Với sự trưởng thành của công nghệ sản xuất gạch cacbon magie, phạm vi ứng dụng củagạch cacbon magiengày càng rộng hơn. Gạch carbon magnesit được sử dụng làm lớp lót của lò hồ quang điện, tuổi thọ của lớp lót được cải thiện rất nhiều. Mặc dù gạch nung cacbon magie được sử dụng rộng rãi trong các quá trình luyện kim, nhưng tuổi thọ sử dụng của chúng vẫn còn nhiều vấn đề do điều kiện làm việc khắc nghiệt, đặc biệt là ở đường xỉ của muôi, nơi mà sự hư hỏng của gạch cacbon magie đặc biệt nghiêm trọng.
Trong muôi, thành phần hóa học của xỉ rất phức tạp và dễ thay đổi, nhiệt độ thay đổi dữ dội và thường xuyên, đặc biệt là ở dòng xỉ của muôi. Vì vậy, gạch mgo-c có tính năng vượt trội thường được sử dụng trong dây chuyền xỉ. Cơ chế ăn mòn của gạch chịu lửa cacbon magie trong xỉ trong muôi đã được nghiên cứu sâu trong và ngoài nước, và tóm tắt chi tiết như sau.
PHẦN 01 Xói mòn xỉ của gạch cacbon magie
Trong gáo, do môi trường vật lý và hóa học phức tạp của dòng xỉ nên lớp lót của bộ phận này dễ bị hư hỏng nhất. Sự ăn mòn hóa học của xỉ trên gạch MgO-C chủ yếu thông qua quá trình hòa tan MgO và quá trình oxy hóa carbon trong nền của gạch MgO-C. Dưới tác động tổng hợp của các yếu tố sau, gạch MgO-C bị hư hỏng:
1. Ảnh hưởng của tính bazơ: Độ bazơ của xỉ càng thấp thì khả năng ăn mòn gạch MgO-C càng cao. Nếu tính bazơ của xỉ tăng thì hoạt tính của SiO2 trong xỉ giảm, điều này có thể làm giảm quá trình oxy hóa cacbon. Đồng thời, khi tăng tính bazơ, hoạt tính của FeO trong xỉ giảm đi, quá trình ăn mòn xỉ trên gạch MgO-C tương đối chậm lại;
2. Ảnh hưởng của MgO: Osbom et al. nhận thấy hàm lượng MgO trong lớp xỉ cao tới 30% khi phân tích thành phần của dòng xỉ LF. Họ tin rằng hàm lượng MgO trong xỉ càng cao thì độ ăn mòn của gạch MgO-C càng chậm. Tính bazơ càng cao thì gạch MgO-C bị xỉ ăn mòn càng chậm.
3. Tác dụng của Al2O3: Al2O3 trong xỉ sẽ làm giảm nhiệt độ nóng chảy và độ nhớt của xỉ, tăng khả năng thấm ướt của xỉ và vật liệu chịu lửa, giúp xỉ dễ dàng xâm nhập hơn từ ranh giới hạt magie và làm cho pericla tách khỏi ma trận gạch cacbon magie.
4. Tác dụng của FeO: Đầu tiên, FeO trong xỉ có thể dễ dàng phản ứng với than chì trong gạch cacbon magie ở nhiệt độ cao và tạo ra các hạt sắt trắng sáng tạo thành lớp khử cacbon. Thứ hai, pericla trong gạch cacbon magie cũng sẽ phản ứng với FeO trong xỉ để tạo thành sản phẩm có nhiệt độ nóng chảy thấp.
Trong quá trình làm nóng và làm mát lò nhiều lần, do tốc độ giãn nở nhiệt không nhất quán giữa sản phẩm có điểm nóng chảy thấp hỗn hợp magie-sắt được hình thành và quặng sắt magie, oxit magie trên bề mặt vật liệu chịu lửa bị phá vỡ, dẫn đến sự hòa tan của gạch. Các học giả nước ngoài cũng cho rằng việc tăng hàm lượng sắt trong xỉ thép không tốt cho tuổi thọ của gạch cacbon magie. Đầu tiên, sắt FeO làm tăng tốc độ oxy hóa carbon trên bề mặt gạch carbon magnesit. Thứ hai, FeO sẽ phản ứng với MgO làm lỏng lẻo cấu trúc bề mặt làm việc của gạch chịu lửa cacbon magie. Dưới tác động kết hợp của hai điểm này, quá trình ăn mòn gạch chịu lửa cacbon magie được tăng tốc.
PHẦN 02 Quá trình oxy hóa cacbon trong gạch cacbon mgo
Khi gạch cacbon magie tiếp xúc với xỉ, cacbon sẽ phản ứng với các oxit như FeO trong xỉ để khử cacbon, tạo thành một lớp khử cacbon trong những điều kiện nhất định, khiến cấu trúc bề mặt làm việc của gạch cacbon magie bị lỏng lẻo, đây là nguyên nhân chính dẫn đến thiệt hại của gạch carbon mgo. Carbon phản ứng với các oxit như CO2, O2, SiO2 và bị oxy hóa liên tục bởi các oxit sắt trong xỉ; thứ hai, cấu trúc lỏng lẻo được hình thành bởi lớp khử cacbon tạo ra các vết nứt và lỗ chân lông lớn hơn dưới tác dụng giãn nở nhiệt và cọ rửa của xỉ, khiến xỉ dễ dàng xâm nhập và tạo thành pha có điểm nóng chảy thấp với MgO. Đồng thời, cấu trúc bề mặt của gạch carbon mgo thay đổi dưới tác động của sự khuấy trộn cơ học dữ dội của bể nóng chảy và sự cọ rửa mạnh của xỉ thép, và cuối cùng bị hư hỏng dần từ bên ngoài vào bên trong, gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho gạch carbon magnesit. Sau khi nhiệt độ vượt quá một giá trị nhất định, cấu trúc thân gạch sẽ bị hư hỏng và bị ăn mòn nhanh chóng, nguyên nhân là do MgO và than chì bắt đầu tự tiêu thụ ở nhiệt độ cao.
PHẦN 03 Ảnh hưởng của lỗ chân lông
Do sự hiện diện của các vi lỗ bên trong và trên bề mặt gạch cacbon magie nên khả năng xảy ra xói mòn của gạch chịu lửa mgo c cao hơn. Trong quá trình sử dụng gạch chịu lửa mgo c, các lỗ rỗng đóng vai trò thúc đẩy sự hình thành lớp khử cacbon, khiến xỉ ăn mòn vật liệu chịu lửa của gạch cacbon magie nghiêm trọng hơn. Khi không khí bên ngoài đi vào các lỗ trong gạch mgo c để làm mát, oxy trong không khí sẽ phản ứng với carbon xung quanh để tạo ra khí CO và được thải ra qua các lỗ nhỏ. Sự xuất hiện liên tục của hai quá trình này làm tăng dần độ xốp và kích thước lỗ rỗng. Yếu tố quan trọng nhất trong việc tạo ra các lỗ xốp là việc lựa chọn chất kết dính trong gạch nung cacbon magie. Nhựa phenolic thường được sử dụng làm chất kết dính. Nếu thêm một lượng nhỏ nhựa phenolic vào gạch cacbon magie, độ xốp sẽ không quá cao ở trạng thái lạnh, khoảng 3%, nhưng nhựa phenolic sẽ phân hủy và tạo ra nước, hydro, metan, cacbon monoxit (cacbon dioxit). ) và các loại khí khác sau khi nung nóng, và hình thành các lỗ rỗng dưới dòng chảy của các khí này, làm tăng độ xốp. Do đó, gạch cacbon magie bị ăn mòn do xỉ đi qua các lỗ xốp, làm cho quá trình oxy hóa cacbon và sự hòa tan MgO diễn ra mạnh mẽ hơn, từ đó làm hỏng gạch cacbon magiezit. Do tính chất lặp đi lặp lại của quá trình tạo khí, thiệt hại của gạch chịu lửa cacbon magie tiếp tục gia tăng.
Quá trình hư hỏng của gạch cacbon magie có thể được tóm tắt như sau: quá trình oxy hóa, khử cacbon, lỏng lẻo, xói mòn, cọ rửa, bong tróc và hư hỏng. Đầu tiên, than chì trên bề mặt làm việc của gạch cacbon magie bị oxy hóa để tạo thành một lớp khử cacbon. Magiê trong lớp khử cacbon bị xói mòn và bong ra dần dần trong điều kiện ứng suất nhiệt (tốc độ giãn nở nhiệt của than chì và magie ở 1000 độ lần lượt là 1,4% và 0,2%), xói mòn hóa học và cơ học. cọ rửa. Sau khi bong ra, than chì lộ ra và tiếp tục bị oxy hóa để tạo thành một lớp khử cacbon, sau đó quá trình hòa tan magiê xảy ra. Dưới tác động lặp đi lặp lại, gạch cacbon magie bị hư hỏng.
