ما هي خصائص مكافحة الأكسدة لطوب الكربون المغنيسيوم؟

مغنيسيا لبنة الكربونهي مادة مركبة لرمل المغنيسيا والكربون ، من بينها الجرافيت هو مفتاح تغلغل الخبث ومقاومة التآكل ، في حين أن الكربون الراتنج يبني القوة الهيكلية لطوب الكربون من المغنيسيت ؛ لكن كلا من الكربون الراتنج والجرافيت لديهما أكبر ضعف في التأكسد بسهولة.

هناك طريقتان رئيسيتان لأكسدة الكربون في طوب الكربون MGO. أحدهما هو أكسدة الكربون بواسطة مكونات طور الغاز ، والآخر هو أكسدة المكونات المؤكسدة في الخبث أو الصلب. المكونات المؤكسدة في الخبث أو الصلب هي أساسا (FEXO) و [O] ، إلخ ؛ يحدث هذا الأكسدة مع تسلل الطور السائل المقابل في لبنة الكربون المغنيسيوم ، كما هو موضح في الصيغة (1) والصيغة (2):
Fexo+C → Fe+Co (1)
MNO+C → MN+CO (2)
يتم استخدام مضادات الأكسدة لمنع أكسدة الجرافيت عن طريق مرحلة الغاز والمرحلة السائلة. في الوقت الحاضر ، فإن مضادات الأكسدة المستخدمة في طوب الكربون المغنيسيا هي أساسا المعادن وغير المعدنية. تشمل مضادات الأكسدة المعدنية بشكل رئيسي AL و SI و Al-MG وما إلى ذلك ، في حين أن مضادات الأكسدة غير المعدنية تشمل بشكل أساسي B4C ، ZRB2 ، SIC ، إلخ.
من بين مضادات الأكسدة المعدنية ، فإن أكثر مسحوق AL المعدني يستخدم على نطاق واسع ، والذي يتفاعل أولاً مع الكربون في درجة حرارة عالية لتشكيل AL4C3 ، ويتفاعل AL4C3 مع CO (G) وما شابه. آلية العمل المحددة هي كما يلي:
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=mgo · al2o3 (6)
مع مشاركة المعادن AL أو AL4C3 في التفاعل ، يتناقص الضغط الجزئي للأوكسجين في الطوب ، ويتم حماية الجرافيت وما شابه. آلية مكافحة الأكسدة من المعدن SI متشابهة.
تأثير مكافحة الأكسدة لـ AL Metal جيد نسبيًا ، والذي يأتي بشكل أساسي من نقطتين. أولاً ، تقليل الضغط الجزئي للأكسجين في طوب الكربون المغنيسيوم بواسطة الصيغة (3) ~ (4) ؛ ثانياً ، إن تأثير توسع الحجم لتفاعل الصيغة (6) يجعل بنية طوب الكربون المغنيسيوم كثيفًا. في الوقت نفسه ، حققت المعادلات (3) و (6) أيضًا قوة الانحناء العالية ذات درجة الحرارة العالية لطوب MGO-C ، وهذا هو السبب في أن معظم طوب MGO-C تستخدم مسحوق Al المعدني كمضاد للأكسدة ؛ ومع ذلك ، نظرًا لأن معادلة التفاعل (3) مصحوبة بتأثير كبير في الحجم ، فإن كمية المعادن المضافة إلى طوب الكربون المغنيسيا أقل عمومًا عن 3 ٪. يكون تأثير حجم SI المعدني في عملية مضادات الأكسدة صغيرة نسبيًا ، لكن Si Metal يولد M2S (2MGO · SiO2) بسبب أكسدة SiO2 ، مما يقلل من أداء درجة الحرارة العالية للمادة.

بالإضافة إلى الرد مع الكربون لتوليد SIC ، يمكن أن يشكل مسحوق SI المعدني أيضًا أليافًا شبيهة بالهوسكر لتعزيز القوة. لذلك ، كمضاد للأكسدة لطوب MGO-C ، يتم استخدام مسحوق AL المعدني ومسحوق SI بشكل عام. عند تصميم طوب خبث جديد MGO-C ، تتم إضافة مسحوق AL المعدني ومسحوق SI كمضادات للأكسدة ، وعمر خدمته أطول من طوب الخبث التقليدي MGO-C. من منظور البنية المجهرية ، يتم ملاحظة ومناقشات MGO-C مع AL ، SI ، وما إلى ذلك ، ويتم تحليل آلية مكافحة الأكسدة بالاقتران مع الديناميكا الحرارية.

فيما يتعلق بمضادات الأكسدة المعدنية الأخرى ، يتم استخدام سبائك MG-AL بشكل شائع. أضاف Zhang Jin و Zhu Boquan مسحوق سبيكة MG-Al كمضاد للأكسدة لطوب الكربون المغنيسيوم منخفض الكربون. تشبه آلية عمل سبيكة MG-AL ، كما أن MG تسرع أيضًا من تكوين طبقة periclase الثانوية ، مما يحسن بشكل كبير مقاومة أكسدة الطوب الكربوني المغنيسيوم.

بالمقارنة مع مضادات الأكسدة المعدنية ، تمت دراسة مضادات الأكسدة غير المعدنية أكثر في السنوات الأخيرة وأظهرت أيضًا خصائص مضادة للأكسدة جيدة جدًا. تتضمن مضادات الأكسدة غير المعدنية بشكل أساسي B4C و ZRB2 و MGB2 و TIN و SIC وما إلى ذلك ، ولكن مقارنة مع مضادات الأكسدة الأخرى ، يكون تأثير SIC ضعيفًا نسبيًا. سيخضع مضادات الأكسدة غير المعدنية (أخذ B4C و ZRB2 كأمثلة) على ردود الفعل التالية في طوب الكربون المغنيسيوم:

B4C +6 CO =2 B2O 3+7 C (7)

zrb 2+5 co=Zro 2+ b2o 3+5 c (8)

سوف يتفاعل B2O3 الناتج عن التفاعل مع MGO والبعض الآخر لتشكيل طبقة حظر ، وبالتالي منع استمرار الأكسدة لطوب الكربون المغنيسيوم.

من خلال قياس العلاقة الوظيفية بين فقدان كتلة الكربون ودرجة الحرارة (13 0 0 و 1500 درجة) والوقت (2 ، 4 و 6 ساعات) ، تمت مقارنة مقاومة الأكسدة لعينات MGO-C مع 0 و 1 ٪ و 3 ٪ مضادات الأكسدة (AL و SI و SIC و B4C) التي تمت إضافتها بواسطة الكسر الكتلي. من المعتقد أن B4C هو مضادات الأكسدة الأكثر فعالية في 1300 درجة و 1500 درجة ، خاصة في 1500 درجة ، يكون التأثير أفضل بكثير من الثلاثة الأخرى ، لأن طبقة MG3B2O6 غير المنفصلة والكثيفة تتشكل على سطح الطوب. على الرغم من أن SIC يمكن أيضًا تحسين مقاومة الأكسدة لطوب الكربون من المغنيسيا ، إلا أن التأثير أسوأ بالمقارنة. أكدت الطرق التجريبية مثل التحليل الحراري وحيود الأشعة السينية أن B4C يتأكسد خلال عملية إطلاق النار أقل من 1000 درجة للحصول على 3MGO · B2O3 مستقرة عند درجة حرارة عالية.

تم استخدام MGB2 ومضادات الأكسدة الأخرى في المواد الحرارية للمغنيسيا. كانت مؤلفة في أجواء الكربون المدفونة والهواء. أظهرت النتائج أن تأثير مضادات الأكسدة كان أدنى من B4C وأفضل من مسحوق Al و SI. وقد أشار إلى أن جزء الكتلة الإضافة المعقولة من MGB2 في مواد حرارية الكربون في المغنيسيا كان حوالي 3 ٪. تم تحضير عينات من الطوب MGO-C بدون إضافات ومع القصدير المحتوي على الكربون 2 ٪. أظهرت نتائج اختبار مقاومة تآكل الخبث أن مقاومة تآكل الخبث للعينة مع القصدير كانت أفضل بكثير من عينة بدون إضافات. السبب الرئيسي وراء تحسين القصدير من مقاومة تآكل الخبث لطوب الكربون من المغنيسيت هو أن منتج الأكسدة TiO2 من القصدير في طبقة التفاعل يتفاعل مع CAO في الخبث لتشكيل Catio3 مع نقطة انصهار من 197 0 ؛ يتفاعل TIO2 الذي يتكون من أكسدة القصدير في الطبقة الشحمية مع C و CAO و MGO لتشكيل CATIO3 و 2MGO. TIO2 ، TIC ، TI (C ، N) الحل الصلب ، إلخ. كلها مراحل معدنية عالية الانصهار ، مما يزيد من لزوجة الخبث وتقليل تغلغل الخبث ، وبالتالي تحسين مقاومة تآكل الخبث لطوب الكربون المغنيسيوم. علاوة على ذلك ، عندما يتم استخدام القصدير (الكسر الشامل ، 2 ٪) ، ومسحوق الألومنيوم (جزء الكتلة ، 1 ٪) و B4C (جزء الكتلة ، 0.5 ٪) في تركيبة ، يتم تحسين قوة الانحناء في درجة الحرارة المرتفعة ، ومقاومة الأكسدة ومقاومة التآكل من MGO-C بشكل ملحوظ.