マグネシウムカーボンれんがは、高融点アルカリ性酸化マグネシウムである酸化マグネシウム（融点2800度）とスラグが浸透しにくい高融点炭素材料に各種の非酸化物添加剤を添加したものです。炭素質結合剤を組み合わせて製造される不燃性の炭素複合耐火物。マグネシア炭素レンガは主に転炉、交流アーク炉、直流アーク炉、取鍋のスラグラインなどのライニングに使用されます。
複合耐火物としてのマグネシアカーボンれんがは、マグネシア砂の強い耐スラグ侵食性と、カーボンの高熱伝導性と低膨張性を効果的に利用し、マグネシア砂の耐スポーリング性の悪さという最大の欠点を補います。
その主な特性には、良好な高温耐性、強力なスラグ耐性、優れた熱衝撃耐性、低い高温クリープが含まれます。-
製造工程
原材料
MgO-Cレンガの主な原材料には、溶融または焼結マグネシア、片状黒鉛、有機結合剤、酸化防止剤が含まれます。
マグネシア砂
マグネシア砂は MgO{0}C レンガを製造するための主原料であり、溶融マグネシアと焼結マグネシアに分けられます。焼結マグネシアと比較して、溶融マグネシアはスピネル粒子が粗大で粒子体積密度が高いという利点があり、マグネシアカーボンレンガの製造に使用される主原料です。通常のマグネシア耐火物を製造する場合、マグネシア原料に求められる主な要件は高温強度と耐食性です。したがって、マグネシアの純度、化学組成中の C/S 比および B2O3 含有量に注意が必要です。冶金産業の発展に伴い、製錬条件はますます厳しくなっています。冶金装置（転炉、電気炉、取鍋など）で使用されるMgO-Cレンガに使用されるマグネシアは、化学組成の点で高密度および大きな結晶化度を必要とするだけでなく、組織構造の点でも必要です。
炭素源
従来の MgO{0}C レンガでも、広く使用されている低炭素 MgO-C レンガでも、主に炭素源として片状黒鉛が使用されます。 MgO-Cレンガ製造の主原料である黒鉛は、主にその優れた物性の利点を備えています: ① スラグに対して非濡れ性。 ②熱伝導率が高い。 ③ 熱膨張が低い。さらに、黒鉛と耐火物は高温でも共融しないため、高い耐火性が得られます。黒鉛の純度は、MgO-C レンガの性能に大きな影響を与えます。一般に、炭素含有量が 95% を超える、好ましくは 98% を超えるグラファイトを使用する必要があります。
グラファイトに加えて、カーボンブラックもマグネシアカーボンレンガの製造に一般的に使用されます。カーボンブラックは、炭化水素の熱分解または不完全燃焼によって生成される、高度に分散された黒色の粉末状炭素質材料です。カーボン ブラック粒子は小さく (1 μ m 未満)、比表面積が大きく、炭素質量分率が 90-99%、高純度、高い粉体抵抗率、高い熱安定性、低い熱伝導率を備えているため、カーボンの黒鉛化が困難です。カーボンブラックを添加すると、MgO-C レンガの耐剥離性が効果的に向上し、残留炭素含有量が増加し、レンガの密度が増加します。
バインダー
MgO-C レンガの製造に一般的に使用される結合剤には、コール タール、コール タール ピッチ、石油アスファルトのほか、特殊な炭素質樹脂、ポリオール、アスファルト改質フェノール樹脂、合成樹脂などが含まれます。使用される結合剤にはいくつかの種類があります。
1) アスファルト系物質。タールアスファルトは、黒鉛や酸化マグネシウムとの親和性が高く、炭化後の炭素残存率が高く、低コストな熱可塑性材料です。これまで広く使用されてきました。しかし、タールピッチには発がん性のある芳香族炭化水素、特に高濃度のベンゾ[b]ピレンが含まれています。現在、環境意識の高まりによりタールピッチの使用は減少しています。
2) 樹脂系物質。合成樹脂はフェノールとホルムアルデヒドの反応によって生成され、室温で耐火性粒子とよく混合できます。炭化後の残留炭素率は高く、現在、MgO-Cレンガの製造に使用される主なバインダーです。しかし、炭化後に形成されるガラス状の網目構造は、耐火物の耐熱衝撃性や耐酸化性にとって理想的ではありません。
3) アスファルトと樹脂を改質した物質。バインダーが炭化後に埋め込み構造やその場炭素繊維材料を形成できる場合、このバインダーは耐火材料の高温性能を向上させることになります。-
酸化防止剤
MgO-Cレンガの耐酸化性を向上させるために、少量の添加剤が加えられることがよくあります。一般的な添加剤には、Si、Al、Mg、Al Si、Al Mg、Al Mg Ca、Si Mg Ca、SiC、B4C、BN、および最近報告された Al-B-C および Al-SiC-C 系が含まれます。添加剤の作用原理は、おおまかに 2 つの側面に分けることができます。一方では、熱力学的観点、つまり使用温度において、添加剤または添加剤が炭素と反応して他の物質を生成します。この物質は、炭素および酸素よりも酸素との親和性が高く、炭素の酸化よりも優先して炭素を保護します。一方、速度論的な観点から見ると、添加剤は O2、CO、または炭素と反応して、密度の増加、細孔の遮断、酸素や反応生成物の拡散の阻害など、炭素複合耐火材料の微細構造を変化させる化合物を生成する可能性があります。
