Briques de magnésium-carbone contre l'oxydation
La brique de carbone de magnésie est un matériau composite du sable de magnésie et du carbone, dans lequel le graphite est la clé pour inhiber la pénétration du slag et la résistance à l'érosion, tandis que le carbone en résine construit la résistance structurelle de la brique de carbone de magnésie; Cependant, peu importe le carbone ou le graphite en résine, sa plus grande faiblesse est facile à oxyder. Par conséquent, les antioxydants ont été le hotspot et la focalisation de la recherche après l'apparition de briques de carbone de magnésium.
Il existe deux principales façons d'oxyder le carbone dans les briques de magnésium-carbone, l'une est l'oxydation du carbone par les composants en phase gazeuse, et l'autre est l'oxydation des composants oxydés dans le laitier ou l'acier. Les composants oxydés dans les scories ou l'acier sont principalement (FexO) et [o], etc.; Cette oxydation se produit avec l'infiltration de la phase liquide correspondante dans la brique de magnésium-carbone, comme indiqué dans les équations. (1) et (2): L'oxydation du carbone dans la brique de magnésium-carbone par les composants en phase gazeuse du laitier ou de l'acier est principalement par les composants oxydés dans le scolare ou l'acier, comme (FexO) et [o].
FexO + C → Fe + Co (1)
MNO + C → MN + CO (2)
L'antioxydant est d'empêcher l'oxydation du graphite dans les phases de gaz et de liquide. Actuellement utilisé dans les briques de carbone de magnésium, les antioxydants sont principalement en métal et non-métal. Les antioxydants métalliques incluent principalement Al, Si, Al-Mg, etc., tandis que les non-métalliques incluent principalement B4C, Zrb2, Sic, etc.
L'antioxydant métallique le plus utilisé est la poudre en métal Al, qui réagit d'abord avec le carbone pour générer AL4C3À haute température, et Al4C3réagit avec CO (g), etc. Le mécanisme spécifique est le suivant:
4al +3 c=al4C3 (3)
2al +3 co=al2O3+3C(4)
al4C3+6 co =2 al2O3+9C (5)
al2O3+ Mgo=mgo · al2O3(6)
Avec la participation de Metal Al ou Al4C3Dans la réaction, la pression partielle de l'oxygène dans la brique diminue et le graphite, par exemple, est protégé. Le mécanisme de protection contre l'oxydation du SI métallique est similaire.
L'effet antioxydant du métal AL est meilleur, qui provient principalement de deux sources, une, la réduction de la pression partielle d'oxygène dans les briques de magnésium-carbone par les équations. (3) ~ (4); et deux, l'effet d'extension de volume de l'équation. (6) Réaction, qui densifie la structure des briques de magnésium-carbone. Et en même temps, Eq. (3) et Eq. (6) réalisent également une résistance à la flexion à haute température plus élevée des briques de magnésium-carbone, ce qui est la raison pour laquelle la plupart des briques de magnésium-carbone adoptent la poudre de métal AL comme antioxydant; Cependant, parce que la réaction Eq. (3) s'accompagne d'un grand effet volumétrique, la quantité de métal AL ajoutée dans les briques de magnésium-carbone est généralement inférieure à 3%. L'effet de volume du SI métallique dans le processus antioxydant est relativement faible, mais le SI métallique réduit les performances à haute température du matériau en raison de la génération de M2S (2mgo · sio2) Et ainsi de suite du Sio2généré par oxydation.
La poudre de si métallique en plus de réagir avec le carbone pour générer du sic, mais peut également former des moustaches en fibre de Sic chargée, améliorant ainsi la résistance, par conséquent, en tant qu'antioxydant des briques de magnésium-carbone, sont généralement en poudre en métal et en poudre de Si. Dans la conception de nouvelles briques de carbone de magnésium de la ligne de scories, a également ajouté de la poudre en métal et de la poudre de Si comme antioxydant, sa durée de vie est plus élevée que les briques de carbone de magnésium de la ligne de scories traditionnelles d'origine. Du point de vue microstructural de l'ajout de brique de carbone d'Al, de Si et d'autres briques de magnésium pour observer et discuter, et avec l'analyse thermodynamique du mécanisme anti-oxydation.
En ce qui concerne d'autres antioxydants à base de métal, les alliages Mg-al couramment utilisés sont couramment utilisés. Zhang Jin et Zhu Boquan ont ajouté de la poudre d'alliage MG-AL en tant qu'antioxydant dans les briques de carbone à faible teneur en magnésium en carbone, le mécanisme d'action de l'alliage MG-AL est similaire à celui de l'AL, tandis que MG accélère également la formation de la couche de magnésite secondaire, ce qui améliore significativement la propriété antioxydante de magnésium Carbon Bricks.
Par rapport aux antioxydants métalliques, les antioxydants non métalliques ont été étudiés davantage ces dernières années et présentent également de très bonnes performances antioxydantes. Les antioxydants non métalliques incluent principalement b4C, Zrb2, MGB2, L'étain, sic, etc. Cependant, par rapport aux autres antioxydants, l'effet du SIC est relativement pauvre. Antioxydants non métalliques (b4C et Zrb2par exemple) dans des briques de carbone en magnésium se produiront dans la réaction suivante:
B4C +6 co =2 b2O3+7C (7)
Zrb2+5 co=zro2+B2O3+5C (8)
Le b2O3Généré par la réaction réagira avec MGO, etc. pour générer une couche de blocage, ce qui empêche à son tour l'oxydation continue des briques de magnésium-carbone.
La résistance à l'oxydation des échantillons réfractaires MGO-C avec l'ajout de 0, 1% et 3% de fractions de masse des antioxydants (al, si, sic et b4C) a été comparé en déterminant la perte de masse de carbone en fonction de la température (1300 et 1500 degrés) et du temps (2, 4 et 6 h), et il a été conclu que B4C était l'antioxydant le plus efficace à 1300 degrés et à 1500 degrés, et en particulier à l'effet était bien meilleur que les trois autres à 1500 degrés, ce qui a été attribué à la formation d'un MG imperméable et dense3B2O6La couche sur la surface de la brique.Sic, bien qu'elle puisse également améliorer la résistance à l'oxydation des briques MgO-C, était moins efficace en comparaison. Des méthodes expérimentales telles que l'analyse thermogravimétrique et la diffraction des rayons X ont été utilisées pour confirmer que l'oxydation de B4C se produit pendant le processus de tir à des températures inférieures à 1000 degrés, résultant en 3MGO-B2O3qui est stable à des températures élevées.
L'application de MGB2et d'autres en tant qu'antioxydants pour les réfractaires de carbone de magnésium, calcinés sous l'atmosphère en carbone et aérien enterré, respectivement, ont montré que l'effet antioxydant était en deuxième position à B4C et supérieur aux poudres Al et Si, et il a été souligné que la fraction de masse additionnelle raisonnable de MGB2Dans le carbone de magnésium, les réfractaires étaient d'environ 3%. Deux types d'échantillons de brique de magnésium-carbone sans additifs et avec 2% de l'étain contenant du carbone ont été préparés. Les résultats du test d'érosion du laitier montrent que la résistance à l'érosion du laitier de l'échantillon avec l'étain est nettement meilleure que celle de l'échantillon sans additifs.2d'étain dans la couche de réaction réagit avec le Cao dans les scories pour générer Catio3avec un point de fusion de 1970; le tio2Formé dans l'oxydation de l'étain dans la couche de décarburisation réagit avec C, Cao, Mgo Catio3, 2mgo, Tio2, Tic, Ti (C, N) Solution solide, etc. sont des phases minérales à point de fusion élevé, qui augmentent la viscosité des laises et réduisent la pénétration des scories, améliorant ainsi la résistance des briques de carbone de magnésium à l'érosion du lait. De plus, lorsque l'étain (fraction de masse, 2%), la poudre d'aluminium (fraction de masse, 1%) et B4C (fraction de masse, 0. 5%) ont été utilisés dans le composite, la résistance à la flexion à haute température, la résistance à l'oxydation et la résistance à l'érosion du laitier des briques de magnésium-carbone ont été significativement augmentées et améliorées.
Ces dernières années, l'antioxydant en brique de carbone de magnésium est plus enclin à des composites métalliques et non métalliques, pour résoudre le seul antioxydant à une certaine plage de température de performances antioxydants n'est pas bonne, afin de jouer les avantages respectifs des antioxydants. Antioxydants métalliques et b4C ou MGB2Composite, de sorte que la résistance aux antioxydants et à l'érosion des scories est améliorée.
Metal Al, Metal Si, SIC et B4C ont été utilisés comme antioxydants dans différentes combinaisons, et les échantillons ont été maintenus à 1400 degrés pendant 2h, et les résultats ont été analysés pour montrer que l'utilisation d'antioxydants composites Al-Si était la plus efficace. À haute température, le sic est oxydé après C, et bien que b4C est oxydé avant c, et le produit d'oxydation b2O3est une phase liquide, qui est propice à la branche des pores du matériau, mais le point de fusion de b2O3est seulement 450 degrés, ce qui rend sa vitesse d'évaporation progressivement accélérée et réduit finalement les performances antioxydantes du B4Matériaux contenant en C. Introduire 3% d'AL et 1% de TIO2En tant qu'additifs dans les briques de carbone en magnésium à faible teneur en carbone, un traitement thermique au charbon de bois enterré à 1000 degrés et 1300, divisé en non antioxydant, 3% d'Al seul, 1% de TIO2seul, addition composite de 3% d'Al et 1% de TIO24 groupes pour faire des comparaisons. Les résultats montrent que l'introduction composite d'Al, Tio2additifs pour éviter la génération d'Al4C3, est propice à l'amélioration des briques de carbone de magnésium dans le traitement du charbon de bois enterré en poudre d'Al séparé est facile pour hydrater le problème, la résistance à la compression des quatre groupes du plus élevé, l'épaisseur de la couche d'oxydation est la plus petite.
En termes d'antioxydant, bien qu'il ait été étudié depuis de nombreuses années, l'antioxydant est toujours la principale direction de recherche des briques de carbone de magnésium actuelles.
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