摘要：将新型防氧化涂料涂刷到镁碳砖样块进行实验室试验，并在现场钢包渣线镁碳砖上进行应用试验。结果表明：在1100℃以下，该涂料对镁碳砖样块起到非常好的防氧化作用，松散层和脱碳层的厚度几乎为零;钢包现场涂刷渣线镁碳砖的残余厚度比相同条件下没有涂刷的残余厚度增加20mm左右，渣线镁碳砖通过涂刷防氧化涂料可将其使用寿命在原基础上提高15%左右。
目前钢包使用的工作衬尤其是渣线部位，多采用含碳耐火材料。新砌筑好的钢包，在投入盛装钢水使用前，须预先按照从小火、中火到大火的顺序烘烤到1000℃左右，整个过程一般需要20~30h，有的甚至时间更长。而目前相当多的钢包使用现场并没有采取针对烘烤过程中含碳工作衬的防氧化措施，导致烘烤完毕待用时，工作层镁碳砖已经产生有20mm左右的氧化脱碳层。也有少部分的钢包工作层镁碳砖在砌筑后涂刷防氧化涂料，但由于所用涂料需要在现场加水调配，使用不方便，还有其他种种原因导致防氧化效果大打折扣。这也是长期以来，大多数钢包使用现场放弃采用防氧化涂料的主要原因。本试验中的镁碳砖防氧化涂料为预先制备好的浆料，附着性好，便于涂刷，且有很长的存放期。
试验选用MgO-C砖的化学组成(w)如下：MgO80.97%，C14.65%，Al₂O₃2.68%,SiO₂1.04%,Fe2O30.64%。将选用的MgO-C砖切成60mm×50mm×70mm的长方体，用毛刷将涂料均匀涂到该样块的各面上(含3个原始砖面和1个切割面)，只留样块的底面和一个侧面的中心部分不涂刷，作为对比面。涂刷厚度0.5mm左右，自然放置5h后，放入电炉内，从常温经24h匀速升温到1100℃，并在1100℃保温3h(升温曲线见图1)，自然降温后取出样块。
图1 升温曲线
样块烧后外观及横截面外观见图2。从图2可以看出，样块烧后，没有涂料的部分变色，有明显的完全脱碳层，松散层和完全脱碳层基本一致;而涂刷涂料部分的松散层和脱碳层几乎为零。
分析以上现象认为，镁碳砖的结合剂是酚醛树脂类碳质材料，当温度超过450℃时，作为结合剂的酚醛树脂就会显著氧化，导致镁碳砖的强度明显降低。镁碳砖料中的石墨在800℃以上时也会显著氧化，导致镁碳砖的气孔大幅增加，结构松散。镁碳砖的碳含量越高，氧化后，气孔增加得越明显，结构也越松散。图2中，没有涂刷涂料部分的脱碳层与松散层基本一致，是因为在800℃以上足够长的时间后，树脂结合剂的碳和石墨最终达到了相同的氧化深度。而刷涂料的部分与样块内部通体为均匀的黑色，没有出现松散现象和脱碳现象，说明涂料在1100℃及以下各个温度点对镁碳砖中的树脂碳和石墨都起到的良好的防氧化作用。
将该涂料在某钢厂现场试验使用，选择钢包部分渣线镁碳砖进行涂刷。观察钢包烘烤结束后(整个烘包时间为24h)渣线镁碳砖的外观，测量钢包下线后涂刷部分的残余厚度，对比未涂刷涂料且与涂刷涂料部分处在相同使用环境的渣线镁碳砖残余厚度。结果见图3和图4。
图3 钢包烘烤后外观
图4 钢包下线后涂刷涂料的镁碳砖残余厚度
钢包下线后未涂刷涂料的镁碳砖残余厚度
经分析，在新砌筑钢包烘烤过程中，温度到达800℃以上时，镁碳砖中的石墨和树脂氧化速度很快，随着氧化的进行，被氧化的部分也能对未被氧化的部分起到一定的保护作用，所以，烘烤后期氧化速度会有所减缓。整个烘包的过程会导致含镁碳砖有20毫米左右完全脱碳层，脱碳层的特点是几乎没有结合强度、高气孔率和结构疏松。当盛装钢水时，在钢水和渣的冲刷和侵蚀作用下，该脱碳层很快就会脱落，该部分的炉衬材料几乎是白白浪费。一般钢包新砌筑工作炉衬的厚度200mm左右，下线后残余工作衬一般在60mm左右，再减去被氧化的20mm，工作衬的有效使用厚度为120mm左右。其被氧化的部分占有效使用部分的15%左右。通过涂刷防氧化涂料可以将镁碳砖有效使用厚度在原有基础上提高20mm左右，相当于将炉衬的使用寿命提高15%左右。
(1)新型防氧化涂料在1100℃及以下各个温度点对镁碳砖中的树脂和石墨都起到的良好的防氧化作用，使其松散层和脱碳层几乎为零。
(2)现场使用可以非常有效地防止含碳材料在钢包烘烤过程中的氧化，提高了含碳材料的有效使用厚度和使用寿命，能有效降低钢包耐火材料的吨钢消耗。(3)该新型防氧化涂料同样适用于钢包其他含碳工作衬在烘烤过程中的防氧化。
