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硅質(zhì)耐火材料制備工藝硅磚生產(chǎn)的工藝流程大體可分為原料的組成選擇、成形、燒成及冷卻四個(gè)主要過(guò)程。 硅磚要求的粒度一般是大于1mm的顆粒占30%~35%,0.09~1mm的顆粒占35%~40%,余下的小于0.09mm。硅質(zhì)坯體加熱時(shí)的松散與燒結(jié)能力取決于顆粒組成中粗細(xì)兩種粒度的性質(zhì)和數(shù)量,粗顆粒轉(zhuǎn)變?cè)诤艽蟪潭壬习l(fā)生在細(xì)顆粒轉(zhuǎn)變和硅體開(kāi)始燒成之后。所以粗顆粒轉(zhuǎn)變時(shí)體積膨脹是磚體趨于松散以至開(kāi)裂的基本因素。相反,細(xì)顆粒多處于顆粒堆積的孔隙中,細(xì)顆粒本身的膨脹不僅對(duì)磚坯的膨脹影響小,而且因具有較大的比表面積,在高溫下與礦化劑作用而使燒結(jié)能力增加。因此,希望在磚坯中有足夠數(shù)量的細(xì)顆粒含量,以提高磚坯昀燒結(jié)性。礦化劑必須在球磨機(jī)中細(xì)磨,使大于0.5mm的顆粒不超過(guò)1%~2%,小于0.09mm的顆粒大于80%。 符合粒度要求的原料選好后,可進(jìn)入成形階段制備硅磚坯料。坯料的成形性能受顆粒組成、水分和加入物的影響,調(diào)整這些因素可以改善坯料的成形性能。由于硅質(zhì)坯料的結(jié)合性和可塑性都很差且質(zhì)硬,因此,為了保證制得致密磚坯,需要采用加壓成形,通常成形壓力應(yīng)不低于100~150MPa。 將成形并干燥后的磚坯送入燒成窯內(nèi)燒結(jié)。在燒成過(guò)程中伴隨有大量的物理化學(xué)變化,如磚坯中殘余水的排除,石灰乳的脫水反應(yīng),二氧化硅的晶型轉(zhuǎn)換,氧化鈣與二氧化硅、氧化鐵與二氧化硅的固相反應(yīng)等。根據(jù)這些變化的特點(diǎn),可制定出燒成制度。在600℃以下時(shí),雖有β-α的二氧化硅晶型轉(zhuǎn)變以及伴隨的體積變化,但由于坯體的導(dǎo)熱性差,加熱時(shí)的坯體中心部位溫度低于表面溫度,因此β-α石英轉(zhuǎn)變不是在瞬間完成的,而是發(fā)生在某一溫度范圍,在坯體內(nèi)不會(huì)引起很大的應(yīng)力,且對(duì)坯體強(qiáng)度影響不大,因此,在此階段,可用較快而均勻的升溫速度燒成,通常在20~600℃間的升溫速率為20℃/h;在600~1100℃溫度范圍內(nèi),因磚坯體積變化不大,強(qiáng)度逐漸提高,不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大熱應(yīng)力,在保證磚坯均勻加熱的前提下,可快速升溫,一般采用250℃/h的升溫速度;在1100℃至燒成最高溫度范圍內(nèi),晶型轉(zhuǎn)變及體積變化均很顯著,它是決定磚坯出現(xiàn)裂紋與否的關(guān)鍵階段,這個(gè)階段升溫速度應(yīng)逐漸降低,并能緩慢均勻升溫。 硅磚最高燒成溫度應(yīng)不超過(guò)1430℃。燒成溫度過(guò)高時(shí),方石英生成量多,導(dǎo)致燒成廢品率增加。硅磚燒成至最高燒成溫度時(shí),通常根據(jù)制品的形狀大小、窯的特性、晶型轉(zhuǎn)變難易、制品要求的密度等給以足夠的保溫時(shí)間,一般波動(dòng)在20~48h。硅磚燒成后,高溫下(600~800℃以上)可以快冷;低溫時(shí)因有方石英和磷石英的快速晶型轉(zhuǎn)變,產(chǎn)生體積收縮,故應(yīng)緩慢冷卻。 |