行业动态 / Industry dynamic

镁碳砖未来的研究发展方向

发表时间:2024-05-18 访问量:4612

镁碳砖由于其出色的性质还将在钢铁冶金领域继续发展,为此,通过对其研究现状的汇总、分析,提炼出镁碳砖下一步发展的方向和重点:(1)传统镁碳砖通过颗粒级配、镁砂微结构及镁碳砖总体的结构设计、优化,可以继续提升或充分发挥其性能。(2)高性能防氧化剂的研究,尤其是高氧亲和力和低膨胀、低应力的非金属防氧化剂的研究和合成将是未来镁碳砖性能提升的重要途径。(3)在镁碳砖低碳化过程中,碳质组分的微细化、结晶化作为有效改善其结构应力和抵抗熔渣渗透性的关键途径将继续得到关注和发展。

结合镁碳砖方面的研究和国内外的研究现状,镁碳砖未来的研究方向如下:

01传统镁碳砖的精细化研究

镁碳砖的发展尽管已经30余年,而且也在不断地研究完善中,但是镁碳砖在使用过程中所表现出来的损毁状况、工作面结构等显示镁碳砖并没有充分发挥其各自组分的性能、并没有达到更大的使用效果;LF精炼渣线镁碳砖工作面裸露的镁砂颗粒、极低的强度和疏松的结构即说明了这点。通过多年跟踪研究发现,同样是用于LF精炼钢包渣线的镁碳砖,镁砂结晶状况、杂质分布、品级以及整体结构匹配不同,则镁碳砖的使用寿命是完全不同的,工作面结构也相差很大。因此,如何在原料、晶体间及颗粒间的界面结构、颗粒级配等方面:镁碳砖的研究现状与发展趋势行精细化研究,使镁碳砖在结构、成分和应力等多维度很好地匹配,这对传统镁碳砖更新换代和大跨度创新是非常重要的,也将是镁碳砖大幅度提升性能的关键研究方向之一。

02高性能及多功能防氧化剂

防氧化剂是碳复合材料非常重要的组分,其性能的好坏直接关系到镁碳砖的性能;高性能防氧化剂的出现,将大幅度提升镁碳砖的性能或促进镁碳砖的更新换代,因此,如何通过成分、结构控制以及新工艺、新技术制备出具有较高的抗氧化性能和高温强度的防氧化剂,将是未来镁碳砖的主要发展方向之一。对低碳镁碳砖而言,鉴于其碳含量较低和结构的特殊性,其防氧化剂除要具有普通镁碳砖防氧化剂的功能外,还应具有其在高温下的体积稳定性、氧化产物与基质反应过程的体积稳定性等,而这正是目前很多常规防氧化剂所欠缺的。在AlSiC、AI℃、Al4C3N等碳化物的防氧化性能方面进行了研究,发现该类材料不但具有较好的防氧化剂功能,而且其在氧化过程中能够促进镁碳砖结构致密化,同时其自身还具有一定的抵抗钢水和熔渣润湿的性能,这对低碳镁碳砖是非常重要的。因此,对低碳镁碳砖而言,如何通过结构、组分设计等制备出新型非金属类防氧化剂,在防氧化性的同时实现具有抵抗熔渣渗透性的类石墨功能,这将是新一代防氧化剂的最有前景的研究方向。

03低碳镁碳砖结合剂研究

传统镁碳砖的碳含量较高,能够形成连续的碳网络,对结合剂的要求不高;而低碳镁碳砖的碳含量较低,很难形成联系网络,这也是低碳镁碳砖性能较传统镁碳砖相对较差的原因。因此,用于低碳镁碳砖的结合剂除应具有传统结合剂的特性外,还应具有其特殊的性质。用于低碳镁碳砖的理想结合剂应该容易均匀分布、炭化后的碳组分要具有一定的稳定性。因此,在结合剂的分子结构、支链结构、黏度、石墨化能力以及炭化结构与防氧化组分的有机结合等方面还有进一步研究的空间,以实现其作为镁碳砖成型和强度来源的同时,增强碳结合网络的抗氧化能力,或者赋予碳结合网络一定的应力缓冲能力等。

04低碳镁碳砖的应力分解及结构优化

传统镁碳砖因石墨含量较高,其结构应力可以忽略;而对于低碳镁碳砖则是不能忽略的,而这在目前的低碳镁碳砖研究中却未引起关注。镁砂颗粒的膨胀系数相对于石墨是很大的,这也是导致低碳镁碳砖结构应力较大的根本原因。因此,如何通过颗粒级配、颗粒界面结构、基质结构等匹配设计来缓解颗粒的膨胀应力,进而实现低碳镁碳砖在结构、成分和应力等多尺度的匹配,这将是低碳镁碳砖在应力分解方面所要深入研究的方向。其中,基质承担着抵抗熔渣的渗透、侵蚀以及缓冲颗粒膨胀的应力的作用,对低碳镁碳砖的性能影响的权重较大,是缓解应力和结构优化的主要方向之一。基质优化可以从基质的物相分布、细粉粒度、界面反应以及孔结构等方面进行精细化匹配,使基质充分发挥其性能,这也是目前低碳镁碳砖研究中忽略和未认识的领域。


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