耐火磚的性能取決于其組成與結(jié)構(gòu)，而組成與結(jié)構(gòu)又由原料和制備工藝所決定。今天我們將著重介紹鎂鉻耐火磚的常見種類與特征，原料和工藝條件對鎂鉻制品性能的影響，共燒結(jié)和熔鑄耐火磚的制備、結(jié)構(gòu)與性能。
鎂鉻耐火磚的種類與特征
1自1915年生產(chǎn)鎂鉻磚以來，鎂鉻磚的生產(chǎn)用原料和工藝在不斷改進(jìn)。鎂鉻 耐火磚的品種也日益豐富，有硅酸鹽結(jié)合鎂鉻磚、直接結(jié)合鎂鉻磚以及優(yōu)質(zhì)鎂 鉻磚，如熔鑄鎂鉻磚、電熔再結(jié)合鎂鉻磚、半再結(jié)合鎂鉻磚以及全合成鎂鉻磚 等?，F(xiàn)就常用鎂鉻磚的制備、特點和顯微結(jié)構(gòu)特征總結(jié)如下。
1.1硅酸鹽結(jié)合鎂鉻磚
硅酸鹽結(jié)合鎂鉻磚(Silicate Bonded Magnesia-chrome Brick)又稱普通鎂鉻磚。這種磚是由雜質(zhì)（主要是SiO2與CaO)含量較高的鉻礦與鎂砂制成的，燒成溫度不高，在1550℃左右。其顯微結(jié)構(gòu)特點為：耐火物晶粒之間由熔點或軟化點低的硅酸鹽相結(jié)合在一起，故稱之為硅酸鹽結(jié)合鎂鉻磚。
灰色顆粒為鎂砂，白色的中顆粒為鉻礦。白色顆粒為鉻礦，灰色渾圓狀顆粒為鎂砂，由于該硅酸鹽結(jié)合鎂鉻磚燒成溫度高，大于1580℃，因此，鎂砂顆粒內(nèi)包含有大量的尖晶石脫溶相。硅酸鹽結(jié)合鎂鉻磚的基質(zhì)中主晶相為粒狀方鎂石，鎂砂和鉻礦顆粒間或各自顆粒間則多以灰白色薄膜狀硅酸鹽（CMS)膠結(jié)相或為氣孔所隔離，其次有少量的復(fù)合尖 晶石（白色）填充于方鎂石晶間，但直接結(jié)合程度很低?；|(zhì)為較致密的網(wǎng)絡(luò) 狀結(jié)構(gòu)，氣孔多為條狀，少部分呈封閉趨勢。由于硅酸鹽結(jié)合的顯微結(jié)構(gòu)特征不 利于普通鎂鉻耐火磚的高溫力學(xué)性能和抗化學(xué)侵蝕性能，因此硅酸鹽結(jié)合鎂鉻 磚通常用于對性能要求不苛刻的部位。
1.2直接結(jié)合鎂鉻磚
直接結(jié)合鎂磚（Direct Bonded Magnesia-chrome Bripk)是在硅酸鹽結(jié)合鎂鉻磚的基礎(chǔ)上，盡可能降低原料中雜質(zhì)（尤其是SiO2和CaO的含量）的含量，即采用雜質(zhì)含量較低的鉻精礦和較純的鎂砂為原料制備而成的鎂鉻磚。由于磚中的 雜質(zhì)含量低，故多采用高溫?zé)桑蓽囟韧ǔＴ?700℃以上）。由于采用了純度較高的原料，因此磚中的硅酸鹽結(jié)合相數(shù)量減少，雜質(zhì)含量少，耐火物晶粒之 間多呈直接接觸，故稱之為直接結(jié)合鎂鉻磚。
直接結(jié)合鎂鉻磚基質(zhì)中的主晶相仍為粒狀方鎂 石，其晶內(nèi)亦包含有大量的尖晶石脫溶相（方鎂石晶粒內(nèi)的白色析出物），其次有少量的復(fù)合尖晶石（白色）和灰白色薄膜狀硅酸鹽相填充于方鎂石晶間。主晶相方鎂石主要通過方鎂石-方鎂石、方鎂石-鉻礦（復(fù)合尖晶石）結(jié)合在一起，即晶粒間以直接結(jié)合為主；另一部分則通過少量的硅酸鹽相薄膜膠結(jié)在一起。直接結(jié)合的顯微結(jié)構(gòu)特點顯著提高了該種鎂鉻磚的高溫性能、抗侵蝕與抗沖刷，使其成為目前應(yīng)用較普遍的一種鎂鉻磚。直接結(jié)合鎂鉻磚在有色冶煉爐、水泥窯等使用條件苛刻的部位均得到了廣泛應(yīng)用。
1.3電熔再結(jié)合鎂鉻磚
國外通常將全由人工合成原料、共燒結(jié)鎂鉻料或電熔鎂鉻料（或加有部分電熔鎂砂）制作的鎂鉻磚皆稱為再結(jié)合鎂鉻磚。而國內(nèi)生產(chǎn)的電熔再結(jié)合鎂鉻磚 (Rebounded Magnesia-chrome Brick)通常以電熔預(yù)合成的鎂鉻料為原料，由于原料純度高，故需要在1750℃以上的高溫或超高溫下燒成。此外，因該工藝借助電熔法預(yù)先制取尖晶石化完全、直接結(jié)合率高、相分布均勻的鎂鉻合成料，從而獲得了較為均勻的結(jié)構(gòu)，使方鎂石固溶體兼?zhèn)淇篃嵴鹦院涂骨治g性的優(yōu)點，提高了制品的性能。
灰色顆粒為鎂砂，含白色脫溶相的顆粒為電熔預(yù)合成的鎂鉻砂。白色顆粒為鉻礦，灰色所含脫溶相較小的顆粒為鎂砂，灰色所含脫溶相較大的顆粒則為電熔預(yù)合成的鎂鉻砂。由圖3-3可知：電熔再結(jié)合鎂鉻磚基質(zhì)部分以電熔鎂鉻砂為主，其次有較多的復(fù)合尖晶石（白色）填充于鎂鉻砂晶間?；|(zhì)結(jié)構(gòu)呈致密的網(wǎng)絡(luò)狀，耐火晶粒間呈直接結(jié)合，無硅酸鹽結(jié)合相。
1.4? 半再結(jié)合鎂鉻磚
半再結(jié)合鎂鉻磚（Semi-rebunded Magnesia-chrome Brick)是介于電熔再結(jié)合 鎂鉻磚和直接結(jié)合鎂鉻磚之間的一種鎂鉻磚。生產(chǎn)所用原料既有電熔預(yù)合成鎂鉻 砂，又有鉻精礦和鎂砂。這類磚也是在1700℃以上高溫?zé)桑u內(nèi)耐火物晶粒之間常以直接結(jié)合為主。其優(yōu)點是抗熱震性較好，抗侵蝕、抗沖刷也不錯。
半再結(jié)合鎂鉻磚的顯微結(jié)構(gòu)既有直接結(jié)合鎂鉻磚的特點乂有電熔再結(jié)合鎂鉻磚的特點?；|(zhì)部分，主晶相為粒狀方鎂石，其晶內(nèi)包含有大量的尖晶石脫溶相，其次為復(fù)合尖晶石（白色）和少量灰白色薄膜狀硅酸鹽相 (CMS)填充于方鎂石晶間。基質(zhì)結(jié)構(gòu)呈多孔的網(wǎng)絡(luò)狀。主晶相方鎂石大部分通過方鎂石-復(fù)合尖晶石直接結(jié)合，少數(shù)通過硅酸鹽相膠結(jié)在一起。
1.5? 熔鑄鎂鉻磚
焙鑄鎂鉻磚（Casting Magnesia-chrome Brick)主要生產(chǎn)過程為：用鎂砂和鉻礦加人一定量外加劑，經(jīng)混合、壓坯與素?zé)扑槌蓧K，進(jìn)電弧爐熔融，再注人 模內(nèi)退火，生產(chǎn)成母磚；母磚經(jīng)切、磨等加工制成所需要的磚型即可。熔鑄鎂鉻 磚的結(jié)構(gòu)特點是成分分布均勻，耐火物晶粒之間主要為直接接觸，硅酸鹽以孤島 狀存在。這種磚抗熔體熔蝕、滲透與沖刷特別好，是專為有色冶煉開發(fā)的制品，最適宜砌在連續(xù)式生產(chǎn)設(shè)備熔煉爐如閃速爐反應(yīng)塔下部與沉淀池渣線區(qū)等。
1.6? 化學(xué)結(jié)合不燒鎂鉻磚
該類型的磚通常采用鎂砂與鉻礦為制磚原料，以聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉或水玻璃為結(jié)合劑壓制而成，因不需高溫?zé)?，只?jīng)200°C左右溫度烘烤，故稱之為化學(xué)結(jié)合不燒鎂鉻磚。由于這種磚未經(jīng)高溫?zé)桑u中鎂砂會發(fā)生水化，因此這種磚不能長期存放。
綜上可見，鎂鉻耐火材料的種類繁多?，F(xiàn)常用的鎂鉻耐火材料有直接結(jié)合鎂鉻磚（一般由鎂砂與鉻礦直接結(jié)合）、電熔再結(jié)合鎂鉻磚（以電熔鎂鉻砂為原料）、半再結(jié)合鎂鉻磚（添加部分電熔鎂鉻砂）等。
制備工藝對鎂鉻磚性能的影響
2生產(chǎn)工藝的不同使得鎂鉻材料的結(jié)構(gòu)存在明顯差異，進(jìn)而影響鎂鉻磚的性能。例如，直接結(jié)合鎂鉻磚熱震穩(wěn)定性好，電熔再結(jié)合鎂鉻磚的抗侵蝕性能強(qiáng)，半再結(jié)合鎂鉻磚的性能介于兩者之間。為此，本部分將詳細(xì)討論生產(chǎn)工藝對鎂鉻磚性能的影響。
2. 1 組織結(jié)構(gòu)性能
不同生產(chǎn)工藝制備的鎂鉻耐火材料的顯氣孔率、體積密度如圖3-5所示。
從圖3-5可知，不同工藝的鎂鉻耐火材料的氣孔率和體積密度差異較大，氣 孔率變化規(guī)律如下：硅酸鹽結(jié)合鎂鉻耐火材料（T) >直接結(jié)合鎂鉻耐火材料 (C）>半再結(jié)合鎂鉻耐火材料(B)>電熔再結(jié)合鎂鉻耐火材料（D);體積密度則呈相反趨勢。這主要是由工藝不同引起 的，優(yōu)質(zhì)鎂鉻磚（電熔再結(jié)合鎂鉻磚、 半再結(jié)合鎂鉻磚和直接結(jié)合鎂鉻磚） 由于其生產(chǎn)原料純度高、成型壓力高、 燒成溫度高，因此制品的結(jié)構(gòu)致密，氣 孔率低，體積密度大。由此可見，生產(chǎn)工藝對耐火材料性能影響很大。
2.2熱態(tài)強(qiáng)度
生產(chǎn)工藝對鎂鉻耐火材料高溫強(qiáng)度的影響
從研究可以看出，不同工藝的鎂鉻耐火材料高溫強(qiáng)度變化規(guī)律如下：硅酸鹽結(jié)合鎂鉻耐火材料 <直接結(jié)合鎂鉻耐火材料 <半再結(jié)合鎂鉻耐火材料 < 電熔 再結(jié)合鎂鉻耐火材料。由于高溫抗折強(qiáng)度主要代表了磚中各礦物的結(jié)合情況，這 說明電熔再結(jié)合鎂鉻磚的結(jié)合強(qiáng)度最大，因而高溫下其抗侵蝕沖刷能力最好。
由于液相在不同晶粒間的滲透能力要低于在相同晶粒間的滲透能力，當(dāng)液相 含量固定時，第二固相的出現(xiàn)會使固-固接觸增加，從而能夠提高磚的高溫強(qiáng)度。 在生產(chǎn)電烙再結(jié)合鎂鉻磚或半再結(jié)合鎂鉻磚時，添加預(yù)合成鎂鉻砂為原料，從而 提高了第二固相的含量，使磚的高溫強(qiáng)度增大。
2. 3熱震穩(wěn)定性
采用1100℃，風(fēng)冷1次后的殘存強(qiáng)度百分率比較各種鎂鉻磚的熱震穩(wěn)定性。不同生產(chǎn)工藝鎂鉻磚中普通鎂鉻磚的熱震穩(wěn)定性最好，半再結(jié)合鎂鉻磚和直接結(jié)合鎂鉻磚次之，電熔再結(jié)合鎂鉻磚最差。
2.4抗渣性
由于晶間尖晶石是從硅酸鹽液相中析出的，因此少量SiO2的存在對晶間尖晶石形成有利。但SiO2含量多了，液相量會顯著増加，從而降低鎂鉻磚高溫強(qiáng)度并有助于外來熔體沿液相渠道的滲人，使侵蝕加劇。CaO含量高了，會顯著降低出現(xiàn)液相的溫度，對高溫強(qiáng)度與抗侵蝕不利，特別是在鎂鉻磚中Al2O3與 Fe2O3含量高時更為顯著。因此，在制作優(yōu)質(zhì)鎂鉻磚時，應(yīng)盡量選用SiO2、CaO、 Fe2O3(FeO)含量低，而Cr2O3、A12O3含量高的鉻礦為原料。
以我國目前實際使用的普通鎂鉻磚（即硅酸鹽結(jié)合鎂鉻磚）、電熔再結(jié)合鎂鉻磚與共燒結(jié)鎂鉻K18A5F5為試樣，進(jìn)行了抗低冰鎳及抗轉(zhuǎn)爐渣侵蝕的實驗。