فرآیند تولید آجرهای MgO-C

فرآیند تولید آجرهای MgO-C

مواد خام اصلی برای آجرهای MgO-C عبارتند از منیزیم ذوب شده یا منیزیم متخلخل، گرافیت پوسته پوسته، چسباننده آلی و آنتی اکسیدان ها.

منیزیا
منیزیا ماده اولیه اولیه برای تولید آجرهای MgO-C است که به اشکال منیزیم ذوب شده و منیزیم متخلخل موجود است. در مقایسه با منیزیم پخته شده، منیزیم ذوب شده دارای مزایایی مانند دانه های کریستال پریکلاز بزرگتر و چگالی ظاهری بالاتر است که آن را به ماده اولیه ترجیحی برای تولید آجر MgO-C تبدیل می کند. برای تولید دیرگدازهای معمولی{4}} بر پایه منیزیم، نیازهای اصلی برای مواد خام منیزیا، استحکام دمایی بالا و مقاومت در برابر خوردگی است، بنابراین بر خلوص منیزیم و نسبت C/S و محتوای B2O3 در ترکیب شیمیایی آن تأکید می‌شود. با توسعه صنعت متالورژی و شرایط سخت ذوب فزاینده، منیزیم مورد استفاده در آجرهای MgO{7}}C برای تجهیزات متالورژی (مبدل، کوره های الکتریکی، ملاقه و غیره) نه تنها به ترکیب شیمیایی خاص بلکه به چگالی بالا و اندازه کریستالیت بزرگ از نظر ریزساختار نیز نیاز دارد.

فرآیند تولید آجر کربن منیزیا منبع کربن
چه در آجرهای سنتی MgO-C و چه در آجرهای-میزان کربن کمتر-C که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، گرافیت پولکی عمدتاً به عنوان منبع کربن استفاده می‌شود. گرافیت یک ماده خام کلیدی برای آجرهای MgO-C است که عمدتاً به دلیل خواص فیزیکی عالی آن است: ① غیر-ترشوندگی توسط سرباره. ② هدایت حرارتی بالا؛ ③ انبساط حرارتی کم. علاوه بر این، گرافیت در دماهای بالا با مواد نسوز دچار ذوب یوتکتیک نمی شود و نسوز بالایی دارد. خلوص گرافیت به طور قابل توجهی بر عملکرد آجرهای MgO-C تأثیر می‌گذارد. به طور کلی، گرافیت با محتوای کربن بیشتر از 95٪، ترجیحا بیشتر از 98٪ مورد نیاز است.

علاوه بر گرافیت، کربن سیاه نیز معمولاً در تولید آجرهای کربنی{0}منیزیا استفاده می‌شود. کربن سیاه یک ماده کربنی پودری سیاه رنگ بسیار پراکنده است که در اثر تجزیه حرارتی یا احتراق ناقص ترکیبات هیدروکربنی تولید می شود. دارای ذرات ریز (کمتر از 1 میکرومتر)، سطح ویژه بزرگ، محتوای کربن 90-99٪، خلوص بالا، مقاومت الکتریکی بالا، پایداری حرارتی بالا، و هدایت حرارتی نسبتاً پایین، متعلق به رده کربن غیر{6}}گرافیت کننده است. افزودن کربن سیاه می تواند به طور موثر مقاومت ریزش آجرهای MgO{8}C را بهبود بخشد، محتوای کربن باقیمانده را افزایش دهد و تراکم آجر را افزایش دهد.

کلاسور
چسباننده های رایج مورد استفاده در تولید آجر MgO{0}C شامل قطران زغال سنگ، قطران زغال سنگ، زمین های نفتی، و همچنین رزین های کربن دار ویژه، پلی ال ها، رزین های فنلی اصلاح شده، رزین های مصنوعی و غیره است. چسب های مورد استفاده را می توان به انواع زیر طبقه بندی کرد:

مواد مبتنی بر پیچ-. زمین قطران زغال سنگ یک ماده ترموپلاستیک با مزایایی مانند میل ترکیبی قوی با گرافیت و منیزیم، نرخ کربن باقیمانده بالا پس از کربن سازی و هزینه کم است. در گذشته به طور گسترده استفاده می شد. با این حال، قطران زغال سنگ حاوی هیدروکربن های معطر سرطان زا، به ویژه سطوح بالای بنزوپیرن است. با توجه به افزایش آگاهی زیست محیطی، استفاده از قطران زغال سنگ در حال حاضر در حال کاهش است.

مواد مبتنی بر رزین{0}}. رزین مصنوعی از واکنش فنل و فرمالدئید تولید می شود. می‌توان آن را در دمای اتاق به خوبی با ذرات نسوز مخلوط کرد و پس از کربن‌سازی دارای نرخ کربن باقی‌مانده بالایی است، که در حال حاضر آن را به چسب اصلی برای آجرهای MgO-C تبدیل می‌کند. با این حال، ساختار شبکه شیشه ای تشکیل شده پس از کربن شدن آن برای مقاومت در برابر شوک حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون مواد نسوز ایده آل نیست.

مواد اصلاح شده بر اساس زمین و رزین. اگر بایندر بتواند ساختاری را ایجاد کند و در{1}}الیاف کربن در محل پس از کربن‌سازی ایجاد کند، می‌تواند عملکرد درجه حرارت بالا ماده نسوز را بهبود بخشد.

آنتی اکسیدان ها
برای بهبود مقاومت اکسیداسیون آجرهای MgO-C، اغلب مقادیر کمی از مواد افزودنی اضافه می‌شود. افزودنی‌های متداول عبارتند از Si، Al، Mg، Al-Si، Al-Mg، Al{4}Mg-Ca، Si-Mg-Ca، SiC، B₄C، BN و سیستم‌های Al-B{10}C و Al{1}C و Al{1}C. مکانیسم افزودنی‌ها را می‌توان تقریباً به دو جنبه تقسیم کرد: یکی از منظر ترمودینامیکی، که در دماهای کاری، افزودنی‌ها یا محصولات واکنش آنها با کربن نسبت به کربن تمایل بیشتری به اکسیژن دارند، بنابراین ترجیحاً اکسید می‌شوند و از کربن محافظت می‌کنند. مورد دیگر از منظر جنبشی است، که در آن ترکیبات تشکیل شده توسط افزودنی‌هایی که با O2، CO، یا کربن واکنش می‌دهند، ریزساختار کربن حاوی مواد نسوز را تغییر می‌دهند، مانند افزایش چگالی، مسدود کردن منافذ، و مانع از انتشار اکسیژن و محصولات واکنش.