鎂質材料具有較高的耐火性能并呈堿性(MgO熔點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>3000℃)，并且線膨脹系數(shù)小(3.34×10-6℃-1，25?1600℃)、導熱性能優(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。在鎂質材料中引入石墨，提高了鎂質材料抗渣性和抗剝落能力。

   當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合網(wǎng)絡包圍，不容易產(chǎn)生滑移，C和MgO無共溶關系，不產(chǎn)生液相，僅僅石墨和鎂砂原料引入的雜質產(chǎn)生少量液相。因此在使用過程，當爐渣中滲透力特別強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、黏度升高，滲透力大大降低。

(2) 爐渣和鐵水與石墨不潤濕性。因為爐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) 在鎂炭磚材料內部可形成致密方鎂石層的防護作用;在400℃以上，鎂砂中的 MgO與碳發(fā)生反應生成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 反應再次生成了氧化鎂，形成致密的方鎂石層，從而阻止爐渣的滲透。

(4) CO氣體壓力的影響。滲透的爐渣與鎂炭磚中的碳反應生成CO氣體，在氣孔通道中壓力可達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，因此石墨質量對鎂炭磚性能的影響很大。主要表現(xiàn)在以下幾點：

(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的防氧化措施。目前采用的方法主要有：

(1) 調整鎂炭磚的顆粒級配，選擇合適的結合劑，采用高噸位抽真空壓力機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，而起到保護石墨的作用;在轉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行抗氧化改性處理。將插入劑等分子插入石墨層內形成石墨層間化合物，高溫下石墨層內的插入物分解，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產(chǎn)生微小的膨脹，磚中的炭素材料與鎂砂緊密結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爐爐襯在使用前進行烘烤時進行防氧化涂層處理，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) 采用較少的樹脂結合劑，但是這往往會導致鎂炭磚的抗熱震性不夠和常溫強度降低，所以適宜的加入量為3%左右。

(2) 提高結合劑的殘?zhí)剂?，減少揮發(fā)分，這可以減少使用過程中有毒物質的揮發(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) 對瀝青進行無害化處理，防止瀝青在使用過程產(chǎn)生有毒物質。

目前現(xiàn)行最新的耐火材料標準規(guī)定的鎂炭磚理化指標如表1所示。