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镁碳砖在炼钢中的多元应用介绍
2025-08-20
镁碳砖凭借其出色的耐高温、抗渣侵蚀性能以及良好的热震稳定性，成为钢铁冶炼的理想选择。碳素材料的难润湿性以及镁砂的高耐火度、抗渣性和耐溶性，使得镁碳砖特别适用于蚀损严重的渣线及出钢口等关键部位。随着炼钢过程中镁碳砖的广泛应用，结合钢铁冶炼工艺的改进，已为企业带来了显著的经济效益。
1、镁碳砖在转炉炉衬的应用差异
转炉工作衬的各部位面临不同的使用条件，因此镁碳砖的效用也会有所不同。炉衬的炉口部分持续受到冷热钢液的冲击，这就要求用于此处的耐火材料必须能够抵御高温熔渣和高温废气的侵蚀，同时易于清理挂钢。炉帽区域不仅遭受严重的渣蚀，还要应对温度的急剧变化，以及碳氧化产生的高温气流和尘土废气的共同作用，因此需要选用抗渣侵蚀和抗剥落性强的镁碳砖。装料侧则要求镁碳砖不仅抗渣侵蚀性能优异，还需具备出色的高温强度和抗剥落性，通常会选择加入金属防氧化剂的高强度版本。研究显示，含金属铝的镁碳砖在低温时的高温强度不及复合添加金属铝和金属硅的试样，但在高温环境下，其强度反而更高。渣线作为炉衬耐火材料、高温熔渣与炉气三相交汇的关键点，是渣蚀最为严重的区域，因此必须选用抗渣侵蚀性卓越的镁碳砖，且碳含量需较高。
2、镁碳砖在电炉中的应用
目前，电炉炉墙几乎全部采用镁碳砖进行砌筑。因此，镁碳砖的耐用性直接决定了电炉的使用寿命。影响电炉用镁碳砖质量的关键因素包括：MgO源的镁砂纯度、杂质种类，以及方镁石晶粒的结合状态和晶粒尺寸；同时，作为碳引入来源的鳞片状石墨的纯度、结晶程度和鳞片大小也至关重要。此外，热固性酚醛树脂作为结合剂，其加入量和残碳量也是不可忽视的因素。
值得注意的是，尽管镁碳砖中添加抗氧化剂能够改善其基质结构，但在电炉正常操作条件下，抗氧化剂并非必需。然而，对于使用高FeOn炉渣的电弧炉，如直接还原铁或有不规则氧化的部位以及电炉热点，添加金属抗氧化剂则显得尤为重要。
在渣线部位，镁碳砖的蚀损行为表现为形成明显的反应致密层和脱碳疏松层。反应致密带，也被称为渣侵带，是镁碳砖脱碳后形成大量气孔，高温液相熔渣渗入砖体内部所形成的侵蚀区域。在这一区域内，熔渣中的FeOn被还原为金属铁，甚至固溶于MgO中的脱溶相和晶间Fe2O3也被还原。熔渣渗入砖中的深度主要取决于脱碳疏松层的厚度，通常终止于残存石墨处。在正常情况下，由于石墨的存在，镁碳砖的脱碳层保持较薄。
电炉出钢口有出钢槽倾动出钢和炉底出钢两种方式。采用出钢槽倾动出钢时，通常不选用镁碳砖，而是选择Al2O3质或ZrO2质材料，并加入C、SiC和Si3N4等非氧化物。而采用炉底出钢时，出钢口则由外部套砖和内部管砖组成，其中管砖采用镁碳砖质，其孔径尺寸根据炉子容量和出钢时间等因素确定，一般内径为140~260mm。
某钢厂电炉将中挡和低挡镁碳砖用于出钢口和出铜口两侧部位，替代了原先的烧结镁砖，取得了显著的效果。炉龄从原先的60炉左右大幅提升到了一倍以上。使用后渣线部位的镁碳砖保持完整，无粘渣现象，从而减轻了劳动强度，提高了钢液纯度和生产效率。
3、铝镁碳砖在钢包上的应用
在精炼钢包炉和钢包中，MgO-C砖主要被用于净空和渣线等关键部位。这些部位要求耐火材料能够抵御高温、热震以及熔渣侵蚀等机械蚀损。过去，这些部位曾选用镁铬系耐火材料，但鉴于铬对环境的潜在影响，现在更多选择使用镁碳砖。
然而，新钢包中的镁碳砖在预热过程中会遭受严重损毁，疏松脱碳层可达30~60mm厚。这一层带在注入钢水时会被冲刷掉，导致镁砂粒进入熔渣。因此，防止镁碳砖中的碳在预热时被氧化成为延长钢包净空和渣线部位镁碳砖使用寿命的关键。除了向镁碳砖中添加复合防氧化剂外，砌衬后用含碱的低熔玻璃相液体覆盖镁碳砖表面，能有效保护砖中的碳在预热过程中不被烧损。
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