با بلوغ فناوری تولید آجر کربن منیزیا، دامنه کاربردآجر کربن منیزیاگسترده تر و گسترده تر می شود. آجر کربن منیزیت به عنوان پوشش کوره های قوس الکتریکی استفاده می شود و عمر مفید آستر بسیار بهبود می یابد. اگرچه آجرهای آتشنشانی کربن منیزیم به طور گسترده در فرآیندهای متالورژی مورد استفاده قرار میگیرند، اما عمر مفید آنها به دلیل شرایط سخت کاری آنها، به ویژه در خط سرباره ملاقه، که آسیب آجرهای کربن منیزیمی بهویژه جدی است، همچنان بسیار مشکلساز است.
در ملاقه، ترکیب شیمیایی سرباره پیچیده و قابل تغییر است و دما به شدت و به طور مکرر تغییر می کند، به خصوص در خط سرباره ملاقه. بنابراین، آجرهای mgo-c با عملکرد عالی اغلب در خط سرباره استفاده می شود. مکانیسم خوردگی آجرهای نسوز کربن منیزیا در سرباره در ملاقه به طور عمیق در داخل و خارج از کشور مورد مطالعه قرار گرفته است و خلاصه جزئیات به شرح زیر است.
PART.01 فرسایش سرباره آجرهای کربنی منیزیم
در ملاقه به دلیل محیط پیچیده فیزیکی و شیمیایی خط سرباره، آستر این قسمت به راحتی آسیب می بیند. فرسایش شیمیایی سرباره روی آجرهای MgO-C عمدتاً از طریق انحلال MgO و اکسیداسیون کربن در ماتریس آجرهای MgO-C است. تحت اثر ترکیبی عوامل زیر، آجرهای MgO-C آسیب می بینند:
1. تأثیر بازیه: هرچه باز بودن سرباره کمتر باشد، برای فرسایش آجرهای MgO-C مطلوب تر است. اگر بازیایی سرباره افزایش یابد، فعالیت SiO2 در سرباره کاهش می یابد که می تواند اکسیداسیون کربن را کاهش دهد. در همان زمان، با افزایش بازی، فعالیت FeO در سرباره کاهش می یابد، که نسبتاً فرسایش سرباره روی آجرهای MgO-C را کاهش می دهد.
2. تأثیر MgO: Osbom و همکاران. نشان داد که محتوای MgO در لایه سرباره در هنگام تجزیه و تحلیل ترکیب خط سرباره LF تا 30 درصد بود. آنها معتقد بودند که هر چه محتوای MgO در سرباره بیشتر باشد، فرسایش آجرهای MgO-C کندتر می شود. هرچه میزان بازی بالاتر باشد، فرسایش آجرهای MgO-C توسط سرباره کندتر می شود.
3. اثر Al2O3: Al2O3 در سرباره نقطه ذوب و ویسکوزیته سرباره را کاهش میدهد، ترشوندگی سرباره و مواد نسوز را افزایش میدهد، نفوذ سرباره را از مرز دانه منیزیا آسانتر میکند و پریکلاز را از آجر کربنی منیزیم جدا میکند.
4. اثر FeO: اول، FeO موجود در سرباره می تواند به راحتی با گرافیت موجود در آجر کربن منیزیم در دمای بالا واکنش دهد و دانه های آهنی سفید روشن تولید کند تا یک لایه کربن زدایی ایجاد کند. ثانیا، پریکلاز در آجر کربن منیزیا نیز با FeO در سرباره واکنش داده و محصولات با نقطه ذوب پایین را تشکیل می دهد.
در حین گرم کردن و سرد کردن مکرر ملاقه، به دلیل نرخ انبساط حرارتی ناسازگار بین محصول کامپوزیت منیزیم-آهن تشکیل شده با نقطه ذوب پایین و سنگ آهن منیزیم، اکسید منیزیم روی سطح ماده نسوز شکسته می شود که منجر به انحلال آجر محققان خارجی نیز معتقدند که افزایش میزان آهن در سرباره فولادی برای عمر آجرهای کربن منیزیمی مفید نیست. ابتدا آهن FeO اکسیداسیون کربن روی سطح آجرهای کربنی منیزیتی را تسریع می کند. ثانیا، FeO با MgO واکنش می دهد تا ساختار سطح کار آجرهای نسوز کربن منیزیا را شل کند. تحت اثر ترکیبی این دو نقطه، فرسایش آجرهای آتشنشانی کربن منیزیم تسریع میشود.
PART.02 اکسیداسیون کربن در آجر کربن MGO
هنگامی که آجرهای کربنی منیزیم با سرباره تماس پیدا می کنند، کربن با اکسیدهایی مانند FeO موجود در سرباره واکنش داده و کربن زدایی می کند و در شرایط خاصی یک لایه کربن زدایی تشکیل می دهد که باعث سست شدن ساختار سطح کار آجرهای کربنی منیزیمی می شود که دلیل اصلی این امر است. آسیب آجرهای کربنی mgo کربن با اکسیدهایی مانند CO2، O2 و SiO2 واکنش می دهد و به طور مداوم توسط اکسیدهای آهن موجود در سرباره اکسید می شود. ثانیاً، ساختار سست تشکیلشده توسط لایه کربنزدایی شده، ترکها و منافذ بزرگتری را تحت تأثیر انبساط حرارتی و تمیز کردن سرباره ایجاد میکند و نفوذ سرباره و تشکیل فاز نقطه ذوب پایین با MgO را آسان میکند. در عین حال، ساختار سطح آجرهای کربنی mgo تحت اثر هم زدن شدید مکانیکی حوضچه مذاب و شستن شدید سرباره فولادی تغییر می کند و در نهایت به تدریج از بیرون به داخل آسیب می رساند و آسیب جدی به آجرهای کربنی منیزیتی وارد می کند. پس از اینکه دما از مقدار معینی فراتر رفت، ساختار بدنه آجری آسیب می بیند و به سرعت خورده می شود، به این دلیل که MgO و گرافیت در دمای بالا شروع به مصرف خودسرانه می کنند.
PART.03 نفوذ منافذ
به دلیل وجود ریز منافذ در داخل و روی سطح آجرهای کربنی منیزیم، احتمال فرسایش آجرهای نسوز mgo c بیشتر است. در حین استفاده از آجرهای آتش نشانی mgo c، منافذ نقش تسریع کننده ای در تشکیل لایه کربن زدایی دارند که باعث می شود سرباره مواد نسوز آجرهای کربنی منیزیا را به طور جدی تری خورده کند. هنگامی که هوای خارجی برای خنک شدن وارد منافذ آجرهای mgo c می شود، اکسیژن موجود در هوا با کربن اطراف واکنش داده و گاز CO تولید می کند و از طریق ریز منافذ تخلیه می شود. وقوع مداوم این دو فرآیند به تدریج باعث افزایش تخلخل و اندازه منافذ می شود. مهمترین عامل در ایجاد منافذ، انتخاب بایندرها در آجرهای آتشنشانی کربن منیزیایی است. رزین فنولیک به طور کلی به عنوان چسب استفاده می شود. اگر مقدار کمی رزین فنلی به آجر کربن منیزیا اضافه شود، تخلخل در حالت سرد خیلی زیاد نخواهد بود، حدود 3 درصد، اما رزین فنلی تجزیه شده و آب، هیدروژن، متان، مونوکسید کربن (دی اکسید کربن) تولید می کند. ) و گازهای دیگر پس از گرم شدن و ایجاد منافذ در زیر جریان این گازها باعث افزایش تخلخل می شود. بنابراین، آجرهای کربن منیزیمی توسط سرباره عبوری از منافذ خورده می شوند و اکسیداسیون کربن و انحلال MgO را شدیدتر می کنند و در نتیجه به آجرهای کربنی منیزیت آسیب می رسانند. به دلیل ماهیت تکراری فرآیند تولید گاز، آسیب آجرهای نسوز کربن منیزیم همچنان تشدید می شود.
فرآیند آسیب آجرهای کربن منیزیا را می توان به شرح زیر خلاصه کرد: اکسیداسیون، کربن زدایی، سست شدن، فرسایش، آبشستگی، ریزش و آسیب. ابتدا گرافیت روی سطح کار آجر کربن منیزیا اکسید می شود تا یک لایه کربن زدایی تشکیل شود. منیزیم در لایه کربوره شده به تدریج فرسایش می یابد و تحت شرایط تنش حرارتی (نرخ انبساط حرارتی گرافیت و منیزیم در 1000 درجه به ترتیب 1.4% و 0.2% است)، فرسایش شیمیایی و مکانیکی. تمیز کردن پس از ریزش، گرافیت در معرض دید قرار می گیرد و به اکسید شدن ادامه می دهد تا یک لایه کربن زدایی تشکیل شود و سپس فرآیند انحلال منیزیم رخ می دهد. تحت عمل مکرر، آجر کربن منیزیا آسیب می بیند.
