耐火材料的成型工艺

更新时间：2024-09-11 点击次数：117次

一、半干法压制

半干法压制过程中，松散的物料没有足够的水分，必须施以较大的压力，借助于压力的作用坯料颗粒重新分布，在机械结合力、静电引力以及摩擦力的作用下，坯料颗粒紧密结合，发生弹性形变和脆性形变，空气排出，坯料颗粒结合成具有一定尺寸及形状和一定强度的制品。以上各种力的作用程度，取决于颗粒形状、坯料物理—化学性质以及颗粒表面状态。形状复杂的颗粒，机械结合力起主要作用，形状简单的颗粒，摩擦力及静电引起主要作用。在其它工艺条件相同时的一定范围内，压制时压力增加，坯体的气孔率下降，密度增大，强度随之提高。耐火材料的坯料和砖坯，都是由固体物质、水(或其它状态的结合剂)和空气组成的三相系统，在整个压制过程中，因相和液相量没有改变，而坯料中空气的数量被压缩和减少，被压缩的坯料容积亦相应减少。

二、注浆成型法

使用粉状原料，选择适当的解胶剂（反絮凝剂）使其均匀地悬浮在溶液中，调成泥浆，浇注到有吸水性的模莫型（一般为石膏模）中吸去水分，按模型形状形成坯体，此法称注浆成型法。对于不与水化合的材质，一般均以水为悬浮液，泥浆水分含量高达 35~45%;对于某些易与水化合的材料，如CaO、MgO等可用有机物作为悬浮液，如无水酒精。此法适用于生产薄壁壁中空制品，如热电偶套管，高温炉管以及坩埚等。各种氧化物制品，从小件到大件的生产，均已采用此法。对于薄壁中空制品，一般采用空心浇注方式，向模型中注入泥浆，经过一定时间后，原料吸附到模型壁上，待吸到规定的厚度时，将内部的泥浆排出，干燥到适当程度再脱模，石膏模可以反复使用。所用泥浆应具有较好的流动性，密度一般在1.65~1.80g/cm2之间。厚胎大件制品的浇注，宜用实心浇注方式。所用泥浆调度要大，密度一般要在1.8g/cm3以上。浓稠的泥浆因有触变现象，在浇注前应进行强烈的机械搅拌，使其呈现流动性，浇注后静置一段时间即可团结，所以，使用的石膏模并不需要很高的吸水性。

三、可塑成型法

可塑法所用坯料的水分，一般在16%以上，将预制好的坯料投入挤泥机中，挤成泥条，然后切割，再按需要的尺寸制成荒坯，将荒坯用压机制，使坯体具有规定的尺寸和形状。坯料的含水量与不同的原料及制品有关，对可塑性粘土物料，水分可适当降低，以10~15%为好。挤泥机的临界压力与坯料的含水量有关。可塑成型法多用来制备大型制品，根据成型操作的不同，可用手工成型，半机械(如夹板锤)或机压成型。随着耐火工艺技术的改进和成型机械设备的发展，可塑成型方法在耐火材料工业上的应用有减少的趋势。

四、振动成型

物料在每分钟3000次左右频率的振动下，坯料质点相互撞击，动摩擦代替了质点间的静摩擦，坯料变成具有流动性的颗粒。由于得到振动输入的能量，颗粒在坯料内部具有三度空间的活动能力，使颗粒能够密集并填充于模型的各个角落而将空气排挤出去，因此，甚至在很小的压力下也能得到较高密度的制品。在成型多种制品时，振动成型能够有效地代替重型的高压压砖机，如曲柄杠杆压砖机和水压机能够成型那些需要手工成型或捣打成型的复杂的异型和巨型大砖，大大提高了劳动生产率，减轻了劳动强度。振动成型也适于成型密度相差悬殊的物料和成型易碎的脆性物料。由于成型时物料颗粒不被破坏，所以适于成型易水化的物料，如焦油白云石、焦油镁砂料等。

五、热压成型

由烧结法制造的耐火制品，需要很长的煅烧时间，而气孔率仍然高达 10~25%；用烧结法制备陶瓷材料及制品，即使在理想状态下，也仍然存在3~5%的真气孔率，非氧化物陶瓷材料，如碳化物、氮化物等气孔率就更大。制造非常致密的制品比较困难，这是因为在烧结过程中，气孔中的气压增大，抵消了作为推动力的界面能的作用，另一方面，封闭的气孔中，只能通过晶体内部物质扩散来充填，但内部扩散比界面扩散慢得多。若使烧结过程进行到最后阶段，使制品达到理想的致密状态，有以下两种方法:一种是采用真空烧结法，避免在气孔中聚集气体：另一种是烧结时施以压力，以保证足够的推动力，后者称为热压成型。和普通烧结法相比，热压法的优点在于可获得致密度很高的特殊制品，其密度值几乎可达理论值。调节热压条件，能控制晶粒生成，以及在高温下热压，有助于颗粒之间的接触和扩散，从而降低（与普通烧结法相比）烧结温度。

六、热压注成型（热压注浆）

热压注是注浆法之一，是一种较新的生产陶瓷制品和特种耐火材料的方法。热压注法一般以有机结合剂作为分散介质，以硅酸盐矿物粉末为分散相，在一定温度（70~85℃）下，配制成料浆，然后在金属模型中成型制品，这种方法适用于生产形状复杂，具有特殊要求的小件制品，还适用于生产可整性小的材料，如高铝料的成型。其半成品机械强度高，可用机床车削及钻孔加工；可以省掉石膏模型、干燥工序，设备简单，易实现机械化。

七、电熔注法

将耐火原料在电弧炉中熔融，然后将熔体浇注到耐火铸模内铸造成型。因为流体的流动性要好，一般浇注温度须在1900~2000℃。铸造物在凝固程中生成稳定的晶相，同时形成细致的结晶组织。浇注后，要将铸口除掉，经过几天的缓冷，以防止冷却时出现裂纹，铸块最后经过表面加工便成为制品。采用这种方法成型的制品，目前主要是电熔锆莫来石砖和铬刚玉砖，以及融石英砖等。它主要用来砌筑玻璃池窑的炉底。生产再结合砖的原料，大多亦用此法生产。

八、等静压成型

等静压成型是后来发展起来的新成型技术。这种方法主要是应用巴斯卡原理，对液体加压，通过橡皮膜将其压力均匀地传给粉料，故具有以下特点。

成型性

加压无方向性，可以得到密度均匀的坯体，不会出现其它机械压制时的层密度现象。容易压成形状复杂的制品。

烧结性

由于坯体密度均匀，烧成时收缩无方向性，故不致于因密度差产生应力而出现烧成裂纹。由于高密度，相对降低了烧成温度。主要设备由高压容器和高压泵组成。成型时，将粉状物料装在橡皮膜或塑料膜内，置于厚钢壁的超高压容器中，由高压泵注入高压液体。工作压力一般为343MPa以上。这种方法，开始只成型小型制品，目前已发展到压制大型制品。