如何对镁质砖进行改性
发布日期： 2016-11-04 00:00:00 阅读量（400） 作者：由试验研究和实用结果都得出，二次精炼装置在使用MgO-Sp砖时，由于砖和熔渣成分长时间接触，当在操作效率低的条件下，MgO-Sp砖易于产生结构剥落而使损毁加快。相反，虽然像在RH真空脱气装置中浸渍管那样，MgO-Sp砖和熔渣成分的接触时间极短，但由于熔渣的碱度（CaO/SiO2比)较高，所以容易与砖的基质中Al2O3成分反应形成低熔点物相（如12CaO•7Al2O3等），也会加快熔损。另外，因为标准MgO-Sp砖的高温强度较低，则会因气流的作用和与钢水产生磨耗流失。
MgO-Sp砖与MgO-Cr2O3砖相比，它的主要不足之处是Al2O3成分向渣中熔入速度较快，其次是当选用高纯合成Sp砂生产MgO-Sp砖时，基质显示较差的烧结组织，而难以获得发达的结合组织，因而在渣熔损较严峻的二次精炼炉，尤其是RH真空脱气装置中使用时一般都难以获得高寿命。
同时，我们还观察到，在一些情况下，MgO-SP砖的高温强度和热稳定性显得相当低。原因可能是晶界范围内所形成的低熔点钙-铝酸盐相的结果。
众所周知，MgO-Sp砖的性能不仅受到生产方法的影响，同时还受到所用原料类型和性状的影响。例如：当选用的镁砂中含CaO达到极限时，即会由于CaO和Al2O3之间在约1200°C时反应形成低熔相铝酸钙(主要是12CaO•7Al2O3)。此外，即使选用镁砂中CaO含量虽未达到极限（即CaO含量较低）来生产MgO-Sp砖，也会在约大于1400℃温度下，使其热性能明显下降。其原因是CaO在方镁石的晶体的不同部位的分布不是相等的，当Al2O3向方镁石晶体的晶界范围扩散就会在那里本来就具有较高CaO浓度的地方与CaO反应生成CA相（12CaO•7Al2O3）和某些共晶体，当它们富集到方镁石表面时，就会在1360℃以上对MgO-Sp砖的高温强度和抗热震性产生明显的副作用。
这样看来，为了提高MgO-Sp砖的耐用性，就必须对它们进行改性。
在MgO-Sp砖中，其基质与镁砂颗粒之间将会出现Al2O3浓度差而导致基质中的Al2O3通过扩散迁移到镁砂颗粒中的方镁石晶界交界处，并与这里的CaO在1200℃以上的温度下反应形成具有共晶体的CaO.Al2O3(主要为12CaO•7Al2O3)。当这些低熔点物质富集在方镁石晶体表面上时，即会在1360℃以上的温度下产生液相，从而明显地降低MgO-Sp砖的高温性能。
Al2O3与CaO的反应可用下式表示：
12CaO+7Al2O3-12CaO·7Al2O3
表3-2所示，按式(3-1)形成12CaO·7Al2O3，这在热力学上是可能的。
但是，当MgO-Sp砖中加人TiO2微粉时，则可抑制12CaO·7Al2O3的生成，因为
12CaO•7Al2O3+12TiO2=12(CaO·TiO2)+7Al2O3(3-2)
12CaO·7Al2O3+12(2MgO•TiO2)=12(CaO•TiO2)+7(MgO·Al2O3)+17MgO(3-3)
这一反应过程和形成CaO·TiO2(Tf=1915℃)和2MgO·TiO2(Tf=1960℃)可按下列反应式来完成：
TiO2+CaO=CaO•TiO2 (3-4)
2MgO+TiO2=2MgO•TiO2 (3-5)
通过热力学计算得出:反应式(3-2)、式(3-3)也是可能的，见表3-3
由于Al2O3在MgO中的固溶度很低，1700℃时仅为3%，如图3-8所示,TiO2根本不固溶于MgO中，如图3-9所示。所以在MgO-Sp砖中加人TiO2时，所生成的SpSS和MgO•TiO2SS应是方镁石的晶间相。也就是说，加TiO2的MgO-Sp砖中，尖晶石固溶体会将晶间内的硅酸盐相排挤出去，代之以尖晶石和CaO·TiO2结合，强化MgO-Sp砖的组织结构。
另外，加TiO2的MgO-Sp砖中，TiO2会与方镁石晶界处的CaO反应生成高熔点CaO·TiO2(Tf=1925℃)，相当于从晶界处的低熔点相中部分地除去CaO使晶界处的物相高熔点化。因此可抑制低熔点的钙铝酸盐生成，并迫使晶界处的硅酸相聚集成团，而显著地促进固相间的直接结合。
通过对加TiO2的MgO-Sp砖的显微结构研究发现，Sp分布在方镁石晶界处，基质中几乎不存在硅酸盐相，方镁石和Sp之间直接结合程度相当发达。与此同时，与Sp共同分布在晶界处的还存在少量的CaO•TiO2(钙钛矿)。
应当注意到：TiO2促进MgO-Sp砖的烧结是通过TiO2广泛分布，强化砖中陶瓷结合，使粒子之间结合牢固，从而明显提高了MgO-Sp砖的高温强度。显然，TiO2在MgO-Sp砖的组织中广泛分布是强化粒子之间结合的重要条件。
为了使少量的TiO2与MgO-Sp砖的基质混合料达到广泛分布，其分散度应满足下述条件：
dc/dg——TiO2和MgO-Sp混合料的密度；
X——TiO2在MgO-Sp混合料中的质量分数。
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