由於轉爐的間歇操作特性,對鎂鉻耐火材料的熱震穩定性提出了嚴格要求。提高耐火材料的抗熱震性,可採取阻止裂紋擴展,消耗裂紋擴展動力,增加材料斷裂表面能,增加塑性,降低線膨脹係數,增加熱導率等途徑來實現。
(1)適當的氣孔率。表面裂紋並不會立即引起斷裂,嚴重的是由內部熱應力引起的剝落和斷裂。當適當增加氣孔率時,在熱衝擊作用下,製品內部裂紋長度變短,數量有所增加,裂紋相互交錯,形成網狀的程度增強,因此製品斷裂時需要的斷裂能增加,可有效地提高製品的熱震穩定性。耐火製品的最佳氣孔率通常控制在13%20%。
(2)控制原料的顆粒級配及選擇低膨脹、高導熱的原料。要獲得熱震穩定性好的鎂鉻耐火材料,就要求增大臨界顆粒尺寸,減小鉻礦顆粒中的細粉含量。採用線膨脹係數小的原料,以及添加高導熱係數的原料如Cu2O等。
(3)增加微細裂紋並形成網狀結構。利用耐火製品顆粒和基質線膨脹係數不一致的特性以及相變的體積效應,使製品內產生微細裂紋,對抵抗製品災難性破壞(熱剝落或斷裂)有著顯著的作用。試驗證明:增加耐火材料中的Al2O3含量或在鎂鉻耐火材料中加入適量的ZrO2可以明顯地改善鎂鉻材料的熱震穩定性。從試樣切口比較,加有ZrO2的試樣,其內部都有大量微細裂紋存在,正是由於這些微細裂紋的存在,吸收了裂紋擴展的能量,從而增強了試樣的熱震穩定性,但加入量不宜超過5%。