以镁质制品为代表。它含氧化镁80%~85%以上,优质中频炉以方镁石为主晶相。生产镁砖的主要原料有菱镁矿、海水镁砂由海水中提取的氢氧化镁经高温煅烧而成)等。对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性。纯氧化镁的熔点高达2800℃,因此,镁砖的耐火度较粘土砖和硅砖都高。20世纪50年代中期以来,中频炉厂家由于采用了吹氧转炉炼钢和采用碱性平炉炉顶,碱性耐火材料的产量逐渐增加,粘土砖和硅砖的生产则在减少。碱性耐火材料主要用于平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼以及一些高温热工设备。
辽宁镁铬砖国外通常将全由人工合成原料、共烧结镁铬料或电熔镁铬料(或加有部分电熔镁砂)制作的镁铬砖皆称为再结合镁铬砖。而国内生产的电熔再结合镁铬砖(ReboundedMagnesia-chromeBrick)通常以电熔预合成的镁铬料为原料,优质中频炉由于原料纯度高,故需要在1750℃以上的高温或超高温下烧成。此外,因该工艺借助电熔法预先制取尖晶石化完全、直接结合率高、相分布均匀的镁铬合成料,中频炉厂家从而获得了较为均匀的结构,使方镁石固溶体兼备抗热震性和抗侵蚀性的优点,提高了制品的性能。电熔再结合镁铬砖灰色颗粒为镁砂,含白色脱溶相的颗粒为电熔预合成的镁铬砂。在图3b中,白色颗粒为铬矿,灰色所含脱溶相较小的颗粒为镁砂,灰色所含脱溶相较大的颗粒则为电熔预合成的镁铬砂。由图3可知:电熔再结合镁铬砖基质部分以电熔镁铬砂为主,其次有较多的复合尖晶石(白色)填充于镁铬砂晶间。基质结构呈致密的网络状,耐火晶粒间呈直接结合,无硅酸盐结合相。
氧化锆的加入可以在一定程度上改善镁铬质耐火材料的性能:(1)ZrO2自身化学稳定性较强,优质中频炉对一般的玻璃熔体和酸碱表现出较好的化学惰性,而且不容易被金属溶液等润湿;(2)ZrO2可以改变镁铬质耐火材料中各晶体晶界相的聚集状态、晶粒形状,并且降低晶间的二面角,促进各晶体之间的结合。但是,过多ZrO2的加入却对镁铬质耐火材料是不利的,中频炉厂家这是因为ZrO2在氧化镁中的固溶度较小,若加入了过量的ZrO2,则残余ZrO2将残存在晶粒之间,阻碍烧结中的传质作用,不利于砖体的致密化。
目前在转炉应用较广泛的为直接结合镁铬砖,以直接结合镁铬砖砌筑炉体,以电熔再结合镁铬砖砌筑风口、优质中频炉炉口等位置砌筑转炉炉衬的工艺已有应用。以内蒙某厂的150t级铜转炉的炉衬砌筑为例,中频炉厂家以普通硅酸盐结合镁铬砖砌筑筒体和端墙内衬,在侵蚀严重的风口渣线等位置采用高铬含量的直接结合镁铬砖砌筑,取得了良好的效果。云南某铜厂采用改进型电熔再结合镁铬砖砌筑风口亦取得了良好的效果,延长了炉龄,减少了小修周期。总体来说目前国内多采用普通镁铬砖砌筑炉体内衬,以直接结合砖或者电熔再结合镁铬砖砌筑风口、渣线、炉口等位置为铜转炉炉衬砌筑的一般方法。
进入上世纪90年代,为了加快产业结构调整的步伐,洛阳耐火材料厂、德阳耐火材料总公司、青岛耐火材料厂、优质中频炉太湖耐火材料公司等企业分别与中国香港、中国台湾,镁铬砖德国及东南亚等国家和地区的厂商组建合资公司,联营开发新产品;山东6家耐火材料厂(矿)整合组建了山东耐火原材料公司,中频炉厂家上海耐火材料厂与上海第二耐火材料厂合并组建了上海泰山耐火材料有限公司,秦皇岛耐火厂更是打破行业界限,与该市浮法玻璃公司进行了整合。
可以看出,不同工艺的镁铬耐火材料高温强度变化规律如下:硅酸盐结合镁铬耐火材料<直接结合镁铬耐火材料<半再结合镁铬耐火材料<电熔再结合镁铬耐火材料。优质中频炉由于高温抗折强度主要代表了砖中各矿物的结合情况,这说明电熔再结合镁铬砖的结合强度最大,因而高温下其抗侵蚀冲刷能力。由于液相在不同晶粒间的渗透能力要低于在相同晶粒间的渗透能力,中频炉厂家当液相含量固定时,第二固相的出现会使固-固接触增加,从而能够提高砖的高温强度。在生产电烙再结合镁铬砖或半再结合镁铬砖时,添加预合成镁铬砂为原料,从而提高了第二固相的含量,使砖的高温强度增大。采用1100℃,风冷1次后的残存强度百分率比较各种镁铬砖的热震稳定性,不同生产工艺镁铬砖中普通镁铬砖的热震稳定性最,半再结合镁铬砖和直接结合镁铬砖次之,电熔再结合镁铬砖最差。铬矿是生产镁铬砖的主要原料,因来源的不同,其主要杂质含量各异。此外,铬矿的加入量也会对镤铬砖的性能产生影响。本部分将主要阐明铬矿来源及加入量对直接结合镁铬砖性能的影响。
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