Z zrelostjo tehnologije proizvodnje opeke iz magnezijevega ogljika je obseg uporabemagnezitno ogljikove opekepostaja vedno širši. Magnezitne ogljikove opeke se uporabljajo kot obloga elektroobločnih peči, življenjska doba obloge pa se močno izboljša. Čeprav se opeke iz magnezijevega ogljika pogosto uporabljajo v metalurških procesih, je njihova življenjska doba še vedno zelo problematična zaradi težkih delovnih pogojev, zlasti v liniji za žlindro lonca, kjer so poškodbe opek iz magnezijevega ogljika še posebej resne.
V žlindri je kemična sestava žlindre zapletena in spremenljiva, temperatura pa se močno in pogosto spreminja, zlasti v žlindrni cevi žlindre. Zato se v liniji žlindre pogosto uporabljajo opeke mgo-c z odličnimi zmogljivostmi. Mehanizem korozije ognjevzdržnih opek iz magnezijevega ogljika v žlindri v loncu je bil temeljito raziskan doma in v tujini, podroben povzetek pa je naslednji.
PART.01 Žlindra erozija magnezijevih karbonskih zidakov
V loncu se zaradi kompleksnega fizikalno-kemijskega okolja žlindrne linije najlažje poškoduje obloga tega dela. Kemična erozija žlindre na opekah MgO-C poteka predvsem z raztapljanjem MgO in oksidacijo ogljika v matrici opek MgO-C. Pod skupnim delovanjem naslednjih dejavnikov se opeke MgO-C poškodujejo:
1. Vpliv bazičnosti: Nižja kot je bazičnost žlindre, ugodnejša je erozija MgO-C zidakov. Če se bazičnost žlindre poveča, se aktivnost SiO2 v žlindri zmanjša, kar lahko zmanjša oksidacijo ogljika. Hkrati se s povečevanjem bazičnosti zmanjša aktivnost FeO v žlindri, kar relativno upočasni erozijo žlindre na MgO-C opekah;
2. Vpliv MgO: Osbom et al. ugotovili, da je bila vsebnost MgO v sloju žlindre kar 30 % pri analizi sestave linije žlindre LF. Menili so, da večja kot je vsebnost MgO v žlindri, počasnejša je erozija MgO-C opek. Večja kot je bazičnost, počasnejša je erozija MgO-C opek z žlindro.
3. Učinek Al2O3: Al2O3 v žlindri bo zmanjšal tališče in viskoznost žlindre, povečal omočljivost žlindre in ognjevzdržnih materialov, olajšal prodiranje žlindre iz meje zrn magnezijevega oksida in naredil periklazo ločeno od matrice magnezijeve ogljikove opeke.
4. Učinek FeO: Prvič, FeO v žlindri lahko zlahka reagira z grafitom v opeki iz magnezijevega ogljika pri visoki temperaturi in proizvede svetlo bele železove kroglice, ki tvorijo razogljičeno plast. Drugič, periklaza v magnezijevi ogljikovi opeki bo prav tako reagirala z FeO v žlindri in tvorila produkte z nizkim tališčem.
Med ponavljajočim segrevanjem in ohlajanjem lonca se magnezijev oksid na površini ognjevzdržnega materiala zlomi zaradi nekonsistentne stopnje toplotnega raztezanja med oblikovanim kompozitnim produktom magnezijevega oksida in železa z nizkim tališčem in železovo rudo magnezijevega oksida, kar vodi do raztapljanje opeke. Tudi tuji znanstveniki menijo, da povečanje vsebnosti železa v jeklarski žlindri ni dobro za življenjsko dobo magnezijevih ogljikovih opek. Prvič, železo FeO pospešuje oksidacijo ogljika na površini magnezitnih ogljikovih zidakov. Drugič, FeO bo reagiral z MgO, da bo struktura delovne površine ognjevzdržnih opek iz magnezijevega oksida ohlapna. Pod kombiniranim delovanjem teh dveh točk se pospeši erozija ognjevarnih opek iz magnezijevega ogljika.
DEL.02 Oksidacija ogljika v mgo karbonskih opekah
Ko magnezitne ogljikove opeke pridejo v stik z žlindro, bo ogljik reagiral z oksidi, kot je FeO v žlindri, da se razogljiči in pod določenimi pogoji tvori razogljičeno plast, zaradi česar je struktura delovne površine magnezijevih ogljikovih opek ohlapna, kar je glavni razlog za poškodbe mgo karbonskih zidakov. Ogljik reagira z oksidi, kot so CO2, O2 in SiO2, in ga nenehno oksidirajo železovi oksidi v žlindri; drugič, ohlapna struktura, ki jo tvori razogljičena plast, povzroči večje razpoke in pore pod vplivom toplotnega raztezanja in praskanja žlindre, zaradi česar žlindra zlahka prodre in tvori fazo z nizkim tališčem z MgO. Hkrati se površinska struktura mgo ogljikovih opek spremeni pod vplivom silovitega mehanskega mešanja staljenega bazena in silovitega praskanja jeklene žlindre ter se sčasoma postopoma poškoduje od zunaj navznoter, kar povzroči resne poškodbe magnezitnih ogljikovih opek. Ko temperatura preseže določeno vrednost, se struktura telesa opeke poškoduje in hitro zarjavi, kar je zato, ker se MgO in grafit pri visoki temperaturi začneta samoporabljati.
DEL.03 Vpliv por
Zaradi prisotnosti mikropor znotraj in na površini opek iz magnezijevega ogljika je verjetnejša erozija ognjevzdržnih opek mgo c. Med uporabo ognjevarnih zidakov mgo c imajo pore pospeševalno vlogo pri nastajanju sloja za razogljičenje, zaradi česar žlindra resneje razjeda ognjevzdržni material magnezijevih ogljikovih opek. Ko zunanji zrak zaradi hlajenja vstopi v pore v opekah mgo c, kisik v zraku reagira z okoliškim ogljikom, da nastane plin CO in se izpusti skozi mikropore. Neprekinjeno pojavljanje obeh procesov postopoma povečuje poroznost in velikost por. Najpomembnejši dejavnik pri nastajanju por je izbira veziva pri ognjevarnih opekah iz magnezijevega ogljika. Fenolna smola se običajno uporablja kot vezivo. Če magnezijevi ogljikovi opeki dodamo majhno količino fenolne smole, poroznost v hladnem stanju ne bo previsoka, približno 3%, vendar bo fenolna smola razpadla in proizvedla vodo, vodik, metan, ogljikov monoksid (ogljikov dioksid ) in drugih plinov po segrevanju ter tvorijo pore pod tokom teh plinov, kar poveča poroznost. Zato magnezijeve ogljikove opeke razjeda žlindra, ki prehaja skozi pore, zaradi česar sta oksidacija ogljika in raztapljanje MgO intenzivnejša, s čimer se poškodujejo magnezitne ogljikove opeke. Zaradi ponavljajoče se narave procesa proizvodnje plina se poškodbe ogljičnih ogljičnih opek iz magnezijevega oksida še naprej stopnjujejo.
Postopek poškodb magnezijevih ogljikovih zidakov lahko povzamemo kot: oksidacijo, razogljičenje, rahljanje, erozijo, drgnjenje, luščenje in poškodbe. Najprej se grafit na delovni površini opeke iz magnezijevega ogljika oksidira in tvori razogljičeno plast. Magnezij v razogljičeni plasti postopoma erodira in odpada pod pogoji toplotne obremenitve (stopnje toplotnega raztezanja grafita in magnezija pri 1000 stopinjah sta 1,4 % oziroma 0,2 %), kemične erozije in mehanske čiščenje. Po odvajanju je grafit izpostavljen in se še naprej oksidira, da tvori razogljičeno plast, nato pa pride do procesa raztapljanja magnezijevega oksida. Pri večkratnem delovanju se magnezijeva ogljikova opeka poškoduje.
