Eingehende Analyse der Antioxidationseigenschaften von Magnesiumkohlenstoffsteinen

Magnesia -Kohlenstoffstein ist ein Verbundmaterial von Magnesia -Sand und Kohlenstoff, bei dem Graphit der Schlüssel ist, um die Schlackedurchdringung und Erosionsbeständigkeit zu hemmen, während Harzkohlenstoff die Strukturfestigkeit von Magnesia -Kohlenstoffziegel konstruiert; Unabhängig von dem Harzkohlenstoff oder Graphit ist seine größte Schwäche leicht zu oxidieren. Daher waren Antioxidantien nach dem Auftreten von Magnesiumkohlenstoffsteinen der Hotspot und Fokus der Forschung.

Es gibt zwei Hauptmethoden, um Kohlenstoff in Magnesium-Kohlenstoff-Ziegeln zu oxidieren, eine ist die Oxidation von Kohlenstoff durch Gasphasenkomponenten, und das andere ist die Oxidation oxidierter Komponenten in Schlacke oder Stahl. Die oxidierten Komponenten in Schlacke oder Stahl sind hauptsächlich (Fe_xO) und [o] usw.; Diese Oxidation erfolgt zusammen mit der Infiltration der entsprechenden flüssigen Phase in den Magnesium-Kohlenstoff-Ziegel, wie in Gl. (1) und (2): Die Oxidation von Kohlenstoff im Magnesium-Kohlenstoff-Ziegelstein durch die Gasphasenkomponenten der Schlacke oder des Stahls erfolgt hauptsächlich durch die oxidierten Komponenten in der Schlacke oder Stahl, wie z._xO) und [o].

Fe_xO+c → fe+co (1)

Mno+c → mn+co (2)

Antioxidans besteht darin, die Oxidation von Graphit in den Gas- und Flüssigkeitsphasen zu verhindern. Derzeit werden in Magnesiumkohlenstoff-Ziegel-Antioxidantien hauptsächlich Metall und Nicht-Metall verwendet. Metallische Antioxidantien umfassen hauptsächlich Al, Si, Al-Mg usw., während nicht-metallische₄C, ZRB₂, Sic usw.

Das am weitesten verbreitete Metallantioxidans ist Metall -Al -Pulver, das zunächst mit Kohlenstoff reagiert, um AL zu erzeugen₄C₃bei hoher Temperatur und al₄C₃Reagiert mit CO (g) usw. Der spezifische Mechanismus ist wie folgt:

4al +3 c=al₄C₃ (3)

2al +3 co=al₂O₃+3C(4)

Al₄C₃+6 co =2 al₂O₃+9C (5)

Al₂O₃+Mgo=mgo · al₂O₃(6)

Mit der Teilnahme von Metal al oder al₄C₃Bei der Reaktion nimmt der Partialdruck von Sauerstoff im Ziegel ab und Graphit wird beispielsweise geschützt. Der Mechanismus des Oxidationsschutzes von Metall Si ist ähnlich.

Die antioxidative Wirkung von Metall AL ist besser, was hauptsächlich aus zwei Quellen stammt, einer, die Reduktion des Sauerstoff-Partialdrucks in Magnesium-Kohlenstoff-Ziegeln um Gl. (3) ~ (4); und zwei, der Volumenexpansionseffekt von Gl. (6) Reaktion, die die Struktur von Magnesium-Kohlenstoff-Ziegeln verdichtet. Und gleichzeitig Gl. (3) und Gl. (6) auch eine höhere Hochtemperaturflexstärke von Magnesium-Kohlenstoff-Ziegeln erreichen, was der Grund dafür ist, warum die meisten Magnesium-Kohlenstoff-Ziegel das Metallpulver als Antioxidans einnehmen; jedoch, weil die Reaktion Gl. (3) wird von einem großen volumetrischen Effekt begleitet, die Menge der in Magnesium-Kohlenstoff-Ziegeln hinzugefügten Metall-Al-Ziegel beträgt im Allgemeinen weniger als 3%. Der Volumeneffekt von Metall Si im antioxidativen Prozess ist relativ gering, aber Metall Si reduziert die hohe Temperaturleistung des Materials aufgrund der Erzeugung von m₂S (2mgo · SiO₂) und so weiter vom SiO₂erzeugt durch Oxidation.

Metall-Si-Pulver und reagiert neben Kohlenstoff, um SIC zu erzeugen, aber auch mit Whiskern beladene sic-Faser bilden, wodurch die Festigkeit als Antioxidans von Magnesium-Kohlenstoff-Ziegeln im Allgemeinen Metallpulver und SI-Pulververbund bilden kann. Bei der Konstruktion neuer Schlackenlinie -Magnesium -Kohlenstoff -Ziegelsteine ​​ist die Lebensdauer der Lebensdauer höher als bei den ursprünglichen herkömmlichen Schlackenlinien -Magnesium -Kohlenstoffsteinen. Aus der mikrostrukturellen Sicht der Zugabe von Al-, Si und anderen Magnesiumkohlenstoffziegeln, um sie zu beobachten und zu diskutieren, sowie mit der thermodynamischen Analyse des Antioxidationsmechanismus.

In Bezug auf andere Antioxidantien auf Metallbasis sind häufig MG-AL-Legierungen und so weiter. Zhang Jin und Zhu Boquan fügten Mg-Al-Legierungpulver als Antioxidans in Kohlenstoffsteinen mit niedrigem Kohlenstoffmagnentiegel hinzu. Der Wirkungsmechanismus der Mg-Al-Legierung ähnelt der von AL, während die MG auch die Bildung von Sekundärmagnät-Schicht beschleunigt, die die Antioxidantien von Magnesium-Kohlenstoffziegel signifikant verbessert.

Im Vergleich zu Metallantioxidantien wurden in den letzten Jahren nicht metallische Antioxidantien untersucht und zeigen auch eine sehr gute antioxidative Leistung. Nichtmetallische Antioxidantien umfassen hauptsächlich B₄C, ZRB₂, Mgb₂, Zinn, sic usw., im Vergleich zu anderen Antioxidantien ist die Wirkung von SIC jedoch relativ schlecht. Nichtmetallische Antioxidantien (b₄C und ZRB₂zum Beispiel) in Magnesium -Kohlenstoffsteinen treten in der folgenden Reaktion auf:

B₄C +6 co =2 b₂O₃+7C (7)

ZRB₂+5 co=zro₂+B₂O₃+5C (8)

Das b₂O₃Erzeugt durch die Reaktion reagiert mit MGO usw., um eine Blockierungsschicht zu erzeugen, was wiederum die fortgesetzte Oxidation der Magnesium-Kohlenstoff-Ziegel verhindert.

Die Oxidationsresistenz von refraktären MGO-C₄C) wurde durch Bestimmung des Kohlenstoffmasseverlust₄C war das effektivste Antioxidans bei 1300 Grad und 1500 Grad, insbesondere in der Wirkung war viel besser als die anderen drei bei 1500 Grad, was auf die Bildung eines undurchlässigen und dichten Mg zurückzuführen war₃B₂O₆Die Schicht auf der Ziegeloberfläche.Sic war zwar auch die Oxidationsbeständigkeit von MGO-C-Ziegeln verbessern, war im Vergleich weniger effektiv. Experimentelle Methoden wie thermogravimetrische Analyse und Röntgenbeugung wurden verwendet, um zu bestätigen, dass die Oxidation von B₄C tritt während des Brennvorgangs bei Temperaturen von weniger als 1000 Grad auf, was zu 3MGO-B-B führt₂O₃Das ist stabil bei hohen Temperaturen.

Die Anwendung von MGB₂und andere als Antioxidantien gegen Magnesium -Kohlenstofffeuerfeuer, die unter vergrabener Kohlenstoff- und Luftatmosphäre kalkiniert wurden, zeigten, dass der antioxidative Effekt an zweiter Stelle zu B4C und den Pulvern von AL und Si überlegen war, und es wurde darauf hingewiesen, dass die angemessene Zusatzmassenfraktion von mgb₂In Magnesium -Kohlenstoffabrechnung betrug die Refraktionen etwa 3%. Zwei Arten von Magnesium-Kohlenstoff-Ziegelproben ohne Zusatzstoffe und 2% der kohlenstoffhaltigen Zinn wurden hergestellt. Die Ergebnisse des Schlackenerosionstests zeigen, dass die Schlackenerosionsbeständigkeit des Probens mit Zinn signifikant besser ist als die des Probens ohne Zusatzstoffe₂von Zinn in der Reaktionsschicht reagiert mit dem CAO in der Schlacke, um Catio zu erzeugen₃mit einem Schmelzpunkt von 1970; der tio₂gebildet in der Oxidation von Zinn in der Dekarburisierungsschicht reagiert mit C, Cao, Mgo Catio₃, 2mgo, tio₂, TIC, Ti (C, N) Feststofflösung usw. sind Mineralphasen mit hohen Schmelzpunkten, die die Viskosität der Schlacke erhöhen und das Eindringen der Schlacke verringern, wodurch die Resistenz von Magnesiumkohlenstoffsteinen zur Schlachterosion verbessert wird. Darüber hinaus, wenn Zinn (Massenfraktion 2%), Aluminiumpulver (Massenfraktion, 1%) und B₄C (Massenfraktion, 0. 5%) wurden im Verbund verwendet. Die Hochtemperaturflexstärke, die Oxidationsbeständigkeit und die Schlackenerosionsbeständigkeit von Magnesium-Kohlenstoff-Ziegeln waren signifikant erhöht und verbessert.

In den letzten Jahren neigt das Magnesium-Kohlenstoff-Ziegel-Antioxidationsmittel eher zum Metall und nicht-metaler Verbundstoff, um das einzelne Antioxidans bei einem bestimmten Temperaturbereich der Antioxidansleistung nicht gut zu lösen, um die jeweiligen Leistungsvorteile von Antioxidantien zu spielen. Metall -Antioxidantien und B₄C oder mgb₂Zusammengesetzter, so dass die Antioxidans- und Schlackerosionsresistenz verbessert werden.

Metall AL, Metall Si, sic und b₄C wurden in verschiedenen Kombinationen als Antioxidantien verwendet, und die Proben wurden 2H bei 1400 Grad gehalten, und die Ergebnisse wurden analysiert, um zu zeigen, dass die Verwendung von Al-Si-Verbundantioxidantien am effektivsten war. Bei hoher Temperatur wird SIC nach C und obwohl b oxidiert₄C wird vor C und das Oxidationsprodukt B oxidiert₂O₃ist flüssige Phase, die dem Anschluss der materiellen Poren förderlich ist, aber der Schmelzpunkt von B₂O₃ist nur 450 Grad, was seine Verdunstungsgeschwindigkeit allmählich beschleunigt und letztendlich die antioxidative Leistung des B reduziert₄C-haltige Materialien. Einführung von 3% von AL und 1% TiO₂Als Additive in Kohlenstoffziegeln mit niedrigem Kohlenstoffmagnnesium, vergrabener Holzkohlewärmebehandlung bei 1000 Grad und 1300, unterteilt in kein Antioxidans, 3% der Al allein, 1% von TIO₂allein zusammengesetzte Zugabe von 3% von AL und 1% von TiO₂4 Gruppen, um Vergleiche durchzuführen. Die Ergebnisse zeigen, dass die zusammengesetzte Einführung von Al, Tio₂Additive, um die Erzeugung von Al zu vermeiden₄C₃, ist der Verbesserung von Magnesiumkohlenstoffziegeln in der separaten zitierten alpuldenvergräbigen Holzkohlebehandlung förderisch. Die Druckfestigkeit der vier Gruppen der höchsten ist leicht, die Dicke der Oxidationsschicht ist die kleinste.

In Bezug auf Antioxidans ist Antioxidans, obwohl es seit vielen Jahren untersucht wird, immer noch die Hauptforschungsrichtung der aktuellen Magnesium -Kohlenstoffsteine.

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