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。
在沥青和树脂的基础上,经过改性得到的物质。如果结合剂炭化后能形成镶嵌结构和原位形成碳纤维物质,那么这种结合剂将改善耐火材料的高温性能。为了提高MgO-C砖的抗氧化性,常加入少量的添加剂,添加剂的作用原理大致可分为两个方面:一方面是从热力学观点出发,即在工作温度下,添加物或者添加物和碳反应生成其他物质,它们与氧的亲和力比碳与氧的亲和力大,优先于碳被氧化从而起到保护碳的作用;另一方面,即从动力学的角度来考虑添加剂与O2,CO或者碳反应生成的化合物改变碳复合耐火材料的显微结构,如增加致密度,堵塞气孔,阻碍氧及反应产物的扩散等。
以镁质制品为代表。它含氧化镁80%~85%以上, 以方镁石为主晶相。生产镁砖的主要原料有菱镁矿、海水镁砂由海水中提取的氢氧化镁经高温煅烧而成)等。对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性。纯氧化镁的熔点高达2800℃,因此,镁砖的耐火度较粘土砖和硅砖都高。20世纪50年代中期以来,由于采用了吹氧转炉炼钢和采用碱性平炉炉顶,碱性耐火材料的产量逐渐增加,粘土砖和硅砖的生产则在减少。碱性耐火材料主要用于平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼以及一些高温热工设备。
镁铬砖是含MgO 55%?80%、钢包用镁碳砖Cr2O3 8%?20%的碱性耐火材料制品转炉用镁碳砖电炉喷补料,转炉用镁碳砖以方镁石、复合尖晶石及少量硅酸盐相所构成。复合尖晶石包括MgAl2O4、MgFe2O4、MgCr2O4和FeAl2O4等尖晶石固溶体。镁铬砖在20世纪60年代以后由于原料纯度和烧成温度的提高而得到迅速发展,目前镁铬砖按生产方法的不同可分为普通砖、直接结合砖、共同烧结砖、再结合砖和熔铸砖等。这是传统产品,以铬矿做粗颗粒,镁砂做细粉。或者是两种材料采用级配颗粒组成,烧成温度一般为1550,1600℃。
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。
配料中加入石墨的质量和数量至关重要。一般来说,中间包电熔镁砂加工增加耐火砖中石墨含量,耐火砖的抗渣性和热震稳定性会提高,但强度和抗氧化性均会降低,若镁碳砖中碳含量太少(<10%),耐火砖中不能形成网络骨架,则碳的优势不能有效地发挥。所以,碳含量在10—20%范围内较为合适。混料过程中,电熔镁砂加工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。