Szilika téglasav-alapú tűzálló anyagok, amelyek elsősorban tridimitből, krisztobalitból és kis mennyiségű maradék kvarcból és üvegből állnak. Erősen ellenállnak a sav-alapú salaknak, de érzékenyek a lúgos salak által okozott korrózióra, és érzékenyek az olyan oxidok által okozott korrózióra, mint az Al2O3, K2O és Na2O. Tűzállóságuk terhelés alatt magas, 1640 fok és 1680 fok között mozog, közel a tridimit és a krisztobalit olvadáspontjához (1670 fok, illetve 1713 fok). Legnagyobb hátrányuk alacsony hősokkállóságuk, de tűzállóságuk hasonló a terhelés alatti tűzállóságukhoz. Kibírják a hosszú,{10}}magas hőmérsékleti használatot deformáció nélkül, így biztosítják a falazott szerkezetek szerkezeti szilárdságát működés közben.
A szilikatéglát elsősorban kokszolókemencék karbonizáló- és égéstereinek válaszfalaiban, valamint áztatógödrök, forró kohók, savanyú-tűzhelyes kemencék és üvegkemencék tetőiben vagy boltozataiban használják. A vasgyártási technológiában az olyan új technológiákat, mint a közvetlen redukció és az olvadt redukció fokozatosan termelő erőkké alakítják át. A koksziparban a kokszolókemence használata nélkül előállított "formázott kokszot" fejlesztettek ki, amely részben helyettesítheti a hagyományos kokszot.
A szilícium-dioxid tűzálló téglákat a legtöbb szinterezett tűzálló téglához hasonlóan fél{0}}száraz eljárással állítják elő, és alagútkemencékben égetik el. A gyártási folyamat során fellépő repedések az egyik fő oka a nagy selejt aránynak.
A szilikatéglák repedéseinek típusai
A szilícium téglák repedései a felületi repedések és a belső repedések kategóriába sorolhatók, ez utóbbiak rétegrepedésekként is ismertek. A felületi repedések további kategóriába sorolhatók: keresztirányú repedések, hosszanti repedések és hálózati repedések. A szilícium-dioxid téglákat félig{2}}száraz prés-formázási módszerrel állítják elő, hogy sűrű zöldtesteket hozzanak létre. A zöldtestre kifejtett nyomás iránya mentén keletkező repedések keresztirányú, míg a nyomásirányra merőlegesen keletkező repedések függőleges repedések. A hálózati repedések több repedésből állnak, amelyek pókhálós mintázatban vannak elosztva a szilikatégla felületén.
A szabványos szilikatéglák esetében jellemzően a zöld testet átnyomják a vastagságán. A szilícium-dioxid tűzálló téglák formázási folyamata lényegében egy olyan folyamat, amelyben a részecskéket tömörítik a nyersdarabban, és eltávolítják a levegőt, ezáltal sűrű nyersdarabot képeznek. Gépi-sajtolás után a téglák olyan előnyöket mutatnak, mint a nagy sűrűség, szilárdság, minimális száradási és égetési zsugorodás, valamint könnyen szabályozható termékméretek. Ha azonban a gépi sajtolási folyamatot nem megfelelően irányítják, a nyomás irányára merőleges lemezes repedések keletkezhetnek a nyersdarabban a nyomás alá helyezési folyamat során. Ezért a szilícium-dioxid tűzálló téglák rétegrepedései, vagy egyszerűen laminálásai is hosszanti repedések.
A tégla formázása vagy szárítása után a nagy rétegek azonnal észlelhetők. A téglákon belüli kisebb rétegződések azonban csak kiégetés után válnak észrevehetővé, mivel az égetés közbeni hőterhelés hatására tovább tágulnak. A repedéseket tartalmazó téglák, különösen a laminált téglák hajlamosak a törésre, ami használhatatlanná teszi őket, és csökkenti a szilikatégla termékek hozamát.
Kulcsfontosságú intézkedések a szilikatéglák repedéseinek kialakulásához és megelőzéséhez
1. Gépi préselés
A szilikatéglák laminálását elsősorban a gépi{0}}préselési folyamat helytelen vezérlése okozza, és néha gépi-repedésnek is nevezik. A szilícium-dioxid tűzálló téglák nyersanyagai és nyersdarabjai három anyagfázisból állnak: szilárd anyagból, vízből vagy más kötőanyagból és levegőből. A mechanikus présformázás vagy préselés teljes folyamata során a szilárd és folyékony fázis mennyisége nem változik, miközben a nyomás hatására a nyersdarabban lévő levegő mennyisége összenyomódik és csökken, és ennek megfelelően csökken az összenyomott nyersdarab térfogata is. A sajtolószerszám-préselési folyamat nagyjából a következő három szakaszra osztható: (1) Az első szakaszban, nyomás hatására, a nyersdarabban lévő részecskék elkezdenek mozogni, és sűrűbb köteggé alakulnak át. Ennek a folyamatnak a jellemzője a nyilvánvaló tömörítés. Amikor a nyomás egy bizonyos értékre emelkedik, a második szakaszba lép. (2) A második szakaszban a részecskék rideg és rugalmas deformáción mennek keresztül. Miután a nyersdarabot bizonyos mértékig összenyomták, a további tömörítés akadályozott. Amikor a nyomás növekszik, és eléri azt a külső erőt, amely a részecskék ismételt deformálódását okozza, a nyersdarab újra-összenyomódik, és ennek megfelelően nő a nyersdarab sűrűsége. Ebben a szakaszban a kompresszió és a nyomásgyakorlás rövidebbé és gyakoribbá válik. (3) A harmadik szakaszban a határnyomás alatt a nyersdarab relatív sűrűsége alapvetően stabil és nehezen növelhető. A tégladarab préselése befejeződött. A préselési eljárás során a zöld test rugalmas utóhatások miatti késleltetett tágulását 2% alá kell csökkenteni. Ennek elmulasztása gyakran a termék visszautasítását eredményezi a préselési folyamat során. Ha a zöld test az alkalmazott nyomás iránya mentén "rétegsűrűséget" alkot, 2%-ot meghaladó sűrűségkülönbséggel, valószínűleg rétegrepedések lépnek fel a zöld testen belül. Ez az égetés során egyenetlen hőtáguláshoz vezet, ami jelentős hőfeszültséget és a sűrűségi rétegekkel párhuzamos hosszirányú repedések kialakulását eredményezi, ami a termék kilökődését eredményezi.
A préselés során a nyomást a részecskék közötti belső súrlódás, a részecskék és a formafal közötti külső súrlódás, valamint a préselt zöld test deformációjának leküzdésére használják. A nyomófejtől való távolság növekedésével a zöld test belső nyomása csökken.
Ezért a szilícium-dioxid téglák préselésekor a legjobb, ha rövid, kis méretarányú formákat használunk, nem pedig a nagy méretarányú magas formákat, hogy biztosítsuk az egyenletes nyomáseloszlást a zöld testen belül. Ugyanakkor bizonyos lágyítókat és felületaktív anyagokat visznek be a nyersdarabba, hogy csökkentsék a belső súrlódási és nyomásátviteli veszteségeket; a formák felületét javítják vagy kenik a külső súrlódás csökkentése érdekében; a kétoldalas{1}}préselés a vak L/D arányának csökkentésére szolgál; és többszörös nyomás alá helyezést alkalmaznak, kezdve könnyűvel, majd erősen, hogy megakadályozzák a túlzott nyomás felgyülemlését a nyersdarabon belül, és kiküszöböljék a rugalmas utóhatásokat. Ezek az intézkedések javítják a nyomás és a sűrűség egyenletességét a vakpróbán belül. Ez megakadályozza a nagy sűrűséget a nyomásfelület közelében és az alacsony sűrűséget a nyomófelülettől távol a szilikatéglában, ezáltal csökkentve a rétegsűrűség és a repedések kialakulását.
Ezenkívül szilícium-dioxid tégla nyersdarabokat állítanak elő adalékanyag, klinker, golyósmalom por, mineralizáló, szulfitpép hulladéklúg és lágyító összekeverésével. A nyersdarab dagasztási folyamatának javítása szintén hozzájárulhat a nyersdarab sűrűségének növeléséhez. A fizikai keveréstechnika szempontjából az anyagok azonos fázisban történő mozgását keverésnek, a különböző fázisú anyagok mozgását keverésnek, a nagy-viszkozitású folyadékok és szilárd anyagok összekeverését dagasztásnak (dagasztás és keverés) nevezzük. Megfelelő dagasztással finom por bevonható a nagyobb részecskék köré, hatékonyan eltávolítva a gázokat és növelve a tégla sűrűségét, ezáltal csökkentve a tégla porozitását.
2. Kiégetési folyamat
A szilikatéglák szinterezése lényegében a SiO2 polikristályos átalakulása. Az ásványi anyagok hatására a szilícium-dioxid nyersanyag lassan szintereződik, lényegében tridimitté és krisztobalittá alakul, csak kis mennyiségű maradék kvarccal. Használat közben a szilícium-dioxid tűzálló téglák teljes térfogatnövekedése 1,5% és 2,2% között van, ha 1450 fokra hevítik. Ez a maradék tágulás tömíti a habarcshézagokat, jó tömítettséget és szerkezeti szilárdságot biztosítva a szilikatégla falazatban. Ezenkívül a SiO2 polikristályos átalakulása azt diktálja, hogy a szilika tűzálló téglák a tűzálló anyagok figyelésének középpontjában álljanak a kezdeti kemencés égetési fázisban, a lassú és egyenletes hevítési sebesség a jellemző. Mivel a - és a -krisztobalit szilícium-dioxid tűzálló téglákban történő kristályos átalakulása 150-300 fokos hőmérsékleti tartományban jelentős térfogathatással jár, különös gondot kell fordítani arra, hogy a kemencés égetés során a hőmérsékletet ebben a tartományban lassan emeljük.
A szilikatéglák égetése során fellépő fizikai és kémiai változások a következőkben foglalhatók össze:
① A téglákban lévő maradék nedvességet 150 fok alatt eltávolítják.
② A Ca(OH)2 450-550 fok között kezd bomlani, és 550 fokban fejeződik be. Ezen a ponton a szilícium-dioxid tégla részecskék közötti kötések felszakadnak a CaO és más anyagok hatására, ami szilárdságcsökkenést és törékeny téglát eredményez.
③ 550{1}}650 fokon a -kvarc téglák monokvarczá alakulnak, ami térfogatnövekedést okoz.
④ 600{1}}700 fokon szilárd fázisú reakció megy végbe a CaO és a SiO2 között, növelve a tégla szilárdságát.
⑤ 800{1}}1100 fokon folyékony-fázisú reakció megy végbe a téglákban, ami gyorsan növeli a tégla szilárdságát. 1100 foktól kezdve a kvarc átalakulási sebessége jelentősen megnő, és kis sűrűségű kvarc képződik, ami jelentős térfogatnövekedést okoz.
⑥ 1300-1350 fokon a tridimit és a krisztobalit mennyiségének növekedése miatt a zöld test valódi fajsúlya csökken, és nő a térfogat-tágulás, ami repedéshez vezethet.
⑦ 1350-1470 fokon a kvarc átalakulási foka és az ebből eredő tágulás nagyon nagy. Csak a monokvarc, a metastabil krisztobalit, a mineralizáló szerek és a szennyeződések kölcsönhatásba lépve folyékony fázist képeznek, és behatolnak a kvarcrészecskékbe, és repedéseket képeznek, amikor metastabil krisztobalit keletkezik, ami elősegíti a monokvarc és a metastabil krisztobalit folyamatos feloldódását a kialakult folyadékfázisban, így az oxigén túltelített kristályformája, majd a folytonos oxigén olvadékából szilícium olvadék. stabil tridymitből. Ebben az időben minél nagyobb a folyadékfázis viszkozitása, annál gyorsabb a szilikatégla átalakulási sebessége, és annál nagyobb a repedések lehetősége a tégla zöld testében. Ezért annak elkerülése érdekében, hogy a szilícium-dioxid tégla az égetési folyamat során kristályforma változáson menjen keresztül, amelyet nagy térfogatváltozások kísérnek, amelyek repedések kialakulásához vezetnek, a következő eljárási intézkedéseket kell tenni:
(1) Szabályozza a különböző égetési hőmérséklet-tartományok fűtési sebességét. A fűtési sebességet le kell lassítani, ha a hőmérséklet 600 fok alatt van. A felmelegedés sebessége felgyorsítható, ha a hőmérséklet 600 fok és 1000 fok között van. A fűtési sebességnek lassúnak kell lennie, ha a hőmérséklet 1100 és 1300 fok között van. Ha a hőmérséklet 1300 fok és az égetési hőmérséklet (1430 fok és 1450 fok) között van, a fűtési sebességnek a leglassabbnak kell lennie az égetési folyamat során. Amikor az égetett szilikatéglákat 600 fok alá hűtjük, különösen 300 fokon, lassan kell lehűteni. Ezzel hatékonyan lehet pufferelni a kristálytranszformáció térfogatváltozását, növelve a tridimit és krisztobalit tartalmát, elkerülve a repedések kialakulását.
(2) A magas-hőmérsékletű égetési szakaszban redukáló atmoszférát kell használni, amely elősegíti az alacsony-értékű vas-oxid mineralizációját, és elősegíti a tridimit nagymértékű-termelését. Ellenkező esetben oxidáló atmoszférában, különösen, ha az ásványianyag nem elegendő, a -kvarc nagy része -krisztobalittá alakul. Ezt az átalakítást "száraz átalakításnak" nevezik. A száraz átalakítás során a téglatest egyenetlen térfogat-tágulása és a folyadékfázisú pufferfeszültség hiánya miatt a termék szerkezete meglazul, megreped. Ugyanakkor a szilikatégla égetésének különböző hőmérsékleti fokozataiban megfelelő szigetelést kell végezni, hogy a szilikatéglák ésszerű fázisösszetételűek legyenek, és megfeleljenek a felhasználási követelményeknek.
(3) Javítsa a félkész termékek betöltési rendszerét a repedések valószínűségének csökkentése érdekében. A szilícium-dioxid tűzálló téglák keresztirányú repedéseit, azaz a termék nyomási irányával párhuzamos repedéseket általában a termék különböző részeinek égetés közbeni egyenetlen felmelegedése okozza. Leginkább a téglarakáson kívül, a tűznek kitett-felületen jelennek meg, különösen a felső termék felületén. A szilícium-dioxid tűzálló téglák felületén kialakuló hálórepedések, amellett, hogy magának a zöldtestnek a mikroszkopikus méretű egyenetlenségei az egyenetlen dagasztás vagy az alapanyagok változása miatt, általában a termék túl magas hőmérsékletre, nagy ingadozásokkal történő felmelegítéséből adódnak. Betöltéskor speciális szilícium téglákat kell elhelyezni a kemencekocsi belsejében, a szokásos közönséges téglákat pedig a kemencekocsin kívül; a speciális -formájú téglák kiálló részeit vagy a repedésre hajlamos részeket befelé kell helyezni; a kemence tetejét vékony téglával kell lefedni, hogy elkerüljük a láng közvetlen becsapódását stb. Ellenkező esetben több repedés keletkezik.
A repedések a szilíciumtégla hozamát és teljesítményét befolyásoló fő tényező. A présöntési és égetési folyamatok elsajátítása kulcsfontosságú a szilikatéglák repedéseinek megelőzésében. A szilícium-dioxid nyersanyagok elméleti és tényleges átalakítása változó, és az égetési ütemtervet valós időben kell módosítani a nyersanyagok, a tégla típusának és egyéb tényezőknek a változásai alapján. A szilikatégla nyersdarabok előkészítése és minősége fontos, sőt kritikus tényező. Csak az egyes folyamatlépések szigorú ellenőrzésével lehet hatékonyan és alacsony energiafelhasználással nagy-teljesítményű szilikatéglákat előállítani.
