镁碳砖是指以白云石砂、高熔点碱性氧化镁材料(熔点2800℃)和难以被炉渣侵润的高熔点碳素材料(包括鳞片状石墨)为主要原料,添加各种非氧化物(焦油沥青或树脂等)为结合剂,经配料、热混、成型后,再经300℃左右焙烧而成的不烧碳复合耐火材料。镁碳砖主要用于炼钢氧化转炉的炉衬、出钢口,交流电弧炉、高功率电炉炉膛热点部位,以及炉外精炼炉内衬、盛钢桶渣线部位、钢包的渣线等部位。
生产镁碳砖常用的结合剂有煤焦油,煤沥青和石油沥青,以及特殊碳质树脂,多元醇,沥青变性酚醛树脂,合成树脂等。所用到的结合剂有以下几种类型:
1)沥青类物质。焦油沥青是一种热塑性材料,具有与石墨、氧化镁亲和力大,炭化后残碳率高,成本低的特点,过去曾大量使用;但是焦油沥青中含有致癌的芳香烃,尤其是苯并茁含量高;由于环境意识的加强,现在焦油沥青的使用量在减少。
2)树脂类物质。合成树脂是由苯酚和甲醛反应制得,在常温下便能和耐火材料颗粒很好的混合,炭化后残碳率高,是当前生产MgO-C砖用主要结合剂;但它炭化后形成的玻璃态网络结构,对耐火材料的抗热震性和抗氧化性都不理想。
3)在沥青和树脂的基础上,经过改性得到的物质。如果结合剂炭化后能形成镶嵌结构和原位形成碳纤维物质,那么这种结合剂将改善耐火材料的高温性能。
镁碳砖作为一种复合耐火材料,有效地利用了镁砂的抗渣侵蚀能力强和碳的高导热性及低膨胀性,补偿了镁砂耐剥落性差的缺点。其主要特征是,抗低碱度和低铁炉渣的侵蚀优于镁碳砖。一般含MgO 60%~70%,CaO 10%~20%,C约15%。MgO-CaO-C砖具有优良的耐高温性能,抗渣侵蚀性、熔渣渗透性、抗热震性和导热性,但要特别注意防水化措施。今后在炼钢转炉、电炉、炉外精炼炉,钢包等方面将有很好的应用前景。