Dybdegående analyse af antioxidationsegenskaber ved magnesiumcarbonsten

Magnesia carbon mursten er et sammensat materiale af magnesia -sand og carbon, hvor grafit er nøglen til at hæmme slaggeindtrængning og erosionsmodstand, mens harpikskulstof konstruerer den strukturelle styrke af Magnesia carbon mursten; Uanset harpikskulstof eller grafit er dens største svaghed imidlertid let at oxidere. Derfor har antioxidanter været hotspot og fokus for forskning efter udseendet af magnesiumcarbonsten.

Der er to vigtigste måder at oxidere kulstof i magnesium-carbonsten, den ene er oxidation af carbon med gasfasekomponenter, og den anden er oxidation af oxiderede komponenter i slagge eller stål. De oxiderede komponenter i slaggen eller stålet er hovedsageligt (Fe_xO) og [o] osv.; Denne oxidation forekommer sammen med infiltrationen af ​​den tilsvarende flydende fase i magnesium-carbon-mursten, som vist i ækv. (1) og (2): Oxidation af kulstof i magnesium-carbonmursten ved gasfasekomponenterne i slaggen eller stålet er hovedsageligt af de oxiderede komponenter i slaggen eller stålet, såsom (Fe_xO) og [o].

Fe_xO+C → Fe+Co (1)

Mno+C → Mn+Co (2)

Antioxidant skal forhindre oxidation af grafit i gas- og flydende faser. I øjeblikket anvendes i magnesiumcarbonmursten er antioxidanter hovedsageligt metal og ikke-metal. Metalliske antioxidanter inkluderer hovedsageligt AL, SI, AL-MG osv., Mens ikke-metalliske, hovedsageligt inkluderer B₄C, ZRB₂, Sic osv.

Den mest anvendte metalantioxidant er metal Al -pulver, der først reagerer med kulstof for at generere AL₄C₃Ved høj temperatur og Al₄C₃reagerer med CO (g) osv. Den specifikke mekanisme er som følger:

4al +3 C=al₄C₃ (3)

2al +3 co=al₂O₃+3C(4)

al₄C₃+6 co =2 al₂O₃+9C (5)

al₂O₃+Mgo=mgo · al₂O₃(6)

Med deltagelse af metal al eller al₄C₃I reaktionen er det delvise tryk af ilt i murstenen falder, og grafit, for eksempel, er beskyttet. Mekanismen for oxidationsbeskyttelse af metal SI er ens.

Antioxidanteffekten af ​​Metal AL er bedre, der hovedsageligt kommer fra to kilder, en, reduktion af iltpartielt tryk i magnesium-carbon mursten af ​​ækv. (3) ~ (4); og to, volumenudvidelseseffekten af ​​ækv. (6) reaktion, der densificerer strukturen af ​​magnesium-carbonstensten. Og på samme tid, ækv. (3) og ækv. (6) Opfører også højere høj temperatur bøjningsstyrke af magnesium-carbonsten, hvilket er grunden til, at de fleste af magnesium-carbon-mursten vedtager metal-al-pulveret som antioxidanten; Men fordi reaktionen ækv. (3) er ledsaget af en stor volumetrisk effekt, mængden af ​​metal Al tilsat i magnesium-carbonsten er generelt mindre end 3%. Volumeneffekten af ​​metal Si i antioxidantprocessen er relativt lille, men metal SI reducerer materialets høje temperatur på grund af genereringen af ​​m₂S (2MGO · SIO₂) og så videre fra Sio₂genereret ved oxidation.

Metal Si-pulver ud over at reagere med carbon for at generere SIC, men kan også danne whiskers-belastede SIC-fiber, hvilket forbedrer styrken, derfor som en antioxidant af magnesium-carbonsten, generelt er metal Al-pulver og Si-pulverkomposit. I designet af nye slaggelinje tilsatte henholdsvis Magnesium Carbon mursten Metal Al -pulver og Si -pulver som antioxidant, dets levetid er højere end den originale traditionelle slaggelinie magnesiumculstofsten. Fra det mikrostrukturelle synspunkt på tilsætning af Al, Si og andre magnesiumcarbonsten til at observere og diskutere og med termodynamisk analyse af antioxidationsmekanisme.

Med hensyn til andre metalbaserede antioxidanter er ofte anvendte MG-Al-legeringer og så videre. Zhang Jin og Zhu Boquan tilsatte Mg-Al-legeringspulver som en antioxidant i magnesiummagler med lavt kulstofmagnesium, mekanismen til virkning af Mg-Al-legering ligner den af ​​Al, mens Mg også fremskynder dannelsen af ​​sekundært magnesitlag, hvilket markant forbedrer antioxidantegenskaben af ​​magnesiumcarbonmærket.

Sammenlignet med metalantioxidanter er ikke-metalliske antioxidanter blevet undersøgt mere i de senere år og viser også meget god antioxidantydelse. Ikke-metalliske antioxidanter inkluderer hovedsageligt B₄C, ZRB₂, MGB₂, Tin, sic osv. Sammenlignet med andre antioxidanter er virkningen af ​​SIC imidlertid relativt dårlig. Ikke-metalliske antioxidanter (b₄C og ZRB₂For eksempel) i magnesiumcarbonsten vil forekomme i følgende reaktion:

B₄C +6 co =2 b₂O₃+7C (7)

ZRB₂+5 co=ZRO₂+B₂O₃+5C (8)

B₂O₃genereret af reaktionen reagerer med MgO osv. For at generere et blokerende lag, som igen forhindrer den fortsatte oxidation af magnesium-carbonsten.

Oxidationsmodstanden for MGO-C-ildfaste prøver med tilsætning af 0, 1% og 3% massefraktioner af antioxidanter (AL, SI, SIC og B₄C) blev sammenlignet ved at bestemme tabet af kulstofmasse som en funktion af temperaturen (1300 og 1500 grader) og tid (2, 4 og 6 timer), og det blev konkluderet, at B₄C var den mest effektive antioxidant ved 1300 grader og 1500 grader, og især ved effekten var meget bedre end de andre tre ved 1500 grader, hvilket blev tilskrevet dannelsen af ​​en uigennemtrængelig og tæt MG₃B₂O₆lag på murstenoverfladen. SIC, selvom det også kunne forbedre oxidationsmodstanden for MgO-C-mursten, var mindre effektiv i sammenligning. Eksperimentelle metoder, såsom termogravimetrisk analyse og røntgenstrålediffraktion, blev anvendt til at bekræfte, at oxidationen af ​​B₄C forekommer under fyringsprocessen ved temperaturer lavere end 1000 grader, hvilket resulterer i 3MGO-B₂O₃Det er stabilt ved høje temperaturer.

Anvendelsen af ​​MGB₂og andre som antioxidanter til magnesiumcarbon ildfaste stoffer, der blev beregnet under begravet carbon- og luftatmosfære, viste, at antioxidanteffekten var anden til B4C og overlegen Al og Si -pulvere, og det blev påpeget, at den rimelige tilsætningsmassefraktion af MGB₂I magnesiumcarbon ildfaste var ca. 3%. To slags magnesium-carbon murstenprøver uden tilsætningsstoffer og med 2% af carbonholdige tin blev fremstillet. Resultaterne af den slagge erosionstest viser, at prøven erosionsmodstand af prøven med tin er markant bedre end prøven uden tilsætningsstof₂af tin i reaktionslaget reagerer med CAO i slaggen for at generere Catio₃med et smeltepunkt i 1970 -graden; tio₂dannet i oxidationen af ​​tin i dekarbureringslaget reagerer med C, Cao, Mgo Catio₃, 2mgo, tio₂, TIC, Ti (C, N) fast opløsning osv. Er mineralfaser med høj smeltepunkt, som øger viskositeten af ​​slagge og reducerer penetrationen af ​​slagge, hvilket forbedrer resistensen af ​​magnesiumcarbonsten til slagge erosion. Når tin (massefraktion, 2%), aluminiumspulver (massefraktion, 1%) og B₄C (massefraktion, 0. 5%) blev anvendt i kompositten, høj-temperaturen bøjningsstyrke, oxidationsmodstand og slagg erosionsmodstand af magnesium-carbonsten blev markant forøget og forbedret.

I de senere år er Magnesium Carbon Brick-antioxidanten mere tilbøjelig til metal- og ikke-metalkomposit for at løse den enkelte antioxidant ved et bestemt temperaturområde af antioxidantydelse er ikke god, for at spille de respektive ydelsesfordele ved antioxidanter. Metal antioxidanter og b₄C eller MGB₂sammensat, så antioxidant- og slagg erosionsmodstanden forbedres.

Metal Al, Metal Si, SiC og B₄C blev anvendt som antioxidanter i forskellige kombinationer, og prøverne blev holdt ved 1400 grader i 2 timer, og resultaterne blev analyseret for at vise, at brugen af ​​al-Si-sammensatte antioxidanter var den mest effektive. Ved høj temperatur oxideres SIC efter C, og selvom B₄C oxideres før C, og oxidationsproduktet B₂O₃er flydende fase, som er befordrende for at tilslutte de materielle porer, men smeltepunktet for B₂O₃er kun 450 grader, hvilket gør sin fordampningshastighed gradvist accelereret, og i sidste ende reducerer antioxidantens ydelse af B₄C-holdige materialer. Introduktion af 3% af AL og 1% af tio₂Som tilsætningsstoffer i magnesiummagler med lavt kulstofmagnesium, begravet trækulvarmebehandling ved 1000 grader og 1300, opdelt i ingen antioxidant, 3% af AL alene, 1% af TIO₂alene, sammensat tilføjelse af 3% af Al og 1% af tio₂4 grupper til at foretage sammenligninger. Resultaterne viser, at den sammensatte introduktion af AL, tio₂Tilsætningsstoffer for at undgå generering af Al₄C₃, er befordrende for forbedring af magnesiumcarbonsten i det separate citerede Al -pulver, der er begravet kulbehandling, er let at hydratere problemet, trykstyrken for de fire grupper af de højeste, tykkelsen af ​​oxidationslaget er den mindste.

Med hensyn til antioxidant, selvom det er blevet undersøgt i mange år, er antioxidant stadig den vigtigste forskningsretning for strømmagnesiumcarbonsten.

Zinfon Refractory Technology Co., Ltd

Vi er en ildfast materialeleverandør, der integrerer F & U, produktion, konstruktion, lager og handel.

Vi tilbyder forskellige magnesia- og aluminiumoxid -ildfaste stoffer, herunder både formede og ikke -formede produkter, råmaterialer og relaterede kemiske produkter.

Vi er certificeret til ISO9001, ISO14001, ISO45001 og andre nationale og lokale certificeringer som følger:

Send forespørgsel nu