O tijolo de magnésio e carbono é feito de óxido de magnésio alcalino de alto ponto de fusão (ponto de fusão 2.800 graus) e material de carbono de alto ponto de fusão que é difícil de ser infiltrado por escória, com vários aditivos não óxidos adicionados. Um material refratário composto de carbono que não queima, feito pela combinação de ligantes carbonáceos. Os tijolos de carbono de magnésia são usados principalmente para revestir conversores, fornos a arco CA, fornos a arco CC, linhas de escória em panelas de aço e outras peças.
O tijolo de carbono de magnésia, como material refratário composto, utiliza efetivamente a forte resistência à erosão da escória da areia de magnésia e a alta condutividade térmica e baixa expansão do carbono, compensando a maior desvantagem da baixa resistência à fragmentação da areia de magnésia.
Suas principais características incluem: boa resistência a altas temperaturas, forte resistência à escória, boa resistência ao choque térmico e baixa fluência em altas-temperaturas.
Processo de produção
Matéria-prima
As principais matérias-primas para tijolos de MgO-C incluem magnésia fundida ou sinterizada, grafite em flocos, ligantes orgânicos e antioxidantes.
Areia de magnésia
A areia de magnésia é a principal matéria-prima para a produção de tijolos de MgO-C, que podem ser divididos em magnésia fundida e magnésia sinterizada. Em comparação com a magnésia sinterizada, a magnésia fundida tem as vantagens dos grãos grossos de espinélio e alta densidade de volume de partículas, e é a principal matéria-prima utilizada na produção de tijolos de carbono de magnésia. Para produzir materiais refratários de magnésia comuns, os principais requisitos para matérias-primas de magnésia são resistência a altas temperaturas e resistência à corrosão. Portanto, é dada atenção à pureza da magnésia e à relação C/S e ao teor de B2O3 em sua composição química. Com o desenvolvimento da indústria metalúrgica, as condições de fundição estão se tornando cada vez mais rigorosas. A magnésia utilizada em tijolos de MgO-C aplicados em equipamentos metalúrgicos (conversores, fornos elétricos, panelas, etc.) requer não apenas alta densidade e grande cristalinidade em termos de composição química, mas também em termos de estrutura organizacional.
Fonte de carbono
Seja em tijolos de MgO-C tradicionais ou em tijolos de MgO-C de baixo carbono amplamente utilizados, o grafite em flocos é usado principalmente como fonte de carbono. A grafite, como principal matéria-prima para a produção de tijolos de MgO-C, se beneficia principalmente de suas excelentes propriedades físicas: ① não molhabilidade à escória. ② Alta condutividade térmica. ③ Baixa expansão térmica. Além disso, o grafite e os materiais refratários não sofrem eutética em altas temperaturas, resultando em alta refratariedade. A pureza do grafite tem um impacto significativo no desempenho dos tijolos MgO-C. Geralmente, deve ser utilizada grafite com um teor de carbono superior a 95%, preferencialmente superior a 98%.
Além do grafite, o negro de fumo também é comumente usado na produção de tijolos de carbono de magnésia. O negro de fumo é um material carbonáceo em pó preto altamente disperso produzido pela decomposição térmica ou combustão incompleta de hidrocarbonetos. As partículas de negro de fumo são pequenas (menos de 1 μm), com uma grande área de superfície específica, uma fração de massa de carbono de 90-99%, alta pureza, alta resistividade do pó, alta estabilidade térmica e baixa condutividade térmica, dificultando a grafitização do carbono. A adição de negro de fumo pode efetivamente melhorar as propriedades anti-decapagem dos tijolos MgO-C, aumentar o teor de carbono residual e aumentar a densidade dos tijolos.
Fichário
Os ligantes comumente usados para a produção de tijolos de MgO-C incluem alcatrão de carvão, piche de carvão, asfalto de petróleo, bem como resinas carbonáceas especiais, polióis, resinas fenólicas modificadas com asfalto, resinas sintéticas, etc. Existem vários tipos de ligantes usados:
1) Substâncias asfálticas. O asfalto alcatrão é um material termoplástico com alta afinidade por grafite e óxido de magnésio, alta taxa de carbono residual após carbonização e baixo custo. Foi amplamente utilizado no passado; No entanto, o alcatrão contém hidrocarbonetos aromáticos cancerígenos, especialmente níveis elevados de benzo [b] pireno; Devido ao reforço da consciência ambiental, a utilização de piche está a diminuir.
2) Substâncias à base de resina. A resina sintética é produzida pela reação do fenol e do formaldeído e pode ser bem misturada com partículas refratárias à temperatura ambiente. Após a carbonização, a taxa de carbono residual é elevada, sendo atualmente o principal ligante utilizado na produção de tijolos MgO-C; Mas a estrutura de rede vítrea formada após a carbonização não é ideal para a resistência ao choque térmico e à oxidação de materiais refratários.
3) Substância obtida pela modificação de asfalto e resina. Se o aglutinante puder formar estruturas incorporadas e{2}}materiais de fibra de carbono in situ após a carbonização, então esse aglutinante melhorará o desempenho-de alta temperatura dos materiais refratários.
Antioxidante
Para melhorar a resistência à oxidação dos tijolos de MgO-C, muitas vezes são adicionadas pequenas quantidades de aditivos. Os aditivos comuns incluem Si, Al, Mg, Al Si, Al Mg, Al Mg Ca, Si Mg Ca, SiC, B4C, BN e sistemas recentemente relatados de Al-B-C e Al-SiC-C. O princípio de ação dos aditivos pode ser dividido grosso modo em dois aspectos: por um lado, do ponto de vista termodinâmico, ou seja, na temperatura de trabalho, os aditivos ou aditivos reagem com o carbono para produzir outras substâncias, que têm maior afinidade pelo oxigênio do que o carbono e o oxigênio, e têm prioridade sobre a oxidação do carbono para proteger o carbono; Por outro lado, do ponto de vista cinético, os aditivos podem reagir com O2, CO ou carbono para produzir compostos que alteram a microestrutura dos materiais refratários compósitos de carbono, como aumentar a densidade, bloquear os poros e dificultar a difusão do oxigênio e dos produtos da reação.
