Cegła węglowa magnezowa jest wykonana z tlenku magnezu o wysokiej temperaturze topnienia, tlenku magnezu (temperatura topnienia 2800 stopni) i materiału węglowego o wysokiej temperaturze topnienia, który jest trudny do infiltracji przez żużel, z dodatkiem różnych dodatków nietlenkowych. Niepalny, kompozytowy materiał ogniotrwały z węgla, wytwarzany przez połączenie spoiw zawierających węgiel. Cegły węglowe magnezytowe stosowane są głównie do wykładania konwerterów, pieców łukowych prądu przemiennego, pieców łukowych prądu stałego, linii żużlowych w kadziach stalowych i innych części.
Cegła węglowa magnezytowa, jako kompozytowy materiał ogniotrwały, skutecznie wykorzystuje silną odporność piasku magnezjowego na erozję żużlową oraz wysoką przewodność cieplną i niską rozszerzalność węgla, kompensując największą wadę słabej odporności piasku magnezjowego na odpryskiwanie.
Jego główne cechy to: dobra odporność na wysokie temperatury, duża odporność na żużel, dobra odporność na szok termiczny i niskie pełzanie-w wysokiej temperaturze.
Proces produkcyjny
Surowiec
Główne surowce do produkcji cegieł MgO-C obejmują stopioną lub spiekaną tlenek magnezu, grafit płatkowy, spoiwa organiczne i przeciwutleniacze.
Magnezowy piasek
Piasek magnezjowy jest głównym surowcem do produkcji cegieł MgO-C, które można podzielić na magnezję topioną i magnezję spiekaną. W porównaniu z magnezją spiekaną, tlenek magnezu ma zalety grubych ziaren spinelu i dużej gęstości objętościowej cząstek i jest głównym surowcem stosowanym do produkcji cegieł węglowych magnezytowych. Aby wyprodukować zwykłe materiały ogniotrwałe z tlenku magnezu, głównymi wymaganiami dotyczącymi surowców magnezjowych są wytrzymałość w wysokiej temperaturze i odporność na korozję. Dlatego zwraca się uwagę na czystość tlenku magnezu oraz stosunek C/S i zawartość B2O3 w jego składzie chemicznym. Wraz z rozwojem przemysłu metalurgicznego warunki wytapiania stają się coraz bardziej rygorystyczne. Magnez stosowany w cegłach MgO-C stosowanych w urządzeniach metalurgicznych (konwertorach, piecach elektrycznych, kadziach itp.) wymaga nie tylko dużej gęstości i dużej krystaliczności pod względem składu chemicznego, ale także pod względem struktury organizacyjnej.
Źródło węgla
Niezależnie od tego, czy chodzi o tradycyjne cegły MgO-C, czy o szeroko stosowane cegły-o niskiej zawartości węgla MgO-C, jako źródło węgla stosuje się głównie grafit płatkowy. Grafit, jako główny surowiec do produkcji cegieł MgO-C, korzysta głównie ze swoich doskonałych właściwości fizycznych: ① braku zwilżalności przez żużel. ② Wysoka przewodność cieplna. ③ Niska rozszerzalność cieplna. Ponadto grafit i materiały ogniotrwałe nie ulegają eutektyce w wysokich temperaturach, co skutkuje wysoką ogniotrwałością. Czystość grafitu ma znaczący wpływ na właściwości użytkowe cegieł MgO-C. Generalnie należy stosować grafit o zawartości węgla większej niż 95%, korzystnie większej niż 98%.
Oprócz grafitu, do produkcji cegieł magnezytowych powszechnie wykorzystuje się również sadzę. Sadza techniczna to wysoko zdyspergowany czarny, sproszkowany materiał węglowy powstający w wyniku rozkładu termicznego lub niecałkowitego spalania węglowodorów. Cząstki sadzy są małe (mniejsze niż 1 μm), mają dużą powierzchnię właściwą, udział masowy węgla wynoszący 90-99%, wysoką czystość, wysoką rezystywność proszku, wysoką stabilność termiczną i niską przewodność cieplną, co utrudnia grafityzację węgla. Dodatek sadzy może skutecznie poprawić właściwości zapobiegające odpędzaniu cegieł MgO-C, zwiększyć zawartość węgla resztkowego i zwiększyć gęstość cegieł.
Spoiwo
Do powszechnie stosowanych spoiw do produkcji cegieł MgO-C zalicza się smołę węglową, pak węglowy, asfalt naftowy, a także specjalne żywice węglowe, poliole, żywice fenolowe modyfikowane asfaltem, żywice syntetyczne itp. Stosuje się kilka rodzajów spoiw:
1) Substancje asfaltowe. Asfalt smołowy to materiał termoplastyczny o dużym powinowactwie do grafitu i tlenku magnezu, dużej zawartości węgla resztkowego po karbonizacji i niskim koszcie. Był szeroko stosowany w przeszłości; Jednakże pak smołowy zawiera rakotwórcze węglowodory aromatyczne, zwłaszcza duże ilości benzo[b]pirenu; W związku ze wzrostem świadomości ekologicznej, obecnie zmniejsza się wykorzystanie paku smołowego.
2) Substancje na bazie żywicy. Żywica syntetyczna powstaje w wyniku reakcji fenolu i formaldehydu i można ją dobrze mieszać z cząstkami ogniotrwałymi w temperaturze pokojowej. Po karbonizacji zawartość węgla resztkowego jest wysoka i obecnie jest to główne spoiwo stosowane w produkcji cegieł MgO-C; Jednak szklista struktura sieciowa utworzona po karbonizacji nie jest idealna pod względem odporności na szok termiczny i odporność na utlenianie materiałów ogniotrwałych.
3) Substancja otrzymywana poprzez modyfikację asfaltu i żywicy. Jeśli spoiwo może tworzyć osadzone struktury i-materiały z włókna węglowego in situ po karbonizacji, wówczas spoiwo to poprawi-wysokotemperaturowe działanie materiałów ogniotrwałych.
Przeciwutleniacz
Aby poprawić odporność na utlenianie cegieł MgO-C, często dodaje się niewielkie ilości dodatków. Powszechnie stosowane dodatki obejmują Si, Al, Mg, Al Si, Al Mg, Al Mg Ca, Si Mg Ca, SiC, B4C, BN oraz ostatnio opisane systemy Al-B-C i Al-SiC-C. Zasadę działania dodatków można z grubsza podzielić na dwa aspekty: z jednej strony z punktu widzenia termodynamicznego, to znaczy w temperaturze roboczej dodatki lub dodatki reagują z węglem, tworząc inne substancje, które mają większe powinowactwo do tlenu niż węgiel i tlen i mają pierwszeństwo przed utlenianiem węgla w celu ochrony węgla; Z drugiej strony, z punktu widzenia kinetycznego, dodatki mogą reagować z O2, CO lub węglem, tworząc związki zmieniające mikrostrukturę węglowych materiałów ogniotrwałych, takie jak zwiększenie gęstości, blokowanie porów i utrudnianie dyfuzji tlenu i produktów reakcji.
