MgO{0}}C ķieģeļu ražošanas process
Galvenie MgO{0}}C ķieģeļu izejmateriāli ir kausētais magnēzija vai saķepinātais magnēzijs, pārslu grafīts, organiskās saistvielas un antioksidanti.
Magnēzija
Magnēzija ir galvenā izejviela MgO{0}}C ķieģeļu ražošanai, kas ir pieejama kausēta magnēzija un saķepināta magnēzija formās. Salīdzinot ar saķepināto magnēziju, kausētam magnēzijam ir tādas priekšrocības kā lielāki periklāzes kristāla graudi un lielāks tilpuma blīvums, tādēļ tas ir vēlamais izejmateriāls MgO-C ķieģeļu ražošanai. Parasto magnēzija-saturošu ugunsizturīgo materiālu ražošanā galvenās prasības magnēzija izejmateriāliem ir augstas-temperatūras izturība un izturība pret koroziju, tāpēc uzsvars tiek likts uz magnēzija tīrību un C/S attiecību un B₂O₃ saturu tā ķīmiskajā sastāvā. Attīstoties metalurģijas nozarei un arvien skarbākiem kausēšanas apstākļiem, magnēzija, ko izmanto MgO-C ķieģeļos metalurģijas iekārtām (pārveidotāji, elektriskās krāsnis, kausi utt.), prasa ne tikai specifisku ķīmisko sastāvu, bet arī augstu blīvumu un lielus kristalītu izmērus mikrostruktūras ziņā.
Magnēzija oglekļa ķieģeļu ražošanas processOglekļa avots
Neatkarīgi no tā, vai tradicionālajos MgO-C ķieģeļos vai plaši izmantotajos zema-oglekļa MgO-C ķieģeļos, pārslu grafīts galvenokārt tiek izmantots kā oglekļa avots. Grafīts ir galvenais MgO-C ķieģeļu izejmateriāls, galvenokārt tā lielisko fizikālo īpašību dēļ: ① ne-mitrināmība ar izdedžiem; ② augsta siltumvadītspēja; ③ zema termiskā izplešanās. Turklāt grafīts augstā temperatūrā nepakļaujas eitektiskajai kušanai ar ugunsizturīgiem materiāliem, un tam ir augsta ugunsizturība. Grafīta tīrība būtiski ietekmē MgO-C ķieģeļu veiktspēju; parasti ir nepieciešams grafīts ar oglekļa saturu lielāku par 95%, vēlams lielāku par 98%.
Papildus grafītam oglekli parasti izmanto arī magnēzija{0}}oglekļa ķieģeļu ražošanā. Ogleklis ir ļoti izkliedēts melns, pulverveida ogleklis saturošs materiāls, kas rodas termiskās sadalīšanās vai ogļūdeņražu savienojumu nepilnīgas sadegšanas rezultātā. Tam ir smalkas daļiņas (mazāk par 1 μm), liels īpatnējais virsmas laukums, oglekļa saturs 90–99%, augsta tīrība, augsta elektriskā pretestība, augsta termiskā stabilitāte un salīdzinoši zema siltumvadītspēja, kas pieder ne-grafitizējošā oglekļa kategorijai. Oglekļa pievienošana var efektīvi uzlabot MgO-C ķieģeļu izturību pret plaisām, palielināt atlikušā oglekļa saturu un palielināt ķieģeļu blīvumu.
Saistviela
MgO{0}}C ķieģeļu ražošanā parasti izmanto saistvielas, piemēram, akmeņogļu darvu, akmeņogļu darvas piķi, naftas piķi, kā arī īpašus oglekļa sveķus, poliolus, piķa-modificētus fenola sveķus, sintētiskos sveķus utt. Izmantotās saistvielas var klasificēt šādos veidos:
Prezentācijas{0}}materiāli. Akmeņogļu darvas piķis ir termoplastisks materiāls ar tādām priekšrocībām kā spēcīga afinitāte ar grafītu un magnēziju, augsts atlikuma oglekļa līmenis pēc karbonizācijas un zemas izmaksas; to plaši izmantoja pagātnē. Tomēr akmeņogļu darvas piķis satur kancerogēnus aromātiskos ogļūdeņražus, īpaši augstu benzopirēna līmeni. Sakarā ar pieaugošo vides apziņu, akmeņogļu darvas piķa izmantošana tagad samazinās.
Sveķu{0}}materiāli. Sintētiskos sveķus ražo fenola un formaldehīda reakcijas rezultātā. To var labi sajaukt ar ugunsizturīgām daļiņām istabas temperatūrā, un pēc karbonizācijas tam ir augsts atlikuma oglekļa daudzums, padarot to par galveno saistvielu, ko pašlaik izmanto MgO-C ķieģeļiem. Tomēr stiklveida tīkla struktūra, kas veidojas pēc tās karbonizācijas, nav ideāla ugunsizturīgā materiāla termiskā triecienizturībai un oksidācijas izturībai.
Modificēti materiāli uz piķa un sveķu bāzes. Ja saistviela pēc karbonizācijas var veidot ēdes struktūru un in situ oglekļa šķiedras, tā var uzlabot ugunsizturīgā materiāla veiktspēju augstā temperatūrā.
Antioksidanti
Lai uzlabotu MgO{0}}C ķieģeļu oksidācijas izturību, bieži tiek pievienots neliels daudzums piedevu. Populārākās piedevas ir Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B₄C, BN un nesen ziņots par Al-B-{}}{}C{10}C un AlS.{}C10. Piedevu mehānismu var aptuveni iedalīt divos aspektos: viens ir no termodinamiskā viedokļa, kur darba temperatūrā piedevām vai to reakcijas produktiem ar oglekli ir lielāka afinitāte pret skābekli nekā ogleklim, tādējādi dodot priekšroku oksidēšanai un aizsargājot oglekli; otrs ir no kinētiskā viedokļa, kur savienojumi, ko veido piedevas, reaģējot ar O₂, CO vai oglekli, maina oglekli saturošā ugunsizturīgā materiāla mikrostruktūru, piemēram, palielina blīvumu, bloķē poras un kavē skābekļa un reakcijas produktu difūziju.
