Maons de sílicesón materials refractaris a base d'àcid-compostos principalment per tridimita, cristobalita i petites quantitats de quars i vidre residuals. Ofereixen una forta resistència a l'escòria àcida-, però són susceptibles a la corrosió per l'escòria alcalina i són vulnerables a la corrosió per òxids com Al₂O₃, K₂O i Na₂O. La seva refractarietat sota càrrega és alta, que oscil·la entre 1640 graus i 1680 graus, prop dels punts de fusió de tridimita i cristobalita (1670 graus i 1713 graus, respectivament). El seu major inconvenient és la seva baixa resistència al xoc tèrmic, però la seva refractarietat és similar a la seva refractarietat sota càrrega. Resisteixen un ús-a llarg termini a altes temperatures sense deformacions, cosa que ajuden a garantir la resistència estructural de les estructures de maçoneria durant el funcionament.
Els maons de sílice s'utilitzen principalment a les parets de separació de les cambres de carbonització i combustió dels forns de coc, així com a les cobertes o voltes de pous de remull, alts forns calents, -forns de foc obert àcid i forns de vidre. En la tecnologia de fabricació del ferro, les noves tecnologies com la reducció directa i la reducció fosa es van transformant progressivament en forces productives. A la indústria de la coc s'ha desenvolupat un "coc format" produït sense l'ús d'un forn de coc, que pot substituir parcialment el coc tradicional.
Els maons refractaris de sílice, com la majoria dels maons refractaris sinteritzats, es produeixen mitjançant un procés semi-sec i es cueixen en forns túnel. Les esquerdes que es produeixen durant el procés de producció són un dels principals motius de l'elevada taxa de ferralla.
Tipus d'esquerdes en maons de sílice
Les esquerdes dels maons de silici es poden classificar com a esquerdes superficials i esquerdes internes, aquestes últimes també conegudes com a esquerdes de capa. Les esquerdes superficials es classifiquen a més com a esquerdes transversals, esquerdes longitudinals i esquerdes de xarxa. Els maons de sílice es produeixen mitjançant un mètode de formació semi{-premsa en sec-per crear cossos verds densos. Les esquerdes que es produeixen al llarg de la direcció de la pressió aplicada al cos verd són esquerdes transversals, mentre que les esquerdes que es produeixen perpendicularment a la direcció de la pressió són esquerdes verticals. Les esquerdes de xarxa es componen de diverses esquerdes distribuïdes en un patró de teranyina a la superfície d'un maó de sílice.
Normalment, per a un maó de sílice estàndard, el cos verd es pressiona a través del seu gruix. El procés de formació dels maons refractaris de sílice és essencialment un procés de compactació de les partícules dins del blanc i eliminació d'aire, formant així un blanc dens. Després de ser premsats a màquina-, els maons presenten avantatges com ara una alta densitat, resistència, assecat i contracció de cocció mínims i dimensions del producte fàcilment controlables. Tanmateix, si el procés de premsat de la màquina- no es controla correctament, es poden formar esquerdes lamel·lars perpendiculars a la direcció de la pressió en el blanc durant el procés de pressurització. Per tant, les esquerdes lamel·lars, o simplement laminacions, dins dels maons refractaris de sílice també són esquerdes longitudinals.
Les laminacions grans es poden detectar immediatament després de formar o assecar els maons. Tanmateix, les laminacions menors dins dels maons només es noten després de la cocció, ja que continuen expandint-se a causa de les tensions tèrmiques durant la cocció. Els maons que contenen esquerdes, especialment laminacions, són propensos a trencar-se, cosa que els fa inutilitzables i redueix el rendiment dels productes de maó de sílice.
Mesures clau per a la formació i prevenció d'esquerdes en maons de sílice
1. Premsat a màquina
Les laminacions dels maons de sílice es deuen principalment a un control inadequat del procés de premsat a màquina-i, de vegades, s'anomenen esquerdes premsades a màquina-. Les matèries primeres i els blancs dels maons refractaris de sílice es componen de tres fases de la matèria: sòlid, aigua o altres aglutinants i aire. Durant tot el procés d'emmotllament per compressió mecànica o premsat de matriu, la quantitat de fases sòlides i líquides no canvia, mentre que la quantitat d'aire del blanc es comprimeix i es redueix a causa de l'acció de la pressió, i el volum del blanc comprimit també es redueix en conseqüència. El procés de premsat de matriu es pot dividir aproximadament en les tres etapes següents: (1) En la primera etapa, sota l'acció de la pressió, les partícules del blanc comencen a moure's i reconfigurar-se en una pila més densa. La característica d'aquest procés és la compressió evident. Quan la pressió augmenta fins a un cert valor, entra a la segona etapa. (2) En la segona etapa, les partícules pateixen una deformació fràgil i elàstica. Després de comprimir el blanc fins a cert punt, es dificulta una compressió addicional. Quan la pressió augmenta i arriba a la força externa que fa que les partícules es tornin a deformar, el blanc es torna a-comprimir i la densitat del blanc augmenta en conseqüència. Aquesta etapa és una etapa on la compressió i la pressurització esdevenen curtes i freqüents. (3) A la tercera etapa, sota la pressió límit, la densitat relativa del blanc és bàsicament estable i difícil d'augmentar. S'ha completat el premsat en matriu del maó en brut. Durant el procés d'emmotllament per compressió, l'expansió retardada del cos verd a causa dels efectes elàstics s'ha de controlar a menys del 2%. Si no ho feu, sovint es produirà un rebuig del producte durant el procés de premsat. Si el cos verd forma "densitat en capes" al llarg de la direcció de la pressió aplicada, amb una diferència de densitat superior al 2%, és probable que es produeixi un trencament en capes dins del cos verd. Això condueix a una expansió tèrmica desigual durant la cocció, donant lloc a una tensió tèrmica important i a la formació d'esquerdes longitudinals paral·leles a les capes de densitat, donant lloc al rebuig del producte.
Durant l'emmotllament per compressió, la pressió s'utilitza per superar la fricció interna entre les partícules, la fricció externa entre les partícules i la paret del motlle i la deformació del cos verd premsat. A mesura que augmenta la distància del capçal de pressió, la pressió interna del cos verd disminueix.
Per tant, quan premeu maons de sílice, el millor és utilitzar motlles curts amb una relació d'aspecte petita, en lloc de motlles alts amb una relació d'aspecte gran, per garantir una distribució uniforme de la pressió dins del cos verd. Paral·lelament, s'introdueixen certs plastificants i tensioactius a la bruta per reduir la fricció interna i les pèrdues de transmissió de pressió; els acabats del motlle es milloren o lubrican per reduir la fricció externa; la premsa-de doble cara s'utilitza per reduir la relació L/D del blanc; i s'utilitzen múltiples pressuritzacions, començant per lleugeres i després pesades, per evitar l'acumulació excessiva de pressió dins del blanc i eliminar les conseqüències elàstiques. Aquestes mesures milloren la uniformitat de pressió i densitat dins del blanc. Això evita una alta densitat a prop de la superfície de pressió i una baixa densitat lluny de la superfície de pressió dins del maó de sílice en blanc, reduint així la formació de densitat de capa i esquerdes.
A més, els blancs de maó de sílice es preparen barrejant àrid, clínquer, pols de molí de boles, mineralitzant, licor de residus de polpa de sulfit i plastificant. Millorar el procés d'amassat en blanc també pot ajudar a augmentar la densitat del blanc. Pel que fa a la tecnologia de mescla física, el moviment de materials en la mateixa fase s'anomena mescla, el moviment de materials en diferents fases s'anomena agitació i la mescla de líquids i sòlids d'alta viscositat -s'anomena pastat (pastat i mescla). Mitjançant un pastat adequat, la pols fina es pot recobrir al voltant de partícules més grans, eliminant eficaçment els gasos i augmentant la densificació del maó, reduint així la porositat del maó.
2. Procés de cocció
La sinterització de maons de sílice és essencialment una transformació policristalina de SiO2. Sota l'acció dels mineralitzadors, la matèria primera de sílice es sinteritza lentament, transformant-se essencialment en tridimita i cristobalita, amb només una petita quantitat de quars residual. Durant l'ús, els maons refractaris de sílice experimenten una expansió total del volum de l'1,5% al 2,2% quan s'escalfen a 1450 graus. Aquesta dilatació residual segella les juntes de morter, assegurant una bona estanquitat i resistència estructural en maçoneria de maó de sílice. A més, aquesta transformació policristalina de SiO2 dicta que els maons refractaris de sílice siguin el focus del control del material refractari durant la fase inicial de cocció del forn, sent la característica una velocitat d'escalfament lenta i uniforme. Com que la transformació del cristall de - i -cristobalita en maons refractaris de sílice va acompanyada d'un efecte de volum significatiu dins del rang de temperatura de 150-300 graus, s'ha de tenir especial cura per augmentar lentament la temperatura dins d'aquest rang durant la cocció del forn.
Els canvis físics i químics que es produeixen durant la cocció de maons de sílice es poden resumir de la següent manera:
① La humitat residual dels maons s'elimina per sota dels 150 graus.
② Ca(OH)2 comença a descompondre's entre 450 i 550 graus i es completa en 550 graus. En aquest punt, els enllaços entre les partícules de maó de sílice es trenquen per l'acció del CaO i altres substàncies, donant lloc a una disminució de la resistència i un maó trencadís.
③ A 550-650 graus, els maons de quars es transformen en monoquars, provocant una expansió de volum.
④ A 600-700 graus, es produeix una reacció en fase sòlida entre CaO i SiO2, augmentant la resistència del maó.
⑤ A 800-1100 graus , es produeix una reacció en fase líquida- als maons, augmentant ràpidament la seva resistència. A partir dels 1100 graus, la taxa de conversió de quars augmenta significativament i es forma quars de baixa densitat, provocant una expansió de volum important.
⑥ A 1300-1350 graus, a causa de l'augment de la quantitat de tridimita i cristobalita, la veritable gravetat específica del cos verd disminueix i l'expansió del volum augmenta, cosa que pot provocar esquerdes.
⑦ A 1350-1470 graus, el grau de conversió de quars i l'expansió resultant són molt grans. Només el monoquartz, la cristobalita metaestable, els mineralitzadors i les impureses interaccionen per formar una fase líquida i envaeixen les partícules de quars per formar esquerdes quan es forma la cristobalita metastable, la qual cosa afavoreix la dissolució contínua de monoquartz i cristobalita metastable en la fase líquida formada, convertint-la en una fusió sobresaturada de silici i oxigen i es fon contínuament a partir de l'estabilització de l'oxigen. tridimita. En aquest moment, com més gran sigui la viscositat de la fase líquida, més ràpida serà la velocitat de conversió del maó de sílice i més gran serà la possibilitat d'esquerdes al cos verd del maó. Per tant, per evitar que el maó de sílice experimenti canvis de forma de cristall durant el procés de cocció, acompanyats de grans canvis de volum que condueixin a la formació d'esquerdes, s'han de prendre les mesures següents del procés:
(1) Controleu la velocitat d'escalfament de diferents intervals de temperatura de cocció. La velocitat d'escalfament s'ha de reduir quan la temperatura és inferior a 600 graus. La velocitat d'escalfament es pot accelerar quan la temperatura està entre 600 graus i 1000 graus. La velocitat d'escalfament ha de ser lenta quan la temperatura estigui entre 1100 i 1300 graus. Quan la temperatura està entre 1300 graus i la temperatura de cocció (1430 graus a 1450 graus), la velocitat d'escalfament ha de ser la més lenta durant el procés de cocció. Quan els maons de sílice cuits es refreden per sota dels 600 graus, especialment a 300 graus, s'han de refredar lentament. Això pot amortir eficaçment el canvi de volum de la transformació del cristall, augmentant el contingut de tridimita i cristobalita i evitant la formació d'esquerdes.
(2) S'ha d'utilitzar una atmosfera reductora durant l'etapa de cocció a -alta temperatura, que afavoreix la mineralització de l'òxid de ferro de baixa-valent i afavoreix la producció a gran-escala de tridimita. En cas contrari, en una atmosfera oxidant, especialment quan el mineralitzador és insuficient, la major part del -quars es converteix en -cristobalita. Aquesta conversió s'anomena "conversió en sec". Durant la conversió en sec, a causa de l'expansió del volum desigual del cos de maó i la manca d'estrès d'amortiment en fase líquida, l'estructura del producte es deixarà solta i es trencarà. Al mateix temps, s'ha de dur a terme un aïllament adequat a les diferents etapes de temperatura de la cocció de maons de sílice per garantir que els maons de sílice tinguin una composició de fase raonable i compleixin els requisits d'ús.
(3) Milloreu el sistema de càrrega de productes semi-acabats per reduir la probabilitat d'esquerdes. Les esquerdes transversals en maons refractaris de sílice, és a dir, esquerdes paral·leles a la direcció de la pressió del producte, solen ser causades per un escalfament desigual de les diferents parts del producte durant la cocció. Apareixen principalment a la superfície-exposada al foc fora de la pila de maons, especialment a la superfície del producte superior. Les esquerdes de malla a la superfície dels maons refractaris de sílice, a més de les irregularitats microscòpiques del propi cos verd a causa d'un pastat desigual o dels canvis en les matèries primeres, solen ser causades per l'escalfament del producte a una temperatura massa alta amb grans fluctuacions. Quan es carrega, s'han de col·locar maons especials de silici dins del cotxe del forn i els maons ordinaris estàndard s'han de col·locar fora del cotxe del forn; les parts que sobresurten de maons-de forma especial o les parts propenses a esquerdes s'han de col·locar cap a dins; la part superior del cotxe del forn s'ha de cobrir amb uns maons prims per evitar l'impacte directe de la flama, etc. En cas contrari, es produiran més esquerdes.
Les esquerdes són un factor important que afecta el rendiment i el rendiment del maó de silici. Dominar els processos d'emmotllament de premsa i cocció és clau per evitar esquerdes en maons de sílice. Les conversions teòriques i reals de les matèries primeres de sílice varien i el calendari de cocció s'ha d'ajustar en temps real en funció dels canvis en les matèries primeres, el tipus de maó i altres factors. La preparació i la qualitat dels blancs de maó de sílice són factors importants, fins i tot crítics. Només controlant estrictament cada pas del procés es poden produir maons de sílice d'alt rendiment-de manera eficient i amb un baix consum d'energia.
