鎂碳磚是20世紀(jì)70年代興起的新型耐火材料，它是以高溫?zé)Y(jié)鎂砂或電熔鎂砂和炭素材料為原料，用各種碳質(zhì)結(jié)合劑制成的不燒耐火材料，鎂碳磚即保持了碳性耐火材料的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又徹底改變了以往堿性耐火材料的耐剝落性能差，容易吸收爐渣的固有缺點(diǎn)。

　　目前為止，在鋼鐵冶金行業(yè)仍大量的使用鎂碳磚，鎂碳磚的應(yīng)用改進(jìn)了轉(zhuǎn)爐的各項(xiàng)技木經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，降低了耐火材料的消耗。此外，作為一種不燒制品，同傳統(tǒng)的燒成鎂白云石磚相比，鎂碳磚生產(chǎn)的燃料消耗至少節(jié)約80%以上。

　　1. 鎂碳磚的性質(zhì)

　　鎂碳磚因其組成材料是氧化鎂和碳，兩者都具有很高的熔點(diǎn)，且兩種成分互不固熔，因此鎂碳磚具有較高的抗熔化性能。

　　鎂碳磚是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，其主要部分系采用了對堿性渣有很強(qiáng)的抗渣蝕性的氧化鎂熟料以及與熔渣潤濕性差的碳，所以具有優(yōu)良的耐渣蝕性。尤其是其抵抗熔渣的滲透能力強(qiáng)，與舊式的燒成堿性磚相比，鎂碳磚的滲透層要淺得多。

　　由干石墨具有優(yōu)良的耐熱沖擊性能，因此繼承了石墨優(yōu)良特性的鎂碳磚，具有熱導(dǎo)率高，線膨脹系數(shù)和彈性模量比較小，而高溫強(qiáng)度比較大的特性，基本上避免了使用過程中因崩裂而造成的組織破壞和剝落現(xiàn)象。

　　鎂碳磚除了具有上述的優(yōu)良特性外，還具有較好的熱態(tài)抗蠕變性能，鎂碳磚與其他陶瓷結(jié)合磚相比，顯示出特別好的抗變性能。

　　2. 鎂碳磚在轉(zhuǎn)爐煉鋼上的應(yīng)用

　　自氧氣轉(zhuǎn)爐問世以來，爐襯材料經(jīng)歷了3個(gè)階段的演變：焦油白云石磚--燒成堿性油浸磚--鎂碳磚。20世紀(jì)80年代以來，煉鋼轉(zhuǎn)爐及其爐襯耐火材料有了很大的發(fā)展，就煉鋼轉(zhuǎn)爐來說，已完成了向大型化、自動(dòng)化發(fā)展的過程。目前正在向復(fù)吹化，高溫化發(fā)展。

　　在冶煉過程中，轉(zhuǎn)爐各部位的使用條件、損毀情況是各不相同的，對于不同使用條件的轉(zhuǎn)爐各個(gè)部位，所砌筑的耐火材料也不一樣。

　　(1)爐口：由于爐口溫度變化劇烈，熔渣和高溫廢氣的沖刷較質(zhì)害，并在清除廢鋼和加料時(shí)，爐門受到撞擊，所以用于爐口的耐火材料必須具有較高的抗熱震性和抗渣性，要耐熔渣和高溫廢氣的沖刷，且不易于掛鋼并易于清理。

　　(2)爐帽：爐帽是受渣蝕較嚴(yán)重的部位，同時(shí)還受溫度變化，以及碳的氧化和含塵廢氣的沖刷等作用，故需用抗渣性強(qiáng)和抗熱震性強(qiáng)的鎂碳磚。

　　(3)裝料側(cè)：吹煉時(shí)爐渣和鋼水的噴濺作用容易對裝料側(cè)造成化學(xué)侵蝕、磨損、沖刷。以及裝料側(cè)還受到裝入廢鋼和鐵水的直接撞擊和沖蝕，帶來嚴(yán)重的機(jī)械性損傷，因此要求鎂碳磚除具有較高的抗渣性和相當(dāng)高的高溫強(qiáng)度外，還必須具備相當(dāng)好的抗熱震性，通常采用加人防氧化劑的高強(qiáng)度鎂碳磚。

　　(4)出鋼側(cè)：出鋼側(cè)基本不受裝料時(shí)的機(jī)械損傷，熱震影響也較小，但受到出鋼時(shí)鋼水的熱沖擊和沖刷作用，損毀速度遠(yuǎn)比裝料側(cè)小，當(dāng)采用與裝料側(cè)相同的材質(zhì)時(shí)，為了保持轉(zhuǎn)爐爐襯的均衡壽命，采用厚度較裝料側(cè)薄的構(gòu)造形式砌筑。

　　(5)渣線部位：渣線是爐襯與熔渣長期接觸而受渣蝕嚴(yán)重的部位，在出鋼側(cè)，由于爐渣的位置隨出鋼時(shí)間而變化，多不明顯。在排渣側(cè)，由于強(qiáng)烈的渣蝕和遭受到爐腹部位在吹煉過程中受到的其他的作用的共同影響，損毀嚴(yán)重，因此需要砌筑具有優(yōu)良抗渣性的鎂碳磚。

　　(6)耳軸兩側(cè)：耳軸兩側(cè)除受吹煉時(shí)的損毀作用以外，表面無保護(hù)層的覆蓋，不太易修補(bǔ)，故爐襯材質(zhì)中的碳易氧化，因而損毀嚴(yán)重，應(yīng)砌筑抗渣性優(yōu)良，抗氧化性強(qiáng)的高級鎂碳磚。

　　(7)爐缸和爐底：這些部位在吹煉時(shí)受到鋼水的劇烈沖刷，但與其他部位相比，損毀一般較輕，可選用碳含量低的鎂碳磚，也可采用焦油白云石磚。當(dāng)采用高速吹煉而熔池較淺時(shí)，爐底中心部位損毀可能嚴(yán)重。此外，當(dāng)采用底吹時(shí)，這些部位損毀可能加重，應(yīng)采用和爐腹裝料側(cè)相同的材質(zhì)。

　　目前，為提高轉(zhuǎn)爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，普遍采用綜合砌筑。

　　3.鎂碳磚在電爐上的使用

　　目前電爐爐墻幾乎全部采用鎂碳磚砌筑，因此鎂碳磚的壽命決定了電爐的使用壽命，決定電爐用鎂碳磚質(zhì)量的主要因素包括MgO源的鎂砂純度、雜質(zhì)種類、方鎂石晶粒結(jié)合狀態(tài)和晶粒尺寸;作為碳引入來源的鱗片狀石墨的純度、結(jié)晶程度和鱗片大小;通常選用熱固性酚醛樹脂作為結(jié)合劑，主要影響因素是加入量和殘?zhí)剂俊，F(xiàn)在已經(jīng)證明鎂碳磚中添加抗氧化劑能夠改變和改善其基質(zhì)結(jié)構(gòu)，但是在電爐正常的操作條件下使用時(shí)，抗氧化劑并不是鎂碳磚必要的組成原料，而只有用于高FeOn爐渣的電弧爐，如使用直接還原鐵或有不規(guī)則氧化的部位以及電爐熱點(diǎn)部位，添加各種金屬抗氧化劑才能成為鎂碳磚的重要組成部分。

　　渣線部位用鎂碳磚的蝕損行為表現(xiàn)為形成明顯反應(yīng)致密層和脫碳疏松層。反應(yīng)致密帶也成為渣侵帶，是鎂碳磚脫碳形成大量氣孔后高溫液相熔渣滲入磚體內(nèi)部的侵蝕區(qū)域。在該區(qū)域內(nèi)，熔渣中FeOn被還原為金屬鐵，甚至固溶于MgO中的脫溶相和晶間Fe2O3也被還原為金屬鐵。熔渣滲入磚中的深度主要決定于脫碳疏松層的厚度，通常終止于殘存石墨的地方。在正常情況下，鎂碳磚中由于石墨的存在其脫碳層都是比較薄的。

　　電爐出鋼口有出鋼槽傾動(dòng)出鋼和爐底出鋼兩種方式。當(dāng)采用出鋼槽傾動(dòng)出鋼時(shí)，基本不采用鎂碳磚，而選擇Al2O3質(zhì)或者ZrO2質(zhì)，并添加C、SiC和Si3N4等非氧物。當(dāng)采用爐底出鋼時(shí)，出鋼口則由外部套磚和內(nèi)部管磚組成。爐底出鋼口采用鎂碳磚質(zhì)管磚，管磚孔徑尺寸則根據(jù)爐子容量、出鋼時(shí)間等因素決定，一般內(nèi)徑為140~260mm。

　　某鋼廠電爐把中擋和低擋鎂碳磚用在出鋼口，出銅口兩側(cè)部位代替原來使用的燒結(jié)鎂磚初步取得較好的效果，爐齡由60爐左右提高到了1倍多。使用后渣線部位的鎂碳磚保持較完整，不粘渣。渣線部位不需補(bǔ)爐，即減輕勞動(dòng)強(qiáng)度又提高鋼液純度和生產(chǎn)率。

　　4. 鋁鎂碳磚在鋼包上的使用情況

　　MgO-C磚用于精煉鋼包爐和鋼包時(shí)，主要用在凈空和渣線等部位。根據(jù)操作條件，這些部位要求所用的耐火材料必須具有耐高溫、耐熱震、抵抗熔渣侵蝕等引起的機(jī)械蝕損。所以過去這些部位曾經(jīng)選用鎂鉻系耐火材料，但是考慮到鉻對環(huán)境有污染，其用量減少了，現(xiàn)在則選用鎂碳磚。

　　由于預(yù)熱過程新鋼包中的鎂碳磚會(huì)嚴(yán)重?fù)p毀，疏松脫碳層可以達(dá)到30~60mm厚。這一層帶在注入鋼水過程中即被沖掉而將鎂砂粒帶進(jìn)熔渣之中。顯然，防止鎂碳磚中的碳在預(yù)熱時(shí)被燒掉便成為提高鋼包凈空和渣線部位的鎂碳磚使用壽命的重要步驟之一。其技術(shù)措施，除了向鎂碳磚中配入復(fù)合防氧化劑之外，關(guān)鍵是在砌襯之后應(yīng)將鎂碳磚的表面用含堿的低熔玻璃相液體蓋上，以保護(hù)鎂碳磚中的碳在鋼包的預(yù)熱過程中不被燒掉。