鎂鈣系耐火材料的主要化學(xué)成分為MgO和CaO，主要物相為方鎂石和方鈣石，它匯集了MgO和Ca0各自的優(yōu)點(diǎn)，表1為幾種常見(jiàn)的氧化物耐火材料的熱力學(xué)性質(zhì)。
AOD爐內襯用鎂鈣系耐火材料在技術(shù)上與鎂鉻系耐火材料相比，所具有的優(yōu)點(diǎn)是：(1)原料資源豐富，價(jià)格低廉，不含鉻，因此不會(huì )使鋼液增加鉻夾雜。它不僅對不含鉻鋼液，而且對含鉻鋼液的鉻含量的控制都非常重要。(2)主要成分MgO和CaO的熔點(diǎn)高(分別為2800℃和2570℃)，蒸氣壓低，熱力學(xué)性質(zhì)穩定。(3)MgO-CaO結合比MgO-MgO結合的兩面角大，有利于提高抗爐渣滲透性和抗爐渣侵蝕性。鎂鈣系材料的抗熱震性比鎂鉻系材料好。(4)鎂鈣系材料抗氧化還原反應性很強，即使在A(yíng)OD爐中及其高溫下也是如此。(5)鎂鈣系材料在低至1260℃溫度下呈現明顯的蠕變性能。說(shuō)明該類(lèi)材料在熱面上抗剝落性很強，因而在使用時(shí)可以成為一種具有最大抗蝕損性的致密材料。(6)鎂鈣系耐火材料中含有反應性很高的f-CaO(游離氧化鈣能使該類(lèi)材料的裂縫得到修補，并形成一種很致密的不滲透的工作表面，因而具有很高的抗蝕損能力。(7)f-CaO的存在，可凈化鋼液，尤其適于冶煉純凈鋼。近些年來(lái)，隨著(zhù)煉鋼技術(shù)的快速發(fā)展，作為鋼鐵工業(yè)用重要耐火材料之一，鎂鈣系耐火材料應用于煉鋼、連鑄中間包、精煉爐，特別是在冶煉特殊鋼、純凈鋼方面要遠優(yōu)于其他耐火材料。
鎂鈣系耐火材料在轉爐上應用的部位主要是爐底、熔池和前后兩個(gè)大面。自20世紀60年代以來(lái)，我國研制了各種鎂質(zhì)白云石燒成磚，在轉爐上實(shí)行了多種鎂鈣系耐火材料綜合砌爐，取得了很好的效果，提高了轉爐的爐齡，增加了鋼的產(chǎn)量。80年代后期，我國開(kāi)始大量應用鎂碳磚，使鎂鈣系耐火材料受到強烈沖擊。不可否認，鎂碳磚是一種性能更為優(yōu)異的耐火材料，但與之相比，鎂鈣系耐火材料也有一定的優(yōu)勢：它價(jià)格低，一般是鎂碳磚的1/3?1/2,該材料中的CaO與爐渣中的SiO2反應能生成高熔點(diǎn)礦物2CaO·SiO2和3CaO·SiO2，使爐渣變稠，容易在爐襯上形成掛渣層，從而保護爐襯，同時(shí)也使爐襯工作面更容易與補爐料黏結在一起，提高了補爐效果。我國研制的合成鎂白云石熟料及燒成油浸磚形成了規模。在很長(cháng)一段時(shí)間里，鎂鈣材料還在轉爐的某些部位使用，如一些轉爐的爐底，前后兩個(gè)大面等侵蝕輕和易補爐的部位?，F在，盡管鎂鈣系耐火材料在爐襯上已基本不用了，但含CaO的噴補料和前后大面的修補料正逐漸擴大使用。鎂鈣系耐火材料具有一系列優(yōu)良性能，特別是具有凈化鋼液功能，CaO含量高的鎂鈣系耐火材料對鋼液的凈化效果優(yōu)于CaO含量低的鎂鈣耐火材料。因此，從凈化鋼液的角度考慮，應開(kāi)發(fā)CaO含量高于30%的高鈣鎂鈣耐火材料，用于各種精煉設備。另外，我國的天然白云石資源比較豐富，應盡可能多地利用天然白云石，發(fā)展高CaO含量的鎂鈣系耐火材料，特別是發(fā)展純白云石耐火材料。目前，我國生產(chǎn)的鎂鈣耐火材料還不能完全滿(mǎn)足煉鋼工業(yè)的需要。如AOD爐的風(fēng)口及附近區域，有些鋼廠(chǎng)在這些部位仍使用鎂鉻磚或國外進(jìn)口的鎂鈣磚。因此，應盡快開(kāi)發(fā)適用于A(yíng)OD爐風(fēng)口區等關(guān)鍵部位的高檔鎂鈣磚。選用高純度、高密度的優(yōu)質(zhì)鎂鈣原料，通過(guò)適當添加劑、優(yōu)化生產(chǎn)工藝等，提高鎂鈣磚的耐高溫腐蝕性、耐機械磨損性和熱震穩定性等高溫性能。(3)開(kāi)發(fā)連鑄中間包用干式鎂鈣搗打料。連鑄中間包是連鑄工藝的最后一個(gè)容器，鋼液通過(guò)中間包進(jìn)入結晶器，如果中間包中耐火材料污染了鋼液，將無(wú)法排出。因此，為了滿(mǎn)足潔凈鋼冶煉的需要，必須開(kāi)發(fā)鎂鈣系耐火材料，只要妥善解決施工及烘烤技術(shù)，干式鎂鈣搗打料會(huì )廣泛應用于連鑄中間包工作襯。(4)開(kāi)發(fā)鋼包用鎂鈣質(zhì)澆注料。由于含游離CaO的耐火材料易水化，使它的生產(chǎn)和使用受到很大的限制。特別是以水為載體的鎂鈣質(zhì)不定形耐火材料，由于水化問(wèn)題沒(méi)有解決，一直沒(méi)得到廣泛應用。要繼續深入開(kāi)展鎂鈣耐火原料的防水化技術(shù)的科技攻關(guān)，該項技術(shù)一旦突破，就能夠開(kāi)發(fā)鎂鈣質(zhì)澆注料，在各種精煉鋼包中將具有很大的應用市場(chǎng)。(5)開(kāi)發(fā)水泥窯用鎂鈣耐火材料。目前，許多國家已在水泥回轉窯燒成帶和過(guò)渡帶等區段廣泛使用鎂鈣磚，取代鎂鉻磚，避免了因使用鎂鉻磚對環(huán)境造成污染。無(wú)鉻化是今后的發(fā)展趨勢，根據我囯的國情，利用我國豐富的天然白云石資源，開(kāi)發(fā)水泥回轉窯用鎂鈣磚，具有重要實(shí)際意義。(6)開(kāi)發(fā)鎂鈣耐火材料系列產(chǎn)品。根據不同的使用條件，開(kāi)發(fā)不同使用性能及不同氧化鈣含量的鎂鈣系耐火材料，使之形成系列化。隨著(zhù)鎂鈣系耐火材料性能的不斷提高，應用領(lǐng)域將逐步擴大。今后發(fā)展的總體方向是：工業(yè)生產(chǎn)出抗水化性?xún)?yōu)良、高純、高密、不同CaO含量的合成鎂鈣砂;應用合成的鎂鈣砂生產(chǎn)出具有良好使用效果的燒成和不燒鎂鈣系綠色耐火材料;開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)、低價(jià)、無(wú)污染結合劑;采取綜合防水化措施，將開(kāi)發(fā)的鎂鈣系耐火襯料應用于冶煉潔凈鋼、特殊鋼的精煉爐及連鑄中間包中;加強用后鎂鈣系耐火材料再利用研究。但是長(cháng)期以來(lái)，鎂鈣質(zhì)耐火澆注料卻沒(méi)有廣泛應用，其原因主要有：(1)鎂鈣系材料易于水化，尤其是CaO的水化。CaO+H2O→Ca(OH)2伴有很大的體積膨脹，從而導致施工體在養生特別是烘烤過(guò)程中產(chǎn)生開(kāi)裂，嚴重時(shí)會(huì )導致無(wú)法使用;(2)如果以活性氧化鋁或硅灰等做結合劑，由于容易從主原料中溶出Mg2+使硅灰等活性物質(zhì)凝聚，導致硬化速度過(guò)快，施工時(shí)間太短，操作時(shí)間得不到保證，難以獲得致密的施工體;(3)澆注體含有的水分需要在冶煉現場(chǎng)進(jìn)行排除，為保證使用效果，需要在線(xiàn)長(cháng)時(shí)間烘烤，對生產(chǎn)效率有一定的影響;(4)使用過(guò)程中還會(huì )產(chǎn)生過(guò)度收縮，容易被熔渣滲透等諸多問(wèn)題。鎂鈣質(zhì)耐火澆注料是新型不定形耐火材料有待突破的一個(gè)難點(diǎn)。近年來(lái)，已有不少研究者從不同角度努力提高其性能，發(fā)揮其獨特的優(yōu)點(diǎn)，延長(cháng)其使用壽命。
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