Ladrillo de carbono de magnesiaes un material compuesto de arena y carbono de Magnesia, entre los cuales el grafito es la clave para inhibir la penetración de la escoria y la resistencia a la corrosión, mientras que el carbono de resina construye la resistencia estructural del ladrillo de carbono de magnesita; Pero tanto el carbono de resina como el grafito tienen la mayor debilidad de ser oxidado fácilmente.
Hay dos formas principales de oxidación de carbono en los ladrillos de carbono MgO. Uno es la oxidación del carbono por componentes de fase gaseosa, y el otro es la oxidación de componentes oxidados en escoria o acero. Los componentes oxidados en escoria o acero son principalmente (fexo) y [o], etc.; Esta oxidación ocurre con la infiltración de la fase líquida correspondiente en el ladrillo de carbono de magnesio, como se muestra en la fórmula (1) y la fórmula:
Fexo+C → Fe+CO (1)
MNO+C → Mn+Co (2)
Los antioxidantes se utilizan para prevenir la oxidación de grafito por fase gaseosa y fase líquida. En la actualidad, los antioxidantes utilizados en los ladrillos de carbono de Magnesia son principalmente metal y no metal. Los antioxidantes metálicos incluyen principalmente Al, SI, Al-MG, etc., mientras que los antioxidantes no metálicos incluyen principalmente B4C, ZRB2, SIC, etc.
Entre los antioxidantes metálicos, el más utilizado es el polvo de metal Al, que primero reacciona con carbono a alta temperatura para formar AL4C3, y Al4C3 reacciona con Co (G) y similares. El mecanismo de acción específico es el siguiente:
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)
Como el metal Al o Al4C3 participa en la reacción, la presión parcial de oxígeno en el ladrillo disminuye, y el grafito y similares están protegidos. El mecanismo de antioxidación del SI metal es similar.
El efecto antioxidante del metal Al es relativamente bueno, que proviene principalmente de dos puntos. Primero, la reducción de la presión parcial de oxígeno en ladrillos de carbono de magnesio por fórmula (3) ~ (4); En segundo lugar, el efecto de expansión de volumen de la reacción de la fórmula (6) hace que la estructura de los ladrillos de carbono de magnesio sea densa. Al mismo tiempo, las ecuaciones (3) y (6) también logran la alta resistencia a la flexión de alta temperatura de los ladrillos MGO-C, por lo que la mayoría de los ladrillos MGO-C usan polvo de metal Al como antioxidante; Sin embargo, dado que la ecuación de reacción (3) se acompaña de un gran efecto de volumen, la cantidad de metal AL agregada a los ladrillos de carbono de magnesia es generalmente inferior al 3%. El efecto de volumen del SI metal en el proceso de antioxidación es relativamente pequeño, pero el SI metal genera M2 (2MGO · SiO2) debido a la oxidación de SiO2, lo que reduce el rendimiento de alta temperatura del material.
Además de reaccionar con carbono para generar SIC, el polvo de Si de metal también puede formar fibras SiC tipo bigotes para mejorar la resistencia. Por lo tanto, como antioxidante para los ladrillos MGO-C, el polvo de metal Al y el polvo SI generalmente se usan en combinación. Al diseñar una nueva línea de escoria de ladrillo MGO-C, el polvo de metal Al y el polvo SI se agregan como antioxidantes, y su vida útil es más larga que la de los ladrillos MGO-C de la línea de escoria tradicional original. Desde la perspectiva de la microestructura, se observan y discuten los ladrillos MGO-C con Al, Si, etc., etc., y el mecanismo antioxidación se analiza junto con la termodinámica.
Con respecto a otros antioxidantes metálicos, las aleaciones MG-AL se usan comúnmente. Zhang Jin y Zhu Boquan agregaron polvo de aleación MG-AL como antioxidante a ladrillos de carbono de magnesio bajo en carbono. El mecanismo de acción de la aleación MG-AL es similar al de Al, y Mg también acelera la formación de la capa de periclasa secundaria, mejorando significativamente la resistencia a la oxidación de los ladrillos de carbono de magnesio.
En comparación con los antioxidantes metálicos, los antioxidantes no metálicos se han estudiado más en los últimos años y también han mostrado muy buenas propiedades antioxidantes. Los antioxidantes no metálicos incluyen principalmente B4C, ZRB2, MGB2, TIN, SIC, etc., pero en comparación con otros antioxidantes, el efecto de SIC es relativamente pobre. Los antioxidantes no metálicos (tomando B4C y ZRB2 como ejemplos) sufrirán las siguientes reacciones en ladrillos de carbono de magnesio:
B4C +6 Co =2 B2O 3+7 C (7)
ZRB 2+5 Co=ZRO 2+ B2O 3+5 C (8)
El B2O3 generado por la reacción reaccionará con MgO y otros para formar una capa de bloqueo, evitando así la oxidación continua de los ladrillos de carbono de magnesio.
Al medir la relación funcional entre la pérdida de masa de carbono y la temperatura (13 0 0 y 1500 grados) y el tiempo (2, 4 y 6h), se comparó la resistencia de oxidación de las muestras refractarias de MGO-C con antioxidantes 0, 1% y 3% (Al, SI, SIC y B4C) agregados por fracción de masa. Se cree que B4C es el antioxidante más efectivo con 1300 grados y 1500 grados, especialmente a 1500 grados, el efecto es mucho mejor que los otros tres, porque se forma una capa MG3B2O6 impermeable y densa en la superficie del ladrillo. Aunque SIC también puede mejorar la resistencia a la oxidación de los ladrillos de carbono de magnesia, el efecto es peor en comparación. Los métodos experimentales, como el análisis termogravimétrico y la difracción de rayos X, confirmaron que B4C se oxidó durante el proceso de disparo por debajo de 1000 grados para obtener 3MGO · B2O3 que es estable a alta temperatura.
MGB2 y otros antioxidantes se usaron en materiales refractarios de carbono de Magnesia. Estaban calcinados en carbono enterrados y atmósferas de aire. Los resultados mostraron que el efecto antioxidante era inferior a B4C y mejor que el polvo de Al y el polvo Si. Se señaló que la fracción de masa de adición razonable de MGB2 en los materiales refractarios de carbono de Magnesia fue de aproximadamente el 3%. Se prepararon dos muestras de ladrillo MGO-C sin aditivos y con estaño que contiene carbono al 2%. Los resultados de la prueba de resistencia a la erosión de la escoria mostraron que la resistencia a la erosión de la escoria de la muestra con estaño fue significativamente mejor que la de la muestra sin aditivos. La razón principal por la que el estaño mejora la resistencia a la erosión de la escoria de los ladrillos de carbono de magnesita es que el producto de oxidación TiO2 de estaño en la capa de reacción reacciona con CAO en la escoria para formar Catio3 con un punto de fusión de 197 0}; TiO2 formado por oxidación de estaño en la capa descarburizada reacciona con C, CAO y MGO para formar catio3 y 2MGO. TiO2, Tic, Ti (C, N) Solid Solution, etc., son todas las altas fases minerales de punto de fusión, que aumentan la viscosidad de la escoria y reducen la penetración de la escoria, mejorando así la resistencia a la erosión de la escoria de los ladrillos de carbono de magnesio. Además, cuando la estaño (fracción de masa, 2%), el polvo de aluminio (fracción de masa, 1%) y B4C (fracción de masa, 0.5%) se usan en combinación, la resistencia a la flexión de alta temperatura, la resistencia a la oxidación y la resistencia a la corrosión por escoria de los ladrillos MGO-C mejoran significativamente.
