Účinky antioxidantů na odolnost proti oxidacimagnéziové uhlíkové žáruvzdorné cihlyse odrážejí především v následujících aspektech:
1. Zpomalení rychlosti oxidace uhlíku
Při použití hořčíkových uhlíkových cihel je hlavním problémem oxidace uhlíku. Přídavek antioxidantů může účinně zpomalit rychlost oxidace uhlíku, a tím prodloužit životnost hořčíkových uhlíkových cihel. Antioxidanty totiž mohou reagovat s kyslíkem za vzniku odpovídajících oxidů nebo karbidů, které mohou blokovat póry a snižovat propustnost produktů, čímž inhibují nebo zpomalují oxidaci uhlíku.
2. Zlepšení výkonu při vysokých teplotách
Antioxidanty mohou nejen zpomalit oxidaci uhlíku, ale také zlepšit výkon magnéziových uhlíkových cihel při vysokých teplotách. Například po přidání antioxidantů, jako je kov Al, Si, B4C, budou tyto prvky reagovat s kyslíkem za vzniku odpovídajících oxidů nebo karbidů a tvoří nové minerální fáze při vysokých teplotách. Tyto nové minerální fáze mohou zvýšit hustotu cihel, zlepšit jejich pevnost při vysokých teplotách a odolnost proti erozi strusky.
3. Vytvoření antioxidační ochranné vrstvy
Po přidání antioxidantů do magnéziových uhlíkových cihel budou tyto přísady reagovat s kyslíkem při vysokých teplotách za vzniku husté antioxidační ochranné vrstvy na povrchu cihly. Tato ochranná vrstva může účinně bránit dalšímu pronikání kyslíku, čímž chrání uhlík uvnitř cihly před oxidací. Například žáruvzdorné cihly z hořčíku a uhlíku s přidaným B4C budou při vysokých teplotách vytvářet fáze s nízkou teplotou tání, jako je boritan hořečnatý. Tyto fáze s nízkým bodem tání tvoří na povrchu tekutou vrstvu, která dále zesiluje účinek antioxidační ochranné vrstvy.
4. Zlepšení odolnosti proti korozi
Přídavek antioxidantů může také zlepšit odolnost magnéziových uhlíkových cihel proti korozi. Antioxidanty totiž mohou zlepšit mikrostrukturu tělesa cihel, čímž se stane hutnějším a jednotnějším. Tato hustá a stejnoměrná mikrostruktura může snížit pronikání a erozi strusky a roztavené oceli na tělese cihly, a tím zlepšit odolnost tělesa cihly proti korozi.
5. Úloha specifických antioxidantů
Kov Al: Kovový Al prášek má dobrou tepelnou vodivost a nízký bod tání (659 stupňů). Reaguje v cihle za vzniku sloučenin jako Al4C3, AlN a Al2O3. Tyto sloučeniny mohou při vysokých teplotách vytvořit hustou ochrannou vrstvu, inhibovat oxidaci uhlíku a zvýšit výkon cihel při vysokých teplotách.
Kovový Si: Si má nízkou standardní tvorbu volné energie, silnou afinitu s kyslíkem a snadno se kombinuje s kyslíkem za vzniku odpovídajícího oxidu SiO2, čímž inhibuje oxidaci uhlíku.
B4C: B4C může při vysokých teplotách vytvářet fáze s nízkou teplotou tání, jako je boritan hořečnatý. Tyto fáze tvoří na povrchu tekutou vrstvu, která zabraňuje pronikání kyslíku a zlepšuje odolnost proti oxidaci.
Další přísady: jako Al-Mg, SiC, CaB6 atd. se také často používají jako antioxidanty pro magnéziové uhlíkové cihly. Zlepšují odolnost cihel proti oxidaci a odolnost cihel při vysokých teplotách prostřednictvím různých mechanismů.
VI. Příklady aplikací
Ve skutečných aplikacích mnoho výrobců přidává vhodné množství antioxidantů pro zlepšení odolnosti magnéziových uhlíkových cihel při jejich výrobě. Například magnéziové uhlíkové cihly široce používané ve vysokoteplotních metalurgických zařízeních, jako jsou konvertory, elektrické obloukové pece a pánve, často přidávají antioxidanty, jako je Al, Si a B4C. Přídavek těchto přísad výrazně zlepšuje životnost a výkonnostní stabilitu magneziových uhlíkových cihel.
Souhrnně lze říci, že antioxidanty mají významný vliv na odolnost magnéziových uhlíkových žáruvzdorných cihel proti oxidaci. Výběrem vhodných antioxidantů a řízením jejich přidaného množství lze účinně zlepšit výkon při vysokých teplotách, odolnost proti korozi a životnost magnéziových uhlíkových cihel.
