Refratário de tijolos de carbono de magnésia

Os tijolos refratários convencionais de magnésia-carbono, fabricados pelo processo de mistura-a frio com um ligante de alcatrão sintético, endurecem e adquirem a resistência necessária à medida que o alcatrão é danificado, formando carbono vítreo isotrópico. O carbono não apresenta termoplasticidade, o que pode proporcionar alívio oportuno de grandes tensões durante o cozimento ou manuseio do revestimento. Os tijolos de carbono-de magnésia produzidos com ligantes asfálticos têm plasticidade em altas-temperaturas devido à estrutura anisotrópica do coque grafitado formada durante o processo de carbonização do asfalto.

processo de produção

As principais matérias-primas dos tijolos MgO-C incluem magnésia fundida ou magnésia sinterizada, grafite em flocos, ligantes orgânicos e antioxidantes.

magnésia

A magnésia é a principal matéria-prima para a produção de tijolos de MgO-C e é dividida em magnésia fundida e magnésia sinterizada. Comparada com a magnésia sinterizada, a magnésia fundida tem as vantagens de grãos de cristal de periclásio grossos e alta densidade de volume de partículas, e é a principal matéria-prima usada na produção de refratários de tijolos de carbono de magnésia. A produção de materiais refratários de magnésia comuns exige que as matérias-primas de magnésia tenham alta-resistência à temperatura e resistência à corrosão. Portanto, deve-se atentar para a pureza da magnésia e a relação C/S e teor de B2O3 em sua composição química. Com o desenvolvimento da indústria metalúrgica, as condições de fundição estão se tornando cada vez mais exigentes. A magnésia utilizada nos tijolos de MgO–C utilizados em equipamentos metalúrgicos (conversores, fornos elétricos, panelas, etc.), além da composição química, também exige alta densidade e alta densidade em termos de estrutura organizacional. Cristal grande.

Seja em tijolos de MgO-C tradicionais ou em tijolos de MgO-C de baixo teor de carbono amplamente utilizados, o grafite em flocos é usado principalmente como fonte de carbono. A grafite, como principal matéria-prima para a produção de tijolos de MgO-C, se beneficia principalmente de suas excelentes propriedades físicas: ① Não-umedecimento da escória. ②Alta condutividade térmica. ③Baixa expansão térmica. Além disso, grafite e materiais refratários não fundem em altas temperaturas e possuem alta refratariedade. A pureza do grafite tem grande influência no desempenho dos tijolos MgO-C. Geralmente, deve ser utilizada grafite com um teor de carbono superior a 95%, de preferência superior a 98%.

Além do grafite, o negro de fumo também é comumente usado na produção de refratários de tijolos de carbono de magnésia. O negro de fumo é um material carbonáceo em pó preto altamente disperso produzido pela decomposição térmica ou combustão incompleta de hidrocarbonetos. As partículas de negro de fumo são pequenas (menos de 1 μm), a área de superfície específica é grande e a fração de massa de carbono é de 90 ~ 99%, alta pureza, grande resistividade do pó, alta estabilidade térmica, baixa condutividade térmica e é um carbono difícil de-grafitizar-. A adição de negro de fumo pode efetivamente melhorar a resistência à lasca dos tijolos MgO-C, aumentar a quantidade de carbono residual e aumentar a densidade dos tijolos.

Os ligantes comumente usados ​​na produção de tijolos de MgO-C incluem alcatrão de carvão, piche de carvão e piche de petróleo, bem como resinas carbonáceas especiais, polióis, resinas fenólicas modificadas com asfalto, resinas sintéticas, etc.

1) Substâncias-semelhantes ao asfalto. O asfalto alcatrão é um material termoplástico com alta afinidade com grafite e óxido de magnésio, alta taxa residual de carbono após carbonização e baixo custo. Foi amplamente utilizado no passado; no entanto, o asfalto alcatrão contém hidrocarbonetos aromáticos cancerígenos, especialmente o teor de benzo-. Alto; devido ao aumento da consciência ambiental, o uso de asfalto alcatrão está diminuindo.

2) Substâncias resinosas. A resina sintética é produzida pela reação do fenol e do formaldeído. Pode ser bem misturado com partículas refratárias à temperatura ambiente. Após a carbonização, a taxa de resíduos de carbono é alta. É o principal ligante utilizado atualmente na produção de tijolos MgO-C; no entanto, forma-se após a carbonização. A estrutura da rede vítrea não é ideal para resistência ao choque térmico e à oxidação de materiais refratários.

3) Substâncias modificadas à base de asfalto e resina. Se o aglutinante puder formar uma estrutura de mosaico e formar material de fibra de carbono in situ após a carbonização, então esse aglutinante melhorará o desempenho-de alta temperatura do material refratário.

Para melhorar a resistência à oxidação dos tijolos de MgO-C, uma pequena quantidade de aditivos é frequentemente adicionada. Os aditivos comuns são Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC e B4C. , BN e os recentemente relatados aditivos da série Al-B-C e Al-SiC-C [5–7]. O princípio de funcionamento dos aditivos pode ser dividido grosso modo em dois aspectos: por um lado, do ponto de vista termodinâmico, ou seja, à temperatura de trabalho, os aditivos ou aditivos reagem com o carbono para formar outras substâncias, e a sua afinidade com o oxigénio é maior do que a afinidade entre o carbono e o oxigénio. , antes do carbono ser oxidado para protegê-lo; por outro lado, do ponto de vista cinético, os compostos gerados pela reação dos aditivos com O2, CO ou carbono alteram a microestrutura dos materiais refratários compósitos de carbono, como aumentar a densidade, bloquear os poros, dificultar a difusão do oxigênio e dos produtos da reação, etc.

Os materiais refratários usados ​​nas primeiras linhas de escória de panela eram tijolos alcalinos de alta-qualidade, como tijolos de magnésia{1}}cromados diretamente ligados e tijolos de magnésia ligados por eletrofusão-de cromo. Depois que os tijolos de MgO-C foram usados ​​com sucesso em conversores, os tijolos de MgO-C também foram usados ​​na linha de escória de panela de refino e alcançaram bons resultados.

A pesquisa mostra que os tijolos de MgO-C feitos de uma mistura de magnésia fundida e magnésia sinterizada, além de 15% de grafite em flocos de fósforo e uma pequena quantidade de liga de magnésio-alumínio como antioxidantes, têm bons efeitos de uso e têm capacidade de 100 toneladas. Quando usado na linha de escória de panela LF, em comparação com tijolos MgO-C com teor de C de 18% sem antioxidantes, a taxa de danos é reduzida em 20-30%, e a taxa média de erosão é de 1,2-1,3 mm/forno.