近幾年,由于沈陽鎂碳磚的使用范圍和使用量越來越大,推動(dòng)了對沈陽鎂碳磚的更深入研究,研究范圍和方向也越來越廣泛。現(xiàn)階段的研究方向主要有開發(fā)新型結(jié)合劑、抗氧化劑和添加劑等,而且各個(gè)方面都取得了不小的成果。
(1)結(jié)合劑技術(shù)的研究。
用酚醛樹脂做結(jié)合劑生產(chǎn)鎂碳磚是鎂碳磚結(jié)合劑發(fā)展的一次重大跨越。酚醛樹脂常溫下即可使用,粘度高,粘接力強(qiáng),能夠很好的將鎂碳磚所用原料結(jié)合在一起。高溫炭化后,低熔物雜質(zhì)少,殘?zhí)苛吭?0%左右?,F(xiàn)階段對耐火材料用酚醛樹脂的研究主要在對樹脂進(jìn)行改性上,一方面趨向于改善樹脂殘?zhí)康慕Y(jié)構(gòu)和性能。另一方面趨向于合成新型的網(wǎng)絡(luò)互穿的高性能酚醛樹脂,改善樹脂本身結(jié)構(gòu),使其固化后,能形成更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而提高鎂碳磚強(qiáng)度,同時(shí)降低酚醛樹脂的生產(chǎn)成本;
(2)抗氧化劑的研究。
石墨不溶于水、不溶于稀酸稀堿、有機(jī)溶劑和高溫爐渣,所以石墨抗渣性能力非常強(qiáng),但石墨高溫下很容易被氧化,石墨被氧化后,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)損壞,各項(xiàng)性能明顯下降,所以為了防止石墨被氧化就必須適當(dāng)加入抗氧化劑,加入抗氧化劑后,鎂碳磚在現(xiàn)場使用的時(shí)候抗侵蝕能力明顯提高。常用的抗氧化劑有金屬硅粉、金屬鋁粉。鄒明等人用LF爐渣做實(shí)驗(yàn),來測定各種抗氧化劑在鎂碳磚中的抗氧化情況。發(fā)現(xiàn)鎂碳磚中的抗氧化劑金屬鋁粉和金屬硅粉都優(yōu)先于石墨和空氣中的氧氣和二氧化碳反應(yīng)??寡趸瘎┍谎趸蟮漠a(chǎn)物產(chǎn)生體積膨脹堵塞氣孔,能有效保護(hù)鎂碳磚中的石墨進(jìn)一步被氧化,提高鎂碳磚的抗渣能力。SiC和B4C也是優(yōu)良的鎂碳磚的抗氧化劑。葉小葉研究了各種抗氧化劑如Al、Si、SiC和B4C等在1300℃和1500℃下的抗氧化能力,發(fā)現(xiàn)在這兩種溫度下B4C抗氧化效果更好。B4C反應(yīng)后產(chǎn)生的硼酸鎂復(fù)合物在1360℃以上后會變成液態(tài),液態(tài)的硼酸鎂復(fù)合物填充開口氣孔,對鎂碳磚的抗氧化性有積極作用;
(3)新型添加劑的研究。
為了不斷的提高鎂碳磚各項(xiàng)性能,科研人員不斷在尋找新型添加劑,華旭軍、朱伯銓等在低碳鎂碳磚中加入TiC-C復(fù)合粉體用來提高低碳鎂碳磚抗熱震穩(wěn)定性。徐娜,李志堅(jiān)等人對鎂碳磚中加入TiN進(jìn)行了抗渣性研究,發(fā)現(xiàn)渣蝕層中生成高熔點(diǎn)的CaTiO3,增加了渣的粘度,降低了渣的滲透,脫碳層中有CaTiO3、2MgO·TiO2、TiC、Ti(C,N)固溶體等高熔點(diǎn)礦物相,這些對鎂碳磚的抗渣性都有積極作用。
自鎂碳磚出現(xiàn)后,以其各項(xiàng)優(yōu)異性能,很快的取代了各類煉鋼爐上的爐襯材料,從而被廣泛使用。隨著冶煉技術(shù)不斷的更新,對耐火材料的要求越來越苛刻。低碳鎂碳磚開始被越來越多的企業(yè)采用,同時(shí)在含碳耐火材料中引入三氧化二鋁來提高含碳制品的特殊性能。傳統(tǒng)的鎂碳磚碳含量在10%wt~20%wt,在長期的使用過程中,越來越多的企業(yè)發(fā)現(xiàn)有以下幾方面的問題:
(1)鎂碳磚熱導(dǎo)率高熱量損失快,這樣就必須提高出鋼溫度,導(dǎo)致能耗大,出鋼溫度高又增加了對耐火材料的侵蝕;
(3)消耗大量寶貴的石墨資源。
為了解決以上這些問題,近幾年開始研究性能優(yōu)異,碳含量低的鎂碳磚來替代普通鎂碳磚用在精煉鋼包上。這方面的研究工作越來越受到國內(nèi)外業(yè)界的重視。已經(jīng)取得了突破性的成果。
鎂碳磚低碳化后引起的主要問題是熱震穩(wěn)定性和抗渣滲透性下降。當(dāng)碳含量降低到一定范圍后會引起一系列的連鎖問題,碳含量過低后,鎂碳磚內(nèi)部無法形成連續(xù)碳網(wǎng),這樣就導(dǎo)致鎂碳磚的熱導(dǎo)率下降,彈性模量增大,鎂碳磚的抗熱震穩(wěn)定性變差。碳含量過低后的另一個(gè)問題就是增強(qiáng)了鎂碳磚與鋼水和鋼渣的潤濕性。由于石墨含量降低,鎂碳磚抵抗鋼水和鋼渣浸潤能力變差,這樣導(dǎo)致抗鋼水和熔渣的滲透性變差,使鎂碳磚在使用的時(shí)候損耗加快。
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