بررسی اثر افزودن نانو کاربید سیلیسیم و نانوتیتانیا بر خواص آجرهای دیرگداز منیزیت- گرافیت

مواد دیرگداز منیزیت-گرافیت(mgo-x-c ) به طور گسترده در صنعت ساخت فولاد، عمدتا در پاتیل ریخته گری فولاد، کنورتورهای پایه اکسیژنی، کوره های قوس الکتریکی و همچنین در تولید فولاد ثانویه استفاده می شوند. عمدتا به دلیل سازگاری خوب ، مقاومت در برابر شوک حرارتی، انبساط حرارتی کم، مقاومت عالی در برابر خوردگی، مقاومت بالا دربرابر نفوذ سرباره و ترشوندگی کم می باشد. در دیرگدازهای منیزیت- گرافیت معمولا 20-8 درصد وزنی گرافیت استفاده می شود. عملکرد کربن بسته و متراکم کردن ساختار متخلخل، بهبود خوردگی سرباره و فلز با توجه به ویژگی عدم ترشوندگی و بهبود مقاومت در برابر شوک حرارتی به دلیل هدایت حرارتی بالا و انبساط حرارتی پایین می باشد. با این حال آجر دیرگداز در اختلاط با کربن از دو مشکل اصلی استحکام مکانیکی پایین و استعداد اکسیداسیون بالای کربن در دمای بالا رنج می برد. کربن از مقاومت پایین در برابر اکسیداسیون رنج می برد و می تواند به شکل های co و co2 اکسید شده و در نتیجه یک ساختار متخلخل با استحکام و مقاومت پایین در برابر خوردگی ایجاد خواهد کرد. پیشگیری از اکسیداسیون کربن با استفاده از آنتی اکسیدان ها است که با اکسیژن خارجی واکنش نشان می دهند و اکسیده می شوند و از کربن محافظت می کنند که نتیجه آن سبب حفظ ساختار آجر و خواص آن می گردند. در این پژوهش اثر نانو ذرات کاربید سیلیسیم و نانو ذرات تیتانیا بر خواص آجرهای دیرگداز mgo-c مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور چگالی ظاهری، تخلخل ظاهری آجرهای دیرگداز در دماهای c?200و c?1650، استحکام فشاری سرد(ccs) در دمایc?1650 ، مقاومت در برابر اکسیداسیون در دماهای c?1200 و c?1400 و مقاومت در برابر خوردگی در دمای c?1650 مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بررسی های خوردگی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) مورد مطالعه قرار گرفت و فازهای تشکیل شده به کمک دستگاه پراش پرتو ایکس(xrd) تعیین گردید. بررسی ها نشان می دهد که افزودن نانو ذرات به دلیل کم بودن مقدار مصرفی در دماهای پایین تاثیر چندانی بر چگالی و تخلخل ظاهری ندارد. اما در دمای c?1650 به دلیل سنتز فازهای کاربید سیلیسیم از نانو تیتانیا و سنتز فازهای سیلیکاتی از نانو کاربید سیلیسیم و سیلیس منجر به تولید گازco و خروج آن از سیستم و کاهش چگالی ظاهری و افزایش تخلخل ظاهری می گردد. اما در بررسی استحکام فشاری سرد مشخص گردید که افزودن نانو ذرات کاربید سیلیسیم سبب بهبود استحکام فشاری سرد می گردد که افزایش در مقدار 3/0 درصد وزنی بالاتر می باشد. همچنین نتایج بدست آمده نشان داد که افزودن نانو ذرات تیتانیا و سیلیس به دلیل تخلخل بالاتر در نمونه های حاضر استحکام فشاری کاهش می یابد و این کاهش با افزایش مقدار مصرفی به 9/0 درصد وزنی بیشتر می باشد. اما در بررسی های مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی مشخص گردید که افزودن هم زمان نانو ذرات تیتانیا و کاربید سیلیسیم به دلیل استفاده از هر دو مکانیزم ضد اکسیدانی بیشترین تاثیر را در بهبود خواص فوق داشته اند. همچنین نتایج حاصل نشان داد که افزودن نانو ذرات ذکر شده در کل سبب بهبود مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی می شوند که این بهبود در 6/0 درصد وزنی بیشتر می باشد.