語言版本:
新聞中心
News
鎂碳磚的防氧化劑種類很多,如何正確選擇?
來源: | 作者:254changhong | 發布時間: 2020-10-28 | 73 次瀏覽 | 分享到:
鎂碳磚是以鎂砂和碳素材料為原料,用瀝青或樹脂作結合劑制造的堿性耐火材料。兼具鎂質耐火材料高耐火度和碳素耐火材料難于被爐渣、鋼液潤濕的多重優點,因其具有耐火度高、抗渣侵蝕能力強、抗熱震性優異等眾多優良特點而被廣泛應用于鋼鐵行業,如轉爐爐口、電爐渣線部位、鋼包工作層等溫度高、機械沖刷嚴重、渣況侵蝕嚴重等惡劣環境中。
鎂碳磚雖然具有上述眾多優點,但是在高溫及氧化氣氛中磚中的碳容易氧化,導致磚體結構變質、疏松,后侵蝕、剝落而失效。因此需要添加各種防氧化劑來抑制碳的氧化,改善鎂碳磚的質量,如添加碳化硼、金屬鋁粉、金屬硅粉及其混合物等。
1、試驗原料及試樣制備
采用大結晶電熔鎂砂(粒徑分布為5~3mm、3~1mm、1~0mm、<0.088mm)為骨料,加入鱗片石墨、高溫瀝青(粒徑<0.088mm)、液體酚醛樹脂、碳化硼、金屬鋁粉、金屬硅粉制成試樣。原料的化學組成列于表1。
將原料按照表1配比以順序加入混碾機中混合均勻,在1000t摩擦壓磚機上機壓成型。制成編號為MT1~MT5共5類標準試樣。
2、性能測試及結果討論
2.1體積密度、顯氣孔率和常溫耐壓強度測試
試樣經110℃干燥6h,烘干至200℃保溫12h。測定試樣的體積密度、顯氣孔率和常溫耐壓強度。具體試驗方法參考國標GB/T2997-2015、GB/T5072-2008,試驗結果示于圖1。
從試驗結果可以看出:隨著碳化硼、金屬鋁粉、金屬硅粉、金屬鋁粉和金屬硅粉的復合加入,試樣的體積密度均有降低,且單獨加入金屬硅粉后,試樣的體積密度達到;而復合加入金屬鋁粉和金屬硅粉后,試樣體積密度有所回升。導致試樣體積密度出現上述規律變化的原因為:金屬硅粉的體積密度<碳化硼的體積密度<金屬鋁粉的體積密度<電熔鎂砂的體積密度,所以隨著各種防氧化劑的加入,試樣體積密度均比不加入的試樣呈現出下降趨勢。
(金屬硅粉)
隨著碳化硼、金屬鋁粉、金屬硅粉、金屬鋁粉和金屬硅粉的復合加入,試樣體積密度下降的同時,顯氣孔率卻呈現出上升趨勢。
隨著碳化硼、金屬鋁粉、金屬硅粉、金屬鋁粉和金屬硅粉的復合加入,試樣的常溫耐壓強度表現出降低趨勢,且隨著金屬硅粉加入量的增加,試樣的常溫耐壓強度也呈下降趨勢。這是因為隨著防氧化劑的加入,試樣的體積密度降低、氣孔率增加,試樣內部的固-固結合減弱,導致常溫耐壓強度降低。
(金屬鋁粉)
2.2高溫抗折強度測試
將試樣加熱到1400℃,保溫30min,測試其高溫抗折強度。具體試驗方法參考國標GB/T3002-2017,試驗結果示于圖2。
從試驗結果可以看出:隨著碳化硼、金屬鋁粉、金屬硅粉、金屬鋁粉和金屬硅粉的復合加入,試樣的高溫抗折強度總體上呈現出上升的趨勢,形成這種結果的原因為:
(1)添加防氧化劑碳化硼的試樣,其中的碳化硼優先C被氧化,而使材料內部氧氣分壓PO2大大降低,這就保護了C不被大量的氧化;同時,碳化硼氧化后,生成液相B2O3,在試樣表面形成一層液膜,阻塞材料氣孔,降低O2在試樣表面的擴散速率,從而降低C的氧化程度;另外,液體B2O3對MgO具有較好的潤濕性,兩者很容易反應生成硼酸三鎂(3MgO·B2O3),而硼酸三鎂可以形成致密的保護層,能進一步封閉鎂碳磚表面的氣孔,阻礙O2的侵入,從而保護C的氧化碳化硼通過上述途徑防止鎂碳磚中C的氧化,降低高溫下的C氧化留下的氣孔,加強高溫下的固-固結合,從而提高鎂碳磚的高溫抗折強度。
(2)防氧化劑金屬鋁粉在鎂碳磚被加熱時,與C和CO發生反應生成碳化物,并且使C重新凝聚,終生成Al4C3、Al2O3、MA等高熔點物質并隨之產生體積膨脹,使磚體致密化,形成陶瓷結合,從而提高試樣的高溫強度。
(3)金屬硅粉在600℃或1000℃時,優先C與氧發生反應生成SiO(g)和SiO2(s),生成的SiO2堵塞材料的部分氣孔,有效改善鎂碳磚的抗氧化性能。隨著溫度升高,SiO2(S)與MgO發生反應生成高熔點的M2S,并伴有的體積膨脹,致使材料致密化,從而提高鎂碳磚的高溫強度。
(4)加入金屬鋁粉和金屬硅粉的混合物對鎂碳磚抗折強度的影響則是上述兩種因素共同作用的結果。
2.3加熱永久線變化率測試
將試樣加熱到1600℃,保溫120min,測試其加熱永久線變化率。具體試驗方法參考國標GB/T5988-2007,試驗結果示于圖3。
從試驗結果可以看出:隨著防氧化劑的加入,試樣的加熱永久線變化率呈現出無規則變化趨勢,形成這種結果的原因為:(1)添加防氧化劑碳化硼的試樣,一方面防氧化劑碳化硼氧化后,生成液相B2O3和硼酸三鎂(3MgO·B2O3),二者的生成均促進了試樣燒結,有利于試樣體積縮小;另一方面試樣所用電熔鎂砂膨脹系數較大,致使試樣在經受高溫時發生熱膨脹。后者效應大于前者效應時,試樣發生輕微膨脹。
(2)防氧化劑金屬鋁粉的加入使試樣在被加熱時,高溫下MgO與C反應,生成的CO被Al還原產生C沉積和Al2O3,Al2O3與MgO反應生成高耐火的二次尖晶石并隨之產生體積膨脹,因而隨著金屬鋁粉加入量的增加試樣于1600℃燒后線變化率有明顯增加。
(3)金屬硅粉的加入致使試樣發生兩方面變化:一方面金屬硅粉氧化成SiO2后促進了試樣的燒結;另一方面SiO2與MgO發生反應生成高熔點的M2S并伴有的體積膨脹,同時試樣本身在經受高溫時有膨脹效應。試樣的膨脹特性大于試樣的收縮特性,因而試樣發生輕微膨脹。
2.4抗渣性能測試
抗渣侵蝕試驗采用靜態坩堝法。稱量10g鋼渣(電爐渣,其堿度為4.85,化學組成列于表2)裝入坩堝試樣的盲孔中,在電爐中以5~10℃/min的升溫速度升至1600℃,保溫3h后自然冷卻至室溫取出試樣。將冷卻后的試樣從中間縱向切成兩部分,測量渣孔底部被渣熔蝕后的擴孔量(其值越小,表明抗渣侵蝕性越強)。具體試驗方法參考國標GB/T8931-2007,試驗結果示于圖4。
從圖4可以看出隨著各種防氧化劑的加入,試樣的抗渣侵蝕性能均有所下降,只有單獨加入硅粉的MT4試樣下降不明顯。根據上述防氧化劑添加對鎂碳磚體積密度、顯氣孔率的分析可知,加入防氧化劑,鎂碳磚抗渣侵蝕性能相較于不加試樣均有所下降。而鋁粉的反應溫度范圍較寬,Al在660℃開始生成Al4C3(△V=50%)和Al2O3(△V=30%),在更高溫度(>1400℃)下生成MgAl2O4(△V=6.9%),使試樣結構致密,起到了封閉氣孔、阻止熔渣滲透的作用,因此其抗渣侵蝕性能與不加防氧化劑的試樣相比較差別不大。

99久免费视频在线观看,99在线视频精品免费观看