Magnezya karbon tuğlasıMagnezya kumu ve karbonun kompozit bir malzemesidir, bunların aralarında cüruf penetrasyonunu ve korozyon direncini inhibe etmenin anahtarıdır, reçine karbon ise manyezit karbon tuğlasının yapısal mukavemetini oluşturur; Ancak hem reçine karbon hem de grafit, kolayca oksitlenmenin en büyük zayıflığına sahiptir.
MGO karbon tuğlalarında karbon oksidasyonunun iki ana yolu vardır. Biri karbonun gaz fazı bileşenleri ile oksidasyonu, diğeri ise cüruf veya çelikteki oksitlenmiş bileşenlerin oksidasyonudur. Cüruf veya çelikteki oksitlenmiş bileşenler esas olarak (FEXO) ve [O], vb.; Bu oksidasyon, formül (1) ve formül (2) 'de gösterildiği gibi, karşılık gelen sıvı fazın magnezyum karbon tuğlasına infiltrasyonu ile meydana gelir:
FEXO+C → FE+CO (1)
MNO+C → MN+CO (2)
Antioksidanlar, grafitin gaz fazı ve sıvı fazı ile oksidasyonunu önlemek için kullanılır. Şu anda, magnezya karbon tuğlalarında kullanılan antioksidanlar esas olarak metal ve metal değildir. Metal antioksidanlar esas olarak AL, SI, AL-MG, vb.
Metal antioksidanlar arasında, en yaygın olarak kullanılan metal al, ilk olarak Al4C3 oluşturmak için yüksek sıcaklıkta karbonla reaksiyona giren ve AL4C3, CO (G) ve benzerleri ile reaksiyona girer. Belirli etki mekanizması aşağıdaki gibidir:
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)
Metal AL veya AL4C3 reaksiyona katıldıkça, tuğladaki oksijen kısmi basınç azalır ve grafit ve benzerleri korunur. Metal Si'nin anti-oksidasyon mekanizması benzerdir.
Metal AL'nin anti-oksidasyon etkisi nispeten iyidir, bu da esas olarak iki noktadan gelir. İlk olarak, magnezyum karbon tuğlalarında oksijen kısmi basıncının formül (3) ~ (4) ile azaltılması; İkincisi, formül (6) reaksiyonunun hacim genişleme etkisi, magnezyum karbon tuğlalarının yapısını yoğun hale getirir. Aynı zamanda, denklemler (3) ve (6) ayrıca MGO-C tuğlalarının yüksek sıcaklıkta bükülme mukavemetine ulaşır, bu nedenle çoğu MGO-C tuğlası bir antioksidan olarak metal al tozu kullanır; Bununla birlikte, reaksiyon denklemine (3) büyük bir hacim etkisi eşlik ettiğinden, magnezya karbon tuğlalarına eklenen metal AL miktarı genellikle%3'ten azdır. Anti-oksidasyon işleminde metal Si'nin hacim etkisi nispeten küçüktür, ancak metal Si, malzemenin yüksek sıcaklık performansını azaltan SIO2'nin oksidasyonu nedeniyle M2S (2MGO · SiO2) üretir.
SIC üretmek için karbonla reaksiyona girmenin yanı sıra, metal SI tozu da gücü arttırmak için bıyık benzeri SIC lifleri oluşturabilir. Bu nedenle, MGO-C tuğlaları için bir antioksidan olarak, metal al tozu ve Si tozu genellikle kombinasyon halinde kullanılır. Yeni bir cüruf hattı MGO-C tuğlası tasarlarken, antioksidan olarak metal al toz ve SI tozu eklenir ve servis ömrü orijinal geleneksel cüruf hattı MGO-C tuğlalarından daha uzundur. Mikroyapı açısından, AL, SI vb. Eklenen MGO-C tuğlaları gözlenir ve tartışılır ve anti-oksidasyon mekanizması termodinamiklerle birlikte analiz edilir.
Diğer metal antioksidanlar ile ilgili olarak, Mg-Al alaşımları yaygın olarak kullanılır. Zhang Jin ve Zhu Boquan, düşük karbonlu magnezyum karbon tuğlalara antioksidan olarak mg-al alaşım tozu ekledi. Mg-Al alaşımının etki mekanizması AL'ninkine benzer ve Mg ayrıca ikincil periklaz tabakasının oluşumunu hızlandırır ve magnezyum karbon tuğlalarının oksidasyon direncini önemli ölçüde iyileştirir.
Metal antioksidanlarla karşılaştırıldığında, metal olmayan antioksidanlar son yıllarda daha fazla incelenmiştir ve ayrıca çok iyi antioksidan özellikler göstermiştir. Metal olmayan antioksidanlar esas olarak B4C, ZRB2, MGB2, TIN, SIC vb. Metal olmayan antioksidanlar (örnek olarak B4C ve ZRB2'yi almak) magnezyum karbon tuğlalarında aşağıdaki reaksiyonlara tabi tutulacaktır:
B4c +6 co =2 b2o 3+7 c (7)
Zrb 2+5 co=zro 2+ b2o 3+5 c (8)
Reaksiyon tarafından üretilen B2O3, bir bloke edici tabaka oluşturmak için MGO ve diğerleri ile reaksiyona girecek, böylece magnezyum karbon tuğlalarının sürekli oksidasyonunu önleyecektir.
Karbon kütlesi kaybı ve sıcaklık (13 0 0 ve 1500 derece) ve zaman (2, 4 ve 6H) arasındaki fonksiyonel ilişkiyi ölçerek, MGO-C refrakter numunelerinin 0,% 1 ve% 3 antioksidan (Al, SI, SIC ve B4C) ile eklenen oksidasyon direncinin, kütle fraksiyonu ile ilave edildiği karşılaştırıldı. B4C'nin 1300 derece ve 1500 derece en etkili antioksidan olduğuna inanılmaktadır, özellikle 1500 derecede, etkinin diğer üçten çok daha iyi olduğuna, çünkü tuğlanın yüzeyinde geçirimsiz ve yoğun bir MG3B2O6 katmanı oluşur. SIC, magnezya karbon tuğlalarının oksidasyon direncini de iyileştirebilse de, etki karşılaştırıldığında daha kötüdür. Termogravimetrik analiz ve X-ışını kırınımı gibi deneysel yöntemler, yüksek sıcaklıkta stabil olan 3MGo · B2O3 elde etmek için 1000 derecenin altındaki ateşleme işlemi sırasında B4C'nin oksitlendiğini doğruladı.
Magnezya karbon refrakter malzemelerinde MGB2 ve diğer antioksidanlar kullanıldı. Karbon gömülü ve hava atmosferlerinde kalsine edildi. Sonuçlar, antioksidan etkinin B4C'den daha düşük ve Al tozu ve Si tozundan daha iyi olduğunu gösterdi. Magnezya karbon refrakter malzemelerde MGB2'nin makul ilave kütle fraksiyonunun yaklaşık%3 olduğu belirtildi. Katkı maddesi olmayan ve% 2 karbon içeren teneke olan iki MGO-C tuğla örneği hazırlandı. Cüruf erozyon direnci testinin sonuçları, numunenin kalay ile cüruf erozyon direncinin, katkı maddesi olmadan numuneninkinden önemli ölçüde daha iyi olduğunu göstermiştir. Tin, manyezit karbon tuğlalarının cüruf erozyon direncini iyileştirmesinin ana nedeni, reaksiyon tabakasındaki kalay oksidasyon ürünü TiO2'nin, 197 0 derecesi ile erime noktası ile catio3 oluşturmak için cürufta CAO ile reaksiyona girmesidir; Dekarbürlenmiş tabakadaki kalenin oksidasyonu ile oluşan TIO2, CATIO3 ve 2MGO'yu oluşturmak için C, CAO ve MGO ile reaksiyona girer. TIO2, TIC, TI (C, N) Katı Çözelti, vb. Tüm yüksek erime noktası mineral fazlarıdır, bu da cürufun viskozitesini arttırır ve cürufun penetrasyonunu azaltır, böylece magnezyum karbon tuğlalarının cüruf erozyon direncini iyileştirir. Ayrıca, kalay (kütle fraksiyonu,%2), alüminyum tozu (kütle fraksiyonu,%1) ve B4C (kütle fraksiyonu,%0.5) kombinasyon halinde kullanıldığında, yüksek sıcaklık bükülme mukavemeti, oksidasyon direnci ve MGO-C tuğlalarının cüruf korozyon direnci önemli ölçüde iyileştirildiğinde.
