鎂碳磚是用鎂砂、碳素材料、有機(jī)結(jié)合劑及外加劑配制,經(jīng)混煉、高壓成型和低溫處理而成的碳結(jié)合堿性磚。該磚由于充分發(fā)揮了堿性材料和碳素材料的優(yōu)點(diǎn),因此具有優(yōu)良的抗熱震性、耐剝落性、抗渣性和抗高溫蠕變性,是冶金熔煉爐的理想襯體材料,受到各國(guó)的高度重視,在20世界80年代形成一股黑旋風(fēng),提高了爐齡,獲得了效益。目前,我國(guó)能生產(chǎn)普通型和高強(qiáng)度型鎂碳磚,也能生產(chǎn)鎂碳透氣磚等功能型制品,基本上可滿足冶金工業(yè)發(fā)展的需要。
生產(chǎn)鎂碳磚的原料主要有鎂砂,其技術(shù)要求是純度高、雜質(zhì)少、顆粒結(jié)晶發(fā)育完整、質(zhì)地均勻,氣孔率低體積密度高。鎂砂分為電熔鎂砂和燒結(jié)鎂砂兩類,每類中又分若干等級(jí):碳素材料也是鎂碳磚的主要原料,一般選用天然的鱗片石墨。它與MgO等氧化物無(wú)共熔關(guān)系,不形成低熔物。其熱導(dǎo)率大、彈性模量小、熱膨脹系數(shù)低,且具有不浸潤(rùn)的特點(diǎn)。該類石墨的碳原子,呈六角環(huán)形片狀體的多層疊合晶體,組織結(jié)構(gòu)發(fā)育良好,有一定的抗氧化性:結(jié)合劑是生產(chǎn)鎂碳磚的關(guān)鍵性材料。由于結(jié)合劑的熱解或縮聚,形成碳鍵結(jié)合,使磚獲得強(qiáng)度。其技術(shù)要求:(1)對(duì)碳素材料的濕潤(rùn)較小,親和性要好(2)殘?zhí)悸矢撸?)雜質(zhì)和水的含量少。常用的結(jié)合劑有酚醛樹脂、改性酚醛樹脂和焦油瀝青等:外加劑主要有AL、Si粉和固化劑等。生產(chǎn)高強(qiáng)型鎂碳磚時(shí),應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)原料,且應(yīng)摻加外加劑。生產(chǎn)普通鎂碳磚時(shí),原材料檔次可低些,允許用焦油瀝青作結(jié)合劑,一般不摻加外加劑。
鎂碳磚耐火骨料的臨界粒徑為8或5mm :耐火粉料<0.088mm 應(yīng)占90%以上:鱗片石墨的粒度一般小于100目,制成混合粉時(shí),其細(xì)度為0.09mm:AL 、Si、SiC和CaSi等外加物,也以細(xì)粉摻加。鎂碳磚通用配合比:耐火骨料60%~70%,混合粉料30%~40%,結(jié)合劑4%~5%,固化劑0.2%~0.4%,外加物2%~5%,下表為普通鎂碳磚的性能。
鎂碳磚中的碳有兩部分,一是石墨碳,一是結(jié)合劑帶入的碳,稱為結(jié)合碳。在常溫下,鎂質(zhì)顆粒和石墨碳是靠有機(jī)結(jié)合劑的黏性,經(jīng)過(guò)壓力成型而獲得強(qiáng)度:經(jīng)過(guò)熱處理后,樹脂固化形成結(jié)合碳膜,并構(gòu)成—空間碳網(wǎng)絡(luò),包裹著顆粒料,同時(shí)將石墨炭和其余料連接起來(lái)形成了致密的組織結(jié)構(gòu),因此鎂碳磚有較高的強(qiáng)度。