第六章碱性耐火材料(修改后)解析.docVIP

第六章 碱性耐火材料 以氧化镁或氧化钙或者以两者为主要成分的耐火材料统称为碱性耐火材，主要有镁质耐火材料，镁钙（或称富镁白云石）质耐火材料，白云石质耐火材料，镁橄榄石质耐火材料，镁铬尖晶石质耐火材料，镁铝尖晶石质耐火材料。目前国内外除了镁橄榄石质耐火材料使用比例较小以外，其他材料应用都广泛，但由于镁铬尖晶石质材料存在环境污染问题，使用比例逐渐减少。近20年来，由于冶炼技术的进步，要求耐火材料必须具备优良的高温性能，尤其抗熔渣侵蚀性和渗透性能，因此出现了在MgO-CaO系材料中引入碳系材料的MgOCaO-C系列产品，诸如：MgO-C砖，MgO-CaO-C砖，MgO-Al2O3-C砖等，而且发展之快，应用之广，效果之优是其他材料难与之相比拟的， 以MgO、CaO、或者MgOCaO基组成的碱性耐火材料，其显著特点是耐火度高，高温力学性能好，抗渣蚀能力强，已广泛应用于转炉（尤其复吹转炉）、电炉、炉外精炼、钢包、有色金属冶炼、水泥等工业领域。CaO除了具有上述性能外，还具有除磷除硫净化钢水的作用。镁质耐火材料 通常所说的镁质耐火材料是指MgO含量在85%及其以上的材料，普通镁砖、高纯镁砖，熔粒再结合镁砖，以C2S结合的镁砖等都属于这类耐火材料。冶金镁砂是作为一种产品直接用于冶金炉或其他装置，它也应属镁质耐火材料范畴，仅这种产品应用范围狭窄。镁质耐火材料曾大量用于平炉侧墙，蓄热室，电炉侧墙，炉外精炼SKF熔池、电磁搅拌区、渣线，也曾用于VAD、LF炉熔池和渣线，目前已被MgO-C材料或镁铬材料取代。从目前情况看，镁质耐火材料的发展与其他材料相比日趋暗淡，尤其普通镁砖，C2S结合镁砖等，但所用原料镁砂日趋向高纯高密方向发展，倍受国内外耐火材料工作者的重视，其基本原因在于它是生产各种优质碱性耐火材料的基础。 特性 以MgO为主成分的镁质耐火材料，具有耐火性能高、高温强度大和抗碱性熔渣侵蚀性好的特点是由MgO自身特性决定的。影响这种材料性能的因素主要是化学成分，烧成温度以及与之相关的显微结构。强度 国内外学者研究了化学组成对镁砖性能的影响，结果认为，研究镁砖的高温强度，尤其是高温抗折强度，实为研究镁砖的关键指出，高温强度大的镁砖，抗渣性能和抗热震性能皆优。M.Peatfield和D.R.F.Spencer等人研究了SiO2、Al2O3、Fe2O3、Cr2O3、B2O3等杂质对镁砖高温抗折强度的影响，指出B2O3影响最大。化学成分的影响CaO和SiO2 砖中CaO和SiO2对其强度影响颇大，在烧成过程活性大的CaO应先与SiO2反应生成CaOSiO2 化合物，它们可以是CaOSiO2,也可以是2CaOSiO2,或3CaOSiO2，这与CaO和SiO2,含量比有关。倘若CaO含量SiO2, CaO与SiO2反应后，多余SiO2必与MgO反应，并进一步与CaO-SiO2反应，生成熔点低的CaOMgO(·SiO2（CMS）或3CaOMgO(·2SiO2（C3MS2），从而显著降低镁砖的高温强度，调整CaO和SiO2含量，使其形成C2S高温相，避免CMS和C3MS2低熔相形成非常必要。曾研究过CaO/SiO2克分子比对镁砖性能的影响，结果显示[2]，当CaO/SiO2克分子比为2.02.5，SiO2含量0.80.9wt%时，砖的显气孔率最低，1400℃下的抗折强度最高，1500蠕变速率最小，D.R.F.Spencer等人研究下不同CaO/SiO2对含SiO2 0.3wt%和0.85 wt%的镁砖高温抗折强度的影响，指出，当CaO/SiO22.0时，可获得最高强度若SiO2含量增加，获得最高强度时的CaO/SiO2也相应降低。国内外研究CaO/SiO2克分子比对镁砖高温强度的变化规律非常相似，结果也很吻合。在研究含SiO20.3~0.8wt%，CaO/SiO2比为3.0时的镁砖的高温应力—应变关系时，认为，镁砖的变形量随着SiO2含量的增加而增大，而随MgO含量的提高而降低。因此，为提高高温强度降低变形量，应提高砖中的MgO含量，尽可能降低SiO2含量，若料中SiO2给定时，可调整CaO/SiO2比，以获取最大的高温抗折强度。 Al2O3、Fe2O3和Cr2O3的影响 在天然菱镁矿制取的镁砂中，通常含有Al2O3和Fe2O3等杂质，对于我国辽宁菱镁矿来说，Al2O3和Fe2O3含量较低，一般分别在0.2~0.3%和0.6~0.8%之间，尽管含量较低，但对镁砖高温强度有不同程度的影响，当镁砖中的CaO和SiO2含量极低，而且CaO/SiO2很低的条件下，可将Al2O3、Fe2O3和Cr2O3与MgO的相关系视为MgO-Al2O3、MgO-Fe2O3和MgO-Cr2O3系。MgO-Fe2O3系中的MgO(Fe2O3分解温度（固化温度）高达1