S vyspělostí technologie výroby magnéziových uhlíkových cihel se rozsah použitímagnéziové uhlíkové cihlyje stále širší a širší. Magnezitové uhlíkové cihly se používají jako vyzdívka elektrických obloukových pecí a životnost vyzdívky se výrazně zvyšuje. Přestože jsou magnéziové uhlíkové šamotové cihly široce používány v metalurgických procesech, jejich životnost je stále velmi problematická kvůli jejich drsným pracovním podmínkám, zejména ve struskové lince pánve, kde je poškození hořčíkových uhlíkových cihel obzvláště závažné.
V pánvi je chemické složení strusky složité a proměnlivé a teplota se prudce a často mění, zejména ve struskové linii pánve. Proto se ve struskové lince často používají cihly mgo-c s vynikajícími vlastnostmi. Mechanismus koroze magnéziových uhlíkových žáruvzdorných cihel ve strusce v pánvi byl hluboce studován doma i v zahraničí a podrobné shrnutí je následující.
ČÁST.01 Strusková eroze magnéziových uhlíkových cihel
V pánvi se v důsledku složitého fyzikálního a chemického prostředí struskové linky nejsnáze poškodí vyzdívka této části. Chemická eroze strusky na MgO-C cihlách probíhá především rozpouštěním MgO a oxidací uhlíku v matrici MgO-C cihel. Při kombinovaném působení následujících faktorů se cihly MgO-C poškodí:
1. Vliv zásaditosti: Čím nižší je zásaditost strusky, tím příznivější je eroze cihel MgO-C. Zvyšuje-li se zásaditost strusky, klesá aktivita SiO2 ve strusce, což může snížit oxidaci uhlíku. Zároveň s nárůstem zásaditosti klesá aktivita FeO ve strusce, což relativně zpomaluje erozi strusky na MgO-C cihlách;
2. Vliv MgO: Osbom et al. zjistili, že obsah MgO ve vrstvě strusky byl při analýze složení struskové linie LF až 30 %. Domnívali se, že čím vyšší je obsah MgO ve strusce, tím pomalejší je eroze MgO-C cihel. Čím vyšší bazicita, tím pomalejší eroze MgO-C cihel struskou.
3. Vliv Al2O3: Al2O3 ve strusce sníží bod tání a viskozitu strusky, zvýší smáčivost strusky a žáruvzdorných materiálů, usnadní pronikání strusky z hranice zrn hořčíku a oddělí periklas od matrice magneziových uhlíkových cihel.
4. Účinek FeO: Za prvé, FeO ve strusce může snadno reagovat s grafitem v magnéziových uhlíkových cihlách při vysoké teplotě a produkovat zářivě bílé železné kuličky za vzniku dekarbonizované vrstvy. Za druhé, periklas v magnéziových uhlíkových cihlách bude také reagovat s FeO ve strusce za vzniku produktů s nízkou teplotou tání.
Během opakovaného zahřívání a ochlazování pánve se v důsledku nestejnoměrné rychlosti tepelné roztažnosti mezi vytvořeným produktem s nízkou teplotou tání kompozitu magnézie a železa a železnou rudou hořčíku poruší oxid hořečnatý na povrchu žáruvzdorného materiálu, což vede k rozpuštění cihly. Zahraniční vědci se také domnívají, že zvýšení obsahu železa v ocelářské strusce není dobré pro životnost hořčíkových uhlíkových cihel. Za prvé, železo FeO urychluje oxidaci uhlíku na povrchu magnezitových uhlíkových cihel. Za druhé, FeO bude reagovat s MgO, aby se uvolnila struktura pracovního povrchu magnéziových uhlíkových žáruvzdorných cihel. Při společném působení těchto dvou bodů se urychluje eroze hořčíkových uhlíkových šamotových cihel.
ČÁST.02 Oxidace uhlíku v mgo uhlíkových cihlách
Když se magnéziové uhlíkové cihly dostanou do kontaktu se struskou, bude uhlík reagovat s oxidy, jako je FeO ve strusce, aby se oduhličil, čímž se za určitých podmínek vytvoří oduhličená vrstva, která uvolní strukturu pracovního povrchu hořčíkových uhlíkových cihel, což je hlavní důvod poškození mgo uhlíkových cihel. Uhlík reaguje s oxidy, jako je CO2, O2 a Si02 a je nepřetržitě oxidován oxidy železa ve strusce; za druhé, volná struktura vytvořená dekarbonizovanou vrstvou vytváří větší trhliny a póry působením tepelné roztažnosti a odírání strusky, což usnadňuje pronikání strusky a vytváření fáze s nízkým bodem tání s MgO. Působením prudkého mechanického míchání tavené lázně a prudkého vymývání ocelářské strusky se zároveň mění povrchová struktura mgo uhlíkových cihel a nakonec se postupně poškozuje zvenčí dovnitř a způsobuje vážné poškození magnezitových uhlíkových cihel. Po překročení teploty nad určitou hodnotu se struktura tělesa cihel poškodí a rychle zkoroduje, protože MgO a grafit se začnou při vysoké teplotě samospotřebovávat.
ČÁST.03 Vliv pórů
Vzhledem k přítomnosti mikropórů uvnitř a na povrchu magnéziových uhlíkových cihel je pravděpodobnější výskyt eroze žáruvzdorných cihel mgo c. Při použití pálených cihel mgo c hrají póry urychlující roli při tvorbě oduhličovací vrstvy, což způsobuje, že struska vážněji koroduje žáruvzdorný materiál magnéziových uhlíkových cihel. Když vnější vzduch vstoupí do pórů v mgo c cihlách za účelem chlazení, kyslík ve vzduchu reaguje s okolním uhlíkem a vytváří plynný CO a je vypouštěn přes mikropóry. Kontinuální výskyt těchto dvou procesů postupně zvyšuje poréznost a velikost pórů. Nejdůležitějším faktorem při vytváření pórů je výběr pojiv v magnéziových uhlíkových cihlách. Jako pojivo se obecně používá fenolová pryskyřice. Pokud se do magnéziové uhlíkové cihly přidá malé množství fenolové pryskyřice, nebude pórovitost ve studeném stavu příliš vysoká, asi 3 %, ale fenolová pryskyřice se rozloží a vytvoří vodu, vodík, metan, oxid uhelnatý (oxid uhličitý ) a jiných plynů po zahřátí a tvoří póry pod proudem těchto plynů, čímž se zvyšuje poréznost. Proto jsou hořčíkové uhlíkové cihly korodovány struskou procházející póry, čímž se oxidace uhlíku a rozpouštění MgO zintenzivňují, čímž se poškozují magnezitové uhlíkové cihly. Vzhledem k opakující se povaze procesu tvorby plynu se poškození hořčíkových uhlíkových šamotových cihel stále zintenzivňuje.
Proces poškození magnéziových uhlíkových cihel lze shrnout jako: oxidace, oduhličení, uvolňování, eroze, odírání, odlupování a poškození. Nejprve je grafit na pracovním povrchu magnéziové uhlíkové cihly oxidován za vzniku oduhličené vrstvy. Hořčík v oduhličené vrstvě je postupně erodován a odlupován za podmínek tepelného namáhání (rychlost tepelné roztažnosti grafitu a magnézie při 1000 stupni je 1,4 %, resp. 0,2 %), chemické eroze a mechanické praní. Po odlupování se grafit obnaží a pokračuje v oxidaci za vzniku dekarbonizované vrstvy a poté dochází k procesu rozpouštění magnézie. Při opakovaném působení se magnéziová uhlíková cihla poškodí.
