在耐火氧化物中,碳可以减小熔渣、钢水与耐火材料的润湿性,江苏干式捣打料增加其导热性,降低其膨胀,因而使耐火材料具有优良的抗热震性能。另外,碳具有较高的热稳定性,其升华温度约4000℃。在110~140bar的压力下,碳在相图中的三相点(固/液/气)接近 4020℃,因此,在低于110bar压力时,碳升华而不熔化。转炉干式捣打料由于碳在高温下氧化,因此以上研究结果只能在特定的条件下才能应用。目前,含碳耐火材料最重要的应用领域为:转炉、电炉和钢包工作衬2.熔炼金属用坩埚3.连铸用关键部件4.高炉炼铁用耐火材料.
混料过程中,为了使石墨均匀地包围在镁砂颗粒周围,加料顺序应为:镁砂颗粒→结合剂→石墨→镁砂细粉与添加剂粉。由于石墨含量大、密度小,添加剂量又非常少,欲混合均匀,需要较长的时间,但混合时间过长又容易使镁砂颗粒周围的石墨和细粉脱落,所以混合时间要适当。镁碳砖的成型是使耐火砖组织结构致密化的重要因素:由于泥料中石墨量大,骨料临界颗粒小,因此宜采用高压成型并严格按照先轻后重,多次加压的操作规程压制,以免产生成型裂纹。采用抽真空,排气加压的操作规程。另外,高压成型的砖坯表面非常光滑,搬运和筑砌时易滑动,所以成型后的砖坯要采取浸渍或涂抹0.1一2mm厚的热硬性树脂形成树脂膜防止滑动。一般称这种处理为防滑处理。
生产MgO-C砖常用的结合剂有煤焦油,煤沥青和石油沥青,以及特殊碳质树脂,多元醇,沥青变性酚醛树脂,合成树脂等。目前所用到的结合剂有以下几种类型:沥青类物质。焦油沥青是一种热塑性材料,具有与石墨、氧化镁亲和力大,炭化后残碳率高,成本低的特点,过去曾大量使用;但是焦油沥青中含有致癌的芳香烃,尤其是苯并茁含量高;由于环境意识的加强,现在焦油沥青的使用量在减少。树脂类物质。合成树脂是由苯酚和甲醛反应制得,在常温下便能和耐火材料颗粒很好的混合,炭化后残碳率高,是当前生产MgO-C砖用主要结合剂;但它炭化后形成的玻璃态网络结构,对耐火材料的抗热震性和抗氧化性都不理想。
镁砂是生产MgO–C砖的主要原料,有电熔镁砂和烧结镁砂之分。电熔镁砂与烧结镁砂相比具有方镁石结晶粒粗大、颗粒体积密度大等优点,是生产镁碳砖中主要选用的原料。生产普通镁质耐火材料,对镁砂原料要求主要具有高温强度和耐侵蚀性能,因此注重镁砂的纯度及化学成分中的C/S比和B2O3含量。随着冶金工业的发展,冶炼条件日益苛刻,在冶金设备(转炉、电炉、钢包等)上应用的MgO–C砖所用的镁砂,除了化学成分外,在组织结构方面,还要求高密度和大结晶。
以电熔法使镁铬混合粉料熔融,通过熔体析晶,形成显微结构相当均匀的、以镁铬尖晶石和方镁石混晶为主要相组成的原料,把这种电熔镁铬料粉碎成一定颗粒粒度,混合成型,经烧成以制备再结合砖,或直接用做化学结台砖。再结合砖的显微结构特征是高度的直接结合和含有大量的尖晶石脱溶相:含有大量脱溶相的基晶,从本质上改变了方镁石的物理化学性质,如降低热膨胀系数、提高抗热震性,改善对酸-碱性渣侵蚀的抵抗能力。再结合砖有同熔铸砖使用效果相似的性状,但有比熔铸砖更好的耐温度急变性和更均匀的显微结构。