- 耐火材料概論(第二版)
- 宋希文 安勝利等
- 6823字
- 2020-01-19 14:48:11
2.4 耐火材料的成型
借助外力和模型將坯料加工成為具有一定尺寸、形狀和強(qiáng)度的坯體或制品的過(guò)程叫成型。成型是耐火材料生產(chǎn)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)成型可獲得結(jié)構(gòu)均勻、致密并具有一定強(qiáng)度的磚坯。耐火制品的成型方法很多,按坯料含水量的多少可分為半干法(坯料水分5%左右)、可塑法(水分15%左右)和注漿法(水分40%左右)。耐火制品生產(chǎn)中可根據(jù)坯料的性質(zhì)、制品的形狀、尺寸和工藝要求來(lái)選用成型方法。
一般的耐火制品多采用半干法成型。半干法成型由于坯料水分較低,可使用壓磚機(jī)壓制,壓制后的坯體強(qiáng)度高,可隨意搬動(dòng)而不易損壞。半干法成型適用于熟料含量不同的(50%~100%)坯料,可塑法成型適用于制造大型或復(fù)雜的制品,注漿法則適用于生產(chǎn)空薄壁的各種類(lèi)型的高級(jí)耐火制品。
不論采用何種方法,成型后的耐火制品坯體均應(yīng)滿足下列要求:①形狀、尺寸和精度符合設(shè)計(jì)要求;②結(jié)構(gòu)均勻、致密,表面及內(nèi)部無(wú)裂紋;③具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度;④符合預(yù)期的物理性能要求。
2.4.1 機(jī)壓成型法
機(jī)壓成型法是使用壓磚機(jī)將坯料壓制成坯體的方法。一般機(jī)壓成型均指含水量為4%~9%的半干料成型方法。常用的設(shè)備有摩擦壓磚機(jī)、杠桿壓磚機(jī)和液壓機(jī)等。
成型過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)使坯料內(nèi)顆粒密集和空氣排出、形成致密坯體的過(guò)程。為獲得致密的坯體,必須給予坯料足夠的壓力。壓力的大小應(yīng)能夠克服坯料顆粒間的內(nèi)摩擦力、坯料顆粒與模壁間的外摩擦力以及由于坯料水分、顆粒及其在磨具內(nèi)填充不均勻而造成的壓力分布不均勻性。這三者之間的比例關(guān)系取決于坯料的分散度、顆粒組成、坯料水分、坯體的尺寸和形狀等。雖然壓力與坯體致密化的關(guān)系由若干理論公式可供計(jì)算,如坯體氣孔隨壓力成對(duì)數(shù)關(guān)系而變化等,但通常用試驗(yàn)方法近似地確定坯體所需的單位面積壓力,并以此決定壓磚機(jī)應(yīng)有的總壓力。
機(jī)壓成型除對(duì)坯料水分有一定要求外,對(duì)其顆粒度也有一定要求,如應(yīng)有合理的粒級(jí)配比,堆積密度盡可能大。一般臨界粒度為3~5mm,小于0.088mm的細(xì)粉含量應(yīng)在35%~45%范圍內(nèi)。
機(jī)壓成型的磚坯最易出現(xiàn)的缺陷是層裂和層密度現(xiàn)象。層裂是在加壓過(guò)程中形成的垂直于加壓方向的層狀裂縫。坯料水分過(guò)高、細(xì)粉過(guò)量、結(jié)合劑過(guò)少及壓力過(guò)高都會(huì)導(dǎo)致層裂的產(chǎn)生。因此生產(chǎn)中必須對(duì)這幾方面的參數(shù)加以控制。層密度現(xiàn)象即成型后磚坯的密度沿加壓方向逆變。由上方單方向加壓的磚坯一般是上密下疏,同一水平面上是中密外疏。這是由于坯料顆粒間的摩擦力和坯料與模壁間的摩擦力而造成的壓力遞減所致。采用雙面加壓及在模具四壁涂潤(rùn)滑油降低外摩擦力的方法,可減少此種現(xiàn)象并降低坯體的氣孔率。
成型設(shè)備的選擇要根據(jù)制品的質(zhì)量要求、形狀、尺寸和生產(chǎn)數(shù)量等進(jìn)行綜合考慮。一般像加熱爐用磚這樣形狀簡(jiǎn)單、數(shù)量多、質(zhì)量要求一般的制品,可選用生產(chǎn)效率較高的杠桿壓磚機(jī);質(zhì)量要求較高的制品可采用公稱(chēng)壓力不低于3000kN的摩擦壓磚機(jī);厚度較大或形狀復(fù)雜而生產(chǎn)量大的制品,采用高沖程摩擦壓磚機(jī)成型。當(dāng)制品規(guī)定了顯氣孔率下限指標(biāo)時(shí),應(yīng)選用壓力較小的壓磚機(jī)。
機(jī)壓成型設(shè)備中,使用較多的是摩擦壓磚機(jī),常用的摩擦壓磚機(jī)有公稱(chēng)壓力(kN)為700、1600、2000和3000等,高壓力的摩擦壓磚機(jī)有公稱(chēng)壓力(kN)為6000、7500、8000、10000、20000或更高。使用摩擦壓磚機(jī)壓制磚坯時(shí),應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行先輕后重的操作方針,以利于坯料中空氣排出。通過(guò)控制加壓次數(shù)和最大沖擊力來(lái)保證磚坯的質(zhì)量。由于摩擦壓磚機(jī)能量的傳遞是借助摩擦輪進(jìn)行的,易因環(huán)境條件(如濕度等)的影響而波動(dòng)。用液體傳遞能量的液壓機(jī)的壓力比較穩(wěn)定,不受外界條件的影響,便于控制。液壓機(jī)加壓一般沒(méi)有沖擊現(xiàn)象。因此,利用摩擦壓磚機(jī)時(shí),物料承受的壓力一般大于其公稱(chēng)壓力,而使用液壓機(jī)時(shí),物料承受的壓力小于其公稱(chēng)壓力。利用浮動(dòng)加壓、液壓機(jī)可較方便地實(shí)現(xiàn)雙面加壓,減少層密度現(xiàn)象。在實(shí)施壓機(jī)自動(dòng)化方面,液壓機(jī)較為方便。為了便于坯料內(nèi)空氣的排出和石墨料的壓實(shí),在高噸位的壓力機(jī)中增設(shè)抽真空裝置。
成型模具由金屬制成,要求模具具有較高的耐磨、耐壓和好的抗沖擊性能。模具的材質(zhì)主要是碳素鋼、合金鋼等。對(duì)設(shè)計(jì)和制作模具有以下要求。
(1)縮放尺率。為保證坯體在干燥和燒成后有準(zhǔn)確的外形尺寸,根據(jù)不同磚種和坯料,通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)決定成型時(shí)的縮放尺率。除硅磚外,大部分磚在干燥或燒成后體積均會(huì)收縮,所以在設(shè)計(jì)模型時(shí)應(yīng)適當(dāng)放大尺寸。一般的黏土磚、高鋁轉(zhuǎn)、鎂磚等縮放尺率為0.5%~2.5%。硅磚因在燒成時(shí)體積發(fā)生膨脹,制造模具時(shí)應(yīng)縮小尺寸,一般縮尺率為3%~4%。
(2)錐度。模板安裝應(yīng)有錐度,以便于脫模。因此模具應(yīng)上口大,下口小,錐度約為千分之五。
(3)厚度超過(guò)150mm的制品,應(yīng)考慮使用雙面加壓模具。
(4)坯料在受壓時(shí)有一定的壓縮比,在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)按壓縮比決定其高度,一般壓縮比約在2之內(nèi)。
2.4.2 其他成型法
2.4.2.1 可塑成型法
可塑成型是指用可塑泥料制成坯體的方法。在耐火材料中,軟質(zhì)黏土加水調(diào)和后具有可塑性。可塑在一定范圍內(nèi)隨水分的增加由弱變強(qiáng),因此,用于可塑性法的泥料應(yīng)含相當(dāng)數(shù)量的軟質(zhì)黏土(一般為40%以上)和一定的水分(一般為16%以上)。
可塑性所用設(shè)備多為擠泥機(jī)和再壓設(shè)備,有時(shí)用簡(jiǎn)單工具以手工進(jìn)行,稱(chēng)為手工成型法。采用手工成型時(shí),坯料有時(shí)不含黏土,加鎂磚及硅磚用鹵水或石灰乳作為成型塑化介質(zhì),這時(shí)手工成型料的含水量也較低,水分含量近于半干成型坯料含水量的上限。
在用擠泥機(jī)生產(chǎn)時(shí),將制備好的泥料放入擠泥機(jī)中,擠成泥條,然后切割,按所需尺寸制成毛坯,再將毛坯用壓磚機(jī)壓制,使坯體具有規(guī)定的尺寸和形狀。坯料的含水量與原料性質(zhì)、制品要求有關(guān)。水分可按坯料中軟質(zhì)黏土的多少及其可塑性強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)整。擠泥機(jī)的臨界壓力與坯料的含水量有關(guān),水分越大,擠泥機(jī)的臨界壓力越低。可塑成型法多用來(lái)生產(chǎn)大型或特異型耐火制品。與半干法相比,其缺點(diǎn)是坯體水分大,磚坯強(qiáng)度低,外形尺寸不準(zhǔn)確,干燥過(guò)程復(fù)雜,收縮有時(shí)達(dá)10%以上。因此,在耐火制品生產(chǎn)中,除部分制品外,一般很少采用。
2.4.2.2 注漿成型法
注漿用漿料為含陶瓷粉料的懸浮液,它具有一定的流動(dòng)性,將懸浮液注入模腔,形成具有一定形狀的毛坯,這種方法稱(chēng)為注漿成型。
為了保證注漿坯體的質(zhì)量,注漿用漿料必須滿足以下要求:①黏度小,流動(dòng)性好,以保證料漿充滿型腔;②料漿穩(wěn)定性好,不易沉淀與分層;③在保證流動(dòng)性的前提下,含水量應(yīng)盡量少,以避免成型和干燥后的收縮、變形、開(kāi)裂;④觸變性要小,保證料漿黏度不隨時(shí)間而變化,同時(shí)在脫模后坯體不會(huì)在外力作用下變軟;⑤料漿中的水分容易通過(guò)已形成的坯體被模壁吸收;⑥形成的坯體容易從模型上脫離,并不與模型反應(yīng);⑦盡可能不含氣泡,可在澆注前對(duì)料漿進(jìn)行真空處理。
可采用空心注漿和實(shí)心注漿的方法進(jìn)行注漿成型。空心注漿又叫單面注漿,所使用的石膏模沒(méi)有型芯。將調(diào)制好的陶瓷料注滿模型后,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間待模型內(nèi)壁黏附一定厚度的坯體后將多余料漿倒出,使坯體形狀在模型內(nèi)固定下來(lái)。這種方法用于澆注小型薄壁產(chǎn)品;實(shí)心注漿是將陶瓷漿料倒入外模與型芯之間,坯體的外部形狀的外部形狀由外模決定。這種方法適用于內(nèi)外形狀不同和大型、厚壁的產(chǎn)品,由于模型從兩個(gè)方向吸收水分,靠近模壁處坯體較致密,坯體中心部位較疏松,因此要求漿料的濃度和注漿操作都比較嚴(yán)格。
為了提高注漿澆注速度和坯體的質(zhì)量,還可以采用壓力、離心注漿和真空注漿等新工藝方法,壓力注漿是采用重力或壓縮空氣將漿料注入模型。壓力注漿可以縮短吸漿時(shí)間,減少坯體的干燥收縮,并減少脫模后坯體的殘留水分;離心注漿是在模型旋轉(zhuǎn)的情況下,將料注入模型,在離心力的作用下料漿緊貼模壁坯體,這種方法得到的坯體厚度均勻,變形少。真空注漿可以在石膏模外抽取真空,也可以在真空室中負(fù)壓下注漿,都可加速坯體成型。真空注漿可減少氣孔和針眼,提高坯體強(qiáng)度。
2.4.2.3 熱壓鑄成型
熱壓鑄是注漿法之一,是一種生產(chǎn)陶瓷制品和特種耐火材料的方法。熱壓鑄法一般以有機(jī)結(jié)合劑作為分散介質(zhì),以硅酸鹽礦物粉為分散相,在一定溫度(70~85℃)下,配制成漿料,然后在金屬模型中成型制品。這種方法適用生產(chǎn)形狀復(fù)雜,具有特殊要求的小件制品,還適用于生產(chǎn)可塑性小的材料。其半成品機(jī)械強(qiáng)度高,可用機(jī)床車(chē)削及鉆孔加工;可以省掉石膏模型和干燥工序,設(shè)備簡(jiǎn)單,易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。熱壓鑄的工藝流程如下。
(1)制備漿料。分散相是根據(jù)不同產(chǎn)品所配制的粉狀坯料,為分散相,應(yīng)充分干燥;結(jié)合劑為分散介質(zhì),常以熱塑性有機(jī)物,如石蠟、地蠟以及他們的溶合物作為結(jié)合劑,其中以石蠟使用最多。油酸是結(jié)合劑的外加部分,它是一種表面活性物質(zhì),可以在保證流動(dòng)性的前提下,大大減少石蠟的用量。石蠟的用量太多,制品的收縮大,但油酸的用量也不能太多,否則會(huì)形成多分子吸附層,產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象,顆粒沉淀,影響料漿的均勻性和流動(dòng)性。常用的結(jié)合劑配比為石蠟∶油酸=100∶(4~8)(以質(zhì)量計(jì))。
料漿結(jié)合劑的用量,必須嚴(yán)格控制,用量多料漿黏度下降,穩(wěn)定性、澆注性都好,半成品強(qiáng)度大,但澆注和燒成后的收縮大,體積密度小,較適宜的范圍是干料粉∶結(jié)合劑=100∶(6~8)。
(2)制成粉餅。為了便于儲(chǔ)放混好的料漿,可將其倒入容器中(如搪瓷盤(pán))冷卻固化,冷卻過(guò)程中使其振動(dòng),有利于氣泡逸出。制好的餅料應(yīng)置于清潔干燥處。
(3)熱壓鑄成型過(guò)程漿料餅加熱熔化,并不斷地均勻攪拌,使氣泡逸出,熔化的料漿倒入熱壓鑄成型機(jī)。熱壓鑄時(shí)的工作壓力依據(jù)注件尺寸大小而異,一般在0.4~0.6MPa壓力范圍內(nèi),工作溫度50~60℃。
影響熱壓鑄工藝的主要因素是料漿溫度、注模氣壓、穩(wěn)定時(shí)間(即壓縮空氣持續(xù)時(shí)間)、澆注速度及鑄件冷卻速率。
熱壓鑄成型后,坯體還要經(jīng)過(guò)脫蠟、素坯加工和燒成等工序。
熱壓鑄常見(jiàn)的缺陷包括:①溫度過(guò)低、流動(dòng)性不夠、壓力偏低、保壓時(shí)間不夠所產(chǎn)生的欠注(模型未充滿);②溫度過(guò)高、進(jìn)料口太小,脫模過(guò)早所產(chǎn)生的凹坑現(xiàn)象;③溫度過(guò)低,流動(dòng)性較差,模具排氣不徹底所產(chǎn)生的坯體表面皺紋;④漿料除氣不徹底,流動(dòng)性與壓力過(guò)大,以及模具設(shè)計(jì)不合理所引起的氣泡;⑤模具過(guò)熱,脫模過(guò)早產(chǎn)生的形變,模具溫度過(guò)低,脫模過(guò)晚等引起的開(kāi)裂。
脫蠟過(guò)程時(shí)間過(guò)長(zhǎng),易產(chǎn)生廢品,應(yīng)特別小心。
2.4.2.4 擠壓成型法
擠壓成型是指將可塑料用擠壓機(jī)的螺旋或活塞擠壓向前、通過(guò)機(jī)嘴成為所要求的各種形狀。擠壓成型適宜成型各種管狀產(chǎn)品、柱狀產(chǎn)品和斷面規(guī)則的產(chǎn)品(如圓形、橢圓形、方形、六角形等),也可用來(lái)擠制長(zhǎng)100~200mm,厚0.2~3mm的片狀膜,半干后再?zèng)_制成不同形狀,或用來(lái)擠制100~200孔/cm2的蜂窩狀、篩格式穿孔制品。擠壓成型具有污染少,效率高,操作易于自動(dòng)化,可連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn);但機(jī)嘴結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工精度要求高,同時(shí)由于溶劑和塑化劑加入較多,坯體干燥與燒成時(shí)收縮大。
擠壓時(shí),過(guò)大的機(jī)制壓力將產(chǎn)生大的摩擦阻力,設(shè)備負(fù)擔(dān)重;壓力過(guò)小則要求可塑料含水量大,會(huì)造成坯體強(qiáng)度低、收縮大。擠制壓力主要決定于機(jī)嘴的錐角,錐角大,阻力大,需要更大推力;錐角小,阻力小,擠出毛坯不致密,強(qiáng)度低。為了保證坯體的光滑和質(zhì)量均勻,機(jī)嘴出口處有一定型帶,其長(zhǎng)度與機(jī)嘴出口直徑有關(guān),一般為直徑的2~2.5倍。定型帶長(zhǎng),內(nèi)應(yīng)力大,坯體易出現(xiàn)縱向裂紋;定型帶短,擠出的坯體會(huì)產(chǎn)生彈性膨脹,導(dǎo)致出現(xiàn)橫向裂紋,且擠出的坯料容易擺動(dòng)。當(dāng)擠制壓力固定后,擠出速率主要決定于轉(zhuǎn)速和加料速度,坯體的彈性后效在擠出速率過(guò)快時(shí)易造成坯體變形。在擠出管子時(shí),壁厚與管徑有一定比例關(guān)系,過(guò)薄的管壁易變形,表2-2為參考用的擠壓成型時(shí)管徑與壁厚的關(guān)系。
表2-2 擠壓成型時(shí)管徑與壁厚的關(guān)系

擠壓成型要求粉料粒度較細(xì),外形要圓,以長(zhǎng)時(shí)間小磨球球磨的粉料為好;同時(shí)要求塑化劑用量要適當(dāng),否則影響坯體質(zhì)量。
擠壓成型易出現(xiàn)的缺陷如下:①塑化劑加入后混煉時(shí)混入的氣體會(huì)在坯體中造成氣孔或混料不勻造成擠出后坯體斷面出現(xiàn)裂紋;②坯料過(guò)濕,組成不均勻或承接托板不光滑造成坯體彎曲變形;③型芯和機(jī)嘴不同心造成管壁厚度不一致;④擠壓壓力不穩(wěn)定,坯料塑性不好或顆粒定向排列易造成坯體表面不光滑。
2.4.2.5 等靜壓成型
等靜壓成型是指在常溫下對(duì)密封于塑性模具中的粉料各個(gè)方向同時(shí)施壓的一種成型工藝技術(shù)。與前述常規(guī)機(jī)械模壓相比,在等靜壓過(guò)程中粉料顆粒與塑性包套接觸的表面在成型期間無(wú)相對(duì)位移,不存在模壁摩擦作用,即使對(duì)于塑性包套中有鋼性模件的情況,其粉料顆粒與剛性模表面之間的摩擦作用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)模壓。因此認(rèn)為,在等靜壓過(guò)程中,成型壓力不受或很少受到模壁摩擦力的抵消,成型壓力通過(guò)包壁在各個(gè)方向作用于粉料,因此所得到坯體密度比常規(guī)模壓高,而且均勻。
等靜壓成型分濕袋法和干袋法兩種。對(duì)于濕袋法,成型前在壓機(jī)外對(duì)模具裝粉組裝,抽真空密封后放入高壓缸中,直接與高壓液體介質(zhì)接觸,成型后從高壓缸中取出模具,脫模得到坯體。其操作工序多,適用于生產(chǎn)多品種、形狀復(fù)雜、產(chǎn)量小、大型制品;對(duì)于干袋法,成型前彈性模具直接固定在高壓缸內(nèi),并用帶孔鋼罩支撐,粉料直接裝入干袋模中,如果需要排出粉料中的氣體,可采用振動(dòng)裝置或真空泵,加壓時(shí)液態(tài)介質(zhì)注入缸內(nèi)壁與模具外表面之間,對(duì)模具各向同時(shí)均勻加壓。干袋法適合生產(chǎn)形狀簡(jiǎn)單、批量大的小型產(chǎn)品。我國(guó)自制和引進(jìn)的等靜壓機(jī)多數(shù)采用濕袋法,目前設(shè)備向大型化、高壓化方向發(fā)展。
2.4.2.6 振動(dòng)成型法
利用振動(dòng)作用使泥料制成坯體的成型方法。振動(dòng)成型方法的原理是物料在頻率很高(一般為3000~12000次/min)的振動(dòng)作用下,質(zhì)點(diǎn)相互撞擊,動(dòng)摩擦代替質(zhì)點(diǎn)間的靜摩擦,泥料變成具有流動(dòng)性的顆粒,在自重和外力作用下逐漸堆集密實(shí)形成致密的粉體。
振動(dòng)成型時(shí),由于振動(dòng)輸出的能量、顆粒具有三維空間活動(dòng)的能力,顆粒密集并填充于模型的各個(gè)角落而將空氣排擠出去。因此,甚至在很小的單位壓力下也能得到密度較高的制品。在多種制品的成型中,振動(dòng)成型能夠有效代替重型的高壓壓磚機(jī),如杠桿壓磚機(jī)和水壓機(jī)等,大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。振動(dòng)成型也適用于成型密度相差懸殊的物料和成型易碎的脆性材料。由于成型時(shí)物料顆粒不受破壞,所以適于成型易水化的物料,如焦油白云石、焦油鎂砂料等。
振動(dòng)成型具有下列優(yōu)點(diǎn):設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于自制,造價(jià)低,所需動(dòng)力較小,操作簡(jiǎn)單;在正確選擇工藝因素和振動(dòng)成型參數(shù)的條件下,所成型的磚坯密度較高且比較均勻,氣孔率較低,耐壓強(qiáng)度高,外形規(guī)整,棱角完好;采用振動(dòng)成型時(shí),對(duì)磚模的壓力和摩擦力很小,故對(duì)模板的材質(zhì)要求不高。但是,振動(dòng)成型設(shè)備的零部件都應(yīng)具有較高的強(qiáng)度和剛度,要采用抗振基礎(chǔ);振動(dòng)成型設(shè)備的噪聲較大,必須采用隔聲設(shè)備。
振動(dòng)成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式有很多種,常用的有振動(dòng)臺(tái)式、帶內(nèi)部震動(dòng)器和表面振動(dòng)器等,其中以加壓振動(dòng)式最簡(jiǎn)單實(shí)用。加壓振動(dòng)即在振動(dòng)臺(tái)上的泥料上方再施加一個(gè)向下的壓力,使泥料不單純受到一個(gè)振動(dòng)作用,而且還受到一個(gè)從泥料下方向上的有一定頻率的沖擊力,更有利于坯體的密實(shí)。
采用振動(dòng)成型時(shí),工藝因素和振動(dòng)過(guò)程參數(shù)對(duì)制品性能影響很大,實(shí)驗(yàn)表明,振動(dòng)成型時(shí),振動(dòng)頻率與振幅、結(jié)合劑種類(lèi)、結(jié)合劑數(shù)量、水分、顆粒級(jí)配、加壓壓力等對(duì)制品的性能都有影響。
2.4.2.7 搗打成型法
搗打成型是用搗錘搗實(shí)泥料的成型方法。搗打成型通用于半干泥料,采用風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)搗錘逐層加料搗實(shí)。
用風(fēng)動(dòng)搗錘時(shí),動(dòng)力為壓縮空氣。空氣壓縮機(jī)給出的壓力為0.7~0.8MPa時(shí),在端面積為60cm2的搗錘作用下,能夠在坯料單位表面積上受到使泥料足夠致密的壓力;在空氣壓縮機(jī)生產(chǎn)率為10m3/min的情況下,可同時(shí)安排6~7名工人操作,一個(gè)氣錘的生產(chǎn)率可達(dá)200kg/h。
搗打成型既可在模型內(nèi)成型大型和復(fù)雜型制品,也可在爐內(nèi)搗打成整體結(jié)構(gòu),搗打的模型可用木模型或金屬模型。
搗打成型的泥料水分一般在4%~6%范圍內(nèi),在生產(chǎn)大型制品時(shí),泥料的臨界粒度應(yīng)比機(jī)壓成型適當(dāng)增大,如6~9mm,以提高坯體的體積密度。搗打成型由于是分層加料,在加料前必須將搗打堅(jiān)固的料層扒松,然后進(jìn)行加料。
搗打成型操作勞動(dòng)強(qiáng)度大,使用懸掛式減震工具可適當(dāng)改善操作條件。
2.4.2.8 熱壓成型法
熱壓成型法是在加熱同時(shí)加壓的條件下,將泥料成型并燒結(jié)成制品的方法。熱壓工藝是把泥料的成型和燒成結(jié)合為一個(gè)過(guò)程,這種方法在冶金工業(yè)中用于粉末冶金已有較長(zhǎng)的歷史,在耐火材料生產(chǎn)中已逐步推廣應(yīng)用。
熱壓法的特點(diǎn)在于可獲得致密度很高的特殊制品,其密度值幾乎可達(dá)理論值,在高溫下加壓有助于坯體泥料顆粒之間的接觸與擴(kuò)散,從而降低燒結(jié)溫度,縮短燒結(jié)時(shí)間。
熱壓設(shè)備采用液壓機(jī)和石墨模型。石墨模型可經(jīng)受高溫并在高溫下承受較高的壓力。模具的加熱可用感應(yīng)線圈或電阻加熱,一般使用高頻感應(yīng)熱壓電爐,泥料裝入模具內(nèi)進(jìn)行熱壓,溫度可達(dá)1850℃或更高一些,壓力范圍為25~50MPa。
在耐火材料工業(yè)中,熱壓法多用于純氧化鋁制品,如氧化鈹、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋁以及其他難熔化合物制品的制造。
2.4.2.9 熔鑄成型法
熔鑄成型法是指物料熔化后澆注成制品的方法。熔鑄法制造耐火制品一般使用配有調(diào)壓變壓器的三相電爐,磚料在電弧爐內(nèi)熔化,然后將溶液倒入耐高溫的模型中,經(jīng)冷卻、退火后切割成所需形狀的制品。
熔鑄耐火材料具有晶粒大、結(jié)構(gòu)致密、機(jī)械強(qiáng)度高、耐侵蝕等一系列優(yōu)良性能。可以制造大尺寸的制品,主要用于玻璃熔窯、玻璃工業(yè)用熔鑄耐火材料,主要有鋯剛玉質(zhì)和純剛玉質(zhì)的耐火制品。
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