Briques réfractaires de carbone de magnésie

Les briques réfractaires conventionnelles en magnésie-carbone, fabriquées selon le processus de mélange à froid-avec un liant de goudron synthétique, durcissent et acquièrent la résistance nécessaire à mesure que le goudron est endommagé, formant ainsi du carbone vitreux isotrope. Le carbone ne présente pas de thermoplasticité, ce qui peut permettre de soulager rapidement de grandes quantités de contraintes lors de la cuisson ou de la manipulation du revêtement. Les briques de magnésie-carbone produites avec des liants asphaltiques ont une plasticité élevée-à haute température en raison de la structure anisotrope de coke graphitisé formée pendant le processus de carbonisation de l'asphalte.

processus de production

Les principales matières premières des briques MgO-C comprennent la magnésie fondue ou frittée, le graphite en flocons, les liants organiques et les antioxydants.

magnésie

La magnésie est la principale matière première pour la production de briques MgO-C et est divisée en magnésie fondue et magnésie frittée. Par rapport à la magnésie frittée, la magnésie fondue présente les avantages de grains cristallins de périclase grossiers et d'une densité volumique de particules élevée, et constitue la principale matière première utilisée dans la production de briques réfractaires en brique de carbone et de magnésie. La production de matériaux réfractaires de magnésie ordinaires nécessite que les matières premières de magnésie aient une résistance à haute température et à la corrosion. Par conséquent, il convient de prêter attention à la pureté de la magnésie, au rapport C/S et à la teneur en B2O3 dans sa composition chimique. Avec le développement de l’industrie métallurgique, les conditions de fusion deviennent de plus en plus exigeantes. La magnésie utilisée dans les briques MgO-C utilisées dans les équipements métallurgiques (convertisseurs, fours électriques, poches de coulée, etc.), outre sa composition chimique, nécessite également une densité élevée et une densité élevée en termes de structure organisationnelle. Gros cristal.

Que ce soit dans les briques MgO-C traditionnelles ou dans les briques MgO-C à faible teneur en carbone-largement utilisées, le graphite en flocons est principalement utilisé comme source de carbone. Le graphite, en tant que matière première principale pour la production de briques MgO-C, bénéficie principalement de ses excellentes propriétés physiques : ① Non-mouillage des scories. ②Haute conductivité thermique. ③Faible dilatation thermique. De plus, le graphite et les matériaux réfractaires ne fondent pas à haute température et ont un caractère réfractaire élevé. La pureté du graphite a une grande influence sur les performances des briques MgO-C. De manière générale, il convient d'utiliser du graphite ayant une teneur en carbone supérieure à 95 %, de préférence supérieure à 98 %.

En plus du graphite, le noir de carbone est également couramment utilisé dans la production de briques réfractaires en magnésie et carbone. Le noir de carbone est un matériau carboné pulvérulent noir hautement dispersé produit par la décomposition thermique ou la combustion incomplète d'hydrocarbures. Les particules de noir de carbone sont petites (moins de 1 μm), la surface spécifique est grande et la fraction massique du carbone est de 90 à 99 %, une pureté élevée, une grande résistivité de la poudre, une stabilité thermique élevée, une faible conductivité thermique et constituent un carbone difficile-à-graphiter. L'ajout de noir de carbone peut améliorer efficacement la résistance à l'écaillage des briques MgO-C, augmenter la quantité de carbone résiduel et augmenter la densité des briques.

Les liants couramment utilisés dans la production de briques MgO-C comprennent le goudron de houille, le brai de houille et le brai de pétrole, ainsi que les résines carbonées spéciales, les polyols, les résines phénoliques modifiées par l'asphalte, les résines synthétiques, etc. Les types de liants suivants sont utilisés :

1) Substances semblables à l'asphalte-. L'asphalte goudronné est un matériau thermoplastique avec une forte affinité pour le graphite et l'oxyde de magnésium, un taux résiduel de carbone élevé après carbonisation et un faible coût. Il a été largement utilisé dans le passé ; cependant, l'asphalte bitumineux contient des hydrocarbures aromatiques cancérigènes, en particulier la teneur en benzo-. Haut; en raison d'une sensibilisation accrue à l'environnement, l'utilisation de bitume bitumineux est désormais en diminution.

2) Substances résineuses. La résine synthétique est produite par la réaction du phénol et du formaldéhyde. Il peut être bien mélangé avec des particules réfractaires à température ambiante. Après carbonisation, le taux de résidus de carbone est élevé. C'est le principal liant actuellement utilisé dans la production de briques MgO-C ; cependant, il se forme après carbonisation. La structure du réseau vitreux n'est pas idéale pour la résistance aux chocs thermiques et à l'oxydation des matériaux réfractaires.

3) Substances modifiées à base d'asphalte et de résine. Si le liant peut former une structure en mosaïque et former un matériau en fibre de carbone in situ après carbonisation, alors ce liant améliorera les performances à haute -température du matériau réfractaire.

Afin d'améliorer la résistance à l'oxydation des briques MgO-C, une petite quantité d'additifs est souvent ajoutée. Les additifs courants sont Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC et B4C. , BN et les additifs des séries Al-B-C et Al-SiC-C récemment signalés [5–7]. Le principe de fonctionnement des additifs peut être grossièrement divisé en deux aspects : d'une part, du point de vue thermodynamique, c'est-à-dire qu'à la température de travail, les additifs ou additifs réagissent avec le carbone pour former d'autres substances, et leur affinité avec l'oxygène est supérieure à l'affinité entre le carbone et l'oxygène. , avant que le carbone ne soit oxydé pour protéger le carbone ; d'autre part, d'un point de vue cinétique, les composés générés par la réaction des additifs avec l'O2, le CO ou le carbone modifient la microstructure des matériaux réfractaires composites de carbone, comme en augmentant la densité, en bloquant les pores, en empêchant la diffusion de l'oxygène et des produits de réaction, etc.

Les matériaux réfractaires utilisés dans les premières lignes de scories de poche étaient des-briques alcalines de haute qualité telles que des briques de magnésie-chrome liées directement et des briques de magnésie-chrome liées par électrofusion. Après que les briques MgO-C aient été utilisées avec succès dans les convertisseurs, les briques MgO-C ont également été utilisées dans la ligne de scories de poche de raffinage et ont obtenu de bons résultats.

La recherche montre que les briques MgO-C fabriquées à partir d'un mélange de magnésie fondue et de magnésie frittée, plus 15 % de graphite en flocons de phosphore et une petite quantité d'alliage de magnésium-aluminium comme antioxydants, ont de bons effets d'utilisation et ont une capacité de 100 tonnes. Lorsqu'elles sont utilisées dans la ligne de scories de poche LF, par rapport aux briques MgO-C avec une teneur en C de 18 % sans antioxydants, le taux de dommages est réduit de 20 à 30 % et le taux d'érosion moyen est de 1,2 à 1,3 mm/four.