מהם תכונות האנטי-חמצון של לבני פחמן מגנזיום?

לבני פחמן של מגנזיההוא חומר מורכב של חול מגנזיה ופחמן, ביניהם גרפיט הוא המפתח לעיכוב חדירת סיגים ועמידות בפני קורוזיה, ואילו פחמן שרף בונה את חוזק המבני של לבני פחמן מגנזיט; אך גם לפחמן שרף וגם לגרפיט יש את החולשה הגדולה ביותר של התחמצנות בקלות.

ישנן שתי דרכים עיקריות לחמצון פחמן בלבני פחמן MGO. האחד הוא חמצון של רכיבי פחמן לפי שלב גז, והשני הוא חמצון של רכיבים מחומצנים בסיגים או בפלדה. הרכיבים המחומצנים בסיגים או פלדה הם בעיקר (FEXO) ו- [O] וכו '; חמצון זה מתרחש עם הסתננות שלב הנוזל המתאים ללבני הפחמן המגנזיום, כפי שמוצג בפורמולה (1) ובפורמולה (2):
FEXO+C → FE+CO (1)
MNO+C → MN+CO (2)
נוגדי חמצון משמשים למניעת חמצון של גרפיט לפי שלב הגז ושלב הנוזל. נכון לעכשיו, נוגדי החמצון המשמשים בלבני פחמן של מגנזיה הם בעיקר מתכת ולא מתכת. נוגדי חמצון מתכת כוללים בעיקר את Al, Si, Al-Mg וכו ', ואילו נוגדי חמצון לא מתכת כוללים בעיקר B4C, ZRB2, SIC וכו'.
בקרב נוגדי חמצון מתכת, הנפוצה ביותר היא אבקת מתכת, המגיבה תחילה עם פחמן בטמפרטורה גבוהה ליצירת Al4C3, ו- Al4C3 מגיב עם CO (G) וכדומה. מנגנון הפעולה הספציפי הוא כדלקמן:
4AL +3 C=AL4C3 (3)
2Al +3 CO=AL2O 3+3 C (4)
AL4C 3+6 CO =2 AL2O 3+9 C (5)
Al2o 3+ mgo=mgo · al2o3 (6)
כאשר מתכת AL או AL4C3 משתתפת בתגובה, הלחץ החלקי בחמצן בלבנים יורד, והגרפיט וכדומה מוגנים. מנגנון האנטי-חמצון של מתכת SI דומה.
ההשפעה נגד חמצון של מתכת AL טובה יחסית, מה שמגיע בעיקר משתי נקודות. ראשית, הפחתה בלחץ חלקי החמצן בלבני פחמן מגנזיום על ידי פורמולה (3) ~ (4); שנית, השפעת התפשטות הנפח של תגובת הנוסחה (6) הופכת את מבנה לבני פחמן מגנזיום לצפוף. במקביל, משוואות (3) ו- (6) משיגות גם את חוזק הכפיפה הגבוה בטמפרטורה גבוהה של לבני MgO-C, וזו הסיבה שרוב לבני MGO-C משתמשים באבקת מתכת כנוגדת חמצון; עם זאת, מכיוון שמשוואת התגובה (3) מלווה באפקט גדול בנפח, כמות המתכת AL שנוספה לבני פחמן מגנזיה היא בדרך כלל פחות מ -3%. השפעת הנפח של Si מתכת בתהליך נגד חמצון היא קטנה יחסית, אך מתכת SI מייצרת M2S (2MGO · SiO2) עקב חמצון של SiO2, מה שמקטין את הביצועים בטמפרטורה הגבוהה של החומר.

בנוסף להגיב עם פחמן לייצור SIC, אבקת SI מתכת יכולה גם ליצור סיבי SIC דמויי פלאף כדי לשפר את הכוח. לכן, כנוגד חמצון ללבני MGO-C, בדרך כלל משתמשים באבקת מתכת AL ואבקת SI בשילוב. בעת תכנון קו סיגים חדש MGO-C לבנים, אבקת מתכת AL ואבקת SI מתווספים כנוגדי חמצון, וחיי השירות שלהם ארוכים יותר מזו של לבני ה- MGO-C המסורתיים המקוריים. מנקודת המבט של מיקרו-מבנה, נצפים לבני MGO-C עם AL, SI וכו 'וכו'.

לגבי נוגדי חמצון מתכת אחרים, בדרך כלל משתמשים בסגסוגות Mg-Al. ג'אנג ג'ין וז'ו בוקאן הוסיפו אבקת סגסוגת MG-AL כנוגד חמצון ללבני פחמן מגנזיום דלות פחמן. מנגנון הפעולה של סגסוגת Mg-Al דומה לזה של AL, ו- MG מאיצה גם את היווצרות שכבת הפריקלז המשנית, ומשפרת משמעותית את עמידות החמצון של לבני פחמן מגנזיום.

בהשוואה לנוגדי חמצון מתכת, נוגדי חמצון שאינם מתכת נחקרו יותר בשנים האחרונות והראו גם תכונות נוגדות חמצון טובות מאוד. נוגדי חמצון שאינם מתכת כוללים בעיקר B4C, ZRB2, MGB2, TIN, SIC וכו ', אך בהשוואה לנוגדי חמצון אחרים, ההשפעה של SIC היא ירודה יחסית. נוגדי חמצון לא מתכת (נטילת B4C ו- ZRB2 כדוגמאות) יעברו את התגובות הבאות בלבני פחמן מגנזיום:

B4C +6 CO =2 B2O 3+7 C (7)

Zrb 2+5 co=zro 2+ b2o 3+5 c (8)

ה- B2O3 שנוצר על ידי התגובה יגיב עם MGO ואחרים ליצירת שכבה חוסמת, ובכך ימנע את המשך החמצון של לבני פחמן מגנזיום.

על ידי מדידת הקשר התפקודי בין אובדן מסת פחמן לטמפרטורה (13 0 0 ו- 1500 מעלות) לבין זמן (2, 4 ו 6 שעות), עמידות החמצון של דגימות עקשן MGO-C עם 0, 1% ו -3% נוגדי חמצון (AL, SI, SIC ו- B4C) הוספה על ידי שבריר מסה. ההערכה היא כי B4C הוא הנוגד החמצון היעיל ביותר ב -1300 מעלות ו -1500 מעלות, במיוחד ב 1500 מעלות, ההשפעה טובה בהרבה משלושת האחרים, מכיוון ששכבת MG3B2O6 אטומה וצפופה נוצרת על פני הלבנה. למרות ש- SIC יכול גם לשפר את עמידות החמצון של לבני פחמן של מגנזיה, ההשפעה גרועה יותר בהשוואה. שיטות ניסוי כמו ניתוח תרמוגרווימטרי ודיפרקציה של רנטגן אישרו כי B4C התחמצן במהלך תהליך הירי מתחת ל 1000 מעלות כדי להשיג 3MGO · B2O3 היציב בטמפרטורה גבוהה.

MGB2 ונוגדי חמצון אחרים שימשו בחומרים עקשן פחמן של מגנזיה. הם הוחלפו בפחמן קבור ואטמוספרות אוויר. התוצאות הראו כי ההשפעה הנוגדת חמצון הייתה נחותה מ- B4C וטוב יותר מאבקת AL ואבקת SI. צוין כי חלק מסה התוספת הסביר של MGB2 בחומרים עקשן פחמן של מגנזיה היה כ -3%. הוכנו שתי דגימות לבנים MGO-C ללא תוספים ועם 2% פח המכיל פחמן. תוצאות בדיקת התנגדות לשחיקת הסיגים הראו כי ההתנגדות לשחיקת הסיגים של הדגימה עם פח הייתה טובה משמעותית מזו של המדגם ללא תוספים. הסיבה העיקרית לכך שפח משפר את התנגדות לשחיקת הסיגים של לבני פחמן מגנזיט היא שתוצר החמצון TiO2 של פח בשכבת התגובה מגיב עם CAO בסיגים ליצירת CATIO3 עם נקודת התכה של 197 0; TiO2 שנוצר על ידי חמצון של פח בשכבה המפוצצת מגיב עם C, CAO ו- MgO ליצירת CATIO3 ו- 2MGO. TIO2, TIC, TI (C, N) תמיסה מוצקה וכו 'הם כולם שלבי מינרלים גבוהים של נקודת התכה, מה שמגדילים את צמיגות הסיגים ומפחיתים את חדירת הסיגים, ובכך משפרים את עמידות השחיקה של הסיגים של לבני פחמן מגנזיום. יתר על כן, כאשר משתמשים בפח (שבריר המוני, 2%), אבקת אלומיניום (שבריר מסה, 1%) ו- B4C (שבריר המסה, 0.5%) בשילוב, חוזק הכפיפה בטמפרטורה גבוהה, עמידות לחמצון ועמידות בפני קורוזיה של סיגים של לבני MGO-C משופרות משמעותית.