Gạch carbon Magnesialà một vật liệu tổng hợp của cát magnesia và carbon, trong đó than chì là chìa khóa để ức chế sự xâm nhập của xỉ và kháng ăn mòn, trong khi carbon nhựa tạo ra cường độ cấu trúc của gạch carbon magnesite; Nhưng cả carbon nhựa và than chì đều có điểm yếu lớn nhất khi dễ bị oxy hóa.
Có hai cách chính của quá trình oxy hóa carbon trong gạch carbon MGO. Một là quá trình oxy hóa carbon bằng các thành phần pha khí, và cái kia là quá trình oxy hóa các thành phần oxy hóa trong xỉ hoặc thép. Các thành phần bị oxy hóa trong xỉ hoặc thép chủ yếu là (FEXO) và [O], v.v .; Sự oxy hóa này xảy ra với sự xâm nhập của pha lỏng tương ứng vào gạch carbon magiê, như thể hiện trong công thức (1) và công thức (2):
Fexo+C → Fe+Co (1)
MNO+C → MN+CO (2)
Chất chống oxy hóa được sử dụng để ngăn chặn quá trình oxy hóa than chì bằng pha khí và pha lỏng. Hiện tại, các chất chống oxy hóa được sử dụng trong gạch magnesia carbon chủ yếu là kim loại và phi kim loại. Chất chống oxy hóa kim loại chủ yếu bao gồm Al, Si, Al-MG, v.v., trong khi các chất chống oxy hóa phi kim loại chủ yếu bao gồm B4C, ZRB2, SIC, v.v.
Trong số các chất chống oxy hóa kim loại, được sử dụng rộng rãi nhất là bột AL kim loại, lần đầu tiên phản ứng với carbon ở nhiệt độ cao để tạo thành AL4C3 và AL4C3 phản ứng với CO (G) và tương tự. Cơ chế hoạt động cụ thể như sau:
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 =
Khi kim loại AL hoặc AL4C3 tham gia vào phản ứng, áp suất một phần oxy trong gạch giảm, và than chì và tương tự được bảo vệ. Cơ chế chống oxy hóa của Si kim loại là tương tự nhau.
Hiệu ứng chống oxy hóa của kim loại Al tương đối tốt, chủ yếu đến từ hai điểm. Đầu tiên, việc giảm áp suất một phần oxy trong gạch carbon magiê theo công thức (3) ~ (4); Thứ hai, hiệu ứng mở rộng thể tích của phản ứng của công thức (6) làm cho cấu trúc của gạch carbon magiê dày đặc. Đồng thời, các phương trình (3) và (6) cũng đạt được cường độ uốn nhiệt độ cao của gạch MGO-C, đó là lý do tại sao hầu hết các viên gạch MGO-C sử dụng bột AL kim loại làm chất chống oxy hóa; Tuy nhiên, do phương trình phản ứng (3) đi kèm với hiệu ứng thể tích lớn, lượng AL kim loại được thêm vào gạch carbon magnesia thường dưới 3%. Hiệu ứng thể tích của Si kim loại trong quá trình chống oxy hóa là tương đối nhỏ, nhưng SI kim loại tạo ra M2S (2MGO · SiO2) do quá trình oxy hóa SiO2, làm giảm hiệu suất nhiệt độ cao của vật liệu.
Ngoài việc phản ứng với carbon để tạo SIC, bột SI kim loại cũng có thể tạo thành các sợi SIC giống như râu ria để tăng cường sức mạnh. Do đó, như một chất chống oxy hóa cho gạch MGO-C, bột AL kim loại và bột SI thường được sử dụng kết hợp. Khi thiết kế một dòng gạch MGO-C mới, bột AL kim loại và bột Si được thêm vào dưới dạng chất chống oxy hóa và tuổi thọ dịch vụ của chúng dài hơn so với gạch MGO-C truyền thống truyền thống ban đầu. Từ quan điểm của cấu trúc vi mô, các viên gạch MGO-C với AL, SI, v.v. đã được quan sát và thảo luận, và cơ chế chống oxy hóa được phân tích kết hợp với nhiệt động lực học.
Liên quan đến các chất chống oxy hóa kim loại khác, các hợp kim Mg-Al thường được sử dụng. Zhang Jin và Zhu Boquan đã thêm bột hợp kim Mg-al làm chất chống oxy hóa vào các viên gạch carbon magiê carbon thấp. Cơ chế hoạt động của hợp kim Mg-al tương tự như Al, và Mg cũng tăng tốc sự hình thành lớp periclase thứ cấp, cải thiện đáng kể khả năng chống oxy hóa của gạch carbon magiê.
So với các chất chống oxy hóa kim loại, các chất chống oxy hóa phi kim loại đã được nghiên cứu nhiều hơn trong những năm gần đây và cũng cho thấy các đặc tính chống oxy hóa rất tốt. Chất chống oxy hóa không phải là kim loại chủ yếu bao gồm B4C, ZRB2, MGB2, TIN, SIC, v.v., nhưng so với các chất chống oxy hóa khác, tác dụng của SIC tương đối kém. Chất chống oxy hóa phi kim loại (lấy B4C và ZRB2 làm ví dụ) sẽ trải qua các phản ứng sau trong gạch magiê carbon:
B4C +6 CO =2 B2O 3+7 C (7)
ZRB 2+5 CO=ZRO 2+ B2O 3+5 C (8)
B2O3 được tạo ra bởi phản ứng sẽ phản ứng với MGO và những người khác để tạo thành một lớp chặn, do đó ngăn chặn quá trình oxy hóa tiếp tục của các viên gạch carbon magiê.
Bằng cách đo mối quan hệ chức năng giữa mất khối lượng carbon và nhiệt độ (13 0 0 và 1500 độ) và thời gian (2, 4 và 6H), khả năng chống oxy hóa của các mẫu lửa MgO-C với các chất chống oxy hóa 0, 1% và 3% (AL, Si, SiC và B4C) được thêm vào. Người ta tin rằng B4C là chất chống oxy hóa hiệu quả nhất ở 1300 độ và 1500 độ, đặc biệt là ở 1500 độ, hiệu ứng này tốt hơn nhiều so với ba lớp còn lại, bởi vì lớp MG3B2O6 không thấm nước và dày đặc được hình thành trên bề mặt gạch. Mặc dù SIC cũng có thể cải thiện khả năng chống oxy hóa của gạch magnesia carbon, nhưng hiệu quả này còn tồi tệ hơn so với. Các phương pháp thí nghiệm như phân tích nhiệt độ và nhiễu xạ tia X đã xác nhận rằng B4C bị oxy hóa trong quá trình bắn dưới 1000 độ để thu được 3MGO · B2O3 ổn định ở nhiệt độ cao.
MGB2 và các chất chống oxy hóa khác đã được sử dụng trong các vật liệu chịu lửa magnesia carbon. Chúng được nung trong khí quyển chôn vùi carbon và không khí. Kết quả cho thấy hiệu ứng chống oxy hóa kém hơn B4C và tốt hơn so với bột Al và bột Si. Người ta đã chỉ ra rằng phần khối lượng bổ sung hợp lý của MGB2 trong vật liệu chịu lửa magnesia là khoảng 3%. Hai mẫu gạch MGO-C mà không có chất phụ gia và với TIN chứa carbon 2% đã được chuẩn bị. Kết quả của xét nghiệm kháng xói mòn xỉ cho thấy khả năng chống xói mòn xỉ của mẫu có thiếc tốt hơn đáng kể so với mẫu không có chất phụ gia. Lý do chính khiến TIN cải thiện khả năng chống xói mòn xỉ của gạch carbon magnesite là sản phẩm oxy hóa TiO2 của TIN trong lớp phản ứng phản ứng với CaO trong xỉ để tạo thành catio3 với điểm nóng chảy 197 0 độ; TiO2 được hình thành do quá trình oxy hóa thiếc trong lớp khử trùng phản ứng với C, CaO và MgO để tạo thành catio3 và 2MGO. Dung dịch rắn TIO2, TIC, TI (C, N), v.v. Hơn nữa, khi thiếc (phần khối lượng, 2%), bột nhôm (phần khối lượng, 1%) và B4C (phần khối lượng, 0,5%) được sử dụng kết hợp, cường độ uốn nhiệt độ cao, điện trở oxy hóa và khả năng chống ăn mòn xỉ của gạch MGO-C được cải thiện đáng kể.
