Con la maturità della tecnologia di produzione dei mattoni in carbonio di magnesia, l'ambito di applicazione dimattoni di carbonio di magnesiasta diventando sempre più ampio. I mattoni di carbonio di magnesite vengono utilizzati come rivestimento dei forni elettrici ad arco e la durata del rivestimento è notevolmente migliorata. Sebbene i mattoni refrattari al carbonio-magnesia siano ampiamente utilizzati nei processi metallurgici, la loro durata è ancora molto problematica a causa delle dure condizioni di lavoro, soprattutto nella linea delle scorie della siviera, dove il danno dei mattoni al carbonio-magnesia è particolarmente grave.
Nella siviera la composizione chimica delle scorie è complessa e mutevole e la temperatura cambia violentemente e frequentemente, soprattutto nella linea delle scorie della siviera. Pertanto nella linea delle scorie vengono spesso utilizzati mattoni mgo-c con ottime prestazioni. Il meccanismo di corrosione dei mattoni refrattari al carbonio e magnesia nelle scorie nella siviera è stato studiato approfonditamente in patria e all'estero e il riepilogo dettagliato è il seguente.
PART.01 Erosione di scorie di mattoni in carbonio di magnesia
Nella siviera, a causa del complesso ambiente fisico e chimico della linea delle scorie, il rivestimento di questa parte è più facilmente danneggiabile. L'erosione chimica delle scorie sui mattoni MgO-C avviene principalmente attraverso la dissoluzione di MgO e l'ossidazione del carbonio nella matrice dei mattoni MgO-C. Sotto l’azione combinata dei seguenti fattori, i mattoni MgO-C vengono danneggiati:
1. L'influenza della basicità: minore è la basicità delle scorie, più favorevole è l'erosione dei mattoni MgO-C. Se aumenta la basicità delle scorie, diminuisce l'attività di SiO2 nelle scorie, il che può ridurre l'ossidazione del carbonio. Allo stesso tempo, con l'aumento della basicità, diminuisce l'attività del FeO nelle scorie, il che rallenta relativamente l'erosione delle scorie sui mattoni MgO-C;
2. L'influenza di MgO: Osbom et al. hanno scoperto che il contenuto di MgO nello strato di scorie era pari al 30% quando si analizzava la composizione della linea di scorie LF. Si credeva che maggiore fosse il contenuto di MgO nelle scorie, più lenta sarebbe stata l'erosione dei mattoni MgO-C. Maggiore è la basicità, più lenta è l'erosione dei mattoni MgO-C da parte delle scorie.
3. Effetto di Al2O3: Al2O3 nelle scorie ridurrà il punto di fusione e la viscosità delle scorie, aumenterà la bagnabilità delle scorie e dei materiali refrattari, renderà le scorie più facili da penetrare dal confine del grano di magnesia e separerà il periclasio dalla matrice del mattone di carbonio di magnesia.
4. Effetto del FeO: Innanzitutto, il FeO nelle scorie può facilmente reagire ad alta temperatura con la grafite nei mattoni di carbonio e magnesia e produrre sfere di ferro bianco brillante per formare uno strato decarburato. In secondo luogo, la periclasi nei mattoni di carbonio di magnesia reagisce anche con il FeO nelle scorie per formare prodotti a basso punto di fusione.
Durante il riscaldamento e il raffreddamento ripetuti della siviera, a causa del tasso di espansione termica incoerente tra il prodotto composito a basso punto di fusione di magnesia-ferro formato e il minerale di ferro di magnesia, l'ossido di magnesio sulla superficie del materiale refrattario si rompe, il che porta alla dissoluzione del mattone. Gli studiosi stranieri ritengono inoltre che l’aumento del contenuto di ferro nelle scorie di acciaio non sia positivo per la durata dei mattoni in carbonio e magnesio. Innanzitutto, il ferro FeO accelera l’ossidazione del carbonio sulla superficie dei mattoni di carbonio di magnesite. In secondo luogo, FeO reagirà con MgO per allentare la struttura della superficie di lavoro dei mattoni refrattari al carbonio e magnesia. Sotto l'azione combinata di questi due punti, l'erosione dei mattoni refrattari al carbonio e magnesia viene accelerata.
PART.02 Ossidazione del carbonio nei mattoni di carbonio mgo
Quando i mattoni di carbonio di magnesia entrano in contatto con le scorie, il carbonio reagisce con gli ossidi come FeO nelle scorie per decarburarsi, formando uno strato decarburato in determinate condizioni, che rende la struttura della superficie di lavoro dei mattoni di carbonio di magnesio allentata, che è la ragione principale per il danno dei mattoni in carbonio mgo. Il carbonio reagisce con ossidi come CO2, O2 e SiO2 e viene continuamente ossidato dagli ossidi di ferro presenti nelle scorie; in secondo luogo, la struttura sciolta formata dallo strato decarburato produce crepe e pori più grandi sotto l'azione dell'espansione termica e del dilavamento delle scorie, facilitando la penetrazione delle scorie e la formazione di una fase a basso punto di fusione con MgO. Allo stesso tempo, la struttura superficiale dei mattoni di carbonio mgo cambia sotto l'azione della violenta agitazione meccanica del bagno di fusione e della violenta raschiatura delle scorie di acciaio, e col tempo si danneggia gradualmente dall'esterno verso l'interno, causando gravi danni ai mattoni di carbonio magnesite. Dopo che la temperatura supera un certo valore, la struttura del corpo in mattoni verrà danneggiata e rapidamente corrosa, poiché MgO e grafite iniziano ad autoconsumarsi ad alta temperatura.
PARTE.03 Influenza dei pori
A causa della presenza di micropori all'interno e sulla superficie dei mattoni di carbonio di magnesia, è più probabile che si verifichi l'erosione dei mattoni refrattari mgo c. Durante l'uso dei mattoni refrattari mgo c, i pori svolgono un ruolo di accelerazione nella formazione dello strato di decarburazione, che fa sì che le scorie corrodano più seriamente il materiale refrattario dei mattoni di magnesia-carbonio. Quando l'aria esterna entra nei pori dei mattoni mgo c per raffreddarsi, l'ossigeno presente nell'aria reagisce con il carbonio circostante per generare gas CO e viene scaricato attraverso i micropori. Il continuo verificarsi dei due processi aumenta gradualmente la porosità e la dimensione dei pori. Il fattore più importante nella formazione dei pori è la selezione dei leganti nei mattoni refrattari al carbonio e magnesia. Come legante viene generalmente utilizzata la resina fenolica. Se una piccola quantità di resina fenolica viene aggiunta al mattone di carbonio di magnesia, la porosità non sarà troppo elevata allo stato freddo, circa il 3%, ma la resina fenolica si decomporrà e produrrà acqua, idrogeno, metano, monossido di carbonio (anidride carbonica ) e altri gas dopo il riscaldamento e formano pori sotto il flusso di questi gas, aumentando la porosità. Pertanto, i mattoni di carbonio di magnesio vengono corrosi dalle scorie che passano attraverso i pori, rendendo più intensa l'ossidazione del carbonio e la dissoluzione di MgO, danneggiando così i mattoni di carbonio di magnesite. A causa della natura ripetitiva del processo di generazione del gas, il danno dei mattoni refrattari di magnesia e carbonio continua ad intensificarsi.
Il processo di danneggiamento dei mattoni di magnesia-carbonio può essere riassunto come: ossidazione, decarburazione, allentamento, erosione, disgregazione, distacco e danneggiamento. Innanzitutto, la grafite sulla superficie di lavoro del mattone di magnesia-carbonio viene ossidata per formare uno strato decarburato. La magnesia nello strato decarburato viene gradualmente erosa e staccata in condizioni di stress termico (i tassi di espansione termica della grafite e della magnesia a 1000 gradi sono rispettivamente dell'1,4% e dello 0,2%), erosione chimica ed erosione meccanica purga. Dopo la perdita, la grafite viene esposta e continua a ossidarsi per formare uno strato decarburato, quindi avviene il processo di dissoluzione della magnesia. Sottoponendosi ad azioni ripetute, il mattone di magnesia-carbone viene danneggiato.
