镁钙砖的使用性能与分析
- 发布人：管理员
- 发布时间：2010-03-16
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2.4 镁钙砖的耐磨性能
镁钙砖被用于AOD炉?VOD炉和LF炉等精炼设备的内衬，在精炼过程中，由于不断向炉内吹入高压气体，使炉内的钢水和炉渣发生剧烈的搅动，对镁钙砖的工作面产生强烈冲刷，使其不断地被磨损。因此，要求镁钙砖要具有良好的高温耐磨性能。
镁钙砖的高温耐磨性能具体体现在它的高温强度上。高温强度越高，高温耐磨性就越好。影响镁钙砖高温强度的主要因素有：MgO/CaO比?化学纯度和致密度。
由于MgO的高温强度优于CaO。所以，提高镁钙砖的MgO/CaO比，可提高其高温强度。并且镁钙砖的高温强度随着MgO/CaO比的增大而提高。因此，镁质白云石砖的高温强度优于白云石砖。
镁钙砖中的杂质在高温下产生液相，使镁钙砖软化，造成高温强度下降。所以，镁钙砖的化学纯度越高，高温下产生的液相就越少，高温强度就越大。因此，提高镁钙砖的化学纯度，特别是提高基质的纯度，可提高镁钙砖的高温强度。
镁钙砖的组织结构越致密，矿物晶体之间结合的就越牢固，高温强度就越高。
为了提高镁钙砖的高温耐磨性能，在生产镁钙砖时要选用高MgO/CaO比、高纯度和高密度的合成镁钙砂；制砖粉料中尽可能多的配入高纯度电熔镁砂细粉，提高基质中MgO的含量，并添加适量的ZrO2细粉，以强化镁钙砖的基质；砖坯要采用高压力压砖机成型，镁钙砖要在超高温下烧成，以提高其致密度，进而提高镁钙砖的高温强度和耐磨性。
2.5 镁钙砖净化钢水的性能
镁钙砖突出的使用性能是它对钢水具有净化作用。在使用过程中，镁钙砖中的游离CaO与钢水接触，能够吸附钢水中的[S]、[P]以及Al2O3、SiO2等非金属夹杂，降低钢水中的[O]含量等，促进了钢水进一步净化。这些已被生产和试验研究所证实。
首钢第二炼钢厂[3]225t钢包包壁(非渣线部位)砖，由不烧镁铝砖改为MgO-CaO-C砖后，减少了钢水中的[O]含量和夹杂物的数量，减小了夹杂物的粒径等，提高了钢水的纯度
滑石直幸等人[4]对在盛钢桶与钢水接触部位用后的石灰砖的化学分析证明，石灰砖从钢水中吸收的主要外来成分为：S、Al2O3和SiO2等，用X射线衍射后，检测出这些成分呈CaS、12CaO?7Al2O3和3CaO?SiO2的形式存在。在中间包中与钢水接触部位的石灰砖和与渣线部位接触的MgO-CaO砖，与盛钢桶一样，所吸收的外来成分也是S、Al2O3和SiO2。这说明CaO能吸收钢水中的S、Al2O3和SiO2，具有净化钢水的作用。
李楠等人的研究[5]表明，碱性耐火材料中的CaO对熔融金属的脱磷起着关键作用，CaO达到25%时即可获得明显的脱磷效果。
CaO含量为50～70%时，脱硫效果最好。这也可能是欧洲国家在钢包上广泛使用白云石砖的主要理由之一。
由于CaO赋予了镁钙砖净化钢水的特性，因此，提高镁钙砖的CaO含量，可提高镁钙砖的净化钢水的性能。在净化钢水的性能方面白云石砖优于镁质白云石砖。因此，在精炼洁净钢时，应尽可能选用高CaO含量镁钙砖，以取得更好的净化效果。需要说明的是，镁钙砖对钢水的净化效果，除了与CaO的含量有关外，还受到其他许多因素的影响，如精炼设备及其操作方法、精炼的钢的品种、钢水中杂质的含量和种类等等。因此，在实际生产应用中，不要一味追求高CaO含量，要根据具体的使用条件，综合考虑各方面的因素，合理地选用镁钙砖的品种，以取得理想的使用效果。
2.6 镁钙砖的抗水化性能
因镁钙砖中含有游离CaO，在镁钙砖的存放和使用过程中，如果接触到外界水分将会发生水化，造成镁钙砖结构疏松，各项使用性能下降，严重时还会造成报废。因此，提高镁钙砖的抗水化性能是镁钙砖生产和使用中的涉及到的主要技术问题之一。
镁钙砖的游离CaO含量越高，抗水化性能就越差。所以，镁质白云石砖的抗水化性能优于白云石砖。这也是镁质白云石砖的使用比白云石砖普遍的原因之一。提高镁钙砖抗水化性能的途径：一是尽量减少镁钙砖中的游离CaO含量；二是避免镁钙砖与外界水分接触。
减少镁钙砖的CaO的含量，提高MgO的含量，使镁钙砖中的MgO形成连续相，游离CaO呈分离状态，被MgO包裹；在镁钙砖的配料中加入适量的添加物，如ZrO2、TiO2等，与游离CaO反应生成耐水化的矿物，并将游离CaO包裹；允许镁钙砖中含有少量的杂质，杂质在高温下与CaO反应生成耐水化的矿物，同时还促进物料烧结，提高镁钙砖的致密度。
制砖时对原料进行烘干，结合剂充分熬制，避免将水分带进砖中。对生产出的镁钙砖及时进行密封包装，杜绝与外界水分接触。
在砌筑炉衬时避免镁钙砖与水分接触，砌筑完毕后要及时烘烤并投入使用。在使用期间，尽可能避免长时间停炉。在停炉期间要对炉衬进行烘烤，避免炉衬降温吸潮而发生水化。
3. 讨论
由分析可知，影响镁钙砖使用性能的主要因素有：镁钙砖的MgO/CaO比、化学纯度和致密度等。各因素的变化对镁钙砖各项使用性能的影响列于表1中。
表1 MgO/CaO比、化学纯度和致密度对镁钙砖各项使用性能的影响
(山东镁矿 张兴业)
2.4 镁钙砖的耐磨性能
镁钙砖被用于AOD炉?VOD炉和LF炉等精炼设备的内衬，在精炼过程中，由于不断向炉内吹入高压气体，使炉内的钢水和炉渣发生剧烈的搅动，对镁钙砖的工作面产生强烈冲刷，使其不断地被磨损。因此，要求镁钙砖要具有良好的高温耐磨性能。
镁钙砖的高温耐磨性能具体体现在它的高温强度上。高温强度越高，高温耐磨性就越好。影响镁钙砖高温强度的主要因素有：MgO/CaO比?化学纯度和致密度。
由于MgO的高温强度优于CaO。所以，提高镁钙砖的MgO/CaO比，可提高其高温强度。并且镁钙砖的高温强度随着MgO/CaO比的增大而提高。因此，镁质白云石砖的高温强度优于白云石砖。
镁钙砖中的杂质在高温下产生液相，使镁钙砖软化，造成高温强度下降。所以，镁钙砖的化学纯度越高，高温下产生的液相就越少，高温强度就越大。因此，提高镁钙砖的化学纯度，特别是提高基质的纯度，可提高镁钙砖的高温强度。
镁钙砖的组织结构越致密，矿物晶体之间结合的就越牢固，高温强度就越高。
为了提高镁钙砖的高温耐磨性能，在生产镁钙砖时要选用高MgO/CaO比、高纯度和高密度的合成镁钙砂；制砖粉料中尽可能多的配入高纯度电熔镁砂细粉，提高基质中MgO的含量，并添加适量的ZrO2细粉，以强化镁钙砖的基质；砖坯要采用高压力压砖机成型，镁钙砖要在超高温下烧成，以提高其致密度，进而提高镁钙砖的高温强度和耐磨性。
2.5 镁钙砖净化钢水的性能
镁钙砖突出的使用性能是它对钢水具有净化作用。在使用过程中，镁钙砖中的游离CaO与钢水接触，能够吸附钢水中的[S]、[P]以及Al2O3、SiO2等非金属夹杂，降低钢水中的[O]含量等，促进了钢水进一步净化。这些已被生产和试验研究所证实。
首钢第二炼钢厂[3]225t钢包包壁(非渣线部位)砖，由不烧镁铝砖改为MgO-CaO-C砖后，减少了钢水中的[O]含量和夹杂物的数量，减小了夹杂物的粒径等，提高了钢水的纯度
滑石直幸等人[4]对在盛钢桶与钢水接触部位用后的石灰砖的化学分析证明，石灰砖从钢水中吸收的主要外来成分为：S、Al2O3和SiO2等，用X射线衍射后，检测出这些成分呈CaS、12CaO?7Al2O3和3CaO?SiO2的形式存在。在中间包中与钢水接触部位的石灰砖和与渣线部位接触的MgO-CaO砖，与盛钢桶一样，所吸收的外来成分也是S、Al2O3和SiO2。这说明CaO能吸收钢水中的S、Al2O3和SiO2，具有净化钢水的作用。
李楠等人的研究[5]表明，碱性耐火材料中的CaO对熔融金属的脱磷起着关键作用，CaO达到25%时即可获得明显的脱磷效果。
CaO含量为50～70%时，脱硫效果最好。这也可能是欧洲国家在钢包上广泛使用白云石砖的主要理由之一。
由于CaO赋予了镁钙砖净化钢水的特性，因此，提高镁钙砖的CaO含量，可提高镁钙砖的净化钢水的性能。在净化钢水的性能方面白云石砖优于镁质白云石砖。因此，在精炼洁净钢时，应尽可能选用高CaO含量镁钙砖，以取得更好的净化效果。需要说明的是，镁钙砖对钢水的净化效果，除了与CaO的含量有关外，还受到其他许多因素的影响，如精炼设备及其操作方法、精炼的钢的品种、钢水中杂质的含量和种类等等。因此，在实际生产应用中，不要一味追求高CaO含量，要根据具体的使用条件，综合考虑各方面的因素，合理地选用镁钙砖的品种，以取得理想的使用效果。
2.6 镁钙砖的抗水化性能
因镁钙砖中含有游离CaO，在镁钙砖的存放和使用过程中，如果接触到外界水分将会发生水化，造成镁钙砖结构疏松，各项使用性能下降，严重时还会造成报废。因此，提高镁钙砖的抗水化性能是镁钙砖生产和使用中的涉及到的主要技术问题之一。
镁钙砖的游离CaO含量越高，抗水化性能就越差。所以，镁质白云石砖的抗水化性能优于白云石砖。这也是镁质白云石砖的使用比白云石砖普遍的原因之一。提高镁钙砖抗水化性能的途径：一是尽量减少镁钙砖中的游离CaO含量；二是避免镁钙砖与外界水分接触。
减少镁钙砖的CaO的含量，提高MgO的含量，使镁钙砖中的MgO形成连续相，游离CaO呈分离状态，被MgO包裹；在镁钙砖的配料中加入适量的添加物，如ZrO2、TiO2等，与游离CaO反应生成耐水化的矿物，并将游离CaO包裹；允许镁钙砖中含有少量的杂质，杂质在高温下与CaO反应生成耐水化的矿物，同时还促进物料烧结，提高镁钙砖的致密度。
制砖时对原料进行烘干，结合剂充分熬制，避免将水分带进砖中。对生产出的镁钙砖及时进行密封包装，杜绝与外界水分接触。
在砌筑炉衬时避免镁钙砖与水分接触，砌筑完毕后要及时烘烤并投入使用。在使用期间，尽可能避免长时间停炉。在停炉期间要对炉衬进行烘烤，避免炉衬降温吸潮而发生水化。
3. 讨论
由分析可知，影响镁钙砖使用性能的主要因素有：镁钙砖的MgO/CaO比、化学纯度和致密度等。各因素的变化对镁钙砖各项使用性能的影响列于表1中。
表1 MgO/CaO比、化学纯度和致密度对镁钙砖各项使用性能的影响
(山东镁矿 张兴业)
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