Magnesia -hiilitiilion magnesiahiekan ja hiilen komposiittimateriaali, joista grafiitti on avain kuonan tunkeutumisen ja korroosionkestävyyden estämiseen, kun taas hartsihiili rakentaa magnesiittikiilin rakenteellisen lujuuden; Mutta sekä hartsihiilellä että grafiitissa on suurin heikkous helposti hapettua.
MGO -hiililipissä on kaksi päätapaa hiilen hapettumiseen. Yksi on hiilen hapettuminen kaasufaasikomponenteilla, ja toinen on kuonan tai teräksen hapettuneiden komponenttien hapettuminen. Kuonan tai teräksen hapetetut komponentit ovat pääasiassa (fexo) ja [o] jne.; Tämä hapettuminen tapahtuu vastaavan nestefaasin tunkeutumisen myötä magnesiumhiilitiiliin, kuten kaavassa (1) ja kaavassa (2) esitetään:
Fexo+C → Fe+Co (1)
MNO+C → MN+CO (2)
Antioksidantteja käytetään estämään grafiitin hapettuminen kaasufaasilla ja nestefaasilla. Tällä hetkellä magnesiahiilitiilissä käytetyt antioksidantit ovat pääasiassa metallia ja ei-metallia. Metallihervot sisältävät pääasiassa Al, Si, al-Mg jne., Kun taas ei-metalliantioksidantteja sisältävät pääasiassa B4C: n, ZRB2: n, sic: n jne.
Metallihernosantianttimenttien joukossa yleisimmin käytetty metalli Al -jauhe, joka reagoi ensin hiilen kanssa korkeassa lämpötilassa AL4C3: n muodostamiseksi, ja Al4c3 reagoi CO: n (g) ja vastaavien kanssa. Erityinen toimintamekanismi on seuraava:
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+ mggo=mggo · al2o3 (6)
Kun metalli Al tai Al4c3 osallistuu reaktioon, tiilessä oleva happi -osittainen paine pienenee ja grafiitti ja vastaavat ovat suojattuja. Metalli Si: n hapettumismekanismi on samanlainen.
Metalli Al: n hapettumisen anti-hapettumisvaikutus on suhteellisen hyvä, mikä tulee pääasiassa kahdesta pisteestä. Ensinnäkin hapen osittaisen paineen vähentäminen magnesiumhiilitiilissä kaavalla (3) ~ (4); Toiseksi kaavan (6) reaktion tilavuuden laajennusvaikutus tekee magnesiumhiilitiilien rakenteesta tiheän. Samanaikaisesti yhtälöt (3) ja (6) saavuttavat myös MGO-C-tiilien korkean lämpötilan taivutuslujuuden, minkä vuoksi useimmat MGO-C-tiilet käyttävät metalli-jauhetta antioksidanttina; Koska reaktioyhtälöön (3) liittyy kuitenkin suuri tilavuusvaikutus, magnesiahiilitiiliin lisätyn metallin määrän määrä on yleensä alle 3%. Metalli Si: n tilavuusvaikutus anti-hapettumisprosessissa on suhteellisen pieni, mutta metalli SI tuottaa M2S (2MGO · SIO2) SIO2: n hapettumisesta, mikä vähentää materiaalin korkean lämpötilan suorituskykyä.
SIC: n tuottamiseksi reagointia hiilen kanssa metalli-SI-jauhe voi myös muodostaa viiksen kaltaisia SIC-kuituja lujuuden parantamiseksi. Siksi MGO-C-tiilien antioksidanttina käytetään yleensä yhdistelmänä metallista AL-jauhetta ja SI-jauhetta. Kun suunnittelet uutta kuonolinjaa MGO-C-tiiliä, metalli AL-jauhetta ja SI-jauhetta lisätään antioksidantteina, ja niiden käyttöikä on pidempi kuin alkuperäisen perinteisen kuonan linjan MGO-C-tiilet. Mikrorakenteen näkökulmasta havaitaan ja keskustellaan MGO-C-tiilet, joissa on lisättyjä Al, Si jne.
Muiden metalliantioksidanttien suhteen käytetään yleisesti MG-al-seoksia. Zhang Jin ja Zhu Boquan lisäsivät Mg-al-seosjauhetta antioksidanttina vähähiiliseen magnesiumhiilitiiliksi. MG-AL-seoksen vaikutusmekanismi on samanlainen kuin AL: n, ja MG kiihdyttää myös sekundaarisen periklaasikerroksen muodostumista, mikä parantaa merkittävästi magnesiumhiilitiilien hapettumiskestävyyttä.
Verrattuna metallisiin antioksidantteihin, ei-metalliantioksidantteja on tutkittu enemmän viime vuosina, ja ne ovat myös osoittaneet erittäin hyviä antioksidanttiominaisuuksia. Muihin kuin metallisiin antioksidantteihin sisältyy pääasiassa B4C, ZRB2, MGB2, TIN, SIC jne., Mutta verrattuna muihin antioksidantteihin, SIC: n vaikutus on suhteellisen huono. Ei-metalliset antioksidantit (esimerkkien ottaminen B4C ja ZRB2) käyvät läpi seuraavat reaktiot magnesiumhiilitiilissä:
B4c +6 co =2 b2o 3+7 c (7)
Zrb 2+5 co=zro 2+ b2o 3+5 c (8)
Reaktion tuottama B2O3 reagoi MGO: n ja muiden kanssa estävän kerroksen muodostamiseksi, estäen siten magnesiumhiilitiilien jatkuvan hapettumisen.
Mittaamalla hiilimassan menetyksen ja lämpötilan (13 0 0 ja 1500 asteen) ja ajan (2, 4 ja 6H) välinen funktionaalinen suhde MGO-C-tulenkestävän näytteiden hapettumiskestävyyttä, jolla oli 0, 1% ja 3% antioksidantteja (AL, SI, SiC ja B4C), lisättynä massafraktiolla. Uskotaan, että B4C on tehokkain antioksidantti 1300 asteessa ja 1500 asteessa, etenkin 1500 asteessa, vaikutus on paljon parempi kuin kolme muuta, koska tiilen pinnalle muodostuu läpäisemätön ja tiheä MG3B2O6 -kerros. Vaikka sic voi myös parantaa magnesiahiilitiilien hapettumiskestävyyttä, vaikutus on huonompi verrattuna. Kokeelliset menetelmät, kuten termogravimetrinen analyysi ja röntgendiffraktio, vahvistivat, että ampumisprosessin aikana hapettuneet B4C: n alle 1000 asteen 3MGO · B2O3: n saamiseksi, joka on stabiili korkeassa lämpötilassa.
MGB2: ta ja muita antioksidantteja käytettiin magnesia hiilihapollisissa materiaaleissa. Ne kalsinottiin hiilihautyneessa ja ilma -ilmakehässä. Tulokset osoittivat, että antioksidanttivaikutus oli huonompi kuin B4C ja parempi kuin AL -jauhe ja SI -jauhe. Huomautettiin, että MGB2: n kohtuullinen lisäys massan fraktio Magnesia -hiili -tulenkestävässä materiaalissa oli noin 3%. Valmistettiin kaksi MGO-C-tiilinäytettä ilman lisäaineita ja 2% hiiltä sisältävää tinaa. Kuonan eroosion resistenssikokeen tulokset osoittivat, että näytteen kuonan eroosion resistenssi tinalla oli merkittävästi parempi kuin näytteen ilman lisäaineita. Tärkein syy siihen, miksi TIN parantaa magnesiittihiililiilien kuonan eroosionkestävyyttä, on se, että reaktiokerroksen tinan hapetustuotteen TiO2 reagoi kuonan CAO: n kanssa muodostaen Catio3: n sulamispisteen 197 0 astetta; TiO2, joka on muodostettu hapettumalla tinaa dekarburisoidussa kerroksessa, reagoi C: n, CaO: n ja MgO: n kanssa Catio3: n ja 2MGO: n muodostamiseksi. TiO2, TIC, TI (C, N) kiinteä liuos jne. Ovat kaikki korkeat sulamispisteen mineraalifaasit, jotka lisäävät kuonan viskositeettia ja vähentävät kuonan tunkeutumista parantaen siten magnesiumhiilitiilien kuonan eroosion vastustuskykyä. Lisäksi, kun TIN (massafraktio, 2%), alumiinijauhetta (massafraktiota, 1%) ja B4C (massafraktio, 0,5%) käytetään yhdistelmänä, MGO-C-tiilien korkean lämpötilan taivutuslujuus, hapettumiskestävyys ja kuonan korroosionkestävyys paranevat merkittävästi.
