耐火砖砖坯成型质量差? 沈阳市北方耐火材料厂告诉你从那里找原因。

2018-04-12  来自: 沈阳市北方耐火材料厂浏览次数:214

火砖的成型就是借助于外力和模型,压缩制砖料,使模内物质变成具有一定尺寸、形状、密度和强度的坯体。是耐火砖制备过程中的一个重要工序,成型质量的好坏,直接影响到最终成品的优劣。因此,了解耐火砖成型的过程、方法、技术要点并合理实施,成为企业工程人员的重要一课。制砖料含有耐火原料、液态结合剂和空气三相。在压制过程中,固相和液相量都没有变化,而空气的数量和制砖料的容积被压缩及减少。在强大外力的作用下,坯料被压缩,坯体中的颗粒发生位移、变形,重新分布和紧密接触,并将空气挤压排出。在机械结合力、静电应力、表面张力以及摩擦力的作用下,坯料产生内聚力,制砖料由此变成具有固定外形、尺寸以及致密结构和一定机械强度的砖坯。压制过程可用如图7-15所示的压力-压缩曲线表示。

(1)快速压缩段

在压力作用下,坯体的颗粒开始移动,重新分布,形成较紧密的堆积,空气大量排出,体积迅速减少。

(2)减速压缩段

坯体被压缩至一定程度,所余空隙不多。坯体中的颗粒比较紧密地接触,形成拱桥结构,阻碍压缩进一步进行。外力增加后,颗粒首先加大弹性变形,接着发生滑动,颗粒堆积的拱架破坏,坯体得到进一步压缩。此阶段,压缩曲线呈台阶型,而且压缩变得越来越困难。

(3)饱和压缩段

坯体中没有什么可排出的空隙,很难被继续压缩。进一步加压,可以产生弹性变形,但对提高坯体密度的帮助不大。增高很大的压力,才能增加一点点压缩变形量。坯体的密度已接近极限值。

压制过程中,坯料的上部和下部受到巨大外力的作用,四周又受到模具的限制,被迫在一个狭小的模腔内形成高密度的坯体。受力后,首先是物料颗粒接近,随后颗粒之间密切接触,发生滑动、转动、劈裂等相对运动,彼此之间产生强大的互相作用力

压制过程中,物料受到的正压力分为两部分:

其一,是物料受到的净压力P1;

其二,物料之间以及物料和模壁之间的摩擦力P2。

模压成型时,由于制砖料之间的摩擦以及制砖料和模壁的摩擦,使施加于冲头上的压力随坯体高度变化而变化。一般情况下,离冲头越远,压力衰减越大。压制时,底垫所测压力与坯体高度的关系

模压成型时,物料受压后对模壁产生的压力叫做侧压力。侧压力与正压力的比值叫做侧压系数。

耐火材料的泊松比为0.25-0.30,由式(7-3)可知成型时侧压力介于正压力的1/3-2/5之间。如果侧向压力增大时,模框的侧向变形将会增大,脱模需要的压力也将增大,这样就会增大弹性后效。

弹性后效是在除去压制压力时或砖坯脱模的过程中,由于弹性应变能的释放而引起砖坯体积或长度变化的现象。弹性变形能一部分来自砖坯本身,另一部分来自模框。

在压机强大的纵向成型压力作用下,制砖料在狭窄的模腔内被压实,模框也产生一定程度的横向压力(横向压力为纵向的1/3左右),砖坯和模框都会发生很大的弹性变形。当外力取消以后,砖坯的侧向膨胀受阻,只有向上膨胀,释放出贮存在其中的弹性变形能。

另一方面,模框也要恢复原状,向内收缩,以释放出贮存在其中的弹性变形能。这样,减压过程中砖坯将受到由四周向中心的压力和从中心向上下的膨胀。也就是说,由于弹性后效,砖坯将会发生相当的变形。如果变形超过了最大允许值,或者膨胀不一致,或者坯体性质不均匀,都可能导致坯体出现裂纹,从而产生废品。

砖坯的质量由单重、尺寸和合格率来表示。常见的缺陷如缺棱、掉角、蜂窝、麻面、层裂等都会影响成型的合格率。但是,最严重的缺陷是隐蔽性层裂。

一次剔除:成型过程中,明显层裂的砖坯将被剔除,但另一部分没有被发现。

二次剔除:这些具有缺陷的坯体将混杂在合格品中进入干燥工序。干燥过程中,一部分内部裂纹充分发展,扩展至砖坯表面,或者变成敲击后能够发出明显层裂回声的裂纹。装窑前,这些发现有缺陷的砖坯又被剔除。

三次剔除:但另一部分带有内部裂纹的砖坯未被发现,混杂在合格的砖坯中进人烧成工序。烧成过程中,砖坯中的内部裂纹再次得到发展。烧后,一部分裂纹扩展至砖块表面;另一部分仍然是内部裂纹。成品检验中,含明显表面裂纹的砖坯被剔除。敲击后,发出嘶哑、沉闷回声的砖块也被剔除。

难以剔除:另一些带有隐蔽性裂纹砖块的回声不太明显。所以,也就不能被发现。由于现场存在噪声,人的分辨能力有限,检验人员的技术和责任心又参差不齐,所以,总会有一些带有隐蔽性层裂的砖混杂在合格的耐火砖之中被砌在水泥窑上,影响耐火材料的使用效果。

为减少层裂,使用摩擦压砖机时应该按照“先轻、后重、慢抬头”的规程进行操作。“先轻”主要是为了排出气体。砖坯中残留的被压缩气体能够明显增加坯件的弹性后效。“后重”是为了增加砖坯密度。“慢抬头”是为了放慢减压速度,减少弹性后效。即便如此,摩擦压砖机是靠冲压完成成型的,所制砖坯的内部质量和外形尺寸都难以精确控制。

全自动液压机可以依靠计算机随心所欲地控制加压、卸压速度,甚至控制多孔模具中每块砖的压力曲线,保证压力在时间、空间上的合理分布,获得高质量的砖坯。目前,一些中资耐火材料企业不惜血本也要花费巨资购买进口全自动液压机。目的就是为了保证产品质量。

众所周知,水泥窑中一块砖提前损坏了,一圈砖就会垮落;一圈砖垮落了,就要停窑检修,从而造成重大损失。在发达国家,早在30多年前液压机就替代了摩擦压砖机。

特别需要指出的是,无论采用何种成型机械,都应以双面加压的方式替代单面加压,因为双面加压可以有效提高砖坯质量。

成型模具对耐火坯体或耐火制品的质量具有重要的影响。如果模具有问题,可能导致以下后果。

①模具放尺(缩尺)率、锥度和尺寸误差直接影响坯体外形尺寸能否满足预定的公差要求。

②模具的光洁度将影响加压成型时压力衰减和出砖时顶砖力的大小。由于加压时砖坯上下存在过大压力差,容易造成体积密度差异。由于出砖时坯体边缘受到摩擦力,底面受到推力作用,当摩擦力和推力过大时,容易致使砖坯开裂。

③当硬度不匀时,模具表面会出现“疲劳坑”和“波形槽”,致使出砖过程中砖坯开裂。

④模具和模框之间存在间隙时,加压和撤压时都会发生过大的弹性变形,致使砖坯产生纵向裂纹或扭曲。

⑤将模具安装到压机上时,务必保持压头、模腔、出砖器三者的中心线重合。如果不重合,将影响砖坯质量,引起裂纹,甚至损坏设备。

⑥底板、模盖与模壁间隙过大,会使砖坯产生飞边。

⑦底板粘料会产生麻面等缺陷。

摩擦压砖机的优点:结构简单、操作维修方便、价格低廉;

缺点:滑块行程不固定、压力不稳、模具易被磨损、产品尺寸难控制且易于发生层裂。

如图7-19所示是常用的国产300t摩擦压砖机。

液压压砖机的优点:有利于气体的排除和实现自动控制,获得密度均匀、尺寸精确、很少有层裂的砖坯。

缺点:液压机构造复杂、使用维护较难,制造技术要求很高,价格昂贵。

目前,国产液压机质量不稳定;进口液压机的价格很高,一台摩擦压砖机的价格为几十万至一百万元;一台大吨位自动液压机的价格高达千万元以上,接近一家中型耐火材料企业的总投资。目前,我国普遍采用摩擦压砖机,只有少数的外资企业和中大型耐火材料企业采用大吨位全自动液压机。

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