Kiselstenarär sura-baserade eldfasta material som huvudsakligen består av tridymit, kristobalit och små mängder kvarvarande kvarts och glas. De erbjuder stark resistens mot syrabaserad slagg, men är känsliga för korrosion av alkalisk slagg och är känsliga för korrosion av oxider som Al2O3, K2O och Na2O. Deras eldfasthet under belastning är hög, från 1640 grader till 1680 grader, nära smältpunkterna för tridymit och cristobalit (1670 grader respektive 1713 grader). Deras största nackdel är deras låga värmechockbeständighet, men deras eldfasthet liknar deras eldfasthet under belastning. De tål långvarig-användning vid höga temperaturer utan att deformeras, vilket bidrar till att säkerställa den strukturella styrkan hos murverk under drift.
Kiseltegel används främst i skiljeväggar i förkolnings- och förbränningskammare i koksugnar, såväl som i tak eller valv i blötgropar, varma masugnar, sura-härdugnar och glasugnar. Inom järntillverkningstekniken omvandlas nya teknologier som direkt reduktion och smältreduktion gradvis till produktiva krafter. Inom koksindustrin har man utvecklat en "formad koks" framställd utan användning av koksugn, som delvis kan ersätta traditionell koks.
Eldfasta tegelstenar av kiseldioxid, som de flesta sintrade eldfasta tegelstenar, tillverkas med en halv-torr process och bränns i tunnelugnar. Sprickor som uppstår under produktionsprocessen är en av huvudorsakerna till den höga skrothastigheten.
Typer av sprickor i kiselstenar
Sprickor i kiseltegel kan kategoriseras som ytsprickor och inre sprickor, de senare även kända som lagersprickor. Ytsprickor kategoriseras vidare som tvärgående sprickor, längsgående sprickor och nätverkssprickor. Kiselstenar tillverkas med en halv-torrpressningsmetod- för att skapa täta gröna kroppar. Sprickor som uppstår längs tryckriktningen som appliceras på grönkroppen är tvärgående sprickor, medan sprickor som uppstår vinkelrätt mot tryckriktningen är vertikala sprickor. Nätverkssprickor är sammansatta av flera sprickor fördelade i ett spindelnätsmönster på ytan av en silikategel.
Vanligtvis, för en standard kiselsten, pressas den gröna kroppen genom sin tjocklek. Formningsprocessen av kiseldioxidbrännstenar är i huvudsak en process för att komprimera partiklarna i ämnet och avlägsna luft och därigenom bilda ett tätt ämne. Efter att ha maskinpressats- uppvisar tegelstenarna fördelar som hög densitet, styrka, minimal torkning och bränningskrympning och lättkontrollerade produktdimensioner. Men om maskinens-pressningsprocessen är felaktigt styrd, kan lamellsprickor vinkelrätt mot tryckriktningen bildas i ämnet under trycksättningsprocessen. Därför är lamellsprickor, eller helt enkelt lamineringar, i kiselstenar även längsgående sprickor.
Stora lamineringar kan upptäckas direkt efter att tegelstenarna har formats eller torkats. Men mindre lamineringar i tegelstenarna blir märkbara först efter bränning, eftersom de fortsätter att expandera på grund av termiska påkänningar under bränning. Tegelstenar som innehåller sprickor, särskilt lamineringar, är benägna att gå sönder, vilket gör dem oanvändbara och minskar utbytet av kiseldioxidtegelprodukter.
Viktiga åtgärder för att bilda och förhindra sprickor i kiselstenar
1. Maskinpressning
Lamineringar i kiselstenar orsakas främst av felaktig kontroll av maskinens-pressning och kallas ibland för maskinpressade-sprickor. Råvarorna och ämnena av eldfasta kiselstenar består av tre faser av materia: fast, vatten eller andra bindemedel och luft. Under hela processen med mekanisk formpressning eller formpressning ändras inte mängden fasta och flytande faser, medan mängden luft i ämnet komprimeras och reduceras på grund av tryckverkan, och volymen av det komprimerade ämnet minskas också i enlighet därmed. Formpressningsprocessen kan grovt delas in i följande tre steg: (1) I det första steget, under inverkan av tryck, börjar partiklarna i ämnet att röra sig och omformas till en tätare stapel. Kännetecknande för denna process är uppenbar kompression. När trycket ökar till ett visst värde går det in i det andra steget. (2) I det andra steget genomgår partiklarna spröda och elastiska deformationer. Efter att ämnet har komprimerats i viss utsträckning, hindras ytterligare komprimering. När trycket ökar och når den yttre kraften som gör att partiklarna deformeras igen, komprimeras ämnet om- och ämnets densitet ökar därefter. Detta steg är ett skede där kompression och trycksättning blir kort och frekvent. (3) I det tredje steget, under gränstrycket, är ämnets relativa densitet i princip stabil och svår att öka. Formpressningen av tegelämnet är klar. Under formpressningsprocessen måste den fördröjda expansionen av den gröna kroppen på grund av elastiska efterverkningar kontrolleras till mindre än 2 %. Underlåtenhet att göra det kommer ofta att resultera i att produkten avvisas under pressningsprocessen. Om den gröna kroppen bildar "skiktad densitet" längs riktningen för det tryck som appliceras, med en densitetsskillnad som överstiger 2 %, är det sannolikt att skiktad sprickbildning uppstår i den gröna kroppen. Detta leder till ojämn termisk expansion under bränning, vilket resulterar i betydande termisk stress och bildandet av längsgående sprickor parallellt med densitetsskikten, vilket resulterar i produktavstötning.
Under formpressning används tryck för att övervinna inre friktion mellan partiklar, yttre friktion mellan partiklar och formväggen och deformation av den pressade gröna kroppen. När avståndet från presshuvudet ökar, minskar det inre trycket i den gröna kroppen.
När man pressar kiselstenar är det därför bäst att använda korta formar med ett litet sidförhållande, snarare än höga formar med ett stort sidförhållande, för att säkerställa jämn tryckfördelning inom den gröna kroppen. Samtidigt införs vissa mjukgörare och ytaktiva ämnen i ämnet för att minska inre friktion och trycköverföringsförluster; formfinishen förbättras eller smörjs för att minska extern friktion; dubbel-sidig pressning används för att minska L/D-förhållandet för ämnet; och flera trycksättningar, som börjar med lätta och sedan tunga, används för att förhindra överdriven tryckackumulering i ämnet och eliminera elastiska efterverkningar. Dessa åtgärder förbättrar likformigheten av tryck och densitet inom ämnet. Detta förhindrar hög densitet nära tryckytan och låg densitet långt från tryckytan inuti kiseltegelämnet, vilket minskar bildningen av skiktdensitet och sprickor.
Dessutom framställs silikategelämnen genom att blanda ballast, klinker, kulkvarnspulver, mineraliseringsmedel, sulfitmassaavfallsvätska och mjukgörare. Förbättring av ämnesknådningsprocessen kan också bidra till att öka ämnets densitet. När det gäller fysisk blandningsteknik kallas rörelsen av material i samma fas blandning, rörelsen av material i olika faser kallas omrörning och blandningen av hög-vätskor och fasta ämnen kallas knådning (knådning och blandning). Genom korrekt knådning kan fint pulver beläggas runt större partiklar, vilket effektivt tar bort gaser och ökar förtätningen av tegelstenen, och därigenom minskar teglets porositet.
2. Eldningsprocess
Sintringen av kiseldioxidtegel är i huvudsak en polykristallin omvandling av SiO2. Under verkan av mineraliserare sintras kiseldioxidråmaterialet långsamt, och omvandlas i huvudsak till tridymit och kristobalit, med endast en liten mängd kvarts kvar. Under användning upplever kiselstenar en total volymexpansion på 1,5 % till 2,2 % när de värms upp till 1450 grader. Denna kvarvarande expansion tätar murbruksfogarna, vilket säkerställer god täthet och strukturell styrka i murverk av kiseltegel. Dessutom dikterar denna polykristallina omvandling av SiO2 att kiseldioxidbrännstenar är i fokus för övervakning av eldfast material under den inledande ugnsbränningsfasen, med en långsam och jämn uppvärmningshastighet som karakteristiken. Eftersom kristallomvandlingen av - och -kristobalit i kiselstenar åtföljs av en betydande volymeffekt inom temperaturområdet 150-300 grader, bör särskild försiktighet iakttas för att långsamt öka temperaturen inom detta område under ugnsbränning.
De fysikaliska och kemiska förändringar som sker under bränning av kiseldioxidtegel kan sammanfattas enligt följande:
① Kvarvarande fukt i tegelstenarna avlägsnas under 150 grader.
② Ca(OH)2 börjar sönderdelas mellan 450-550 grader och är färdig med 550 grader. Vid denna tidpunkt bryts bindningarna mellan kiseldioxidtegelpartiklarna av verkan av CaO och andra ämnen, vilket resulterar i en minskning av styrkan och en spröd tegelsten.
③ Vid 550-650 grader förvandlas -kvartstegelstenar till monokvarts, vilket orsakar volymexpansion.
④ Vid 600-700 grader sker en fastfasreaktion mellan CaO och SiO2, vilket ökar tegelstenens styrka.
⑤ Vid 800-1100 grader inträffar en vätskefasreaktion i tegelstenarna, vilket snabbt ökar tegelstyrkan. Från och med 1100 grader ökar kvartsomvandlingshastigheten avsevärt och kvarts med låg densitet bildas, vilket orsakar betydande volymexpansion.
⑥ Vid 1300-1350 grader, på grund av ökningen av mängden tridymit och kristobalit, minskar den verkliga specifika vikten för den gröna kroppen och volymexpansionen ökar, vilket kan leda till sprickbildning.
⑦ Vid 1350-1470 grader är graden av kvartsomvandling och den resulterande expansionen mycket stor. Endast monokvarts, metastabil kristobalit, mineraliseringsmedel och föroreningar interagerar för att bilda en vätskefas och invaderar kvartspartiklarna för att bilda sprickor när metastabil kristobalit bildas, vilket främjar den kontinuerliga upplösningen av monokvarts och metastabil kristobalit i den bildade vätskefasen, vilket gör det till en övermättad vätskefas, vilket gör det till en övermättad smälta av kisel och syrgas. form av stabil tridymit. Ju högre vätskefasens viskositet är, desto snabbare är omvandlingshastigheten för kiselsten och desto större är risken för sprickor i den gröna tegelkroppen. Därför måste följande processåtgärder vidtas för att förhindra att kiselstenen genomgår förändringar i kristallform under bränningsprocessen, åtföljd av stora volymförändringar som leder till sprickbildning:
(1) Styr uppvärmningshastigheten för olika bränntemperaturområden. Uppvärmningshastigheten bör sänkas när temperaturen är lägre än 600 grader. Uppvärmningshastigheten kan accelereras när temperaturen är mellan 600 grader och 1000 grader. Uppvärmningshastigheten bör vara låg när temperaturen är mellan 1100 grader och 1300 grader. När temperaturen är mellan 1300 grader och bränningstemperaturen (1430 grader till 1450 grader), bör uppvärmningshastigheten vara den lägsta under eldningsprocessen. När de brända kiselstenarna kyls under 600 grader, särskilt vid 300 grader, bör de kylas långsamt. Detta kan effektivt buffra volymförändringen av kristallomvandlingen, vilket gör halten tridymit och kristobalit högre och undviker bildning av sprickor.
(2) En reducerande atmosfär bör användas under hög-temperaturbränningssteget, vilket bidrar till mineraliseringen av låg-värd järnoxid och främjar stor-produktion av tridymit. Annars, i en oxiderande atmosfär, särskilt när mineraliseringsmedlet är otillräckligt, omvandlas det mesta av -kvartsen till -kristobalit. Denna omvandling kallas "torr konvertering". Under torr omvandling, på grund av den ojämna volymexpansionen av tegelkroppen och avsaknaden av vätskefasbuffrande stress, kommer produktstrukturen att bli lös och sprucken. Samtidigt bör korrekt isolering utföras vid olika temperatursteg av kiselstensbränning för att säkerställa att kiselstenarna har en rimlig fassammansättning och uppfyller kraven för användning.
(3) Förbättra lastningssystemet för halv-produkter för att minska sannolikheten för sprickor. Tvärsprickor i eldfasta kiselstenar, det vill säga sprickor parallella med produktens tryckriktning, orsakas vanligtvis av ojämn uppvärmning av produktens olika delar under bränning. De uppträder mestadels på den-exponerade ytan utanför tegelstensstapeln, särskilt ytan på toppprodukten. Nätsprickorna på ytan av kiseldioxidbrandstenar, förutom den mikroskopiska ojämnheten i själva grönkroppen på grund av ojämn knådning eller förändringar i råmaterial, orsakas vanligtvis av att produkten värms upp till för hög temperatur med stora fluktuationer. Vid lastning måste speciella kiselstenar placeras inuti ugnsvagnen, och vanliga vanliga tegelstenar måste placeras utanför ugnsvagnen; de utskjutande delarna av special-formade tegelstenar eller delar som är utsatta för sprickor bör placeras inåt; toppen av ugnsvagnen bör täckas med några tunna tegelstenar för att undvika direkta stötar från lågan etc. Annars uppstår fler sprickor.
Sprickor är en viktig faktor som påverkar kiselstenens avkastning och prestanda. Att behärska pressformnings- och bränningsprocesserna är nyckeln till att förhindra sprickor i silikategel. Teoretiska och faktiska omvandlingar av kiseldioxidråvaror varierar, och eldningsschemat måste justeras i realtid baserat på förändringar i råmaterial, tegeltyp och andra faktorer. Förberedelsen och kvaliteten på kiselämnen är viktiga, även kritiska faktorer. Endast genom att strikt kontrollera varje processsteg kan högpresterande kiselstenar produceras effektivt och med låg energiförbrukning.
