Cegły ogniotrwałe z węgla magnezowego

Konwencjonalne materiały ogniotrwałe z-cegieł węglowych, magnezjowe, produkowane w procesie-mieszania na zimno z syntetycznym spoiwem smołowym, twardnieją i uzyskują niezbędną wytrzymałość w miarę niszczenia smoły, tworząc w ten sposób izotropowy węgiel szklisty. Węgiel nie wykazuje termoplastyczności, która może zapewnić szybkie złagodzenie dużych naprężeń podczas pieczenia lub przenoszenia wykładziny. Cegły magnezytowe-węglowe produkowane ze spoiwami asfaltowymi mają wysoką plastyczność-w wysokich temperaturach ze względu na anizotropową strukturę grafitowanego koksu powstającą podczas procesu karbonizacji asfaltu.

proces produkcyjny

Do głównych surowców cegieł MgO–C zalicza się tlenek magnezu lub magnezję spiekaną, grafit płatkowy, spoiwa organiczne i przeciwutleniacze.

magnezja

Magnezja jest głównym surowcem do produkcji cegieł MgO–C i dzieli się na magnezję topioną i magnezję spiekaną. W porównaniu z magnezją spiekaną, tlenek magnezu ma zalety grubych ziaren kryształu peryklazy i dużej gęstości objętościowej cząstek i jest głównym surowcem stosowanym do produkcji ogniotrwałej cegły węglowej magnezytowej. Produkcja zwykłych materiałów ogniotrwałych na bazie magnezu wymaga, aby surowce magnezjowe miały wysoką-wytrzymałość temperaturową i odporność na korozję. Dlatego należy zwrócić uwagę na czystość tlenku magnezu oraz stosunek C/S i zawartość B2O3 w jego składzie chemicznym. Wraz z rozwojem przemysłu metalurgicznego warunki wytapiania stają się coraz bardziej wymagające. Magnez stosowany w cegłach MgO–C stosowanych w urządzeniach hutniczych (konwertory, piece elektryczne, kadzie itp.) poza składem chemicznym wymaga także dużej gęstości i dużej gęstości pod względem struktury organizacyjnej. Duży kryształ.

Niezależnie od tego, czy chodzi o tradycyjne cegły MgO-C, czy o szeroko stosowane cegły-o niskiej zawartości węgla MgO-C, jako źródło węgla stosuje się głównie grafit płatkowy. Grafit, jako główny surowiec do produkcji cegieł MgO-C, korzysta głównie ze swoich doskonałych właściwości fizycznych: ① Nie-zwilżania żużla. ②Wysoka przewodność cieplna. ③Niska rozszerzalność cieplna. Ponadto grafit i materiały ogniotrwałe nie topią się w wysokich temperaturach i mają wysoką ogniotrwałość. Czystość grafitu ma ogromny wpływ na właściwości użytkowe cegieł MgO-C. Generalnie należy stosować grafit o zawartości węgla większej niż 95%, korzystnie większej niż 98%.

Oprócz grafitu, sadza jest również powszechnie stosowana do produkcji ogniotrwałych cegieł magnezytowych. Sadza techniczna to wysoko zdyspergowany czarny, sproszkowany materiał węglowy powstający w wyniku rozkładu termicznego lub niecałkowitego spalania węglowodorów. Cząstki sadzy są małe (mniejsze niż 1 μm), powierzchnia właściwa jest duża, a udział masowy węgla wynosi 90–99%, mają wysoką czystość, dużą rezystywność proszku, wysoką stabilność termiczną, niską przewodność cieplną i są węglem trudnym-do-grafityzowania. Dodatek sadzy może skutecznie poprawić odporność cegieł MgO-C na odpryskiwanie, zwiększyć ilość resztkowego węgla i zwiększyć gęstość cegieł.

Do powszechnie stosowanych spoiw w produkcji cegieł MgO-C zalicza się smołę węglową, pak węglowy i pak naftowy, a także specjalne żywice węglowe, poliole, żywice fenolowe modyfikowane asfaltem, żywice syntetyczne itp. Stosuje się następujące rodzaje środków wiążących:

1) Substancje-podobne do asfaltu. Asfalt smołowy jest materiałem termoplastycznym o dużym powinowactwie do grafitu i tlenku magnezu, wysokim wskaźniku pozostałości węgla po karbonizacji i niskim koszcie. Był szeroko stosowany w przeszłości; jednakże asfalt smołowy zawiera rakotwórcze węglowodory aromatyczne, zwłaszcza benzo-. Wysoki; w związku ze zwiększoną świadomością ekologiczną zastosowanie asfaltu smołowego obecnie maleje.

2) Substancje żywiczne. Żywica syntetyczna powstaje w wyniku reakcji fenolu i formaldehydu. Można go dobrze mieszać z cząstkami ogniotrwałymi w temperaturze pokojowej. Po karbonizacji ilość pozostałości węgla jest wysoka. Jest głównym spoiwem stosowanym obecnie w produkcji cegieł MgO-C; jednakże tworzy się po karbonizacji. Szklista struktura sieciowa nie jest idealna pod względem odporności na szok termiczny i odporność na utlenianie materiałów ogniotrwałych.

3) Substancje modyfikowane na bazie asfaltu i żywicy. Jeśli spoiwo może tworzyć strukturę mozaikową i tworzyć materiał z włókien węglowych in situ po karbonizacji, wówczas spoiwo to poprawi-wysokotemperaturowe działanie materiału ogniotrwałego.

Aby poprawić odporność na utlenianie cegieł MgO-C, często dodaje się niewielką ilość dodatków. Typowymi dodatkami są Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC i B4C. , BN i ostatnio opisane dodatki serii Al-B-C i Al-SiC-C [5–7]. Zasadę działania dodatków można z grubsza podzielić na dwa aspekty: z jednej strony z termodynamicznego punktu widzenia, to znaczy w temperaturze roboczej, dodatki lub dodatki reagują z węglem, tworząc inne substancje, a ich powinowactwo do tlenu jest większe niż powinowactwo między węglem i tlenem. , przed utlenieniem węgla w celu ochrony węgla; z drugiej strony, z punktu widzenia kinetycznego, związki powstałe w wyniku reakcji dodatków z O2, CO lub węglem zmieniają mikrostrukturę węglowych kompozytowych materiałów ogniotrwałych, na przykład zwiększając gęstość, blokując pory, utrudniając dyfuzję tlenu i produktów reakcji itp.

Materiałami ogniotrwałymi stosowanymi we wczesnych liniach żużla kadziowego były wysokiej jakości cegły alkaliczne-, takie jak bezpośrednio związane cegły magnezjowe-chromowe i cegły magnezjowe wiązane elektrooporowo-chromowe. Po pomyślnym zastosowaniu cegieł MgO-C w konwertorach, cegły MgO-C zastosowano także w linii żużla rafinacyjnego w kadziach, uzyskując dobre wyniki.

Badania pokazują, że cegły MgO-C wykonane z mieszaniny topionej i spiekanej magnezu, plus 15% grafitu płatkowego fosforu i niewielkiej ilości stopu magnezu-aluminium jako przeciwutleniaczy, mają dobre właściwości użytkowe i mają nośność 100 ton. W przypadku zastosowania w linii żużla kadziowego LF, w porównaniu z cegłami MgO-C o zawartości C 18% bez przeciwutleniaczy, stopień uszkodzeń jest zmniejszony o 20-30%, a średni stopień erozji wynosi 1,2-1,3 mm/piec.