Magnesium-Kohlenstoff-Ziegel werden aus hochschmelzendem Alkalioxid-Magnesiumoxid (Schmelzpunkt 2800 Grad) und hochschmelzendem Kohlenstoffmaterial hergestellt, das von Schlacke nur schwer infiltriert werden kann, wobei verschiedene Nichtoxidzusätze hinzugefügt werden. Ein nicht brennendes feuerfestes Kohlenstoff-Verbundmaterial, das durch die Kombination kohlenstoffhaltiger Bindemittel hergestellt wird. Magnesia-Kohlenstoffsteine werden hauptsächlich zur Auskleidung von Konvertern, Wechselstrom-Lichtbogenöfen, Gleichstrom-Lichtbogenöfen, Schlackenleitungen in Stahlpfannen und anderen Teilen verwendet.
Magnesia-Kohlenstoffziegel nutzen als feuerfestes Verbundmaterial effektiv die starke Schlackenerosionsbeständigkeit von Magnesiasand sowie die hohe Wärmeleitfähigkeit und geringe Ausdehnung von Kohlenstoff und kompensieren so den größten Nachteil der schlechten Abplatzbeständigkeit von Magnesiasand.
Zu seinen Hauptmerkmalen gehören: gute Hochtemperaturbeständigkeit, starke Schlackenbeständigkeit, gute Thermoschockbeständigkeit und geringes Kriechen bei hohen Temperaturen.
Produktionsprozess
Rohstoff
Zu den Hauptrohstoffen für MgO{0}}C-Steine gehören Schmelz- oder Sintermagnesia, Flockengraphit, organische Bindemittel und Antioxidantien.
Magnesiasand
Magnesiasand ist der Hauptrohstoff für die Herstellung von MgO{0}}C-Steinen, die in Schmelzmagnesia und Sintermagnesia unterteilt werden können. Im Vergleich zu Sintermagnesia weist Schmelzmagnesia die Vorteile grober Spinellkörner und hoher Partikelvolumendichte auf und ist der Hauptrohstoff für die Herstellung von Magnesia-Kohlenstoffsteinen. Um gewöhnliche feuerfeste Magnesia-Materialien herzustellen, sind die Hauptanforderungen an Magnesia-Rohstoffe Hochtemperaturfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Daher wird auf die Reinheit von Magnesia sowie das C/S-Verhältnis und den B2O3-Gehalt in seiner chemischen Zusammensetzung geachtet. Mit der Entwicklung der metallurgischen Industrie werden die Schmelzbedingungen immer strenger. Die in MgO-C-Steinen verwendete Magnesia, die in metallurgischen Geräten (Konvertern, Elektroöfen, Pfannen usw.) verwendet wird, erfordert nicht nur eine hohe Dichte und große Kristallinität im Hinblick auf die chemische Zusammensetzung, sondern auch im Hinblick auf die Organisationsstruktur.
Kohlenstoffquelle
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 Nichtbenetzbarkeit durch Schlacke. ② Hohe Wärmeleitfähigkeit. ③ Geringe Wärmeausdehnung. Darüber hinaus unterliegen Graphit und feuerfeste Materialien bei hohen Temperaturen keiner Eutektizität, was zu einer hohen Feuerfestigkeit führt. Die Reinheit von Graphit hat einen erheblichen 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 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), haben eine große spezifische Oberfläche, einen Kohlenstoffmassenanteil von 90-99 %, eine hohe Reinheit, einen hohen Pulverwiderstand, eine hohe thermische Stabilität und eine geringe Wärmeleitfähigkeit, was die Graphitisierung von Kohlenstoff erschwert. Durch die Zugabe von Ruß können die Anti-Stripping-Eigenschaften von MgO-C-Steinen wirksam verbessert, der Restkohlenstoffgehalt erhöht und die Dichte der Steine erhöht werden.
Bindemittel
Zu den häufig verwendeten Bindemitteln für die Herstellung von MgO{0}}C-Steinen gehören Kohlenteer, Kohlenteerpech, Erdölasphalt sowie spezielle kohlenstoffhaltige Harze, Polyole, asphaltmodifizierte Phenolharze, Kunstharze usw. Es werden verschiedene Arten von Bindemitteln verwendet:
1) Asphaltsubstanzen. 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 Teerpech krebserregende aromatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere hohe Mengen an Benzo[b]pyren; Aufgrund der Stärkung des Umweltbewusstseins geht der Einsatz von Teerpech mittlerweile zurück.
2) Substanzen auf Harzbasis. Kunstharz entsteht durch die Reaktion von Phenol und Formaldehyd und lässt sich bei Raumtemperatur gut mit feuerfesten Partikeln vermischen. Nach der Karbonisierung ist der Restkohlenstoffanteil hoch und es ist derzeit das Hauptbindemittel, das bei der Herstellung von MgO-C-Steinen verwendet wird; Die nach der Karbonisierung gebildete glasartige Netzwerkstruktur ist jedoch nicht ideal für die Thermoschockbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit von feuerfesten Materialien.
3) Eine Substanz, die durch Modifizierung von Asphalt und Harz gewonnen wird. Wenn das Bindemittel nach der Karbonisierung eingebettete Strukturen und In-situ-Kohlenstofffasermaterialien bilden kann, verbessert dieses Bindemittel die Hochtemperaturleistung von feuerfesten Materialien.
Antioxidans
Um die Oxidationsbeständigkeit von MgO{0}}C-Steinen zu verbessern, werden häufig geringe Mengen an Zusatzstoffen zugesetzt. Zu den üblichen Additiven gehören Si, Al, Mg, Al Si, Al Mg, Al Mg Ca, Si Mg Ca, SiC, B4C, BN und kürzlich veröffentlichte Al-B-C- und Al-SiC-C-Systeme. Das Wirkprinzip von Additiven lässt sich grob in zwei Aspekte unterteilen: Einerseits aus thermodynamischer Sicht, also bei der Arbeitstemperatur, reagieren Additive bzw. Zusatzstoffe mit Kohlenstoff zu anderen Stoffen, die eine höhere Affinität zu Sauerstoff als Kohlenstoff und Sauerstoff haben und zum Schutz des Kohlenstoffs Vorrang vor der Kohlenstoffoxidation haben; Andererseits können Additive aus kinetischer Sicht mit O2, CO oder Kohlenstoff reagieren und Verbindungen erzeugen, die die Mikrostruktur von feuerfesten Kohlenstoffverbundwerkstoffen verändern, z. B. indem sie die Dichte erhöhen, Poren verstopfen und die Diffusion von Sauerstoff und Reaktionsprodukten behindern.
