镁钙系耐火材料

1镁钙系耐火材料特点

将MgO、CaO合在一起，制成的镁钙系耐火材料具有一系列优良特性：

1)耐高温性。主要成分MgO、CaO均为高熔点氧化物，二者共熔温度2370℃，耐高温性良好;

2〕抗渣性。随着渣的碱度提高，炉渣侵蚀量迅速下降。侵入砖中的炉渣与砖中的CaO反应生成C2S、C3S，使炉渣粘度变高，润湿角增大，限制炉渣向砖深部渗透，不致形成厚的胶质层。对于低碱度炉渣，镁钙砂中的CaO先行溶解，使渣高碱度化，高粘度化而更难溶解，因此镁钙系耐火材料有良好的抗渣性。

3)抗热震性。镁钙系耐火材料含有较多游离CaO，在高温下，蠕变大，塑性好，可以缓冲因温度波动产生的热应力，具有良好的抗热震性，适合于炉外精炼中温度变化剧烈的工作环境。

4)高温真空下的稳定性。高纯镁白云石砖在高温真空下很稳定，失重速率很小，这一点明显优越于镁铬砖，更适合于使用在具有高温真空工作环境的炉外精炼。

5)净化钢液。镁钙系材料中存在较多游离CaO，易与钢液中的S、P等杂质反应，使其迁移到炉渣中，具有除杂质、净化钢液功能，此特性使之在冶炼洁净钢、特殊钢中是首选的最佳耐火材料。

虽然镁钙系耐火材料具有一系列优良性能，但也存在一些问题，最大的致命点就是游离CaO的水化，CaO+H2O→Ca(OH)2+65.63 KJ/mol 这是一个自发的反应，只要遇水或水汽，反应就是不可避免的。由于CaO的水化生成Ca(OH)2在[001]方向膨胀，使镁钙砂粉化，砖出现裂纹或开裂。镁钙系耐火材料水化问题使生产和应用都存在一定困难，要使这一类材料全面推广应用必须研究防水化方法。

2 镁钙系耐火材料防水化方法

国内外研究镁钙系耐火材料的防水化方法大致包括：

1) 表面处理

(1)用磷酸处理砂，使镁钙砂表面生成磷酸盐化合物覆盖表面，隔绝空气。

(2)用一定浓度的有机硅溶液，润湿砂表面，然后干燥，在砂表面形成覆盖层。

(3)将CO2和水汽通过砂表面，形成碳酸盐化合物覆盖层。

(4)在砖表面喷涂一层无水有机物、脱水沥青、无水树脂等保护膜，使砖表面不与大气接触。

2) 添加物。在制造镁钙砂时，加入少量添加物，如BaO、SrO、Al2O3、B2O3、Y2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、CaF2、稀土氧化物及复合物等，这些添加物与CaO作用，或生成低熔点物质，或生成固溶体，改善微观结构，促进烧结，起到防水化作用。

3) 烧结法。高温烧成或二步煅烧，使CaO晶粒长大，充分烧结，致密化，减少粒界面积。

4) 密封包装。将制品用手工包装或热塑包装，抽真空包装等，尽量不使制品表面与大气接触。

5) 生产工艺控制。从材料生产工艺各个环节把关，尽量减少砂或砖坯的水化，如选用高密度、适当纯度原料、砖料烘干、无水结合剂、合理颗粒级配、砖坯轻烧油浸等。

上面每种防水化方法都能不同程度减轻镁钙系耐火材料的水化问题，但从防水化实效来讲，一般都采取综合方法，从原料到成品都要考虑水化问题。

3镁钙系耐火材料水化测试方法

目前，测试水化的方法，大致有如下几种：

1)蒸压法：试样在一定温度和水汽压力条件下，与水蒸气反应，一定时间后，测试样质量增加率和粉化率，计算公式如下：

质量增加率(增重率)=(m2-m1)·m1-1×100%

式中：m1—试样水化前质量,g ;

m2—试样水化后质量,g 。

粉化率=m·m1-1×100%

式中：m1—试样水化前质量,g ;

m—试样水化后<1mm部分质量,g 。

2)煮沸法：试样在煮沸条件下，与热水反应一定时间后，测试样质量增加率。

3)恒温恒湿法：试样在恒温恒湿箱中，一定温度和湿度下，经一定时间，测质量增加率。

4)自然放置法：试样自然放在大气中或水中，经一定时间后，测质量增加率。

5)成型体观察法：从试样成型体外表观察裂纹、龟裂等变化情况，衡量水化程度大小。

日本一般采用第(1)、(2)两种方法，这两种方法水化条件苛刻，水化明显，对抗水化比较好的材料，也能在短期内测定。美国常用第(3)种方法，这种方法，设备简单，操作容易，水化条件也比较苛刻。第(4)、(5)两种方法，不需检测设备，对水化明显试样比较适合，否则，需要较长时间。

4镁钙系耐火材料分类

1)根据使用原料的不同分为两大类：以天然白云石为原料的白云石耐火材料，以合成镁钙砂为原料的合成镁钙系耐火材料。2)按制品中CaO/MgO比不同，又分为：镁钙砖、镁白云石砖、白云石砖、钙白云石砖。3)按制品中氧化钙存在形态不同分为含游离氧化钙的镁钙耐火材料，包括：烧成与不烧镁钙砖、镁钙碳砖、沥青白云石制品、轻烧油浸白云石制品、烧成油侵白云石制品、半稳定白云石制品、镁白云石烧成油浸制品等。不含游离氧化钙的镁钙耐火材料主要指稳定性白云石制品。

5镁钙系耐火材料化学矿物组成

镁钙系耐火材料，主要化学组成MgO、CaO，主要杂质成分是Al2O3、SiO2、Fe2O3,主要矿物成分为：方镁石、方钙石，主要结合相有C2S、C3S、C4AF、C2F、C3A等。C4AF、C2F2、C3A为低熔物，降低材料高温性能，生产中应严格控制Al2O3、SiO2、Fe2O3含量。

【中国镁质材料网 采编：ZY】