鎂質(zhì)材料具有較高的耐火性能并呈堿性(MgO熔點(diǎn)2805℃)，因此有較好的抵抗堿性爐渣能力，但是由于線膨脹系數(shù)較高((14-15)X10-6℃-1，0~1500℃)，高溫時熱導(dǎo)率較低(λMg0，100℃=34.33 W/(m· K)， λMg0，1000℃=6.70 W/(m· K))，抗熱剝落能力差。石墨難被爐渣潤濕、耐熔性好(石墨熔點(diǎn)>3000℃)，并且線膨脹系數(shù)小(3.34×10-6℃-1，25?1600℃)、導(dǎo)熱性能優(yōu)良(λ石墨，1000℃=229W/(m· K))，因此抗熱剝落性好，但是易氧化。鱗片石墨顯著氧化開始溫度TA—般為580℃以上。在鎂質(zhì)材料中引入石墨，提高了鎂質(zhì)材料抗渣性和抗剝落能力。

   當(dāng)鎂砂和石墨組合在一起制成鎂炭磚后，鎂炭磚表現(xiàn)出了優(yōu)良的抗渣、鐵侵蝕性和滲透性，抗熱震性。主要原因是：

(1) 鎂炭磚基質(zhì)中主要由石墨和鎂砂粉組成，石墨和鎂砂顆粒之間以及鎂砂顆粒之間均被牢固的碳碳結(jié)合網(wǎng)絡(luò)包圍，不容易產(chǎn)生滑移，C和MgO無共溶關(guān)系，不產(chǎn)生液相，僅僅石墨和鎂砂原料引入的雜質(zhì)產(chǎn)生少量液相。因此在使用過程，當(dāng)爐渣中滲透力特別強(qiáng)的氧化鐵遇碳后會被還原成金屬鐵。由于還原作用，爐渣熔點(diǎn)、黏度升高，滲透力大大降低。

(2) 爐渣和鐵水與石墨不潤濕性。因?yàn)闋t渣和鐵水與石墨接觸角均在90°以上，所以制成的鎂炭磚抗熔渣的侵蝕性優(yōu)良。

(3) 在鎂炭磚材料內(nèi)部可形成致密方鎂石層的防護(hù)作用;在400℃以上，鎂砂中的 MgO與碳發(fā)生反應(yīng)生成Mg蒸氣，Mg蒸氣順著氣孔外溢，在與爐渣接觸的界面與渣中FeO 反應(yīng)再次生成了氧化鎂，形成致密的方鎂石層，從而阻止?fàn)t渣的滲透。

(4) CO氣體壓力的影響。滲透的爐渣與鎂炭磚中的碳反應(yīng)生成CO氣體，在氣孔通道中壓力可達(dá)0.2MPa (2atm)以上，可以阻止或延遲爐渣滲入氣孔。

鎂炭磚的這些優(yōu)良性能是與鎂炭磚中石墨的存在密不可分的，因此石墨質(zhì)量對鎂炭磚性能的影響很大。主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

(1) 石墨純度的影響。隨石墨純度的提高，鎂炭磚的侵蝕指數(shù)急劇下降且高溫抗折強(qiáng)度指數(shù)明顯增高，尤其是純度大于95%時更明顯。因此鎂炭磚中選用石墨時純度通常均為95%以上。

(2) 灰分的影響。當(dāng)石墨中的SiO2含量大于3%時，鎂炭磚的侵蝕指數(shù)明顯上升;同時Si02、Al2O3等雜質(zhì)還降低制品的耐火度，并且灰分還將影響磚的抗氧化性，所以要求石墨的雜質(zhì)含量越低越好。

(3) 石墨抗氧化性的影響。含碳制品侵蝕的限制性環(huán)節(jié)就是脫碳速度，因此，石墨的抗氧化性對制品的耐蝕性影響很大，而石墨的結(jié)晶越完整，比表面積越小，抗氧化性也越好，所以鎂炭磚生產(chǎn)時一般選用結(jié)晶完整、石墨化好的石墨原料。

(4) 石墨粒度和形狀的影響。鱗片狀石墨與土狀石墨相比，不但純度高，而且結(jié)晶完好，因此含碳制品一般用鱗片狀石墨，且鱗片粒度越大、越薄越好。石墨粒度太小同時還會降低泥料的混煉性和成型性以及抗氧化性。

   為了要保持鎂炭磚的這些優(yōu)良性能，必須防止或延遲鎂炭磚中石墨的氧化。而石墨極易氧化，鱗片石墨顯著氧化開始溫度一般為580℃以上，所以在生產(chǎn)和使用過程中必須采取相應(yīng)的防氧化措施。目前采用的方法主要有：

(1) 調(diào)整鎂炭磚的顆粒級配，選擇合適的結(jié)合劑，采用高噸位抽真空壓力機(jī)等來提高鎂炭磚的密度，一方面可以減少鎂炭磚孔隙中殘存的氧量，另一方面還可以減少使用過程中的氧和氧化物向磚內(nèi)部侵入的通道。

(2) 加入抗氧化添加劑(Al、Si、Mg、Al-Si、Al-Mg、SiC、B4C等)，可以使得抗氧化劑在高溫下先于石墨氧化，而起到保護(hù)石墨的作用;在轉(zhuǎn)爐鎂炭磚中常使用的抗氧化劑是金屬鋁粉，金屬鋁粉的作用不僅可以防止石墨的氧化，而且還可以提高鎂炭磚的高溫抗折強(qiáng)度。研究表明：在鎂炭磚中合適的金屬鋁粉的加入量為1%~3%，過低起不到抗氧化作用，過高對鎂炭磚的抗渣性和耐熱剝落性不利。

(3) 對所加入的鱗片石墨進(jìn)行抗氧化改性處理。將插入劑等分子插入石墨層內(nèi)形成石墨層間化合物，高溫下石墨層內(nèi)的插入物分解，可以推開石墨層而使石墨產(chǎn)生體積膨脹。 基于這一原理，將改性后的石墨加入到鎂炭磚中，高溫下可使鎂炭磚的基質(zhì)產(chǎn)生微小的膨脹，磚中的炭素材料與鎂砂緊密結(jié)合而使磚體變得致密，從而提高鎂炭磚的抗渣性和氧 化性。

(4) 在碳結(jié)合耐火材料的表面涂抹抗氧化涂層，特別是對于鎂炭磚砌筑的轉(zhuǎn)爐爐襯在使用前進(jìn)行烘烤時進(jìn)行防氧化涂層處理，可以起到良好的效果。

   值得注意的是鎂炭磚在使用過程會產(chǎn)生有毒氣體，所以目前鎂炭磚有一種趨勢或傾向是發(fā)展環(huán)保鎂炭磚。這可以通過以下方法做到：

(1) 采用較少的樹脂結(jié)合劑，但是這往往會導(dǎo)致鎂炭磚的抗熱震性不夠和常溫強(qiáng)度降低，所以適宜的加入量為3%左右。

(2) 提高結(jié)合劑的殘?zhí)剂浚瑴p少揮發(fā)分，這可以減少使用過程中有毒物質(zhì)的揮發(fā)。

(3) 對鎂炭磚碳化處理，即在使用前先把有害于環(huán)境的揮發(fā)分先去掉，在使用過程中就不會再產(chǎn)生有害于環(huán)境的揮發(fā)分。

(4) 對瀝青進(jìn)行無害化處理，防止瀝青在使用過程產(chǎn)生有毒物質(zhì)。

目前現(xiàn)行最新的耐火材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鎂炭磚理化指標(biāo)如表1所示。