Magnesia kol tegelstenär ett sammansatt material av magnesiasand och kol, bland vilket grafit är nyckeln till att hämma slaggens penetration och korrosionsbeständighet, medan hartkol bygger strukturell styrka hos magnesit kol tegel; Men både harts kol och grafit har den största svagheten att lätt oxideras.
Det finns två huvudsakliga sätt för koloxidation i MGO -kolstenar. Den ena är oxidationen av kol genom gasfaskomponenter, och den andra är oxidation av oxiderade komponenter i slagg eller stål. De oxiderade komponenterna i slagg eller stål är huvudsakligen (fexo) och [o], etc.; Denna oxidation sker med infiltration av motsvarande vätskefas i magnesiumkolstenen, såsom visas i formel (1) och formel (2):
FEXO+C → FE+CO (1)
MnO+C → MN+CO (2)
Antioxidanter används för att förhindra oxidation av grafit genom gasfas och vätskefas. För närvarande är antioxidanter som används i magnesia kol tegelstenar huvudsakligen metall och icke-metall. Metallantioxidanter inkluderar huvudsakligen AL, SI, AL-MG, etc., medan icke-metallantioxidanter huvudsakligen inkluderar B4C, ZRB2, SIC, etc.
Bland metallantioxidanter är det mest använda metall Al -pulveret, som först reagerar med kol vid hög temperatur för att bilda AL4C3, och Al4C3 reagerar med CO (G) och liknande. Den specifika verkningsmekanismen är som följer:
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)
När metall AL eller AL4C3 deltar i reaktionen, minskar det syre partiella trycket i tegelstenen och grafit och liknande skyddas. Anti-oxidationsmekanismen för metall SI är liknande.
Anti-oxidationseffekten av metall Al är relativt bra, vilket främst kommer från två punkter. Först reduktion av syrepartiellt tryck i magnesiumkolstenar med formel (3) ~ (4); För det andra gör volymutvidgningseffekten av reaktionen av formel (6) strukturen av magnesiumkol tegelstenar tät. Samtidigt uppnår ekvationerna (3) och (6) också den höga högtemperaturens böjhållfasthet hos Mgo-C-tegelstenar, varför de flesta Mgo-C-tegelstenar använder metallpulver som en antioxidant; Eftersom reaktionsekvationen (3) åtföljs av en stor volymeffekt är mängden metall Al tillagd till magnesia kol tegelstenar i allmänhet mindre än 3%. Volymeffekten av metall Si i antioxidationsprocessen är relativt liten, men metall Si genererar M2S (2MGO · SiO2) på grund av oxidation av SiO2, vilket minskar materialets hög temperatur.
Förutom att reagera med kol för att generera SiC, kan metall Si-pulver också bilda whisker-liknande SiC-fibrer för att förbättra styrkan. Därför används vanligtvis som en antioxidant för Mgo-C-tegelstenar, metall Al-pulver och Si-pulver i kombination. Vid utformning av en ny slagglinje Mgo-C-tegel, tillsätts metall Al-pulver och Si-pulver som antioxidanter, och deras livslängd är längre än den för de ursprungliga traditionella Slag Line Mgo-C-tegelstenarna. Från mikrostrukturens perspektiv observeras och diskuteras MGO-C-tegelstenar med tillsatta Al, Si, etc., och antioxidationsmekanismen analyseras i samband med termodynamik.
Beträffande andra metallantioxidanter används Mg-Al-legeringar ofta. Zhang Jin och Zhu Boquan tillsatte Mg-Al-legeringspulver som en antioxidant till kol-tegelstenar med låg koldioxidkol. Verkningsmekanismen för Mg-AL-legering liknar den för AL, och Mg påskyndar också bildningen av sekundärt periklasskikt, vilket signifikant förbättrar oxidationsmotståndet hos magnesiumkolstenar.
Jämfört med metallantioxidanter har icke-metallantioxidanter studerats mer under de senaste åren och har också visat mycket goda antioxidantegenskaper. Icke-metallantioxidanter inkluderar främst B4C, ZRB2, MGB2, TIN, SiC, etc., men jämfört med andra antioxidanter är effekten av SIC relativt dålig. Icke-metallantioxidanter (tar B4C och ZRB2 som exempel) kommer att genomgå följande reaktioner i magnesiumkolstenar:
B4C +6 Co =2 B2O 3+7 C (7)
Zrb 2+5 co=zro 2+ b2o 3+5 c (8)
B2O3 som genereras av reaktionen kommer att reagera med Mgo och andra för att bilda ett blockerande skikt och därmed förhindra den fortsatta oxidationen av magnesiumkolstenar.
Genom att mäta det funktionella förhållandet mellan kolmassans förlust och temperatur (13 0 0 och 1500 grader) och tid (2, 4 och 6H) jämfördes oxidationsresistensen för Mgo-C eldprover med 0, 1% och 3% antioxidanter (AL, SI, SiC och B4C) med massfraktion. Det tros att B4C är den mest effektiva antioxidanten vid 1300 grader och 1500 grader, särskilt vid 1500 grader, är effekten mycket bättre än de tre andra, eftersom ett ogenomträngligt och tätt Mg3B2O6 -skikt bildas på ytan av tegelstenen. Även om Sic också kan förbättra oxidationsmotståndet hos magnesia kol tegelstenar, är effekten sämre i jämförelse. Experimentella metoder såsom termogravimetrisk analys och röntgendiffraktion bekräftade att B4C oxiderade under avfyrningsprocessen under 1000 grader för att erhålla 3MGO · B2O3 som är stabil vid hög temperatur.
MGB2 och andra antioxidanter användes i magnesia kol eldfasta material. De kalcinerades i kol begravda och luftatmosfärer. Resultaten visade att antioxidanteffekten var underlägsen B4C och bättre än Al -pulver och Si -pulver. Det påpekades att den rimliga tilläggsmassafraktionen av MGB2 i magnesia kol eldfasta material var cirka 3%. Två Mgo-C-tegelprover utan tillsatser och med 2% kolinnehållande tenn framställdes. Resultaten av slaget -erosionsmotståndstestet visade att provmotståndet för Slag Erosion med tenn var signifikant bättre än provet utan tillsatser. Det främsta skälet till att tenn förbättrar slagg -erosionsmotståndet hos magnesitkolstenar är att oxidationsprodukten TiO2 av tenn i reaktionsskiktet reagerar med CaO i slaggen för att bilda Catio3 med en smältpunkt av 197 0 grad; TiO2 som bildas genom oxidation av tenn i det avgränsade skiktet reagerar med C, CaO och Mgo för att bilda CATIO3 och 2MGO. TiO2, TiC, Ti (C, N) fast lösning, etc. är alla höga smältpunktmineralfaser, som ökar slaggens viskositet och minskar inträngningen av slaggen och förbättrar därigenom slagg -erosionsmotståndet hos magnesiumkolstenar. När tenn (massfraktion, 2%), aluminiumpulver (massfraktion, 1%) och B4C (massfraktion, 0,5%) används i kombination, förbättras den höga temperaturens böjhållfasthet, oxidationsbeständighet och slaggkorrosionsbeständighet för Mgo-C-brick betydligt.
