镁质耐火材料介绍

镁质耐火材料是以菱镁矿、海水镁砂和白云石等作为原料，以方镁石为主晶相、氧化镁含量在 80%以上的耐火材料，属于碱性耐火材料。其英文名为 Magnesia refractories 。

其产品可分为冶金镁砂和镁质制品两大类。依化学组成及用途可进一步细分为冶金镁砂、镁砖、镁硅砖、镁铝砖、镁钙砖、镁碳砖及其他品种等。

冶金镁砂：由菱镁矿（MgCO₃）或海水中提取的 Mg(OH)₂经高温焙烧而得。主要用于制作镁砖，还可作为反射炉、平炉烧结炉底、电炉打结炉底以及补炉材料。

镁砖：

普通镁砖：以氧化镁为主要成分，是碱性耐火材料中主要的制品。耐火度高，对铁的氧化物、碱性炉渣及高钙熔剂具有好的抗侵蚀性。有烧成镁砖和不烧镁砖之分，烧成镁砖的烧成温度一般为 1550 - 1600℃，高纯度制品的烧成温度为 1750℃，甚至更高；不烧镁砖除不经烧成工序外，其他工艺与烧成镁砖大体相同。

镁铝砖：采用含钙少的煅烧镁砂（MgO>90%，CaO＜2.2%）作原料，加入氧化铝粉，以亚硫酸纸浆液做结合剂，在1580℃的高温下烧成。矿相组成是以方镁石为主晶，镁铝尖晶石（MgO·Al₂O₃）为基质，后者代替镁砖中的钙镁橄榄石，成为方镁石的结合剂。与镁砖比较，耐急冷急热性好，高温结构强度比镁砖有所改善，达到1520-1580℃，甚至更高。

镁硅砖：以方镁石为主要矿物组成，以镁橄榄石作为基质结合，其性能与镁砖大致相同，但荷重软化温度比镁砖高，抗渣性也较好。

镁钙砖：以镁石为主要矿物组成，硅酸三钙和硅二钙为结合物。除热震稳定性差外，其他性能指标比镁砖优越。镁钙砖中含有的氧化钙有着很好的蠕变特点，可以提高镁钙质耐火材料的高温韧性、耐冲击性以及耐剥落性，并且其抗高碱度渣的性能优于镁铬砖，还可以改善冶炼钢的脱硫效果。特别是含有氧化锆的镁钙砖，各项性能都可以与镁铬砖相比，甚至更优。

镁碳砖：以质烧结镁砂和碳素材料为原料，用各种碳质结合剂压制而成，具有抗侵蚀和耐剥落等一系列优异性能。主要应用在电炉炉墙、氧气转炉炉衬以及钢包渣线等领域中，能提高其使用寿命。不过由于洁净钢的发展，它会导致钢中增碳，对钢质量有不利影响，尤其对低碳钢和不锈钢，其产量在碱性材料中的生产比例基本保持稳定水平，也许可能略有降低。

按主晶相酸、碱性质分类：

酸性材料制品：以石英（SiO₂）为第一相，SiO₂属酸性氧化物，硅砖是酸性材料的代表产品；半硅砖、耐碱砖、耐酸砖中 SiO₂含量 60％到 80％，是半酸性材料。

碱性材料制品：以 MgO、CaO 为主晶相，因 MgO、CaO 是碱土氧化物，故而称为碱性耐火材料。它们的熔点高，抗碱性渣（C/S＞2）侵蚀能力很强，属于高级耐火材料，但易于水化。镁铬砖、白云石砖、橄榄石砖等产品，主要化学成分也是 MgO、CaO，也属于碱性材料。

中性材料制品：以 Al₂O₃、ZrO₂为主晶相，它们的化学行为可变，当遇到碱性氧化物时表现出酸性特点，如生成 MgO·Al₂O₃、Al₂O₃·ZrO₂；遇到有强酸性氧化物时又表现碱性特点。黏土砖、高铝砖、莫来石砖是中性材料代表产品，锆英石制品也是中性产品。

按是否定型分类：

定型产品：凡称为砖者均为定型产品，分为致密型和隔热型，耐火砖属于致密型制品。

不定型产品：各种浇注料、补炉料、捣打料、火泥等均为不定型产品。例如镁质干式捣打料、镁质涂料或喷补料、镁质浇注料等。

镁质干式捣打料：是一种不加液体结合剂与水的不定形耐火材料，广泛用于各种感应电炉炉衬、超高功率电炉炉底，近年来在连续铸钢中间盛钢桶上使用效果也好。施工后不必经过严格的养护，主要靠烘烤或使用时高温熔体的加热，使干式捣打料的热面烧结成整体，形成一层具有一定强度的致密工作层。由于使用中除工作层外，其余干式料仍为未烧结的紧密堆积结构，因而具有很好的隔热性能，同时避免了耐火材料在使用中因膨胀收缩产生应力导致的开裂与穿孔，此外拆除也方便。但不适宜用在有转动与炉身高的窑炉。

镁质涂料或喷补料：镁质、镁钙质材料对净化钢液有好处，因此广泛用于连续铸钢中间盛钢桶。但这种涂料或喷补料用于浇铸低磷钢时，应避免使用磷酸盐结合剂。其次由于涂料加入了不少水分，要尽量高温烘烤排除水分，以免头几桶钢液增氢。

镁质浇注料：镁质含碳浇注料的发展受到水不润湿石墨以及石墨密度小的影响，采用表面活性剂使石墨的憎水性表面改变为亲水性可能是解决含碳耐火浇注料的一个重要途径。此外，钢厂使用后的含碳耐火材料也是制作镁质含碳浇注料的优质原料，因为用这种残砖制作的颗粒或粉料含碳量高，C 分布均匀，且致密。

性能特点

耐火性能高

由于方镁石（MgO）结晶的熔点很高，可达2800℃，使得镁质耐火材料耐火度高，一般在 2000℃以上，能承受高温环境的考验，是高温工业不可或缺的材料。

高温强度

镁质耐火材料在高温下具有一定的强度，但不同类型的镁质耐火材料高温强度有所差异。例如普通镁砖的高温强度一般，荷重开始软化温度在 1500-1550℃之间，比耐火度低500℃以上；而镁铝砖的高温结构强度比镁砖有所改善，达到 1520-1580℃，甚至更高。

抗碱性熔渣侵蚀

对含有氧化镁及氧化钙的碱性熔渣的化学侵蚀有很强的抵抗性。在炼钢过程中，熔渣主要成分为 CaO、FeO 等或为高碱性CaO-渣系，镁质耐火材料能够抵抗这些熔渣的侵蚀以及吸收钢中有害杂质，适合用于炼洁净钢等。在有色重金属火法冶炼过程中产生的低粘度炉渣（硅氧化物、铁氧化物、有色金属和硫化物等），镁质耐火材料也能抵抗其侵蚀。

热震稳定性

部分镁质耐火材料热震稳定性较差，如普通镁砖只能承受水冷2-8次；但也有一些品种热震稳定性较好，如镁铝砖的耐急冷急热性好，可承受水冷20-25次，甚至更高。

导热性

镁质耐火制品的热导率高，不过导热性随温度升高而降低。例如镁砖的导热能力约为粘土砖的几倍，其砌筑的炉体外层，一般应有足够的隔热层，以减少散热损失。

水化性

煅烧不够的氧化镁与水作用，会产生水化反应（MgO + H₂O → Mg(OH)₂），体积膨胀达 77.7%，使镁质耐火材料遭受严重破坏，产生裂纹或崩落。所以镁质耐火材料在储存过程中必须注意防潮。

应用领域

钢铁行业

炼钢转炉：镁碳砖主要用于氧气转炉炉衬，能有效抵抗炉渣的侵蚀和冲刷，提高转炉的使用寿命；镁铝砖可用于炼钢平炉炉顶等部位。

电炉：镁碳砖可用于电炉炉墙、炉底；冶金镁砂可作为电炉打结炉底以及补炉材料。

精炼设备：镁钙砖大量应用在不锈钢以及洁净钢等高级钢种生产的精炼设备中，如钢包精炼炉的渣线部位使用镁碳砖，能承受高温和熔渣的侵蚀；含有氧化锆的镁钙砖性能优异，可替代镁铬砖在高碱度环境下使用，提高炉衬的使用寿命。

均热炉和加热炉：镁砖可用于均热炉和加热炉炉底，抵抗高温和熔渣的侵蚀。