Magnesia Carbon Brickè un materiale composito di sabbia di magnesia e carbonio, tra cui la grafite è la chiave per inibire la penetrazione delle scorie e la resistenza alla corrosione, mentre il carbonio di resina costruisce la resistenza strutturale del mattone di carbonio di magnesite; Ma sia il carbonio di resina che la grafite hanno la più grande debolezza di essere facilmente ossidati.
Esistono due modi principali di ossidazione del carbonio nei mattoni di carbonio MGO. Uno è l'ossidazione del carbonio per componenti della fase gassosa e l'altro è l'ossidazione dei componenti ossidati in scorie o acciaio. I componenti ossidati in scorie o acciaio sono principalmente (Fexo) e [O], ecc.; Questa ossidazione si verifica con l'infiltrazione della corrispondente fase liquida nel mattone di carbonio di magnesio, come mostrato nella formula (1) e nella formula (2):
Fexo+C → Fe+Co (1)
MnO+C → Mn+Co (2)
Gli antiossidanti vengono utilizzati per prevenire l'ossidazione della grafite per fase gassosa e fase liquida. Al momento, gli antiossidanti utilizzati nei mattoni di carbonio di magnesia sono principalmente metalli e non metal. Gli antiossidanti metallici includono principalmente Al, Si, Al-MG, ecc., Mentre gli antiossidanti non metallici includono principalmente B4C, ZRB2, SIC, ecc.
Tra gli antiossidanti metallici, il più utilizzato è la polvere di metallo al, che reagisce per la prima volta con il carbonio ad alta temperatura per formare AL4C3, e AL4C3 reagisce con CO (G) e simili. Il meccanismo d'azione specifico è il seguente:
4al +3 c=al4c3 (3)
2al +3 co=al2o 3+3 c (4)
Al4c 3+6 co =2 al2o 3+9 c (5)
Al2O 3+ mgo=mgo · al2o3 (6)
Poiché il metallo AL o AL4C3 partecipa alla reazione, la pressione parziale dell'ossigeno nel mattone diminuisce e la grafite e simili sono protette. Il meccanismo antiossidazione del metallo Si è simile.
L'effetto antiossidazione del metallo Al è relativamente buono, che proviene principalmente da due punti. Innanzitutto, la riduzione della pressione parziale dell'ossigeno nei mattoni di carbonio di magnesio per formula (3) ~ (4); In secondo luogo, l'effetto di espansione del volume della reazione della formula (6) rende densa la struttura dei mattoni di carbonio di magnesio. Allo stesso tempo, le equazioni (3) e (6) raggiungono anche l'elevata resistenza alla flessione ad alta temperatura dei mattoni MgO-C, motivo per cui la maggior parte dei mattoni MgO-C usa la polvere di metallo al antiossidante; Tuttavia, poiché l'equazione di reazione (3) è accompagnata da un grande effetto di volume, la quantità di metallo aggiunta ai mattoni di carbonio di magnesia è generalmente inferiore al 3%. L'effetto del volume di SI metallico nel processo antiossidazione è relativamente piccolo, ma il SI metallico genera M2S (2Mgo · SiO2) a causa dell'ossidazione di SiO2, che riduce le prestazioni ad alta temperatura del materiale.
Oltre a reagire con il carbonio per generare SiC, la polvere di Si metallica può anche formare fibre SIC simili a baffi per migliorare la forza. Pertanto, come antiossidante per mattoni MGO-C, la polvere di Al metallo e la polvere Si sono generalmente usate in combinazione. Quando si progettano una nuova linea di scorie MGO-C in mattoni, la polvere di metallo AL e la polvere Si vengono aggiunte come antiossidanti e la loro durata di servizio è più lunga di quella dei mattoni MgO-C Line tradizionali originali. Dal punto di vista della microstruttura, vengono osservati e discussi i mattoni MGO-C con Al, Si, ecc.
Per quanto riguarda altri antiossidanti metallici, vengono comunemente usate le leghe MG-Al. Zhang Jin e Zhu Boquan hanno aggiunto polvere in lega MG-AL come antiossidante a mattoni di carbonio di magnesio a basso contenuto di carbonio. Il meccanismo d'azione della lega MG-AL è simile a quello di AL e Mg accelera anche la formazione dello strato di periclasi secondaria, migliorando significativamente la resistenza di ossidazione dei mattoni di carbonio di magnesio.
Rispetto agli antiossidanti metallici, gli antiossidanti non metal sono stati studiati più negli ultimi anni e hanno anche mostrato ottimi proprietà antiossidanti. Gli antiossidanti non metallici includono principalmente B4C, ZRB2, MGB2, TIN, SIC, ecc., Ma rispetto ad altri antiossidanti, l'effetto di SIC è relativamente scarso. Gli antiossidanti non metal (prendendo B4C e ZRB2 come esempi) subiranno le seguenti reazioni nei mattoni di carbonio di magnesio:
B4C +6 co =2 b2o 3+7 c (7)
ZRB 2+5 CO=zro 2+ b2o 3+5 c (8)
Il B2O3 generato dalla reazione reagirà con MGO e altri per formare uno strato di blocco, impedendo così la continua ossidazione dei mattoni di carbonio di magnesio.
Misurando la relazione funzionale tra perdita di massa del carbonio e temperatura (13 0 0 e 1500 gradi) e tempo (2, 4 e 6H), è stata confrontata la resistenza di ossidazione dei campioni refrattari MGO-C con antiossidanti 0, 1% e 3% (AL, SI, SIC e B4C) aggiunta dalla frazione di massa. Si ritiene che il B4C sia l'antiossidante più efficace a 1300 gradi e 1500 gradi, specialmente a 1500 gradi, l'effetto è molto meglio degli altri tre, perché si forma uno strato MG3B2O6 impermeabile e denso sulla superficie del mattone. Sebbene SIC possa anche migliorare la resistenza all'ossidazione dei mattoni di carbonio di magnesia, l'effetto è peggiore in confronto. Metodi sperimentali come l'analisi termogravimetrica e la diffrazione dei raggi X hanno confermato che B4C si ossida durante il processo di innesco al di sotto di 1000 gradi per ottenere 3MGO · B2O3 che è stabile ad alta temperatura.
MGB2 e altri antiossidanti sono stati usati in materiali refrattari di carbonio di magnesia. Erano calcolati in atmosfere di carbonio e aria. I risultati hanno mostrato che l'effetto antiossidante era inferiore a B4C e meglio della polvere di Al e della polvere SI. È stato sottolineato che la ragionevole frazione di massa aggiuntiva di MGB2 nei materiali refrattari di carbonio di magnesia era di circa il 3%. Sono stati preparati due campioni di mattoni MGO-C senza additivi e con un stagno contenente carbonio al 2%. I risultati del test di resistenza all'erosione delle scorie hanno mostrato che la resistenza all'erosione delle scorie del campione con stagno era significativamente migliore di quella del campione senza additivi. Il motivo principale per cui Tin migliora la resistenza all'erosione delle scorie di mattoni di carbonio di magnite è che il prodotto di ossidazione tio2 di stagno nello strato di reazione reagisce con CAO nella scoria per formare il capardio con un punto di fusione di 197 0 TiO2 formata dall'ossidazione della stagno nello strato decarburiato reagisce con C, CAO e MGO per formare Catio3 e 2MGO. TIO2, TIC, TI (C, N) Soluzione solida, ecc. Sono tutte fasi minerali ad alte punti di fusione, che aumentano la viscosità delle scorie e riducono la penetrazione delle scorie, migliorando così la resistenza all'erosione delle scorie di mattoni di carbonio di magnesio. Inoltre, quando la stagno (frazione di massa, 2%), la polvere di alluminio (frazione di massa, 1%) e B4C (frazione di massa, 0,5%) sono utilizzate in combinazione, la resistenza alla flessione ad alta temperatura, la resistenza all'ossidazione e la resistenza alla corrosione degli scorie di mattoni MgO-C sono significativamente migliorate.
