在傳統(tǒng)工藝中，滄州鎂碳磚的碳含量一般在14%-20%，碳的來(lái)源基本上都來(lái)自石墨。這是因?yàn)槭透邷?，質(zhì)量損失小，體積膨脹和收縮程度小，對(duì)渣料的潤(rùn)濕性差。傳統(tǒng)的鎂碳耐火材料在長(zhǎng)期使用的過(guò)程中會(huì)逐漸暴露出以下方面的問(wèn)題：

(1)碳在高溫冶煉過(guò)程中容易被氧化，其氧化后在耐火材料中易形成多孔結(jié)構(gòu)，降低了材料的強(qiáng)度，且導(dǎo)致材料易被熔渣侵蝕和滲透;

(2)高熱導(dǎo)率使鋼水的溫度升高，帶走了更多的熱能，使耗能增加，并導(dǎo)致耐火材料的腐蝕情況變?cè)?

(3)高熱導(dǎo)率使?fàn)t殼、冶金容器變形或損壞;

(4)消耗大量寶貴的石墨資源，增加了CO2和CO的排放量;

(5)作為VOD精煉爐和其他特殊轉(zhuǎn)爐的爐襯材料時(shí)，會(huì)使鋼水的碳含量增加，達(dá)不到低碳潔凈鋼的冶煉標(biāo)準(zhǔn)。

因此，減少碳的使用量，制備低碳鎂碳耐火材料成為研究的必然趨勢(shì)。當(dāng)前研究的低碳滄州鎂碳磚的碳含量一般不高于8%，因?yàn)殡S著碳含量的減少，會(huì)導(dǎo)致鎂碳磚的熱導(dǎo)率變小，彈性模量增大，熱震穩(wěn)定性下降等。相比于高碳鎂碳磚，當(dāng)碳含量降低以后，會(huì)使熔渣滲透進(jìn)磚的孔隙中，導(dǎo)致鎂碳磚的抗渣抗腐蝕能力變差。如何在減少石墨使用量的同時(shí)保持鎂碳磚的優(yōu)越性能，使其在煉鋼工業(yè)中占據(jù)不到的地位，成為當(dāng)今世界國(guó)內(nèi)外學(xué)者爭(zhēng)先研究的熱門(mén)問(wèn)題。

低碳鎂碳磚是不改變傳統(tǒng)的制備工藝，而減少鎂碳磚中的碳含量得到的性能優(yōu)異的耐火材料。由于低碳鎂碳磚中石墨的用量減半，致使石墨具有的高熱導(dǎo)率、極小的熱膨脹系數(shù)和彈性模量等優(yōu)勢(shì)發(fā)揮不出來(lái)，導(dǎo)致低碳鎂碳磚的熱穩(wěn)定性和抗渣抗腐蝕性變差。所以，怎么不降低低碳鎂碳磚的熱穩(wěn)定性和抗渣抗腐蝕性成為研究的關(guān)鍵。我們可以通過(guò)尋找性能更好的炭素原料來(lái)控制鎂碳磚的基質(zhì)結(jié)構(gòu)，達(dá)到提高低碳鎂碳磚的熱穩(wěn)定性和抗渣抗腐蝕性的目的。良好的基質(zhì)結(jié)構(gòu)需要恰當(dāng)?shù)奶克仡w粒來(lái)控制樣品內(nèi)氣孔的組成、形狀、尺寸及分布情況：同時(shí)良好的基質(zhì)結(jié)構(gòu)可以在很大程度上影響材料的熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)和彈性模量，從而改善材料的抗氧化性、熱穩(wěn)定性和抗渣抗腐蝕性。

有學(xué)者使用納米碳作為碳源，在石墨中加入少量不同比例的納米碳，并使總碳量保持在傳統(tǒng)鎂碳耐火材料中總碳量的一半以下，制備了新型鎂碳耐火材料。研究表明，當(dāng)0.9%納米碳和3%石墨混合時(shí)，耐火材料的性能達(dá)到更好值。因?yàn)榧{米碳能夠更均勻地分布在基質(zhì)中，起到填充起始物料大小不一顆粒之間的縫隙以及納米碳內(nèi)部的孔隙的作用，從而降低了耐火材料的顯氣孔率，增大體積密度、強(qiáng)度、耐侵蝕性等。此外，納米碳還能減輕耐火材料體積膨脹或收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，從而改善熱應(yīng)力在耐火材料內(nèi)部分布不均勻的情況，提高熱穩(wěn)定性。由此方法制備的低碳鎂碳磚在降低碳含量的同時(shí)改善了耐火材料的性能，提高了磚的質(zhì)量。

將改性石墨加入到鋼包渣用鎂碳磚中，研究了改性石墨對(duì)鎂碳磚各項(xiàng)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雖然加入0-1%的改性石墨會(huì)對(duì)鎂碳磚的體積密度產(chǎn)生不利影響，但是改性石墨在高溫下產(chǎn)生的體積膨脹能彌補(bǔ)磚的基質(zhì)收縮，填充物料之間的孔隙，從而提高鎂碳磚的抗渣性。當(dāng)加入0.8%的改性石墨時(shí)，鎂碳磚中骨料與基質(zhì)的縫隙最小，抗渣性更好。

使用環(huán)保煤瀝青替代石墨，以酚醛樹(shù)脂作結(jié)合劑，制備了不同溫度熱處理后的鎂碳磚，并檢測(cè)樣品的各項(xiàng)性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著環(huán)保瀝青的逐漸加入，樣品的體積密度降低、顯氣孔率升高、線變化率變小，但耐壓強(qiáng)度顯著增大。通過(guò)顯微結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，高溫下，鎂碳磚中有纖維狀A(yù)lN和納米鎂鋁尖晶石產(chǎn)生，并且溫度越高越有利于該種結(jié)構(gòu)生成。