影响镁铬砖性能的几个因素

一、制备工艺对镁铬砖性能的影响

   生产工艺的不同使得镁铬材料的结构存在明显差异，进而影响镁铬砖的性能。例如，直接结合镁铬砖热震稳定性好，电熔再结合镁铬砖的抗侵蚀性能强，半再结合镁铬砖的性能介于两者之间。为此，本部分将详细讨论生产工艺对镁铬砖性能的影响。

1.组织结构性能

   不同生产工艺制备的镁铬耐火材料的显气孔率、体积密度如图3-5所示。

   从图3-5可知，不同工艺的镁铬耐火材料的气孔率和体积密度差异较大，气孔率变化规律如下：硅酸盐结合镁铬耐火材料（T)>直接结合镁铬耐火材料(C)>半再结合镁铬耐火材料(B)>电熔再结合镁铬耐火材料（D);体积密度则呈相反趋势。这主要是由工艺不同引起的，质镁铬砖（电熔再结合镁铬砖、半再结合镁铬砖和直接结合镁铬砖）由于其生产原料纯度高、成型压力高、烧成温度高，因此制品的结构致密，气孔率低，体积密度大。由此可见，生产工艺对耐火材料性能影响很大。

   热态强度生产工艺对镁铬耐火材料高温强度的影响如图3-6所示。

   从图3-6中可以看出，不同工艺的镁铬耐火材料高温强度变化规律如下：硅酸盐结合镁铬耐火材料<直接结合镁铬耐火材料<半再结合镁铬耐火材料<电熔再结合镁铬耐火材料。由于高温抗折强度主要代表了砖中各矿物的结合情况，这说明电熔再结合镁铬砖的结合强度大，因而高温下其抗侵蚀冲刷能力好。

   由于液相在不同晶粒间的渗透能力要低于在相同晶粒间的渗透能力，当液相含量固定时，第二固相的出现会使固-固接触增加，从而能够提高砖的高温强度。在生产电烙再结合镁铬砖或半再结合镁铬砖时，添加预合成镁铬砂为原料，从而提高了第二固相的含量，使砖的高温强度增大。

   从图3-6中可以看出，不同工艺的镁铬耐火材料高温强度变化规律如下：硅酸盐结合镁铬耐火材料<直接结合镁铬耐火材料<半再结合镁铬耐火材料<电熔再结合镁铬耐火材料。由于高温抗折强度主要代表了砖中各矿物的结合情况，这说明电熔再结合镁铬砖的结合强度大，因而高温下其抗侵蚀冲刷能力好。

   由于液相在不同晶粒间的渗透能力要低于在相同晶粒间的渗透能力，当液相含量固定时，第二固相的出现会使固-固接触增加，从而能够提高砖的高温强度。在生产电烙再结合镁铬砖或半再结合镁铬砖时，添加预合成镁铬砂为原料，从而提高了第二固相的含量，使砖的高温强度增大。

2.热震稳定性

   采用1100℃，风冷1次后的残存强度百分率比较各种镁铬砖的热震稳定性，结果如图3-7所示。由图3-7可知，不同生产工艺镁铬砖中普通镁铬砖的热震稳定性好，半再结合镁铬砖和直接结合镁铬砖次之，电熔再结合镁铬砖差。
 

3.抗渣性

   由于晶间尖晶石是从硅酸盐液相中析出的，因此少量SiO2的存在对晶间尖晶石形成有利。但SiO2含量多了，液相量会显著増加，从而降低镁铬砖高温强度并有助于外来熔体沿液相渠道的渗入，使侵蚀加剧。CaO含量高了，会显著降低出现液相的温度，对高温强度与抗侵蚀不利，特别是在镁铬砖中A12O3与Fe2O3含量高时更为显著。因此，在制作质镁铬砖时，应尽量选用SiO2、CaO、Fe2O3(FeO)含量低，而Cr2O3、A12O3含量高的铬矿为原料。

   以我国目前实际使用的普通镁铬砖（即硅酸盐结合镁铬砖）、电熔再结合镁铬砖与共烧结镁铬k18a5f5为试样，进行了抗低冰镍及抗转炉渣侵蚀的实验，结果如表3-1。
 

二、铬矿对镁铬砖性能的影响

   铬矿是生产镁铬砖的主要原料，因来源的不同，其主要杂质含量各异。此外，铬矿的加入量也会对镤铬砖的性能产生影响。本部分将主要阐明铬矿来源及加入量对直接结合镁铬砖性能的影响。

1.铬矿粒度的影响

   国产的高铬矿w(Cr2O3)>53%)虽氧化铁含量远低于南非铬矿，但二氧化硅含量较高。为此，主要研究了国产高铬矿的粒度组成对直接结合镁铬砖性能的影响，结果示于图3-8。由图3-8可知，制品的耐压强度随着铬矿临界粒度的减小而提高，高温抗折强度（1400℃，0.5h)则随着铬矿临界粒度的减小而降低，铬矿临界粒度为1.5mm时，热震稳定性出现峰值。

2.铬矿加入量的影响

   将电熔镁砂与南非铬矿按照不同的比例配制成Cr2O3含量不同的直接结合镁铬试样，在1740℃的高温随道窑中烧成，所用电熔镁砂、南非铬矿以及镁铬试样的化学成分见表3-2。

   南非铬矿对直接结合镁铬砖性能的影响分别示于图3-9~图3-11。

   由图3-10~图3-11可知，随着铬矿含量的增加，直接结合镁铬试样的显气孔率降低、体积密度增加、热震稳定性提高。光学显微镜、SEM和EDAX分析表明，高温煅烧之后，南非铬矿中的绝大多数氧化铁均进人方镁石相中，形成（MgO、FeO)固溶体或铁酸镁二次尖晶石。在前面分析中曾提到，形成（Mg,Fe)O时体积收缩20%，而且在有CaO存在下，在1500℃就已有液相出现，促使致密烧结，这就是南非矿使烧结合成料体积密度增加，气孔率下降的原因之一。

   EDAX分析镁富氏体相成分可知：各倍半氧化物在方镁石的固溶量次序为：Fe2O3>Cr2O3>Al2O3,虽也有一定量氧化镁通过扩散进入铬铁尖晶石中，但比较而言，铬铁尖晶石中的倍半氧化物（尤其是Fe203)进人方镁石中的量大于氧化镁进入铬铁复合尖晶石中的量。故经高温煅烧后，镁砂与铬矿的成分均发生变化，方镁石中形成了较多的二次尖晶石，其典型成分（EDAX分析，质量分数）为：MgO 75.90%，Al2O3 3.21%，Fe2O3 15.49%，Cr2O3 5.42%。铬矿颗粒的成分变化也较大，铬矿颗粒的典型化学成分为（直接结合的边界）；MgO 21.69%，Cr2O3 47.35%，A12O3 12.31%，Fe2O3 12.73%，故该直接结合镁铬材料的直接结合程度高。所以随着铬矿含量的增加，显著地改善了镁铬试样的物理性能。

   直接结合镁铬砖抗有色冶炼介质侵蚀性能与铬矿含量的关系示于图3-12。
 

   随着试样中Cr203含量的增加，其抗有色冶炼介质的侵蚀能力明显增加，抗侵蚀和抗渗透能力。

   这样的关于镁铬砖性能的分析希望会给您带来帮助。荣盛耐材有限公司专注于耐火材料生产销售多年，因为专注，所以，我们拥有一批高技术人才，在技术创新的道路上永不止步，在生产耐火材料的过程中精益求精！如果您对镁铬砖有需求，欢迎致电荣盛耐材有限公司，我们期待与您的每一次合作！