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改善低碳镁碳砖抗热震性能

2022-07-25

钢铁产业一直是我国的经济支柱型产业。随着社会的飞速发展,合金钢、低碳钢等钢种的需求越来越大,对冶金耐火材料的要求也越来越高。自二十一世纪以来,镁碳材料是冶金领域必不可少的碱性耐火材料。它被广泛用于转炉炉衬、钢包渣线等部位。相较于传统镁碳材料,低碳镁碳材料(碳含量≤8%(w))可以降低其对钢水渗碳量,缓解钢水脱碳的压力。同时,减少碳的使用量是对不可再生资源的一种保护,符合我国发展绿色工业的趋势。低碳镁碳材料在冶炼特殊钢时已得到很好的应用。

抗热震性差的耐火材料会因温度变化导致材料表面和内部产生裂纹和缝隙,并且经钢液冲刷后会加剧裂纹的扩张。经多次冲刷后耐火材料损毁就必须停工更换,影响生产。耐火材料中的热应力起因有二:一是耐火材料表面与内部存在较大的温度梯度;二是耐火材料中各相的热膨胀系数不同。提升材料抗热震性的方法可以是在材料表面和内部制造微裂纹,利用微裂纹增韧性质中和热应力;或者引入陶瓷相,提高材料整体强度,降低整体热膨胀率;或者引入低熔点玻璃相,在高温下玻璃相熔融可以分散热应力,但是引入玻璃相会使材料强度和致密性下降,一般很少使用。

实验室通常采用空冷法或水冷法测试耐火材料的抗热震性能。通过反复循环加热-冷却过程并记录材料的损毁情况、裂纹数量变化以及强度保持率等表示耐火材料的抗热震性能。本文中从碳源、镁砂原料及添加剂三个方面介绍了低碳镁碳材料抗热震性的研究进展,希望能对相关研究人员给予一定的帮助。

低碳镁碳材料的原料通常为镁砂和鳞片石墨,其中镁砂是镁碳材料的主体部分。镁砂根据其处理方式和设备的不同可分为电熔镁砂和烧结镁砂。电熔镁砂和烧结镁砂也根据各自的纯度分为不同的档次。通常来说所用镁砂的档次越高,镁碳材料的性能越好。尹明强等研究了不同镁砂种类对低碳镁碳材料的影响。研究发现,所选镁砂种类对材料的体积密度和显气孔率有很大影响,并进一步影响了材料的耐压强度、抗热震性、热膨胀率等性能。同档次电熔镁砂的抗渣性和抗热震性均优于烧结镁砂的,且随着镁砂档次的提高,耐压强度升高,线膨胀率降低。耐压强度与材料的体积密度和气孔率相关,试验中选用97电熔镁砂的试样具有更高的体积密度和耐压强度。


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