张掖镁碳砖现状、存在问题及未来的研究方向

      近几年，由于张掖镁碳砖的使用范围和使用量越来越大，推动了对张掖镁碳砖的更深入研究，研究范围和方向也越来越广泛。现阶段的研究方向主要有开发新型结合剂、抗氧化剂和添加剂等，而且各个方面都取得了不小的成果。

(1)结合剂技术的研究。

      用酚醛树脂做结合剂生产镁碳砖是镁碳砖结合剂发展的一次重大跨越。酚醛树脂常温下即可使用，粘度高，粘接力强，能够很好的将镁碳砖所用原料结合在一起。高温炭化后，低熔物杂质少，残炭量在50%左右。现阶段对耐火材料用酚醛树脂的研究主要在对树脂进行改性上，一方面趋向于改善树脂残炭的结构和性能。另一方面趋向于合成新型的网络互穿的高性能酚醛树脂，改善树脂本身结构，使其固化后，能形成更加复杂的网络结构，从而提高镁碳砖强度，同时降低酚醛树脂的生产成本；

(2)抗氧化剂的研究。

      石墨不溶于水、不溶于稀酸稀碱、有机溶剂和高温炉渣，所以石墨抗渣性能力非常强，但石墨高温下很容易被氧化，石墨被氧化后，产品结构损坏，各项性能明显下降，所以为了防止石墨被氧化就必须适当加入抗氧化剂，加入抗氧化剂后，镁碳砖在现场使用的时候抗侵蚀能力明显提高。常用的抗氧化剂有金属硅粉、金属铝粉。邹明等人用LF炉渣做实验，来测定各种抗氧化剂在镁碳砖中的抗氧化情况。发现镁碳砖中的抗氧化剂金属铝粉和金属硅粉都优先于石墨和空气中的氧气和二氧化碳反应。抗氧化剂被氧化后的产物产生体积膨胀堵塞气孔，能有效保护镁碳砖中的石墨进一步被氧化，提高镁碳砖的抗渣能力。SiC和B4C也是优良的镁碳砖的抗氧化剂。叶小叶研究了各种抗氧化剂如Al、Si、SiC和B4C等在1300℃和1500℃下的抗氧化能力，发现在这两种温度下B4C抗氧化效果更好。B4C反应后产生的硼酸镁复合物在1360℃以上后会变成液态，液态的硼酸镁复合物填充开口气孔，对镁碳砖的抗氧化性有积极作用；

(3)新型添加剂的研究。

      为了不断的提高镁碳砖各项性能，科研人员不断在寻找新型添加剂，华旭军、朱伯铨等在低碳镁碳砖中加入TiC-C复合粉体用来提高低碳镁碳砖抗热震稳定性。徐娜，李志坚等人对镁碳砖中加入TiN进行了抗渣性研究，发现渣蚀层中生成高熔点的CaTiO3，增加了渣的粘度，降低了渣的渗透，脱碳层中有CaTiO3、2MgO·TiO2、TiC、Ti(C，N)固溶体等高熔点矿物相，这些对镁碳砖的抗渣性都有积极作用。

      自镁碳砖出现后，以其各项优异性能，很快的取代了各类炼钢炉上的炉衬材料，从而被广泛使用。随着冶炼技术不断的更新，对耐火材料的要求越来越苛刻。低碳镁碳砖开始被越来越多的企业采用，同时在含碳耐火材料中引入三氧化二铝来提高含碳制品的特殊性能。传统的镁碳砖碳含量在10%wt～20%wt，在长期的使用过程中，越来越多的企业发现有以下几方面的问题：

(1)镁碳砖热导率高热量损失快，这样就必须提高出钢温度，导致能耗大，出钢温度高又增加了对耐火材料的侵蚀;

(3)消耗大量宝贵的石墨资源。

      为了解决以上这些问题，近几年开始研究性能优异，碳含量低的镁碳砖来替代普通镁碳砖用在精炼钢包上。这方面的研究工作越来越受到国内外业界的重视。已经取得了突破性的成果。

      镁碳砖低碳化后引起的主要问题是热震稳定性和抗渣渗透性下降。当碳含量降低到一定范围后会引起一系列的连锁问题，碳含量过低后，镁碳砖内部无法形成连续碳网，这样就导致镁碳砖的热导率下降，弹性模量增大，镁碳砖的抗热震稳定性变差。碳含量过低后的另一个问题就是增强了镁碳砖与钢水和钢渣的润湿性。由于石墨含量降低，镁碳砖抵抗钢水和钢渣浸润能力变差，这样导致抗钢水和熔渣的渗透性变差，使镁碳砖在使用的时候损耗加快。