آجر کربن منیزیم

آجر کربن منیزیم از اکسید قلیایی با نقطه ذوب بالا اکسید منیزیم (نقطه ذوب 2800 درجه) و مواد کربنی با نقطه ذوب بالا ساخته شده است که نفوذ سرباره به سختی انجام می شود و افزودنی های غیر اکسیدی مختلف اضافه می شود. یک ماده نسوز کامپوزیت کربن غیر سوزنده که از ترکیب بایندرهای کربنی ساخته شده است. آجرهای کربنی منیزیا عمدتاً برای مبدل‌های آستر، کوره‌های قوس متناوب، کوره‌های قوس DC، خطوط سرباره در ملاقه‌های فولادی و سایر قطعات استفاده می‌شوند.
آجر کربنی منیزیا، به عنوان یک ماده نسوز کامپوزیت، به طور موثر از مقاومت فرسایشی قوی ماسه منیزیا و هدایت حرارتی بالا و انبساط کم کربن استفاده می‌کند و بزرگترین ضرر مقاومت ضعیف در برابر پوسته شدن ماسه منیزیا را جبران می‌کند.
ویژگی های اصلی آن عبارتند از: مقاومت خوب در دمای بالا، مقاومت در برابر سرباره قوی، مقاومت در برابر شوک حرارتی خوب، و خزش کم{0}}درجه حرارت بالا.

فرآیند تولید
مواد خام
مواد خام اصلی برای آجرهای MgO-C عبارتند از منیزیم ذوب شده یا متخلخل، گرافیت پولکی، چسباننده آلی و آنتی اکسیدان ها.
ماسه منیزیا
شن و ماسه منیزیا ماده خام اصلی برای تولید آجرهای MgO-C است که می‌تواند به منیزیم ذوب شده و منیزیم متخلخل تقسیم شود. در مقایسه با منیزیای متخلخل، منیزیم ذوب شده دارای مزایای دانه های درشت اسپینل و چگالی حجم ذرات بالا است و ماده خام اصلی مورد استفاده در تولید آجرهای کربنی منیزیا است. برای تولید مواد نسوز معمولی منیزیم، نیازهای اصلی برای مواد خام منیزیا، مقاومت در برابر حرارت بالا و مقاومت در برابر خوردگی است. بنابراین به خلوص منیزیم و نسبت C/S و محتوای B2O3 در ترکیب شیمیایی آن توجه می شود. با توسعه صنعت متالورژی، شرایط ذوب به طور فزاینده ای سخت تر می شود. منیزیم مورد استفاده در آجرهای MgO{8}}C که در تجهیزات متالورژی (مبدل، کوره‌های الکتریکی، ملاقه و غیره) استفاده می‌شود، نه تنها از نظر ترکیب شیمیایی، بلکه از نظر ساختار سازمانی نیز به چگالی بالا و کریستالینیتی زیاد نیاز دارد.

منبع کربن
چه در آجرهای سنتی MgO-C و چه در آجرهای-میزان کربن کمتر-C که به طور گسترده استفاده می‌شوند، گرافیت پولکی عمدتاً به عنوان منبع کربن آن استفاده می‌شود. گرافیت، به عنوان ماده اولیه اصلی برای تولید آجرهای MgO{4}}C، عمدتاً از خواص فیزیکی عالی خود بهره می‌برد: ① غیرترشوندگی در برابر سرباره. ② هدایت حرارتی بالا. ③ انبساط حرارتی کم. علاوه بر این، گرافیت و مواد دیرگداز در دماهای بالا دچار یوتکتیک نمی شوند و در نتیجه نسوز بالایی دارند. خلوص گرافیت تأثیر قابل توجهی بر عملکرد آجرهای MgO-C دارد. به طور کلی، گرافیت با محتوای کربن بیشتر از 95٪، ترجیحا بیشتر از 98٪ باید استفاده شود.
علاوه بر گرافیت، کربن سیاه نیز معمولاً در تولید آجر کربن منیزیا استفاده می شود. کربن سیاه یک ماده کربنی پودری سیاه رنگ بسیار پراکنده است که در اثر تجزیه حرارتی یا احتراق ناقص هیدروکربن ها تولید می شود. ذرات کربن سیاه کوچک هستند (کمتر از 1 میکرومتر)، با سطح ویژه بزرگ، کسر جرمی کربن 90-99٪، خلوص بالا، مقاومت پودری بالا، پایداری حرارتی بالا و رسانایی حرارتی پایین، که گرافیتی کردن کربن را دشوار می‌کند. افزودن کربن سیاه می تواند به طور موثری خواص ضد لکه گیری آجرهای MgO-C را بهبود بخشد، محتوای کربن باقیمانده را افزایش دهد و تراکم آجرها را افزایش دهد.

کلاسور
چسب های متداول برای تولید آجرهای MgO{0}}C شامل قطران زغال سنگ، قطران زغال سنگ، آسفالت نفتی، و همچنین رزین های کربن دار ویژه، پلی ال ها، رزین های فنلی اصلاح شده با آسفالت، رزین های مصنوعی و غیره می باشد. انواع مختلفی از چسب ها استفاده می شود:
1) مواد آسفالت. قیر قیر یک ماده ترموپلاستیک با میل ترکیبی بالا برای گرافیت و اکسید منیزیم، نرخ کربن باقیمانده بالا پس از کربن سازی و هزینه کم است. در گذشته بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، قیر حاوی هیدروکربن های معطر سرطان زا، به ویژه سطوح بالای بنزو [b] پیرن است. با توجه به تقویت آگاهی های زیست محیطی، در حال حاضر استفاده از قیر در حال کاهش است.
2) مواد مبتنی بر رزین. رزین مصنوعی از واکنش فنل و فرمالدئید تولید می شود و می تواند به خوبی با ذرات نسوز در دمای اتاق مخلوط شود. پس از کربن‌سازی، میزان کربن باقی‌مانده بالا است و در حال حاضر چسب اصلی مورد استفاده در تولید آجرهای MgO-C است. اما ساختار شبکه شیشه ای تشکیل شده پس از کربنیزاسیون برای مقاومت شوک حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون مواد نسوز ایده آل نیست.
3) ماده ای که از اصلاح آسفالت و رزین به دست می آید. اگر بایندر بتواند ساختارهای تعبیه شده و مواد فیبر کربنی در محل را بعد از کربن‌سازی تشکیل دهد، آنگاه این چسب‌کننده عملکرد{3}در دمای بالا مواد نسوز را بهبود می‌بخشد.

آنتی اکسیدان
به منظور بهبود مقاومت اکسیداسیون آجرهای MgO-C، اغلب مقادیر کمی از مواد افزودنی اضافه می‌شود. افزودنی‌های رایج عبارتند از Si، Al، Mg، Al Si، Al Mg، Al Mg Ca، Si Mg Ca، SiC، B4C، BN و سیستم‌های Al-B-C و Al-SiC- که اخیراً گزارش شده‌اند. اصل عمل افزودنی ها را می توان به طور تقریبی به دو جنبه تقسیم کرد: از یک طرف، از منظر ترمودینامیکی، یعنی در دمای کار، افزودنی ها یا افزودنی ها با کربن واکنش می دهند و مواد دیگری تولید می کنند که میل ترکیبی بالاتری نسبت به کربن و اکسیژن برای اکسیژن دارند و برای محافظت از کربن بر اکسیداسیون کربن اولویت دارند. از سوی دیگر، از منظر جنبشی، افزودنی‌ها می‌توانند با O2، CO یا کربن واکنش دهند و ترکیباتی را تولید کنند که ریزساختار مواد نسوز کامپوزیت کربن را تغییر می‌دهند، مانند افزایش چگالی، مسدود کردن منافذ، و مانع از انتشار اکسیژن و محصولات واکنش.