碳对镁碳质耐火材料性能影响的研究

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1、第40卷增刊1稀有金属材料与工程Vol.40,Suppl.12011年6月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGJune2011碳对镁碳质耐火材料性能影响的研究刘刚，薛文东，李勇，陈俊红，孙加林(北京科技大学，北京100083)摘要：以电熔镁砂、石墨和炭黑为主要原料制得试样，然后测量试样的高温线变化及热震稳定性等性能，并用电镜对部分渣侵后的试样进行微观分析。结果表明：随着碳含量的降低，试样的热震稳定性逐步下降。对于相同碳含量的试样，含有石墨加炭黑的试样受急冷急热冲击次数大于只含石墨的试样

2、，说明同等条件下，含石墨加炭黑的镁碳砖的热震稳定性高于只含石墨的镁碳砖。关键词：镁碳质耐火材料；石墨；炭黑中图法分类号：TG146.4文献标识码：A文章编号：1002-185X(2011)S1-186-03镁碳质耐火材料拥有很长的使用历史，广泛应用1实验于钢包渣线部位，电炉炉墙，转炉炉衬和一些精炼炉衬。传统镁碳砖中，碳含量一般在14%到20%左右，1.1试样制备由于石墨的导热系数大，热膨胀系数和弹性模量小，实验所用原料主要为MgO>97%的电熔镁砂（其而且和渣的润湿性较差，一般情况下，传统镁碳砖中化学成分如表1所

3、示），石墨和炭黑，结合剂使用热塑[1]使用的都是石墨。随着冶炼低碳钢，超低碳钢以及性酚醛树脂。按表2所示的配比进行配料，将混合料纯净钢的比例日益增加，高碳MgO-C材料对钢水的分别压制25mm×25mm×125mm和Φ25mm×15mm增碳作用越来越明显。因而，降低碳含量，使用低碳的试样，然后在200℃×12h条件下烘干。[2]镁碳质耐火材料成为大势所趋。当前所研究的低碳1.2实验方法镁碳砖一般指的是碳含量不高于8%的镁碳质耐火材将烘干的25mm×25mm×125mm的试样放入料，但随着碳含量的降低，砖的热导率变

4、小，弹性模1000℃电炉内，保温25min，然后利用水冷法进行抗量增大，导致镁碳砖的热震稳定性下降。同高碳镁碳热震性试验，通过比较线膨胀率和抗急冷急热热冲击砖相比，当碳含量降低以后，使得熔渣与镁碳砖的润次数来评价试样的抗热震性。[3,4]湿性增强，材料的抗渣侵蚀性能下降。如何在降低利用泡渣法对Φ25mm×15mm的试样进行抗渣碳含量的同时保证镁碳砖的热震稳定性和抗渣侵蚀侵蚀试验，渣由CaO，SiO2，MgO，Al2O3和Fe2O3性，使镁碳砖依然在钢铁冶炼中发挥重要作用成为国按照一定的比例配制而成，具体配比如表3

5、所示，渣内外许多科研工作者新的研究方向。的碱度C/S（钙硅比）为1.7，然后利用扫描电镜对侵针对上述问题，目前的研究主要集中在碳的引入蚀后试样的显微结构和物相进行分析，评价含有不同形式和结合剂以及添加剂的使用。有人提出用“微细化石墨”替代传统鳞片状石墨，这样石墨能更好地分表1电熔镁砂的化学成分Table1Chemicalcompositionoffusedmagnesia(ω/%)布在镁砂中。也有人提出用纳米炭黑替代石墨，但由I.LSiO2Fe2O3Al2O3CaOMgO于成本过高，不能广泛应用于生产中。相比于对

6、炭素0.130.90.120.521.1897.15原料的改进，更多研究集中在添加剂的使用上，如通过添加氮化硼，金属Al以及Al合金来改善低碳镁碳表2试样配比砖的性能。本研究通过引入不同形式的碳源（石墨和Table2Compositionsofthespecimens(ω/%)NameA1A2A3B1B2B3炭黑），测试不同碳含量的低碳镁碳砖的热震稳定性和Fusedmagnesia969492969492抗渣侵蚀性能，分析了不同碳源对镁碳质耐火材料高Graphite468234温性能的影响。Carbonblack

7、000234收稿日期：2011-02-18作者简介：刘刚，男，1988年生，硕士，北京科技大学材料学院，北京100083，电话：010-62332666，E-mail:lggatusso@yahoo.com.cn增刊1刘刚等：碳对镁碳质耐火材料性能影响的研究·187·表3渣的配比10Table3Chemicalcompositionofslag(ω/%)GraphiteGraphiteandCarbonblackCaOSiO2MgOAl2O3Fe2O38503010556碳的试样的抗渣侵蚀性能。42结果与分析22

8、.1不同碳源对镁碳质耐火材料抗热震性的影响GenerationofInitialCrack/times00246810图1所示为不同石墨含量试样的线膨胀率的变CarbonContents/%化，可以看出随着石墨含量的下降，试样的线膨胀率逐渐增大。图2所示为不同石墨加炭黑含量试样的线图3碳含量对试样抗热震性的影响膨胀率变化，和图1相似，随着碳含量的下降，试样Fig.3Eff