Magnesia Carbon Brickje kompozitní materiál písku a uhlíku magnesia, mezi nimiž je grafit klíčem k inhibici penetrace strusky a odolnosti vůči korozi, zatímco pryskyřice uhlík vytváří strukturální pevnost uhlíkových cihel magnezitu; Ale jak pryskyřičný uhlík, tak grafit mají největší slabost snadno oxidovat.
V uhlíkových cihelech MGO existují dva hlavní způsoby oxidace uhlíku. Jedním z nich je oxidace uhlíku pomocí složek plynné fáze a druhým je oxidace oxidovaných složek ve strusce nebo oceli. Oxidované komponenty ve strusce nebo oceli jsou hlavně (Fexo) a [o] atd.; K této oxidaci dochází s infiltrací odpovídající kapalné fáze do cihly hořčíku, jak je uvedeno ve vzorci (1) a vzorci (2):
Fexo+C → Fe+CO (1)
MNO+C → MN+CO (2)
Antioxidanty se používají k zabránění oxidaci grafitu pomocí plynné fáze a kapalné fáze. V současné době jsou antioxidanty používané v uhlíkových cihelech s magnezií hlavně kovové a nekovové. Mezi kovové antioxidanty patří hlavně AL, SI, Al-MG atd., Zatímco nekovové antioxidanty zahrnují hlavně B4C, ZRB2, SIC atd.
Mezi kovovými antioxidanty je nejčastěji používaným kovovým práškem AL, který nejprve reaguje s uhlíkem při vysoké teplotě za vzniku AL4C3 a AL4C3 reaguje s CO (G) a podobně. Specifický mechanismus účinku je následující:
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)
Jak se kov AL nebo AL4C3 účastní reakce, snižuje se částečný tlak kyslíku v cihla a grafit a podobně jsou chráněny. Antioxidační mechanismus kovového SI je podobný.
Antioxidační účinek kovového al je relativně dobrý, což pochází hlavně ze dvou bodů. Za prvé, snížení částečného tlaku kyslíku u cihel uhlíku hořčíku vzorcem (3) ~ (4); Za druhé, účinek expanze objemu reakce vzorce (6) činí strukturu cihel hořčíku uhlíku hustou. Současně rovnice (3) a (6) také dosahují vysoké pevnosti ohybové pevnosti cihel MGO-C, a proto většina cihel MGO-C používá kovový Al prášek jako antioxidant; Protože však reakční rovnice (3) je doprovázena velkým objemovým účinkem, množství kovového Al přidaného do uhlíkových cihel Magnesia je obecně menší než 3%. Objemový účinek kovového SI v procesu antioxidace je relativně malý, ale kovový SI generuje M2S (2MGO · sio2) v důsledku oxidace SIO2, což snižuje vysokoteplotní výkon materiálu.
Kromě reakce s uhlíkem na generování SIC může kovový prášek SI také vytvořit sic vlákna podobná vousům, aby se zvýšila síla. Proto se v kombinaci obvykle používají antioxidant pro cihly MGO-C, kovový prášek a SI prášek. Při navrhování nové cihly přístroje MGO-C se přidávají kovový prášek a SI prášek jako antioxidanty a jejich životnost je delší než životnost původní tradiční cihly MGO-C. Z pohledu mikrostruktury jsou pozorovány a diskutovány cihly MGO-C s přidaným AL, SI atd. A antioxidační mechanismus je analyzován ve spojení s termodynamikou.
Pokud jde o jiné kovové antioxidanty, běžně se používají slitiny MG-AL. Zhang Jin a Zhu Boquan přidali prášek z slitiny MG-Al jako antioxidant na nízkohlíkové cihly hořčíku. Mechanismus účinku slitiny Mg-Al je podobný mechanismu AL a MG také zrychluje tvorbu sekundární periclázové vrstvy, což významně zlepšuje oxidační odolnost cihel hořčíku.
Ve srovnání s kovovými antioxidanty byly v posledních letech studovány nekovové antioxidanty a také prokázaly velmi dobré antioxidační vlastnosti. Mezi nekovové antioxidanty patří hlavně B4C, ZRB2, MGB2, TIN, SIC atd., Ale ve srovnání s jinými antioxidanty je účinek SIC relativně špatný. Nekovové antioxidanty (užívání B4C a ZRB2 jako příklady) podstoupí následující reakce u cihel uhlíku hořčíku:
B4c +6 co =2 b2o 3+7 c (7)
Zrb 2+5 Co=zro 2+ b2o 3+5 C (8)
B2O3 generovaný reakcí bude reagovat s MGO a dalšími za vzniku blokovací vrstvy, čímž zabrání pokračující oxidaci cihel uhlíku hořčíku.
Měřením funkčního vztahu mezi ztrátou hmotnosti uhlíku a teplotou (13 0 0 a 1500 stupňů) a časem (2, 4 a 6H) byla oxidační rezistence refrakterních vzorků MGO-C přidaná hmotnostní frakcí. Předpokládá se, že B4C je nejúčinnějším antioxidantem při 1300 stupňů a 1500 stupňů, zejména při 1500 stupních, je účinek mnohem lepší než ostatní tři, protože na povrchu cihly se vytváří nepropustná a hustá vrstva MG3B2O6. Ačkoli SIC může také zlepšit oxidační odolnost proti magnesii uhlíkových cihel, účinek je ve srovnání horší. Experimentální metody, jako je termogravimetrická analýza a rentgenová difrakce, potvrdily, že B4C oxidoval během procesu střelby pod 1000 stupňů, aby se získal 3MGO · B2O3, který je stabilní při vysoké teplotě.
MGB2 a další antioxidanty byly použity v refrakterních materiálech pro uhlík magnesia. Byly kalcinovány v uhlíkových pohřbených a vzduchových atmosférách. Výsledky ukázaly, že antioxidační účinek byl nižší než B4C a lepší než prášek AL a SI. Bylo zdůrazněno, že přiměřená hmotnostní frakce MGB2 v refrakterních materiálech s uhlíkem magnesia byla asi 3%. Byly připraveny dva vzorky cihel MGO-C bez aditiv a s 2% cínem obsahujícím uhlík. Výsledky testu rezistence na erozi strusky ukázaly, že odolnost proti erozi ve vzorku s cínem byla výrazně lepší než u vzorku bez aditiv. Hlavním důvodem, proč cín zlepšuje odolnost proti erozi uhlíkových cihel s erozí strusky, je to, že oxidační produkt tio2 cínu v reakční vrstvě reaguje s CaO ve strusce za vzniku catio3 s bodem tání 197 0 stupně; TIO2 tvořený oxidací cínu v dekarburizované vrstvě reaguje s C, CAO a MGO za vzniku catio3 a 2MGO. TIO2, TIC, TI (C, N) Pevný roztok atd. Jsou všechny minerální fáze tání, které zvyšují viskozitu strusky a snižují penetraci strusky, čímž se zlepšuje odolnost proti erozi uhlíkových cihel. Navíc, když se v kombinaci používají cín (hmotnostní frakce, 2%), hliníkový prášek (hmotnostní frakce, 1%) a B4C (hmotnostní frakce, 0,5%), vysoká teplotní ohybová pevnost, odolnost oxidace a odolnost proti korozi bric, se významně zlepšují.
