节约80%以上。
镁碳砖因其组成材料是氧化镁和碳,两者都具有很高的熔点,且两种成分互不固熔,因此镁碳砖具有较高的抗熔化性能。
镁碳砖是一种复合结构,其主要部分系采用了对碱性渣有很强的抗渣蚀性的氧化镁熟料以及与熔渣润湿性差的碳,所以具有优良的耐渣蚀性。尤其是其抵抗熔渣的渗透能力强,与旧式的烧成碱性砖相比,镁碳砖的渗透层要浅得多。
由干石墨具有优良的耐热冲击性能,因此继承了石墨优良特性的镁碳砖,具有热导率高,线膨胀系数和弹性模量比较小,而高温强度比较大的特性,基本上避免了使用过程中因崩裂而造成的组织破坏和剥落现象。
镁碳砖除了具有上述的优良特性外,还具有较好的热态抗蠕变性能,镁碳砖与其他陶瓷结合砖相比,显示出特别好的抗变性能。
自氧气转炉问世以来,炉衬材料经历了3个阶段的演变:焦油白云石砖–烧成碱性油浸砖–镁碳砖。20世纪80年代以来,炼钢转炉及其炉衬耐火材料有了很大的发展,就炼钢转炉来说,已完成了向大型化、自动化发展的过程。目前正在向复吹化,高温化发展。
在冶炼过程中,转炉各部位的使用条件、损毁情况是各不相同的,对于不同使用条件的转炉各个部位,所砌筑的耐火材料也不一样。
(1)炉口:由于炉口温度变化剧烈,熔渣和高温废气的冲刷较质害,并在清除废钢和加料时,炉门受到撞击,所以用于炉口的耐火材料必须具有较高的抗热震性和抗渣性,要耐熔渣和高温废气的冲刷,且不易于挂钢并易于清理。
(2)炉帽:炉帽是受渣蚀较严重的部位,同时还受温度变化,以及碳的氧化和含尘废气的冲刷等作用,故需用抗渣性强和抗热震性强的镁碳砖。
(3)装料侧:吹炼时炉渣和钢水的喷溅作用容易对装料侧造成化学侵蚀、磨损、冲刷。以及装料侧还受到装入废钢和铁水的直接撞击和冲蚀,带来严重的机械性损伤,因此要求镁碳砖除具有较高的抗渣性和相当高的高温强度外,还必须具备相当好的抗热震性,通常采用加人防氧化剂的高强度镁碳砖。
(4)出钢侧:出钢侧基本不受装料时的机械损伤,热震影响也较小,但受到出钢时钢水的热冲击和冲刷作用,损毁速度远比装料侧小,当采用与装料侧相同的材质时,为了保持转炉炉衬的均衡寿命,采用厚度较装料侧薄的构造形式砌筑。
(5)渣线部位:渣线是炉衬与熔渣长期接触而受渣蚀严重的部位,在出钢侧,由于炉渣的位置随出钢时间而变化,多不明显。在排渣侧,由于强烈的渣蚀和遭受到炉腹部位在吹炼过程中受到的其他的作用的共同影响,损毁严重,因此需要砌筑具有优良抗渣性的镁碳砖。
(6)耳轴两侧:耳轴两侧除受吹炼时的损毁作用以外,表面无保护层的覆盖,不太易修补,故炉衬材质中的碳易氧化,因而损毁严重,应砌筑抗渣性优良,抗氧化性强的高级镁碳砖。
(7)炉缸和炉底:这些部位在吹炼时受到钢水的剧烈冲刷,但与其他部位相比,损毁一般较轻,可选用碳含量低的镁碳砖,也可采用焦油白云石砖。当采用高速吹炼而熔池较
浅时,炉底中心部位损毁可能严重。此外,当采用底吹时,这些部位损毁可能加重,应采用和炉腹装料侧相同的材质。
目前,为提高转炉的技术经济指标,普遍采用综合砌筑。