Магнезія вуглецева цеглає композитним матеріалом піску магнезії та вуглецю, серед якого графіт є ключовим для інгібування проникнення шлаку та резистентності до корозій, тоді як смола вуглецю накопичує конструкційну міцність вуглецевої цегли магнезитів; Але і смоляний вуглець, і графіт мають найбільшу слабкість легко окислюваною.
Існує два основних способів окислення вуглецю в цеглі з вуглецю MGO. Одне - окислення вуглецю за допомогою компонентів газової фази, а другий - окислення окислених компонентів у шлаку або сталі. Окислені компоненти в шлаку або сталі в основному (Fexo) та [o] тощо; Це окислення відбувається з інфільтрацією відповідної рідкої фази в цегну вуглецю магнію, як показано у формулі (1) та формулі (2):
Fexo+C → Fe+CO (1)
Mno+c → mn+co (2)
Антиоксиданти використовуються для запобігання окислення графіту газовою фазою та рідкою фазою. В даний час антиоксиданти, що використовуються в цеглі Magnesia Carbon, в основному металеві та неметалі. Металеві антиоксиданти в основному включають AL, SI, AL-MG тощо, тоді як неметальні антиоксиданти в основному включають B4C, ZRB2, SIC тощо.
Серед металевих антиоксидантів найбільш широко використовується металевий порошок Al, який спочатку реагує з вуглецем при високій температурі, утворюючи Al4C3, а Al4C3 реагує з CO (G) тощо. Конкретний механізм дії такий:
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)
Оскільки метал Al або Al4C3 бере участь у реакції, частковий тиск кисню в цегли знижується, а графіт тощо захищено. Механізм антиокислення металу Si схожий.
Ефект проти окислення металу Al відносно хороший, який в основному походить з двох точок. По -перше, зниження кисневого часткового тиску в цеглі вуглецю магнію за формулою (3) ~ (4); По -друге, ефект розширення об'ємів реакції формули (6) робить структуру карбонової цегли магнію щільною. У той же час, рівняння (3) та (6) також досягають високої високотемпературної згинальної міцності цегли MGO-C, саме тому більшість цегли MGO-C використовують металевий порошок Al як антиоксидант; Однак, оскільки рівняння реакції (3) супроводжується великим об'ємним ефектом, кількість металу Al, що додається до цегли з вуглецю Магнезії, як правило, менше 3%. Об'ємний ефект металевого СІ в процесі антиокислення порівняно невеликий, але металевий Si генерує М2 (2MGO · SiO2) за рахунок окислення SIO2, що знижує високотемпературні показники матеріалу.
Окрім реагування з вуглецем для отримання SIC, металевий порошок Si також може утворювати вускоподібні волокна SIC для підвищення міцності. Тому як антиоксидант для цегли MGO-C, металевий порошок Al та порошок Si, як правило, використовуються в поєднанні. При проектуванні нової лінії шлаків MGO-C цеглою, металевий порошок Al та порошок Si додаються як антиоксиданти, а термін їх обслуговування довший, ніж у первісної традиційної лінії шлаків MGO-C цегли. З точки зору мікроструктури спостерігаються та обговорюються і обговорюються цегли з додаванням Al, Si тощо, а механізм антиоксидації аналізується спільно з термодинамікою.
Щодо інших металевих антиоксидантів, зазвичай використовуються сплави Mg-Al. Чжан Джин і Чжу Бокан додали порошок Mg-Al сплав як антиоксидант до вуглецевих цегли з низьким вмістом вуглецю. Механізм дії сплаву Mg-Al схожий на механізм AL, а MG також прискорює утворення вторинного шару периклазу, значно покращуючи стійкість окислення карбони з вуглецю магнію.
У порівнянні з антиоксидантами металів, неметальні антиоксиданти були вивчені більше в останні роки, а також показали дуже хороші антиоксидантні властивості. Неметалеві антиоксиданти в основному включають B4C, ZRB2, MGB2, TIN, SIC тощо, але порівняно з іншими антиоксидантами, ефект SIC відносно поганий. Неметальні антиоксиданти (взяття B4C та ZRB2 як приклади) зазнають наступних реакцій у вуглецевих цеглинах магнію:
B4C +6 Co =2 B2O 3+7 C (7)
Zrb 2+5 co=Zro 2+ B2O 3+5 C (8)
B2O3, що генерується реакцією, реагуватиме з MGO та іншими, утворюючи блокуючий шар, тим самим запобігаючи постійному окисленню вуглецевих цегли магнію.
Вимірюючи функціональну залежність між втратою маси вуглецю та температурою (13 0 0 та 1500 градусів) та часом (2, 4 та 6h), окислювальну стійкість рефрактерних зразків MGO-C з 0, 1% та 3% антиоксидантами (AL, Si, SIC та B4C), доданою масовою фракцією. Вважається, що B4C є найефективнішим антиоксидантом на 1300 градусах і 1500 градусів, особливо при 1500 градусах, ефект набагато кращий, ніж інші три, оскільки на поверхні цегли утворюється непроникний і щільний шар Mg3B2O6. Хоча SIC також може покращити стійкість окислення вуглецевих цегли Магнезії, ефект гірший у порівнянні. Експериментальні методи, такі як термогравіметричний аналіз та рентгенівська дифракція, підтвердили, що B4C окислюється під час випалу нижче 1000 градусів, щоб отримати 3MGO · B2O3, стабільний при високій температурі.
MGB2 та інші антиоксиданти використовувались у рефрактерних матеріалах Magnesia Carbon. Вони були прожарені в похованому вуглецю та атмосфері повітря. Результати показали, що антиоксидантний ефект поступався B4C і краще, ніж порошок Al та Si. Було зазначено, що розумна додавання масової частки MGB2 у рефрактерних матеріалах Magnesia вуглецю становила близько 3%. Були готували два зразки цегли MGO-C без добавок та 2% олово, що містить вуглець. Результати тесту на стійкість до ерозії шлаку показали, що стійкість до ерозії шлаку зразка з оловом була значно кращою, ніж у зразка без добавок. Основна причина, чому олово покращує стійкість до ерозії шлаку вуглецевої цегли магнезитів, полягає в тому, що продукт окислення TiO2 олова в реакційному шарі реагує з CAO у шлаку, утворюючи катао3 з точкою плавлення 197 0 ступеня; TiO2, утворений окисленням олова в декарбуризованому шарі, реагує з C, CAO та MGO, утворюючи катао3 та 2 Мго. Tio2, TIC, Ti (C, N) твердий розчин тощо - це все висока точка плавлення мінеральні фази, які збільшують в'язкість шлаку і зменшують проникнення шлаку, тим самим покращуючи стійкість до ерозії шлаку вуглецевої цегли магнію. Більше того, коли олово (масова фракція, 2%), алюмінієвий порошок (масова фракція, 1%) та B4C (масова фракція, 0,5%) використовуються в поєднанні, висока температура згинання, стійкість до окислення та корозійна стійкість Mgo-C це значно покращуються.
