อิฐทนไฟ Magnesia Carbon

อิฐคาร์บอนแมกนีเซียแบบธรรมดา-ซึ่งผลิตตามกระบวนการเย็น-ผสมกับสารยึดเกาะทาร์สังเคราะห์ จะแข็งตัวและได้รับความแข็งแรงที่จำเป็นเมื่อน้ำมันดินได้รับความเสียหาย ซึ่งทำให้เกิดคาร์บอนคล้ายแก้วไอโซโทรปิก คาร์บอนไม่แสดงเทอร์โมพลาสติก ซึ่งสามารถบรรเทาความเครียดจำนวนมากได้ทันท่วงทีระหว่างการอบหรือการจัดการซับใน อิฐคาร์บอนแมกนีเซีย-ที่ผลิตด้วยสารยึดเกาะแอสฟัลต์มีความเป็นพลาสติกที่อุณหภูมิสูง-สูง เนื่องจากโครงสร้างโค้กแบบแอนไอโซทรอปิกกราไฟต์ที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการคาร์บอไนเซชันของแอสฟัลต์

กระบวนการผลิต

วัตถุดิบหลักของอิฐ MgO–C ได้แก่ แมกนีเซียหลอมละลายหรือแมกนีเซียเผา กราไฟท์เกล็ด สารยึดเกาะอินทรีย์ และสารต้านอนุมูลอิสระ

แมกนีเซีย

แมกนีเซียเป็นวัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตอิฐ MgO–C และแบ่งออกเป็นแมกนีเซียหลอมและแมกนีเซียเผา เมื่อเปรียบเทียบกับแมกนีเซียที่เผาแล้ว แมกนีเซียที่หลอมรวมมีข้อดีของเม็ดคริสตัลเพริคลาสหยาบและความหนาแน่นของปริมาตรอนุภาคสูง และเป็นวัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตอิฐทนไฟคาร์บอนแมกนีเซีย การผลิตวัสดุทนไฟแมกนีเซียธรรมดาต้องใช้วัตถุดิบแมกนีเซียที่มีความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูง-และทนต่อการกัดกร่อน ดังนั้นควรให้ความสนใจกับความบริสุทธิ์ของแมกนีเซียและอัตราส่วน C/S และปริมาณ B2O3 ในองค์ประกอบทางเคมี ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมโลหะวิทยา สภาพการถลุงจึงมีความต้องการเพิ่มมากขึ้น แมกนีเซียที่ใช้ในอิฐ MgO–C ที่ใช้ในอุปกรณ์โลหะ (ตัวแปลง เตาไฟฟ้า ทัพพี ฯลฯ) นอกเหนือจากองค์ประกอบทางเคมี ยังต้องการความหนาแน่นสูงและความหนาแน่นสูงในแง่ของโครงสร้างองค์กร คริสตัลใหญ่.

ไม่ว่าจะอยู่ในอิฐ MgO-C แบบดั้งเดิมหรือในอิฐ MgO คาร์บอนต่ำ-C ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย กราไฟท์แบบเกล็ดส่วนใหญ่จะใช้เป็นแหล่งคาร์บอน กราไฟต์เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตอิฐ MgO-C โดยส่วนใหญ่จะได้รับประโยชน์จากคุณสมบัติทางกายภาพที่ยอดเยี่ยม: ① ตะกรันไม่-ทำให้เปียก 2.การนำความร้อนสูง 3.การขยายตัวทางความร้อนต่ำ นอกจากนี้ กราไฟท์และวัสดุทนไฟจะไม่หลอมละลายที่อุณหภูมิสูงและมีความทนไฟสูง ความบริสุทธิ์ของกราไฟท์มีอิทธิพลอย่างมากต่อประสิทธิภาพของอิฐ MgO-C โดยทั่วไป ควรใช้กราไฟท์ที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 95% หรือควรมากกว่า 98%

นอกจากกราไฟท์แล้ว คาร์บอนแบล็กยังใช้กันทั่วไปในการผลิตอิฐทนไฟคาร์บอนแมกนีเซีย คาร์บอนแบล็กเป็นวัสดุคาร์บอนที่เป็นผงสีดำที่มีการกระจายตัวสูง ซึ่งเกิดจากการสลายตัวด้วยความร้อนหรือการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของไฮโดรคาร์บอน อนุภาคคาร์บอนแบล็กมีขนาดเล็ก (น้อยกว่า 1 μm) พื้นที่ผิวจำเพาะมีขนาดใหญ่ และเศษส่วนมวลของคาร์บอนอยู่ที่ 90~ 99% มีความบริสุทธิ์สูง มีความต้านทานต่อผงมาก มีความเสถียรทางความร้อนสูง มีการนำความร้อนต่ำ และเป็นคาร์บอนที่-ทำกราไฟต์-ได้ยาก การเติมคาร์บอนแบล็กสามารถปรับปรุงความต้านทานการหลุดร่อนของอิฐ MgO-C ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มปริมาณคาร์บอนที่ตกค้าง และเพิ่มความหนาแน่นของอิฐ

สารยึดเกาะที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตอิฐ MgO-C ได้แก่ น้ำมันดิน น้ำมันดิน และน้ำมันปิโตรเลียม ตลอดจนเรซินคาร์บอนชนิดพิเศษ โพลีออล เรซินฟีนอลดัดแปลงแอสฟัลต์ เรซินสังเคราะห์ ฯลฯ สารยึดเกาะประเภทต่อไปนี้ถูกนำมาใช้:

1) แอสฟัลต์-เหมือนสสาร แอสฟัลต์ทาร์เป็นวัสดุเทอร์โมพลาสติกที่มีความสัมพันธ์กับกราไฟท์และแมกนีเซียมออกไซด์สูง มีอัตราการตกค้างของคาร์บอนสูงหลังการทำให้เป็นคาร์บอน และมีต้นทุนต่ำ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอดีต อย่างไรก็ตาม แอสฟัลต์ทาร์มีสารไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกที่เป็นสารก่อมะเร็ง โดยเฉพาะปริมาณเบนโซ- สูง; เนื่องจากความตระหนักรู้ด้านสิ่งแวดล้อมเพิ่มมากขึ้น การใช้ยางมะตอยทาร์จึงลดลง

2) สารเรซิน เรซินสังเคราะห์ผลิตโดยปฏิกิริยาของฟีนอลและฟอร์มาลดีไฮด์ สามารถผสมกับอนุภาคทนไฟได้ดีที่อุณหภูมิห้อง หลังจากคาร์บอไนเซชัน อัตราคาร์บอนตกค้างจะสูง เป็นสารยึดเกาะหลักที่ใช้ในการผลิตอิฐ MgO-C ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม มันจะก่อตัวขึ้นหลังการคาร์บอไนซ์ โครงสร้างเครือข่ายคล้ายแก้วไม่เหมาะสำหรับการต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความต้านทานการเกิดออกซิเดชันของวัสดุทนไฟ

3) สารดัดแปลงตามแอสฟัลต์และเรซิน หากสารยึดเกาะสามารถสร้างโครงสร้างโมเสกและสร้างวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ในแหล่งกำเนิดหลังจากการทำให้เป็นคาร์บอนได้ สารยึดเกาะนี้จะปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูง-ของวัสดุทนไฟ

เพื่อปรับปรุงความต้านทานออกซิเดชันของอิฐ MgO-C จึงมักเติมสารเติมแต่งจำนวนเล็กน้อย สารเติมแต่งทั่วไป ได้แก่ Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC และ B4C , BN และสารเติมแต่งซีรีส์ Al-B-C และ Al-SiC-C ที่รายงานเมื่อเร็วๆ นี้ [5–7] หลักการทำงานของสารเติมแต่งสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็น 2 ด้าน ในด้านหนึ่งจากมุมมองทางอุณหพลศาสตร์ นั่นคือ ที่อุณหภูมิการทำงาน สารเติมแต่งหรือสารเติมแต่งจะทำปฏิกิริยากับคาร์บอนเพื่อสร้างสารอื่นๆ และความสัมพันธ์กับออกซิเจนจะมากกว่าความสัมพันธ์ระหว่างคาร์บอนกับออกซิเจน ก่อนที่คาร์บอนจะถูกออกซิไดซ์เพื่อปกป้องคาร์บอน ในทางกลับกัน จากมุมมองจลน์ สารประกอบที่เกิดจากปฏิกิริยาของสารเติมแต่งกับ O2, CO หรือคาร์บอน จะเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคของวัสดุทนไฟคอมโพสิตคาร์บอน เช่น การเพิ่มความหนาแน่น การปิดกั้นรูพรุน การขัดขวางการแพร่กระจายของออกซิเจนและผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยา เป็นต้น

วัสดุทนไฟที่ใช้ในสายการผลิตตะกรันทัพพีในยุคแรกๆ คืออิฐอัลคาไลน์คุณภาพสูง- เช่น อิฐแมกนีเซียที่ยึดติดโดยตรง- และอิฐแมกนีเซียที่ยึดด้วยไฟฟ้า- หลังจากที่อิฐ MgO-C ถูกนำมาใช้ในตัวแปลงสำเร็จแล้ว อิฐ MgO-C ก็ถูกนำมาใช้ในสายตะกรันของทัพพีและได้ผลลัพธ์ที่ดีเช่นกัน

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าอิฐ MgO-C ที่ทำจากส่วนผสมของแมกนีเซียผสมและแมกนีเซียเผา บวกกราไฟท์เกล็ดฟอสฟอรัส 15% และโลหะผสมแมกนีเซียม-จำนวนเล็กน้อยเป็นสารต้านอนุมูลอิสระ มีผลการใช้งานที่ดีและมีความจุ 100 ตัน เมื่อใช้ในแนวตะกรันทัพพี LF เมื่อเปรียบเทียบกับอิฐ MgO-C ที่มีปริมาณ C 18% โดยไม่มีสารต้านอนุมูลอิสระ อัตราความเสียหายจะลดลง 20-30% และอัตราการกัดเซาะเฉลี่ยอยู่ที่ 1.2-1.3 มม./เตา