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。
蓝晶石粉可以在低于1350℃下发生转化反应产生较小体积膨胀,析出的SiO2又可与材料中的α-Al2O3反应生成莫来石,这样也有助于结合。如果在液相范围内产生膨胀,那么膨胀会引起液体的移动,浇注料的许多空隙可能被液体填充。所以莫来石的生成不仅能够提高浇注料的结构强度,改善烧后线变化,而且还能部分消除浇注料在高温和冷却过程中产生的收缩裂缝,从而提高浇注料的使用寿命,所以,在细粉中应添加适量的蓝晶石粉。但其加入量过大时,导致浇注料剥落,故其加入量以10%左右为宜。
可塑性是指耐火材料与结合剂、稀释剂调制到规定稠度并揉搓成型后,当承受外力时,形状虽然改变但却不开裂的性能。一般说来,凡掺加了结合剂的耐火材料均具有一定的可塑性。耐火可塑料、捣打料、结合黏土或掺有某些结合剂的物料,具有较明显的可塑性质,但用机械压制的半干成型制品的可塑性极差。耐火砖砌筑需要在常温及高温下都具有一定黏合力的材料,故通常使用耐火泥浆。硅质、黏土质、高铝质、镁质耐火泥浆,在常温下,通过分子间力,实现耐火材料制品之间的粘合。在高温环境中,由于烧结作用,则可实现陶瓷结合。为了能再较低温度下实现陶瓷结合,可以在泥浆中要掺加一些促烧结。
在普通和特种耐火材料中,常用的品种主要有以下几种:用量较大的有硅砖和粘土砖。硅砖是含93%以上SiO2的硅质制品,使用的原料有硅石、废硅砖等。转炉精炼炉盖硅砖抗酸性炉渣侵蚀能力强,但易受碱性渣的侵蚀,它的荷重软化温度很高,接近其耐火度,重复煅烧后体积不收缩,甚至略有膨胀,但是抗热震性差。滨州精炼炉盖硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。粘土砖中含30%~46%氧化铝,它以耐火粘土为主要原料,耐火度1580~1770℃,抗热震性好,属于弱酸性耐火材料,对酸性炉渣有抗蚀性,用途广泛,是生产量的一类耐火材料。
低导热可以实现筒体温度下降和减少散热损失,从而降低能耗。轻量化:设计材料结构,在保证必须的耐碱性等功能性前提下实现轻量化;微孔技术:研究微结构和性能可调控工艺技术;多层复合技术:研究层结构耐火材料复合界面的全寿命热匹配稳定性调控技术。主要有:轻质耐碱浇注料、低导热抗剥落砖、多层复合硅莫砖、多层复合莫来石砖、高强低导镁铝尖晶石砖等。无铬化——解决铬污染问题。用于水泥回转窑高温带,重点研究耐火材料的挂窑皮性、荷重软化温度和康热震性;实现水泥窑用耐火材料全窑无铬化。主要有:方镁石—铁铝尖晶石砖、镁铁铝复合尖晶石砖、镁钙锆砖、镁铝尖晶石砖等无铬化尖晶石砖。
不论是在传统的MgO-C砖还是在目前大量使用的低碳MgO-C砖,主要利用鳞片状石墨作为其碳源。石墨作为生产MgO-C砖的主要原料,主要得益于其优良的物理性能:对炉渣的不湿润性。高的导热性。低的热膨胀性。此外,石墨与耐火材料在高温下不发生共熔,耐火度高。石墨的纯度对MgO-C砖的使用性能影响较大,一般要使用碳含量大于95%,大于98%的石墨。除石墨外,炭黑也普遍用于镁碳砖的生产。炭黑是由烃类碳氢化合物的热分解或不完全燃烧制得的具有高度分散的黑色粉末状碳质物料。