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耐火材料行业知识

镁钙系耐火材料的特点

天然白云石砂的质量受原矿特性影响很大,如CaO分布不均、易水化、耐蚀性差等,已不适合日益苛刻的冶炼条件。我们今天所说的镁钙系耐火材料除包括传统白云石材料、镁白云石材料外,更主要是可实现低杂质化、易控制镁钙比和调节氧化钙在材料组织中分布的这一类优质、高纯、抗水化的合成镁钙系耐火材料。这种材料集中了MgO、CaO各自优点,MgO、CaO均为NaCl型结构,立方晶系,面心立方点阵,Fm3m空间群。MgO格子常数a0=0.4211nm,密度为3.581g/cm3,熔点为2800℃耐熔蚀性优良,但热稳定性差,且易被炉渣侵透,在1600℃以上MgO与C反应MgO+C→Mg(g)+CO,出现失重,这是导致镁碳砖损毁的重要原因之一。CaO格子常数a0=0.48106nm,密度3.581g/cm3,熔点2572℃,也是高熔点氧化物,其热膨胀系数小,高温蒸汽压低,具有良好的耐结构剥落性和炉渣侵润性,在大于2100℃,CaO才能与C反应。从各种氧化物的△G—T图可知,CaO的标准生成自由能最低,最稳定。在高的冶炼温度下,镁碳材料已不适用,必须用镁钙系材料。另外,CaO与炉渣组分反应,可生成高熔点物质C2S、C3S,提高炉渣熔点和粘度,,在工作面上形成渣覆盖层,防止渣液进一步侵蚀,改善材料抗渣性。CaO具有很强的化学活性,能够除去钢中Al、S、P等杂质,具有净化钢液功能。对实际发生反应,炉渣处于溶解状态时CaO=Ca2++O2-生成渣中O2-,其中要作用脱磷、脱硫: 
S+O2-=O+S2-(炉渣中硫) 
P+5/2O+3/2O2-=PO43-(炉渣中磷) 
O2-量多,上述反应向右进行,硫、磷移到炉渣中。 
将MgO、CaO合在一起,制成的镁钙系耐火材料具有一系列优良特性: 
(1)耐高温性主要成分MgO、CaO均为高熔点氧化物,二者共熔温度也在2300℃以上,这类材料具有良好的耐高温性; 
(2)抗渣性镁钙系耐火材料具有良好的抗渣性,特别是随着渣的碱度提高,炉渣侵蚀量迅速下降。侵入砖中的炉渣与砖中的CaO反应生成C2S、C3S,使炉渣粘度变高,润湿角增大,限制炉渣向砖深部渗透,不致形成厚的胶质层。对于低碱度炉渣镁钙砂中的CaO先行溶解,使渣高碱度化,高粘度化而更难溶解,镁钙砂颗粒能提高抗渣性。 
(3)抗热震性镁钙系耐火材料含有较多游离CaO,在高温下,蠕变大,塑性好,可以缓冲因温度波动产生的热应力,具有良好的抗热震性,适合于炉外精炼中温度变化剧烈的工作环境。 
(4)高温真空下的稳定性高纯镁白云石在高温真空下很稳定,失重速率很小,这一点明显优越于镁铬砖,更适合于使用在具有高温真空工作环境的炉外精炼中。 
(5)净化钢液镁钙系材料中存在较多游离CaO,易与钢液中的S、P等杂质反应,使其转移到炉渣中,具有除杂质、净化钢液功能,这是其它耐火材料无法比拟的显著特性,在冶炼洁净钢、特殊钢中是首选的最佳耐火材料。 


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