鋼鐵產(chǎn)業(yè)一直是我國(guó)的經(jīng)濟(jì)支柱型產(chǎn)業(yè)。隨著社會(huì)的飛速發(fā)展,合金鋼、低碳鋼等鋼種的需求越來越大,對(duì)冶金耐火材料的要求也越來越高。自二十一世紀(jì)以來,鎂碳材料是冶金領(lǐng)域必不可少的堿性耐火材料。它被廣泛用于轉(zhuǎn)爐爐襯、鋼包渣線等部位。相較于傳統(tǒng)鎂碳材料,低碳鎂碳材料(碳含量≤8%(w))可以降低其對(duì)鋼水滲碳量,緩解鋼水脫碳的壓力。同時(shí),減少碳的使用量是對(duì)不可再生資源的一種保護(hù),符合我國(guó)發(fā)展綠色工業(yè)的趨勢(shì)。低碳鎂碳材料在冶煉特殊鋼時(shí)已得到很好的應(yīng)用。
目前電爐爐墻幾乎全部采用鎂碳磚砌筑,因此鎂碳磚的壽命決定了電爐的使用壽命,決定電爐用鎂碳磚質(zhì)量的主要因素包括MgO源的鎂砂純度、雜質(zhì)種類、方鎂石晶粒結(jié)合狀態(tài)和晶粒尺寸;作為碳引入來源的鱗片狀石墨的純度、結(jié)晶程度和鱗片大小;通常選用熱固性酚醛樹脂作為結(jié)合劑,主要影響因素是加入量和殘?zhí)剂俊,F(xiàn)在已經(jīng)證明鎂碳磚中添加抗氧化劑能夠改變和改善其基質(zhì)結(jié)構(gòu),但是在電爐正常的操作條件下使用時(shí),抗氧化劑并不是鎂碳磚必要的組成原料,

脫碳疏松層。反應(yīng)致密帶也成為渣侵帶,是鎂碳磚脫碳形成大量氣孔后高溫液相熔渣滲入磚體內(nèi)部的侵蝕區(qū)域。在該區(qū)域內(nèi),熔渣中FeOn被還原為金屬鐵,甚至固溶于MgO中的脫溶相和晶間Fe2O3也被還原為金屬鐵。熔渣滲入磚中的深度主要決定于脫碳疏松層的厚度,通常終止于殘存石墨的地方。在正常情況下,鎂碳磚中由于石墨的存在其脫碳層都是比較薄的。
電爐出鋼口有出鋼槽傾動(dòng)出鋼和爐底出鋼兩種方式。當(dāng)采用出鋼槽傾動(dòng)出鋼時(shí),基本不采用鎂碳磚,而選擇Al2O3質(zhì)或者ZrO2質(zhì),并添加C、SiC和Si3N4等非氧物。當(dāng)采用爐底出鋼時(shí),出鋼口則由外部套磚和內(nèi)部管磚組成。爐底出鋼口采用鎂碳磚質(zhì)管磚,管磚孔徑尺寸則根據(jù)爐子容量、出鋼時(shí)間等因素決定,一般內(nèi)經(jīng)為140260mm。
某鋼廠電爐把中擋和低擋鎂碳磚用在出鋼口,出銅口兩側(cè)部位代替原來使用的燒結(jié)鎂磚初步取得較好的效果,爐齡由60爐左右提高到了1倍多。使用后渣線部位的鎂碳磚保持較完整,不粘渣。渣線部位不需補(bǔ)爐,即減輕勞動(dòng)強(qiáng)度又提高鋼液純度和生產(chǎn)率。
實(shí)際上,對(duì)于存在結(jié)構(gòu)剝落和高溫剝落的RH爐用耐火材料,鎂碳磚則是一種合適的耐火材料。因?yàn)樵诜乐谷墼鼭B透和抗熱震性方面,鎂碳磚要比鎂鉻磚略高一等。
鎂碳磚在RH爐側(cè)墻上使用時(shí),其損毀的形式是在工作表面以下形成數(shù)毫米厚的脫碳層或熔渣滲入層,沒有龜裂發(fā)生。這就是鎂碳磚在RH爐上使用時(shí)其壽命高的主要原因。
鎂碳磚在RH爐上使用的主要問題是在冷端發(fā)生顯著的氧化作用。其解決的辦法有:
(1)向鎂碳磚的配料中加入金屬等抗氧化劑(在這種條件下,Al比Al-Si的效果好);
(2)在筑襯時(shí),采用MgO結(jié)合劑進(jìn)行施工,以防止鎂碳磚的氣相氧化作用的發(fā)生。