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2 L'influenza dei materiali nano-carbonio sui refrattari multi-carbonio

La fonte di carbonio citata nei tradizionali refrattari contenenti carbonio è per lo più grafite. Secondo la quantità di grafite, è diviso in refrattari multi-carbonio e refrattari a basse emissioni di carbonio. Si ritiene generalmente che i refrattari contenenti carbonio con contenuto di grafite non superiore all'8% diventino refrattari a basse emissioni di carbonio, e i refrattari contenenti carbonio con contenuto di grafite superiore all'8% diventano refrattari multi-carbonio.

Studi hanno dimostrato che l'introduzione della grafite può aumentare la resistenza agli urti termici e la resistenza alla corrosione dei prodotti refrattari. Tuttavia, se il contenuto di grafite è troppo elevato, la resistenza all'ossidazione dei prodotti refrattari peggiorerà. La grafite interagirà con l'aria durante l'uso ad alta temperatura. L'ossigeno reagisce per generare gas CO e CO2, che fanno aumentare la porosità dei prodotti refrattari, riducono la resistenza alla corrosione dei materiali refrattari e quindi riducono la durata dei materiali refrattari; carbonio eccessivo nel processo di fabbricazione dell'acciaio, aumenterà il contenuto di carbonio nell'acciaio fuso, che è un fattore influente che non favorisce la produzione di acciaio a basse emissioni di carbonio e acciaio pulito; il processo di perdita di carbonio è accompagnato da una grande quantità di perdita di calore, che non favorisce il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni nel processo di produzione dell'acciaio e aumenta i costi di produzione della siderurgia. . Tuttavia, se il contenuto di grafite viene ridotto da solo, la resistenza agli urti termici e la resistenza alla corrosione dei prodotti refrattari saranno notevolmente ridotte. Non favorisce la conservazione delle proprietà refrattarie.

Nanotubi di carbonio e grafene nei nanomateriali di carbonio sono stati scoperti per la prima volta rispettivamente nel 1991 e nel 2004. A causa delle loro proprietà uniche, hanno attirato l'attenzione di molti studiosi. Allo stesso tempo, si prevede che miglioreranno le proprietà meccaniche dei refrattari a basse emissioni di carbonio. Fonte di carbonio. Molti studiosi hanno studiato l'influenza dei materiali nano-carbonio sulle proprietà dei materiali refrattari nel contesto del multi-carbonio, e hanno ottenuto molti risultati. Ad esempio, Zhu et al. , E ha studiato le differenze nella microstruttura, nelle proprietà meccaniche e nella resistenza agli urti termici dei refrattari magnesia-carbonio con nanotubi di carbonio come fonte di carbonio e grafite a scaglie come fonte di carbonio. Gli esperimenti dimostrano che quando i nanotubi di carbonio sono usati come fonte di carbonio e sinterizzati a 1000 °C e 1400 °C, mostrano proprietà meccaniche più elevate rispetto alle fonti di carbonio della grafite. Questo risultato mostra che i nanotubi di carbonio sono usati come fonte di carbonio da aggiungere ai prodotti refrattari magnesia-carbonio. I prodotti refrattari magnesia-carbonio possono essere rinforzati e irrigiditi. Per il confronto della resistenza agli urti termici dei refrattari magnesia-carbonio, mostra anche prestazioni migliori rispetto alla grafite a scaglie. La resistenza agli urti termici dei refrattari magnesia-carbonio con il 5% di nanotubi di carbonio è equivalente a quella dei refrattari magnesia-carbonio con grafite a scaglie al 10%.

hanno preparato i refrattari Al2O3-C contenenti nanofogli di ossido di grafene (GON) con alluminio, silicio e SiO2 come additivi. I risultati hanno mostrato che rispetto ai refrattari Al2O3-C senza GON, i refrattari Al2O3-C drogati con GON Sono stati migliorati i normali modulo di temperatura del materiale di rottura (CMOR), modulo flessurale (E), curve di forza e spostamento e altre proprietà meccaniche. Questo miglioramento è attribuito all'effetto rinforzante dei GON a 800 °C e all'effetto di rafforzamento sinergico con fiocchi di grafite e formazione di baffi in situ a 1000 ~ 1400 ° C. La tabella 1 mostra i dati specifici dell'esperimento.

Tabella 1 Modulo di rottura della temperatura ambiente e modulo flessurale di diverse quantità di campioni di nanofoglio di ossido di grafene sparati a temperature diverse

ha studiato gli effetti dei nanofogli di ossido di grafite (GONS), dei nanotubi di carbonio (CNT) e del nero fumo (CB) sull'evoluzione della microstruttura, sulle proprietà meccaniche e sulle proprietà termomeccaniche dei refrattari magnesia-carbonio. Viene confrontato con i tradizionali refrattari magnesia-carbonio contenenti grafite a scaglie al 10% preparata nelle stesse condizioni. A causa dell'esistenza del nano-carbonio e della formazione in situ della fase ceramica in MA. Il componente contenente nanotubi di carbonio ha un modulo di rottura del freddo più elevato dopo la cokeria a 1000 °C e 1400 °C, e l'aggiunta di nanocarbonio migliora la resistenza agli urti termici del materiale.

Ha usato nitrato di nichel come catalizzatore e resina fenolica come legante per studiare l'effetto della sintesi in situ dei nanotubi di carbonio sulle proprietà dei refrattari magnesio-alluminio-carbonio. Gli esperimenti dimostrano che il 3% di nitrato di nichel può catalizzare la modifica e il riarrangiamento strutturale della resina fenolica nel processo di trattamento termico per formare nanotubi di carbonio, e la sintesi in situ dei nanotubi di carbonio migliora le proprietà meccaniche dei prodotti refrattari magnesio-alluminio-carbonio. I punti di forza della compressione a temperatura ambiente a 800°C, 1000°C, 1200°C e 1400°C sono aumentati rispettivamente del 10,15%, 30,75%, 41,09%, 25,62%. Allo stesso tempo, la densità di volume del prodotto aumenta e la porosità diminuisce, con conseguente ulteriore miglioramento della resistenza all'ossidazione dei prodotti refrattari magnesio-alluminio-carbonio.

ha usato il ferrocene come catalizzatore e la resina fenolica come legante per studiare l'effetto dell'addizione ferrocenica sulle prestazioni dei refrattari alluminio-carbonio. L'esperimento ha dimostrato che l'aggiunta di ferrocene dovrebbe essere dell'intervallo 0-2%, specialmente dopo il trattamento termico a 1000 °C, è utile migliorare le proprietà meccaniche del prodotto, e poiché l'aggiunta di ferrocene catalizza la resina fenolica nel processo di trattamento termico, l'interno del prodotto forma nanomateriali di carbonio in situ e i nanomateriali di carbonio formati in situ aiutano a reagire con l'additivo Si per formare baffi β-SiC , che migliora ulteriormente la resistenza del refrattario alluminio-carbonio. Tuttavia, l'aggiunta di catalizzatore non può cambiare la resistenza all'ossidazione dei refrattari alluminio-carbonio.

Nel contesto del multi-carbonio, le proprietà meccaniche dei materiali refrattari possono essere migliorate indipendentemente dal fatto che i nanomateriali di carbonio siano aggiunti direttamente o che i nanomateriali di carbonio siano sintetizzati in situ. Dopo il trattamento termico, i materiali di grafite e nano-carbonio migliorano congiuntamente le proprietà meccaniche dei materiali refrattari. Quando un certo antiossidante viene aggiunto ai prodotti refrattari, i materiali nano-carbonio hanno maggiori probabilità di interagire con baffi ceramici con determinate proprietà antiossidanti e migliorare ulteriormente le proprietà refrattarie. Durezza. A causa dell'esistenza di alcuni difetti nei materiali nano-carbonio, l'ossidazione e l'alterazione strutturale sono soggette a verificarsi, con il risultato di materiali nano-carbonio che non possono sostituire completamente la grafite come fonte di carbonio sotto uno sfondo multi-carbonio, e l'effetto di sostituire parzialmente la grafite come fonte di carbonio è relativamente buono.

Tuttavia, sullo sfondo del multi-carbonio, quando i nanomateriali di carbonio vengono aggiunti direttamente, la ricerca sul meccanismo di cambio della struttura dei nanomateriali di carbonio con l'aumento della temperatura è ancora oscura, specialmente a temperature superiori a 1400 °C, la ricerca non è stata coinvolta troppo. In diverse atmosfere, come l'influenza dell'ossidazione dell'atmosfera e la riduzione dell'atmosfera sui materiali nano-carbonio, la ricerca di cui sopra non ha svolto ricerche mirate. Il processo di introduzione di materiali nano-carbonio con il metodo di crescita in situ può catalizzare il meccanismo di riflessione concreto dei baffi in fase ceramica in una certa misura, e ha bisogno di ulteriori discussioni.

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