镁铬砖在水泥回转窑、RH炉、炼铜炉上的应用与损毁

RH炉具有自然脱碳、成分微调、钢水升温、吹氧强制脱碳和喷粉脱硫等功能，已成为冶炼电工钢、管线钢、船板钢、镀锌板、镀锡板等高端钢种必不可少的炉外精炼设备。RH炉作业时，炉内呈负压状态，钢水和氩气呈喷泉状在由上升插入管、下部槽和下降插入管组成的封闭管道内高速循环，同时加入大量的合金或脱硫剂来调节钢水的成分，对耐火材料的真空稳定性能、高温性能、抗冲刷性能和抗渣性能都有苛刻的要求;RH炉属于间隙作业型冶金设备，插入管和下部槽在整个炉役内频繁遭受冷热交替的热冲击，因此又要求耐火材料具有良好的抗热震性能。

1、水泥回转窑

回转窑生产水泥熟料已有一个多世纪的历史，20世纪80年代初，水泥回转窑技术基本定型。目前新型干法窑是主流的生产技术，其烧成温度在1450℃左右，窑内燃烧气体温度可达1700℃以上，甚至接近2000℃。

水泥工业用耐火材料约占全部耐火材料的13%。耐火材料作为水泥烧成过程中不可或缺的内衬材料，也是第二代新型干法水泥工艺的物质支撑条件，其中烧成带用耐火材料尤为重要。硅酸盐水泥的主要矿物成分为CaO·SiO2、3CaO·Al2O3与4CaO·Al2O3·Fe2O3，水泥窑的关键部位过渡带与烧成带最适宜的耐火材料只能是碱性镁质耐火材料，如图1所示。

过去烧成带普遍使用镁铬砖，镁铬砖能够抵抗水泥组分的侵蚀，来自水泥熟料的CaO与砖中的Fe2O3反应形成4CaO·Al2O3·Fe2O3，使砖易于粘附熟料；砖释放的Cr2O3又有稳定窑皮中2CaO·SiO2的作用，因而铬铁矿对提高碱性耐火材料的耐火性、抗侵蚀、抗热震和挂窑皮性都有重要作用。烧成带处于高温化学气氛中，炉料温度为1400~1500℃，伴随有熔融液体产生，耐火材料通常被原料包覆，再加上窑体的转动，所以窑皮经常剥落。呈熔融状态的水泥原料与砖之间发生反应以及熔融液体渗透到砖内，造成熔损及结构剥落，过渡带也大致如此。

换言之，在镁铬质耐火材料中加入氧化铝，需要考虑原料中的CaO和SiO2成分，适当添加氧化铝；若加入大部分Al2O3可以与砖体中的硅钙成分反应生成低熔相，并且可以在砖体中呈现出连续的分布，此时由于在烧结过程中液相量增加，可以起到促进烧结过程中的物质传输，促进砖体的烧结，提高制品的致密度；反之，若CaO、SiO2含量太低，不足以满足消耗Al2O3生成液相的条件，由于此时的Al2O3将于砖体内的MgO成分反应生成尖晶石，此时尖晶石生成引起的体积膨胀不能得到很好的缓解，镁铬制品的致密度程度将降低，常温耐压强度受到影响。

3、氧化锆对镁铬质耐火材料的影响

氧化锆的加入可以在一定程度上改善镁铬质耐火材料的性能：(1)ZrO2自身化学稳定性较强，对一般的玻璃熔体和酸碱表现出较好的化学惰性，而且不容易被金属溶液等润湿；(2)ZrO2可以改变镁铬质耐火材料中各晶体晶界相的聚集状态、晶粒形状，并且降低晶间的二面角，促进各晶体之间的结合。

但是，过多ZrO2的加入却对镁铬质耐火材料是不利的，这是因为ZrO2在氧化镁中的固溶度较小，若加入了过量的ZrO2，则残余ZrO2将残存在晶粒之间，阻碍烧结中的传质作用，不利于砖体的致密化。a