Ladrillos de carbono de magnesia refractarios

Los ladrillos refractarios de magnesia-carbono convencionales, fabricados según el proceso de-mezcla en frío con un aglutinante de alquitrán sintético, se endurecen y adquieren la resistencia necesaria a medida que el alquitrán se deteriora, formando así carbón vítreo isotrópico. El carbono no presenta termoplasticidad, lo que puede proporcionar un alivio oportuno de grandes cantidades de tensión durante el horneado o la manipulación del revestimiento. Los ladrillos de magnesia-carbono producidos con aglutinantes asfálticos tienen una gran plasticidad a alta-temperatura debido a la estructura de coque anisotrópico grafitizado que se forma durante el proceso de carbonización del asfalto.

proceso de producción

Las principales materias primas de los ladrillos de MgO-C incluyen magnesia fundida o magnesia sinterizada, grafito en escamas, aglutinantes orgánicos y antioxidantes.

magnesia

La magnesia es la principal materia prima para la producción de ladrillos de MgO-C y se divide en magnesia fundida y magnesia sinterizada. En comparación con la magnesia sinterizada, la magnesia fundida tiene las ventajas de los granos de cristal de periclasa gruesos y la alta densidad volumétrica de las partículas, y es la principal materia prima utilizada en la producción de ladrillos refractarios de magnesia y carbono. La producción de materiales refractarios de magnesia ordinarios requiere que las materias primas de magnesia tengan resistencia a altas-temperaturas y a la corrosión. Por lo tanto, se debe prestar atención a la pureza de la magnesia y a la relación C/S y al contenido de B2O3 en su composición química. Con el desarrollo de la industria metalúrgica, las condiciones de fundición son cada vez más exigentes. La magnesia utilizada en los ladrillos de MgO-C utilizados en equipos metalúrgicos (convertidores, hornos eléctricos, cucharas, etc.), además de la composición química, también requiere alta densidad y alta densidad en términos de estructura organizativa. Gran cristal.

Ya sea en los ladrillos tradicionales de MgO-C o en los ampliamente utilizados ladrillos de MgO-C con bajo contenido de carbono-, el grafito en escamas se utiliza principalmente como fuente de carbono. El grafito, como principal materia prima para la producción de ladrillos de MgO-C, se beneficia principalmente de sus excelentes propiedades físicas: ① No humectación de la escoria. ②Alta conductividad térmica. ③Baja expansión térmica. Además, el grafito y los materiales refractarios no se fusionan a altas temperaturas y tienen una alta refractariedad. La pureza del grafito tiene una gran influencia en el rendimiento de los ladrillos de MgO-C. Generalmente se debería utilizar grafito con un contenido de carbono superior al 95%, preferiblemente superior al 98%.

Además del grafito, el negro de carbón también se usa comúnmente en la producción de ladrillos refractarios de magnesia y carbón. El negro de humo es un material carbonoso en polvo negro altamente disperso producido por la descomposición térmica o la combustión incompleta de hidrocarburos. Las partículas de negro de humo son pequeñas (menos de 1 μm), el área de superficie específica es grande y la fracción de masa de carbono es del 90 al 99 %, alta pureza, gran resistividad del polvo, alta estabilidad térmica, baja conductividad térmica y es un carbono difícil-de-grafitizar. La adición de negro de humo puede mejorar eficazmente la resistencia al desconchado de los ladrillos de MgO-C, aumentar la cantidad de carbono residual y aumentar la densidad de los ladrillos.

Los aglutinantes comúnmente utilizados en la producción de ladrillos de MgO-C incluyen alquitrán de hulla, brea de hulla y brea de petróleo, así como resinas carbonosas especiales, polioles, resinas fenólicas modificadas con asfalto, resinas sintéticas, etc. Se utilizan los siguientes tipos de agentes aglutinantes:

1) Sustancias similares al asfalto-. El asfalto alquitranado es un material termoplástico con alta afinidad por el grafito y el óxido de magnesio, alta tasa de carbono residual después de la carbonización y bajo costo. Ha sido ampliamente utilizado en el pasado; sin embargo, el asfalto de alquitrán contiene hidrocarburos aromáticos cancerígenos, especialmente el contenido de benzo-. Alto; Debido a una mayor conciencia medioambiental, el uso de asfalto de alquitrán está disminuyendo.

2) Sustancias resinosas. La resina sintética se produce mediante la reacción de fenol y formaldehído. Puede mezclarse bien con partículas refractarias a temperatura ambiente. Después de la carbonización, la tasa de residuos de carbono es alta. Es el principal aglutinante utilizado actualmente en la producción de ladrillos de MgO-C; sin embargo, se forma después de la carbonización. La estructura de red vítrea no es ideal para la resistencia al choque térmico y la resistencia a la oxidación de materiales refractarios.

3) Sustancias modificadas a base de asfalto y resina. Si el aglutinante puede formar una estructura de mosaico y formar material de fibra de carbono in situ después de la carbonización, entonces este aglutinante mejorará el rendimiento a alta temperatura del material refractario.

Para mejorar la resistencia a la oxidación de los ladrillos de MgO-C, a menudo se añade una pequeña cantidad de aditivos. Los aditivos comunes son Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC y B4C. , BN y los aditivos de las series Al-B-C y Al-SiC-C [5–7] publicados recientemente. El principio de funcionamiento de los aditivos se puede dividir a grandes rasgos en dos aspectos: por un lado, desde el punto de vista termodinámico, es decir, a la temperatura de trabajo, los aditivos o aditivos reaccionan con el carbono para formar otras sustancias, y su afinidad con el oxígeno es mayor que la afinidad entre el carbono y el oxígeno. , antes de que el carbono se oxide para protegerlo; Por otro lado, desde una perspectiva cinética, los compuestos generados por la reacción de aditivos con O2, CO o carbono cambian la microestructura de los materiales refractarios compuestos de carbono, como aumentando la densidad, bloqueando los poros, dificultando la difusión de oxígeno y productos de reacción, etc.

Los materiales refractarios utilizados en las primeras líneas de escoria de cuchara eran ladrillos alcalinos de alta-calidad, como ladrillos de magnesia-cromo unidos directamente y ladrillos de magnesia-cromo unidos por electrofusión. Después de que los ladrillos de MgO-C se utilizaron con éxito en los convertidores, los ladrillos de MgO-C también se utilizaron en la línea de escoria de la cuchara de refinación y lograron buenos resultados.

Las investigaciones muestran que los ladrillos de MgO-C hechos de una mezcla de magnesia fundida y magnesia sinterizada, más un 15 % de grafito en escamas de fósforo y una pequeña cantidad de aleación de magnesio-aluminio como antioxidantes, tienen buenos efectos de uso y tienen una capacidad de 100 toneladas. Cuando se utilizan en la línea de escoria de cuchara LF, en comparación con los ladrillos de MgO-C con un contenido de C del 18% sin antioxidantes, la tasa de daño se reduce en un 20-30% y la tasa de erosión promedio es de 1,2-1,3 mm/horno.