Магнезия въглеродна тухлае композитен материал от магнезия пясък и въглерод, сред който графитът е ключът за инхибиране на проникването на шлаки и корозионната устойчивост, докато смолата въглерод изгражда структурната сила на магнезитната въглеродна тухла; Но както смолата въглерод, така и графитът имат най -голямата слабост да бъдат лесно окислени.
Има два основни начина за окисляване на въглерод в въглеродните тухли MGO. Единият е окисляването на въглерод от компоненти на газовата фаза, а другият е окисляването на окислените компоненти в шлака или стомана. Окислените компоненти в шлака или стомана са главно (Fexo) и [O] и др.; Това окисляване възниква с инфилтрацията на съответната течна фаза в магнезиевата въглеродна тухла, както е показано във формула (1) и формула (2):
FEXO+C → FE+CO (1)
MNO+C → Mn+CO (2)
Антиоксидантите се използват за предотвратяване на окисляването на графита чрез газова фаза и течна фаза. Понастоящем антиоксидантите, използвани в въглеродните тухли на магнезия, са главно метални и неметални. Металните антиоксиданти включват главно AL, SI, AL-MG и др., Докато неметалните антиоксиданти включват главно B4C, ZRB2, SIC и др.
Сред металните антиоксиданти най -широко използваният е метален Al прах, който първо реагира с въглерод при висока температура, за да образува Al4C3, а AL4C3 реагира с CO (G) и други подобни. Специфичният механизъм на действие е следният:
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)
Тъй като Metal Al или Al4C3 участва в реакцията, частичното налягане на кислорода в тухлата намалява, а графитът и други подобни са защитени. Анти-окисляващият механизъм на металния Si е подобен.
Ефектът на антиокисляване на метала Al е сравнително добър, което идва главно от две точки. Първо, намаляването на кислородното частично налягане в въглеродните тухли с магнезиев въглерод по формула (3) ~ (4); Второ, ефектът на разширяване на обема на реакцията на формулата (6) прави структурата на магнезиевите въглеродни тухли гъста. В същото време уравненията (3) и (6) постигат и високата силата на гъвкавост с висока температура на тухлите MGO-C, поради което повечето тухли MGO-C използват метален AL прах като антиоксидант; Въпреки това, тъй като уравнението на реакцията (3) е придружено от голям обем ефект, количеството метал Al, добавено към въглеродните тухли на магнезия, обикновено е по -малко от 3%. Ефектът на обема на металния Si в процеса на антиокситиране е сравнително малък, но металът Si генерира M2S (2MGO · SiO2) поради окисляване на SiO2, което намалява високотемпературната характеристика на материала.
В допълнение към реагирането с въглерод за генериране на SIC, метал Si прах може също да образува SIC-подобни влакна, подобни на мустаци, за да се подобри якостта. Следователно, като антиоксидант за тухли MGO-C, метален Al Powder и Si прах обикновено се използват в комбинация. При проектирането на нова шлакова линия MGO-C тухла, метален Al Powder и Si Powder се добавят като антиоксиданти, а животът им на обслужване е по-дълъг от този на оригиналните традиционни тухли MGO-C. От гледна точка на микроструктурата се наблюдават и обсъждат MGO-C тухли с добавени AL, SI и др., А механизмът за антиокситиране се анализира съвместно с термодинамиката.
По отношение на други метални антиоксиданти обикновено се използват Mg-Al сплави. Zhang Jin и Zhu Boquan добавиха Mg-Al Alloy Powder като антиоксидант към въглеродни тухли с нисковъглеродни магнезиеви въглеродни тухли. Механизмът на действие на Mg-Al сплав е подобен на този на Al, а MG също ускорява образуването на вторичен периклазен слой, като значително подобрява устойчивостта на окисляване на въглеродните тухли на магнезиевите.
В сравнение с металните антиоксиданти, през последните години са проучени неметални антиоксиданти и също показват много добри антиоксидантни свойства. Неметалните антиоксиданти включват главно B4C, ZRB2, MGB2, TIN, SIC и др., Но в сравнение с други антиоксиданти, ефектът на SIC е сравнително лош. Неметалните антиоксиданти (приемайки B4C и ZRB2 като примери) ще претърпят следните реакции в магнезиевите въглеродни тухли:
B4C +6 co =2 b2o 3+7 c (7)
Zrb 2+5 co=zro 2+ b2o 3+5 c (8)
B2O3, генериран от реакцията, ще реагира с MGO и други, за да образува блокиращ слой, като по този начин ще предотврати продължителното окисляване на въглеродните тухли на магнезиев.
Чрез измерване на функционалната връзка между загубата на въглеродна маса и температурата (13 0 0 и 1500 градуса) и времето (2, 4 и 6h), окисляването на окислителната резистентност на MGO-C огнеупорни проби с 0, 1% и 3% антиоксиданти (Al, SI, SIC и B4C) се добавя чрез масова фракция. Смята се, че B4C е най -ефективният антиоксидант на 1300 градуса и 1500 градуса, особено на 1500 градуса, ефектът е много по -добър от останалите три, тъй като на повърхността на тухлата се образува непромокаем и плътна MG3B2O6 слой. Въпреки че SIC може също да подобри устойчивостта на окисляване на въглеродните тухли на магнезия, ефектът е по -лош в сравнение. Експерименталните методи като термогравиметричен анализ и рентгенова дифракция потвърждават, че B4C се окислява по време на процеса на изстрелване под 1000 градуса, за да се получи 3MGO · B2O3, който е стабилен при висока температура.
MGB2 и други антиоксиданти са използвани в въглеродни огнеупорни материали на магнезия. Те бяха калцинирани в въглеродни заровени и въздушни атмосфери. Резултатите показват, че антиоксидантният ефект е по -нисък от B4C и по -добър от Al Powder и Si прах. Беше изтъкнато, че разумната масова фракция на MGB2 в магнезията въглеродни огнеупорни материали е около 3%. Приготвят се две тухлени проби MGO-C без добавки и с 2% въглеродни калай, съдържащи въглерод. Резултатите от теста за устойчивост на ерозия на шлаката показват, че устойчивостта на ерозия на шлаката на пробата с TIN е значително по -добра от тази на пробата без добавки. Основната причина, поради която TIN подобрява устойчивостта на ерозия на шлаката на магнезитни въглеродни тухли е, че окислителният продукт TiO2 на TIN в реакционния слой реагира с CAO в шлаката, за да образува Catio3 с точка на топене 197 0 градус; TiO2, образуван чрез окисляване на калай в декарбуризирания слой, реагира с С, CAO и MGO, за да образува Catio3 и 2MGO. TiO2, TIC, Ti (C, N) твърд разтвор и др. Всички минерални фази на топене на топене, които увеличават вискозитета на шлаката и намаляват проникването на шлаката, като по този начин подобряват устойчивостта на ерозията на магнезиевите въглеродни тухли. Освен това, когато TIN (масова фракция, 2%), алуминиевият прах (масова фракция, 1%) и B4C (масова фракция, 0,5%) се използват в комбинация, високата температурна гъвкава якост, устойчивост на окисляване и устойчивост на корозия на шлаката на тухлите MGO-C значително се подобряват.
