Feuerfeste Magnesia-Kohlenstoffsteine

Herkömmliche feuerfeste Magnesia--Kohlenstoffsteine, die im Kaltmischverfahren mit einem synthetischen Teerbindemittel hergestellt werden, härten aus und erhalten die erforderliche Festigkeit, wenn der Teer beschädigt wird, wodurch isotroper Glaskohlenstoff entsteht. Der Kohlenstoff weist keine Thermoplastizität auf, wodurch große Spannungen beim Backen oder bei der Handhabung der Auskleidung rechtzeitig abgebaut werden können. Magnesia-Kohlenstoffsteine, die mit Asphaltbindemitteln hergestellt werden, weisen aufgrund der anisotropen graphitierten Koksstruktur, die während des Karbonisierungsprozesses von Asphalt entsteht, eine hohe Hochtemperaturplastizität auf.

Produktionsprozess

Zu den Hauptrohstoffen für MgO-C-Steine ​​gehören Schmelzmagnesia oder Sintermagnesia, Flockengraphit, organische Bindemittel und Antioxidantien.

Magnesia

Magnesia ist der Hauptrohstoff für die Herstellung von MgO-C-Steinen und wird in Schmelzmagnesia und Sintermagnesia unterteilt. Im Vergleich zu gesinterter Magnesia weist geschmolzene Magnesia die Vorteile grober Periklas-Kristallkörner und einer hohen Partikelvolumendichte auf und ist der Hauptrohstoff für die Herstellung von feuerfesten Magnesia-Kohlenstoffsteinen. Die Herstellung gewöhnlicher feuerfester Magnesia-Materialien erfordert eine hohe -Temperaturfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Magnesia-Rohstoffe. Daher sollte auf die Reinheit von Magnesia sowie das C/S-Verhältnis und den B2O3-Gehalt in seiner chemischen Zusammensetzung geachtet werden. Mit der Entwicklung der metallurgischen Industrie werden die Schmelzbedingungen immer anspruchsvoller. Die in MgO-C-Steinen für metallurgische Anlagen (Konverter, Elektroöfen, Pfannen usw.) verwendete Magnesia erfordert neben der chemischen Zusammensetzung auch eine hohe Dichte und eine hohe Organisationsstruktur. Großer Kristall.

Ob in herkömmlichen MgO{0}}C-Steinen oder in weit verbreiteten kohlenstoffarmen MgO-C-Steinen, Flockengraphit wird hauptsächlich als Kohlenstoffquelle verwendet. Graphit als Hauptrohstoff für die Herstellung von MgO-C-Steinen profitiert vor allem von seinen hervorragenden physikalischen Eigenschaften: ① Nicht-Benetzung der Schlacke. ②Hohe Wärmeleitfähigkeit. ③Geringe Wärmeausdehnung. Darüber hinaus verschmelzen Graphit und feuerfeste Materialien bei hohen Temperaturen nicht und weisen eine hohe Feuerfestigkeit auf. Die Reinheit von Graphit hat großen Einfluss auf die Leistung von MgO-C-Steinen. Im Allgemeinen sollte Graphit mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 95 %, vorzugsweise mehr als 98 %, verwendet werden.

Neben Graphit wird bei der Herstellung von feuerfesten Magnesia-Kohlenstoffsteinen häufig auch Ruß verwendet. Ruß ist ein hochdisperses, schwarzes, pulverförmiges, kohlenstoffhaltiges Material, das durch thermische Zersetzung oder unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entsteht. Die Rußpartikel sind klein (weniger als 1 μm), die spezifische Oberfläche ist groß und der Massenanteil des Kohlenstoffs beträgt 90 bis 99 %, hohe Reinheit, großer Pulverwiderstand, hohe thermische Stabilität, geringe Wärmeleitfähigkeit und es handelt sich um einen schwer -zu-graphitierenden Kohlenstoff. Durch die Zugabe von Ruß kann die Abplatzbeständigkeit von MgO-C-Steinen wirksam verbessert, die Menge an Restkohlenstoff erhöht und die Dichte der Steine ​​erhöht werden.

Zu den häufig verwendeten Bindemitteln bei der Herstellung von MgO{0}}C-Steinen gehören Kohlenteer, Kohlenpech und Erdölpech sowie spezielle kohlenstoffhaltige Harze, Polyole, asphaltmodifizierte Phenolharze, Kunstharze usw. Folgende Arten von Bindemitteln werden verwendet:

1) Asphalt-ähnliche Substanzen. Teerasphalt ist ein thermoplastisches Material mit hoher Affinität zu Graphit und Magnesiumoxid, einem hohen Restkohlenstoffanteil nach der Karbonisierung und niedrigen Kosten. Es wurde in der Vergangenheit häufig verwendet; Allerdings enthält Teerasphalt krebserregende aromatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere den Benzo--Anteil. Hoch; Aufgrund des gestiegenen Umweltbewusstseins nimmt der Einsatz von Teerasphalt mittlerweile ab.

2) Harzsubstanzen. Kunstharz entsteht durch die Reaktion von Phenol und Formaldehyd. Es lässt sich bei Raumtemperatur gut mit feuerfesten Partikeln mischen. Nach der Karbonisierung ist die Kohlenstoffrückstandsrate hoch. Es ist das Hauptbindemittel, das derzeit bei der Herstellung von MgO-C-Steinen verwendet wird; Es bildet sich jedoch nach der Karbonisierung. Die glasartige Netzwerkstruktur ist nicht ideal für die Temperaturwechselbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit von feuerfesten Materialien.

3) Auf Asphalt und Harz basierende modifizierte Stoffe. Wenn das Bindemittel nach der Karbonisierung in situ eine Mosaikstruktur und Kohlenstofffasermaterial bilden kann, verbessert dieses Bindemittel die Hochtemperaturleistung des feuerfesten Materials.

Um die Oxidationsbeständigkeit von MgO{0}}C-Steinen zu verbessern, werden häufig kleine Mengen Zusatzstoffe zugesetzt. Übliche Zusatzstoffe sind Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC und B4C. , BN und die kürzlich veröffentlichten Additive der Serien Al-B-C und Al-SiC-C [5–7]. Das Funktionsprinzip von Additiven lässt sich grob in zwei Aspekte unterteilen: Einerseits aus thermodynamischer Sicht, d. , bevor der Kohlenstoff zum Schutz des Kohlenstoffs oxidiert wird; Aus kinetischer Sicht hingegen verändern die durch die Reaktion von Additiven mit O2, CO oder Kohlenstoff erzeugten Verbindungen die Mikrostruktur von feuerfesten Kohlenstoffverbundmaterialien, indem sie beispielsweise die Dichte erhöhen, Poren verstopfen, die Diffusion von Sauerstoff und Reaktionsprodukten behindern usw.

Die in den frühen Pfannenschlackenlinien verwendeten feuerfesten Materialien waren hochwertige alkalische Steine ​​wie direkt gebundene Magnesia--Chrom-Steine ​​und elektroschmelzgebundene Magnesia--Chrom-Steine. Nachdem MgO-C-Steine ​​erfolgreich in Konvertern eingesetzt wurden, wurden MgO-C-Steine ​​auch in der Raffinationspfannenschlackenlinie eingesetzt und erzielten gute Ergebnisse.

Untersuchungen zeigen, dass MgO{0}}C-Steine, die aus einer Mischung aus Schmelzmagnesia und Sintermagnesia sowie 15 % Phosphorflockengraphit und einer kleinen Menge Magnesium{2}}Aluminiumlegierung als Antioxidantien hergestellt werden, gute Gebrauchseffekte haben und eine Kapazität von 100 Tonnen haben. Beim Einsatz in der LF-Pfannenschlackenlinie wird im Vergleich zu MgO-C-Steinen mit einem C-Gehalt von 18 % ohne Antioxidantien die Schadensrate um 20–30 % reduziert und die durchschnittliche Erosionsrate beträgt 1,2–1,3 mm/Ofen.