鎂鈣系耐火材料的主要化學成分為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，表1為幾種常見的氧化物耐火材料的熱力學性質。
AOD爐內襯用鎂鈣系耐火材料在技術上與鎂鉻系耐火材料相比，所具有的優(yōu)點是：(1)原料資源豐富，價格低廉，不含鉻，因此不會使鋼液增加鉻夾雜。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的熔點高(分別為2800℃和2570℃)，蒸氣壓低，熱力學性質穩(wěn)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AOD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。說明該類材料在熱面上抗剝落性很強，因而在使用時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，隨著煉鋼技術的快速發(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、熔池和前后兩個大面。自20世紀60年代以來，我國研制了各種鎂質白云石燒成磚，在轉爐上實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，增加了鋼的產量。80年代后期，我國開始大量應用鎂碳磚，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(guī)模。在很長一段時間里，鎂鈣材料還在轉爐的某些部位使用，如一些轉爐的爐底，前后兩個大面等侵蝕輕和易補爐的部位。現在，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，我國生產的鎂鈣耐火材料還不能完全滿足煉鋼工業(yè)的需要。如AOD爐的風口及附近區(qū)域，有些鋼廠在這些部位仍使用鎂鉻磚或國外進口的鎂鈣磚。因此，應盡快開發(fā)適用于AOD爐風口區(qū)等關鍵部位的高檔鎂鈣磚。選用高純度、高密度的優(yōu)質鎂鈣原料，通過適當添加劑、優(yōu)化生產工藝等，提高鎂鈣磚的耐高溫腐蝕性、耐機械磨損性和熱震穩(wěn)定性等高溫性能。連鑄中間包是連鑄工藝的最后一個容器，鋼液通過中間包進入結晶器，如果中間包中耐火材料污染了鋼液，將無法排出。因此，為了滿足潔凈鋼冶煉的需要，必須開發(fā)鎂鈣系耐火材料，只要妥善解決施工及烘烤技術，干式鎂鈣搗打料會廣泛應用于連鑄中間包工作襯。由于含游離CaO的耐火材料易水化，使它的生產和使用受到很大的限制。特別是以水為載體的鎂鈣質不定形耐火材料，由于水化問題沒有解決，一直沒得到廣泛應用。要繼續(xù)深入開展鎂鈣耐火原料的防水化技術的科技攻關，該項技術一旦突破，就能夠開發(fā)鎂鈣質澆注料，在各種精煉鋼包中將具有很大的應用市場。目前，許多國家已在水泥回轉窯燒成帶和過渡帶等區(qū)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，開發(fā)水泥回轉窯用鎂鈣磚，具有重要實際意義。根據不同的使用條件，開發(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。隨著鎂鈣系耐火材料性能的不斷提高，應用領域將逐步擴大。今后發(fā)展的總體方向是：工業(yè)生產出抗水化性優(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;開發(fā)優(yōu)質、低價、無污染結合劑;采取綜合防水化措施，將開發(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。但是長期以來，鎂鈣質耐火澆注料卻沒有廣泛應用，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(yǎng)生特別是烘烤過程中產生開裂，嚴重時會導致無法使用;(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+使硅灰等活性物質凝聚，導致硬化速度過快，施工時間太短，操作時間得不到保證，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進行排除，為保證使用效果，需要在線長時間烘烤，對生產效率有一定的影響;(4)使用過程中還會產生過度收縮，容易被熔渣滲透等諸多問題。鎂鈣質耐火澆注料是新型不定形耐火材料有待突破的一個難點。近年來，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，延長其使用壽命。
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