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為幾種常見的氧化物耐火材料的熱力學(xué)性質(zhì)。
AOD爐內(nèi)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(diǎn)高(分別為2800℃和2570℃)，蒸氣壓低，熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。(3)MgO-CaO結(jié)合比MgO-MgO結(jié)合的兩面角大，有利于提高抗?fàn)t渣滲透性和抗?fàn)t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(yīng)性很強(qiáng)，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(xiàn)明顯的蠕變性能。說明該類材料在熱面上抗剝落性很強(qiáng)，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(yīng)性很高的f-CaO(游離氧化鈣能使該類材料的裂縫得到修補(bǔ)，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(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(yīng)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(yuǎn)優(yōu)于其他耐火材料。
鎂鈣系耐火材料在轉(zhuǎn)爐上應(yīng)用的部位主要是爐底、熔池和前后兩個大面。自20世紀(jì)60年代以來，我國研制了各種鎂質(zhì)白云石燒成磚，在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐的爐齡，增加了鋼的產(chǎn)量。80年代后期，我國開始大量應(yīng)用鎂碳磚，使鎂鈣系耐火材料受到強(qiáng)烈沖擊。不可否認(rèn)，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(yīng)能生成高熔點(diǎn)礦物2CaO·SiO2和3CaO·SiO2，使?fàn)t渣變稠，容易在爐襯上形成掛渣層，從而保護(hù)爐襯，同時也使?fàn)t襯工作面更容易與補(bǔ)爐料黏結(jié)在一起，提高了補(bǔ)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(zhuǎn)爐的某些部位使用，如一些轉(zhuǎn)爐的爐底，前后兩個大面等侵蝕輕和易補(bǔ)爐的部位?，F(xiàn)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(bǔ)料和前后大面的修補(bǔ)料正逐漸擴(kuò)大使用。鎂鈣系耐火材料今后的發(fā)展方向?yàn)椋?/span>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(yīng)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(shè)備。另外，我國的天然白云石資源比較豐富，應(yīng)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足煉鋼工業(yè)的需要。如AOD爐的風(fēng)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(jìn)口的鎂鈣磚。因此，應(yīng)盡快開發(fā)適用于AOD爐風(fēng)口區(qū)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，通過適當(dāng)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(jī)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(jìn)入結(jié)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(shù)，干式鎂鈣搗打料會廣泛應(yīng)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(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，由于水化問題沒有解決，一直沒得到廣泛應(yīng)用。要繼續(xù)深入開展鎂鈣耐火原料的防水化技術(shù)的科技攻關(guān)，該項(xiàng)技術(shù)一旦突破，就能夠開發(fā)鎂鈣質(zhì)澆注料，在各種精煉鋼包中將具有很大的應(yīng)用市場。目前，許多國家已在水泥回轉(zhuǎn)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(jù)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(zhuǎn)窯用鎂鈣磚，具有重要實(shí)際意義。(6)開發(fā)鎂鈣耐火材料系列產(chǎn)品。根據(jù)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(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅鸩綌U(kuò)大。今后發(fā)展的總體方向是：工業(yè)生產(chǎn)出抗水化性優(yōu)良、高純、高密、不同CaO含量的合成鎂鈣砂;應(yīng)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;開發(fā)優(yōu)質(zhì)、低價、無污染結(jié)合劑;采取綜合防水化措施，將開發(fā)的鎂鈣系耐火襯料應(yīng)用于冶煉潔凈鋼、特殊鋼的精煉爐及連鑄中間包中;加強(qiáng)用后鎂鈣系耐火材料再利用研究。但是長期以來，鎂鈣質(zhì)耐火澆注料卻沒有廣泛應(yīng)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(dǎo)致施工體在養(yǎng)生特別是烘烤過程中產(chǎn)生開裂，嚴(yán)重時會導(dǎo)致無法使用;(2)如果以活性氧化鋁或硅灰等做結(jié)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(dǎo)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(xiàn)場進(jìn)行排除，為保證使用效果，需要在線長時間烘烤，對生產(chǎn)效率有一定的影響;(4)使用過程中還會產(chǎn)生過度收縮，容易被熔渣滲透等諸多問題。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難點(diǎn)。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(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，延長其使用壽命。
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