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由于鎂碳磚中碳的存在大大改善了鎂碳磚的性能

2021-03-27 10:45:08

傳統鎂碳磚中的碳含量較高,一般在10~20%的區間范圍內。由于鎂碳磚中碳的存在,大大改善了鎂碳磚的性能,使得其在某些性能上優于鎂鉻磚、鎂白云石磚等,但是由于冶金技術的進步及其對耐火材料提出的苛刻要求,使得傳統鎂碳磚在使用過程中出現了一系列的問題:石墨優良的導熱系數,增加了煉鋼過程中的熱損耗,浪費了能源;過高的石墨含量,會在爐外精煉的過程中使得鋼液中碳含量增加,影響鋼液的質量,不利于鋼中碳含量的降低;此外,石墨是一種寶貴的不可再生資源,傳統鎂碳磚中過分依賴于石墨,這對資源的可持續利用不利。轉爐鎂碳磚

轉爐鎂碳磚

但是單純的降低鎂碳磚中石墨的含量,不但會使得鎂碳磚的熱導率降低,同結合劑碳素原料鎂砂破粉碎篩分配料混煉成型熱處理時也會增大鎂碳磚的彈性模量,這將會使材料的熱震穩定性降低;此外,由于石墨與鋼液及熔渣的潤濕性低,如果降低鎂碳磚中的石墨含量,將使得鎂碳磚更容易被鋼液及熔渣侵蝕,導致材料的抗侵蝕性能降低。因此,研究具有較低石墨含量且同時具有優良熱震穩定性及抗渣侵蝕性能的鎂碳磚已成為當前人們研究的重點,也是鎂碳磚今后發展的新方向。電爐鎂碳磚

為解決這些矛盾及改善低碳鎂碳磚的性能,國內外的研究者們主要從改進結合炭的炭結構、優化基質、采用高效抗氧化劑等著手,進行了以下方面的工作:

(1)改性鎂砂顆粒

MasayoshiKakihara等人為了解決低碳鎂碳磚的熱剝落性差,通過在鎂砂顆粒表面制備一個薄薄的瀝青涂層,以降低鎂砂顆粒在使用過程中的熱膨脹,以此來達到提高低碳鎂碳磚的熱震穩定性。鋼包鎂碳磚

(2)改變碳源的種類及石墨的粒度

HirokiYasumitsu等人為了改進低碳鎂碳磚的熱學及力學性能,通過在鎂碳磚的基質中添加納米碳黑,研究其對鎂碳磚的影響。結果表明通過添加少量的碳黑(為單球形碳黑和聚合形碳黑的混合物),鎂碳磚顯示出出眾的優良性能,如彈性模量的降低,緩和不同微粒之間的熱應力等,提高了低碳鎂碳磚的熱震穩定性及抗侵蝕性。

MousomBag1等人研究了添加納米尺寸碳對鎂碳磚的影響。結果表明,添加少量的納米尺寸碳,使得含碳量約為普通鎂碳磚一半的新型鎂碳磚仍具有優良的性能。添加不同量的納米尺寸碳對性能的影響不同,發現添加0.9wt%的納米尺寸碳和3wt%的石墨作為混合碳源,使得材料具有最優的性能。添加納米碳級能在基質中更好的分布,填充氣孔,增大體積密度,使得鎂碳磚的強度增加,抗侵蝕性增強。此外,納米尺寸碳能吸收和緩解由于熱膨脹和耐火材料微粒的收縮所引起的熱應力,減少了材料內部不同部分之間的熱應力,改善了材料的熱震穩定性。


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