镁质材料具有较高的耐火性能并呈碱性(MgO熔点2805℃)，因此有较好的抵抗碱性炉渣能力，但是由于线膨胀系数较高((14-15)X10-6℃-1，0~1500℃)，高温时热导率较低(λMg0，100℃=34.33 W/(m· K)， λMg0，1000℃=6.70 W/(m· K))，抗热剥落能力差。石墨难被炉渣润湿、耐熔性好(石墨熔点>3000℃)，并且线膨胀系数小(3.34×10-6℃-1，25〜1600℃)、导热性能优良(λ石墨，1000℃=229W/(m· K))，因此抗热剥落性好，但是易氧化。鳞片石墨显著氧化开始温度TA—般为580℃以上。在镁质材料中引入石墨，提高了镁质材料抗渣性和抗剥落能力。

   当镁砂和石墨组合在一起制成镁炭砖后，镁炭砖表现出了优良的抗渣、铁侵蚀性和渗透性，抗热震性。主要原因是：

(1) 镁炭砖基质中主要由石墨和镁砂粉组成，石墨和镁砂颗粒之间以及镁砂颗粒之间均被牢固的碳碳结合网络包围，不容易产生滑移，C和MgO无共溶关系，不产生液相，仅仅石墨和镁砂原料引入的杂质产生少量液相。因此在使用过程，当炉渣中渗透力特别强的氧化铁遇碳后会被还原成金属铁。由于还原作用，炉渣熔点、黏度升高，渗透力大大降低。

(2) 炉渣和铁水与石墨不润湿性。因为炉渣和铁水与石墨接触角均在90°以上，所以制成的镁炭砖抗熔渣的侵蚀性优良。

(3) 在镁炭砖材料内部可形成致密方镁石层的防护作用;在400℃以上，镁砂中的 MgO与碳发生反应生成Mg蒸气，Mg蒸气顺着气孔外溢，在与炉渣接触的界面与渣中FeO 反应再次生成了氧化镁，形成致密的方镁石层，从而阻止炉渣的渗透。

(4) CO气体压力的影响。渗透的炉渣与镁炭砖中的碳反应生成CO气体，在气孔通道中压力可达0.2MPa (2atm)以上，可以阻止或延迟炉渣渗入气孔。

镁炭砖的这些优良性能是与镁炭砖中石墨的存在密不可分的，因此石墨质量对镁炭砖性能的影响很大。主要表现在以下几点：

(1) 石墨纯度的影响。随石墨纯度的提高，镁炭砖的侵蚀指数急剧下降且高温抗折强度指数明显增高，尤其是纯度大于95%时更明显。因此镁炭砖中选用石墨时纯度通常均为95%以上。

(2) 灰分的影响。当石墨中的SiO2含量大于3%时，镁炭砖的侵蚀指数明显上升;同时Si02、Al2O3等杂质还降低制品的耐火度，并且灰分还将影响砖的抗氧化性，所以要求石墨的杂质含量越低越好。

(3) 石墨抗氧化性的影响。含碳制品侵蚀的限制性环节就是脱碳速度，因此，石墨的抗氧化性对制品的耐蚀性影响很大，而石墨的结晶越完整，比表面积越小，抗氧化性也越好，所以镁炭砖生产时一般选用结晶完整、石墨化好的石墨原料。

(4) 石墨粒度和形状的影响。鱗片状石墨与土状石墨相比，不但纯度高，而且结晶完好，因此含碳制品一般用鱗片状石墨，且鳞片粒度越大、越薄越好。石墨粒度太小同时还会降低泥料的混炼性和成型性以及抗氧化性。

   为了要保持镁炭砖的这些优良性能，必须防止或延迟镁炭砖中石墨的氧化。而石墨极易氧化，鳞片石墨显著氧化开始温度一般为580℃以上，所以在生产和使用过程中必须采取相应的防氧化措施。目前采用的方法主要有：

(1) 调整镁炭砖的颗粒级配，选择合适的结合剂，采用高吨位抽真空压力机等来提高镁炭砖的密度，一方面可以减少镁炭砖孔隙中残存的氧量，另一方面还可以减少使用过程中的氧和氧化物向砖内部侵入的通道。

(2) 加入抗氧化添加剂(Al、Si、Mg、Al-Si、Al-Mg、SiC、B4C等)，可以使得抗氧化剂在高温下先于石墨氧化，而起到保护石墨的作用;在转炉镁炭砖中常使用的抗氧化剂是金属铝粉，金属铝粉的作用不仅可以防止石墨的氧化，而且还可以提高镁炭砖的高温抗折强度。研究表明：在镁炭砖中合适的金属铝粉的加入量为1%~3%，过低起不到抗氧化作用，过高对镁炭砖的抗渣性和耐热剥落性不利。

(3) 对所加入的鳞片石墨进行抗氧化改性处理。将插入剂等分子插入石墨层内形成石墨层间化合物，高温下石墨层内的插入物分解，可以推开石墨层而使石墨产生体积膨胀。 基于这一原理，将改性后的石墨加入到镁炭砖中，高温下可使镁炭砖的基质产生微小的膨胀，砖中的炭素材料与镁砂紧密结合而使砖体变得致密，从而提高镁炭砖的抗渣性和氧 化性。

(4) 在碳结合耐火材料的表面涂抹抗氧化涂层，特别是对于镁炭砖砌筑的转炉炉衬在使用前进行烘烤时进行防氧化涂层处理，可以起到良好的效果。

   值得注意的是镁炭砖在使用过程会产生有毒气体，所以目前镁炭砖有一种趋势或倾向是发展环保镁炭砖。这可以通过以下方法做到：

(1) 采用较少的树脂结合剂，但是这往往会导致镁炭砖的抗热震性不够和常温强度降低，所以适宜的加入量为3%左右。

(2) 提高结合剂的残碳量，减少挥发分，这可以减少使用过程中有毒物质的挥发。

(3) 对镁炭砖碳化处理，即在使用前先把有害于环境的挥发分先去掉，在使用过程中就不会再产生有害于环境的挥发分。

(4) 对沥青进行无害化处理，防止沥青在使用过程产生有毒物质。

目前现行最新的耐火材料标准规定的镁炭砖理化指标如表1所示。