Antioksidan ilavelerin magnezya karbon tuğlaların malzeme özelliklerine etkileri
Effects of antioxidant additions on the material properties of magnezya karbon bricks
Yazar: SADETTİN ZENCİ
Danışman: PROF. DR. ALİ GÜNGÖR
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Demir çelik endüstrisinin gelişmesine paralel olarak en düşük maliyet ile en yüksek kalitede çeliği üretecek yöntemler geliştirilmektedir. Demir çelik sanayisinde bazik refrakter malzeme olarak kullanılan MgO-C tuğlaların özeliklerinin geliştirilmesi için araştırmalar yapılmaktadır. Refrakterlerin ömrü arttırılarak üretimin devamlılığı sağlamak ve maliyetleri düşürmek işletmelerin en önemli parametreleri arasındadır. Refrakter – cüruf ve refrakter – sıvı çelik arasında oluşan reaksiyonlar, refrakterlerin kimyasal ve mekaniksel kararlılığı olumsuz etkilemektedir. Bunlardan dolayı, refrakterlerin cüruf korozyon ve aşınma dirençlerinin, kimyasal kararlılığının ve mekanik özelliklerinin geliştirilmesi işletmeler açısından önem arz etmektedir.

Bu çalışmada, metal antioksidanların MgO-C tuğlaların fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerine etkileri incelenmiştir. Farklı oranda C içeren (iki farklı oranda;  
%8 ve %12 C) MgO-C refrakterlere %1-2-3 oranlarında Al, Mg ve Al+Mg (Al ve Mg eşit miktarlarda) metal antioksidanları ilave edilmiştir. MgO-C'den üretilen refrakter krozelerin içerisine Kardemir A.Ş.'den temin edilen cüruf konulmuştur. Cüruf içeren refrakter krozeler 1555 ˚C'ye kadar kademeli ısıtılıp 2 saat bekleme ve ardından fırında soğutma ile refrakter-cüruf korozyon testleri uygulanmıştır. Ayrıca, refrakterlerin karbon oksidasyon indeksi, porozitesi, soğuk basma mukavemeti ve yoğunluğu belirlenmiştir. 

Refrakter malzemelerde antioksidan miktarının artması porozite ve oksidasyon indeksini olumlu etiklemiştir. Sonuçlara göre, en düşük porozite ve oksidasyon indeksi %12 C ve %3 Mg antioksidan içeren refrakter malzemede gözlemlenmiştir. En iyi soğuk basma mukavemeti ve kütle kaybı değerleri Al+Mg antioksidan içeren % 8 C'lu refrakter malzemede gözlemlenmiştir. Yoğunluk ölçümlerine göre, % 8 C oranına sahip %3 Mg antioksidan içeren refrakter malzeme en yüksek yoğunluğa sahiptir.

Antioksidan ilavesi refrakter malzemelerin porozite, yoğunluk, soğuk basma dayanımı ve oksitlenme direncini pozitif etkilemiştir. Antioksidanlar içerisinde, Mg antioksidanının daha etkili olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In line with the development of the iron and steel industry, methods are being developed to produce the highest quality steel with the lowest cost. Researches are carried out to improve the properties of MgO-C bricks used in iron and steel industry as alkaline refractory material. Increasing the life span of refractories and ensuring the continuity of production and reducing the costs are among the most important parameters of the enterprises. Reactions between refractory-slag and refractory-liquid steel adversely affect the chemical and mechanical stability of refractories. Therefore, the development of slag corrosion and wear resistance, chemical stability and mechanical properties of refractories are important for the enterprises.

 
In this study, the effects of metal antioxidants on physical, chemical and mechanical properties of MgO-C bricks were investigated. Al, Mg and Al + Mg (Al and Mg equal amounts of) metal antioxidants were added in 1-2-3% to MgO-C refractories containing different amounts of C (8% and 12%). Slags obtained from Kardemir A.Ş. was placed inside the refractory crucibles produced from MgO-C. Refractory crucibles containing slag were gradually heated up to 1555oC and refractory-slag corrosion tests were carried out by holding for 2 hours and then cooling in the furnace. Also, carbon oxidation index, porosity, cold compressive strength and density of the refractories were determined.

Increasing the amount of antioxidants in refractory materials have positive effects on the porosity and oxidation index. According to the results, the lowest porosity and oxidation index were observed at the refractory material containing 12 %C and 3 % Mg as antioxidant. However, the best cold compression strength and mass loss values were observed at the refractory material with 8 % C that contains Al+Mg antioxidants. According to the density measurements, the refractory material with 8 % C and 3 % Mg antioxidant have the highest density. 

The addition of antioxidants positively influenced the porosity, density, cold compression strength and oxidation resistance of refractory materials. Among the antioxidants, Mg antioxidant was found to be more effective.