耐火材料的烧成

更新时间：2024-06-03 点击次数：877次

　　烧成过程中的物理化学变化

　　耐火材料在烧成过程中的物理化学变化，是确定烧成过程中的热工制度(烧成制度)的重要依据。

　　烧成过程中的物理化学变化主要取决于制品的化学矿物组成、烧成制度等。不同的制品物理化学反应不尽相同，耐火制品烧成过程大致可分为以下几个阶段:

　　1、坯体排出水分阶段温度范围为10—200℃，在这一阶段中，主要是排出砖坯中残存的自由水和大气吸附水。水分的排除，使坯体中留下气孔，具有透气性，有利于下一阶段反应的进行。

　　2、分解、氧化阶段(200—1000℃)

　　此阶段发生的物理化学变化依原料种类而异。有排出化学结合水、碳酸盐或硫酸盐分解、有机物的氧化燃烧等。此外还可能有品型转变发生或少量低熔液相的开始生成。此时坯体的质量减轻，气孔率进一步增大，强度亦有较大变化。

　　3、液相形成和耐火相合成阶段(1000℃以上)此时分解作用将继续完成，并随温度升高其液相生成量增加，波相粘度降低，某些新耐火矿物相开始形成，并进行溶解重结晶。

　　由于液相的扩散、流动、溶解沉析传质过程的进行，颗粒在液相表面张作用下，进一步靠拢而促使坯体致密化，使其强度增大，体积缩小，气孔率降低，烧结急剧进行。

　　4、烧结阶段

　　坯体中各种反应趋于完全、充分、液相数量继续增加，结晶相进一步成长

　　达到致密化，即所谓"烧结”。

　　5、冷却阶段

　　从*高烧成温度至室温的冷却过程中，主要发生耐火相的析晶、某些晶相的品型转变、玻璃相的固化等过程。在此过程中坯体的强度、密度、体积依品种不同都有相应的变化。

　　烧结

　　烧结是烧成过程中*重要的物理化学反应。所谓烧结是物料经高温作用，变成具有一定强度和气孔率很低，甚至几乎无气孔的致密石状物的工艺过程。

　　衡量烧结程度通常用灼减，密度，体积密度，气孔率，吸水率，晶体粒径，水化程度等指标。

　　烧结与致密的过程一般是相辅相成的，气孔率降低，强度提高(硅酸铝耐火材料的烧结就是典型的例子)。但并非都是如此，例如，在烧结时，气孔率不降低甚至增高，而强度亦增大(直接结合碳化硅，硅质耐火制品)。所以，控制烧结过程，是目前工艺方面研究的重要课题。

　　烧成制度的确定

　　通常，耐火制品的烧成制度包括升温速度、烧成*高温度、在*高烧成温度下的保温则间以及冷却速度和烧成气氛等。

　　在烧成制度中，升温速度或冷却速度的允许值取决于坯料在烧成或冷却时所受到的应力作用。这种应力主要来源于两个方面，一种主要是由烧成过程中温度梯度和热膨胀或冷缩造成的，即所谓的热应力；另一种是由于制品内部一系列物理化学反应、晶型转变、重结晶、晶体长大等因素造成的。上述应力的产生和克服，除烧成制度外还与烧成前各工艺制度有关。但在工艺制度已确定的前提下，如何保证产品的质量，是确定烧成制度必须考虑的问题。