Silica murstener syrebaserede-ildfaste materialer, der primært består af tridymit, cristobalit og små mængder resterende kvarts og glas. De tilbyder stærk modstandsdygtighed over for syre-baseret slagge, men er modtagelige over for korrosion af alkalisk slagge og er sårbare over for korrosion af oxider såsom Al2O3, K2O og Na2O. Deres ildfasthed under belastning er høj, der spænder fra 1640 grader til 1680 grader, tæt på smeltepunkterne for tridymit og cristobalit (henholdsvis 1670 grader og 1713 grader). Deres største ulempe er deres lave termiske stødmodstand, men deres ildfasthed svarer til deres ildfasthed under belastning. De tåler{10}}langvarig brug ved høje temperaturer uden deformation, hvilket hjælper med at sikre den strukturelle styrke af murværkskonstruktioner under drift.
Silicamursten bruges primært i skillevægge i koksovnes karboniserings- og forbrændingskamre samt i tage eller hvælvinger i gennemblødningsgrave, varme højovne, syreåbne-herdeovne og glasovne. Inden for jernfremstillingsteknologi bliver nye teknologier som direkte reduktion og smeltet reduktion gradvist omdannet til produktive kræfter. I koksindustrien er der udviklet en "formet koks" fremstillet uden brug af koksovn, som delvist kan erstatte traditionel koks.
Silica-ildfaste mursten, som de fleste sintrede ildfaste mursten, fremstilles ved hjælp af en semi-tør proces og brændes i tunnelovne. Revner, der opstår under produktionsprocessen, er en af hovedårsagerne til den høje skrotrate.
Typer af revner i silica mursten
Revner i siliciumsten kan kategoriseres som overfladerevner og indvendige revner, sidstnævnte også kendt som lagrevner. Overfladerevner er yderligere kategoriseret som tværrevner, langsgående revner og netværksrevner. Silicamursten fremstilles ved hjælp af en semi-tør presse-formningsmetode for at skabe tætte grønne kroppe. Revner, der opstår langs trykretningen på det grønne legeme, er tværgående revner, mens revner, der opstår vinkelret på trykretningen, er lodrette revner. Netværksrevner er sammensat af flere revner fordelt i et edderkoppevævsmønster på overfladen af en silica mursten.
Typisk, for en standard silica mursten, presses den grønne krop gennem sin tykkelse. Formningsprocessen for silica-brandsten er i det væsentlige en proces med at komprimere partiklerne i emnet og fjerne luft, hvorved der dannes et tæt emne. Efter at være blevet maskinpresset -udviser klodserne fordele såsom høj densitet, styrke, minimal tørring og brændingssvind og let kontrollerede produktdimensioner. Men hvis maskinens-presning ikke er styret korrekt, kan der dannes lamelrevner vinkelret på trykretningen i emnet under tryksætningsprocessen. Derfor er lamelrevner, eller blot lamineringer, inden for silica-brandsten også langsgående revner.
Store lamineringer kan detekteres umiddelbart efter at murstenene er dannet eller tørret. Mindre lamineringer inden i murstenene bliver dog først mærkbare efter brænding, da de fortsætter med at udvide sig på grund af termiske spændinger under brænding. Mursten, der indeholder revner, især lamineringer, er tilbøjelige til at gå i stykker, hvilket gør dem ubrugelige og reducerer udbyttet af silica murstensprodukter.
Nøgleforanstaltninger til dannelse og forebyggelse af revner i silica mursten
1. Maskinpresning
Lamineringer i silicamursten er primært forårsaget af ukorrekt kontrol af maskinens-presseproces og omtales nogle gange som maskinpressede-revner. Råmaterialerne og emnerne af silica ildfaste mursten er sammensat af tre faser af stof: fast stof, vand eller andre bindemidler og luft. Under hele processen med mekanisk kompressionsstøbning eller formpresning ændres mængden af faste og flydende faser ikke, mens mængden af luft i emnet komprimeres og reduceres på grund af trykpåvirkning, og volumenet af det komprimerede emne reduceres tilsvarende. Matricepresseprocessen kan groft opdeles i følgende tre trin: (1) I det første trin, under påvirkning af tryk, begynder partiklerne i emnet at bevæge sig og omkonfigureres til en tættere stak. Det karakteristiske ved denne proces er indlysende komprimering. Når trykket stiger til en vis værdi, går det ind i anden fase. (2) I andet trin undergår partiklerne sprøde og elastiske deformationer. Efter at emnet er komprimeret til en vis grad, forhindres yderligere komprimering. Når trykket stiger og når den ydre kraft, der får partiklerne til at deformeres igen, komprimeres emnet igen, og emnets tæthed stiger tilsvarende. Dette trin er et trin, hvor kompression og tryk bliver kort og hyppigt. (3) I det tredje trin, under grænsetrykket, er emnets relative densitet grundlæggende stabil og vanskelig at øge. Matricepresningen af murstensemnet er afsluttet. Under kompressionsstøbningsprocessen skal den forsinkede ekspansion af det grønne legeme på grund af elastiske eftervirkninger kontrolleres til mindre end 2%. Undladelse af at gøre det vil ofte resultere i produktafvisning under presningsprocessen. Hvis det grønne legeme danner "lagdelt tæthed" i retningen af det påførte tryk, med en densitetsforskel på over 2 %, vil der sandsynligvis forekomme lag-revner i det grønne legeme. Dette fører til ujævn termisk udvidelse under brænding, hvilket resulterer i betydelig termisk spænding og dannelse af langsgående revner parallelt med tæthedslagene, hvilket resulterer i produktafvisning.
Under kompressionsstøbning bruges tryk til at overvinde intern friktion mellem partikler, ekstern friktion mellem partikler og formvæggen og deformation af det pressede grønne legeme. Efterhånden som afstanden fra pressehovedet øges, falder det indre tryk af den grønne krop.
Derfor er det bedst at bruge korte forme med et lille aspektforhold, i stedet for høje forme med et stort aspektforhold, for at sikre ensartet trykfordeling i den grønne krop. Samtidig indføres visse blødgøringsmidler og overfladeaktive stoffer i emnet for at reducere intern friktion og tryktransmissionstab; formfinisher forbedres eller smøres for at reducere ekstern friktion; dobbelt-sidet presning bruges til at reducere L/D-forholdet af råemnet; og flere tryksætninger, startende med let og derefter tung, anvendes for at forhindre overdreven trykakkumulering i emnet og eliminere elastiske eftervirkninger. Disse foranstaltninger forbedrer ensartetheden af tryk og tæthed i emnet. Dette forhindrer høj densitet nær trykoverfladen og lav densitet langt fra trykoverfladen inde i silicamurstenemnet, hvorved dannelsen af lagtæthed og revner reduceres.
Derudover fremstilles silica-murstenemner ved at blande tilslag, klinker, kuglemøllepulver, mineraliseringsmiddel, sulfitmasseaffaldslud og blødgøringsmiddel. Forbedring af emne-ælteprocessen kan også hjælpe med at øge emnets tæthed. Med hensyn til fysisk blandingsteknologi kaldes bevægelse af materialer i samme fase blanding, bevægelse af materialer i forskellige faser kaldes omrøring, og blanding af væsker og faste stoffer med høj-viskositet kaldes æltning (æltning og blanding). Gennem korrekt æltning kan fint pulver coates omkring større partikler, hvilket effektivt fjerner gasser og øger fortætningen af murstenen, hvorved murstenens porøsitet reduceres.
2. Fyringsproces
Sintring af silica mursten er i det væsentlige en polykrystallinsk transformation af SiO2. Under påvirkning af mineraliseringsmidler sintres silicaråmaterialet langsomt, og omdannes i det væsentlige til tridymit og cristobalit med kun en lille mængde resterende kvarts. Under brug oplever silica-ildsten en samlet volumenudvidelse på 1,5% til 2,2%, når de opvarmes til 1450 grader. Denne resterende ekspansion forsegler mørtelfugerne, hvilket sikrer god tæthed og strukturel styrke i murværk af silica mursten. Ydermere dikterer denne polykrystallinske transformation af SiO2, at silicabrandsten er i fokus for overvågning af ildfast materiale under den indledende ovnbrændingsfase, hvor en langsom og ensartet opvarmningshastighed er karakteristisk. Fordi krystaltransformationen af - og -cristobalit i silica-brandsten er ledsaget af en betydelig volumeneffekt inden for temperaturområdet 150-300 grader, bør der tages særlig hensyn til langsomt at øge temperaturen inden for dette område under ovnbrænding.
De fysiske og kemiske ændringer, der opstår under brænding af silica mursten, kan opsummeres som følger:
① Resterende fugt i murstenene fjernes under 150 grader.
② Ca(OH)2 begynder at nedbrydes mellem 450-550 grader og er færdig med 550 grader. På dette tidspunkt brydes bindingerne mellem silica mursten partiklerne af virkningen af CaO og andre stoffer, hvilket resulterer i et fald i styrke og en sprød mursten.
③ Ved 550-650 grader omdannes -kvarts-klodser til monokvarts, hvilket forårsager volumenudvidelse.
④ Ved 600-700 grader sker der en fastfasereaktion mellem CaO og SiO2, hvilket øger murstensstyrken.
⑤ Ved 800-1100 grader opstår der en flydende-fasereaktion i murstenene, hvilket hurtigt øger murstenens styrke. Startende ved 1100 grader stiger hastigheden af kvartsomdannelse betydeligt, og der dannes kvarts med lav densitet, hvilket forårsager betydelig volumenudvidelse.
⑥ Ved 1300-1350 grader, på grund af stigningen i mængden af tridymit og cristobalit, falder den sande vægtfylde af den grønne krop, og volumenudvidelsen øges, hvilket kan føre til revner.
⑦ Ved 1350-1470 grader er graden af kvartsomdannelse og den resulterende ekspansion meget stor. Kun monokvarts, metastabil cristobalit, mineraliseringsmidler og urenheder interagerer for at danne en flydende fase, og invaderer kvartspartiklerne for at danne revner, når metastabil cristobalit dannes, hvilket fremmer den kontinuerlige opløsning af monokvarts og metastabil cristobalit i den dannede flydende fase, hvilket gør det til en overmættet smeltning af silicium og derefter ilt fra silicium og ilt. form for stabil tridymit. På dette tidspunkt, jo større viskositeten af den flydende fase, jo hurtigere er silica murstens konverteringshastighed, og jo større er muligheden for revner i den mursten grønne krop. For at forhindre, at silicamurstenen undergår krystalformændringer under brændingsprocessen, ledsaget af store volumenændringer, der fører til dannelse af revner, skal følgende procesforanstaltninger tages:
(1) Styr opvarmningshastigheden for forskellige brændingstemperaturområder. Opvarmningshastigheden bør sænkes, når temperaturen er mindre end 600 grader. Opvarmningshastigheden kan accelereres, når temperaturen er mellem 600 grader og 1000 grader. Opvarmningshastigheden skal være langsom, når temperaturen er mellem 1100 grader og 1300 grader. Når temperaturen er mellem 1300 grader og brændingstemperaturen (1430 grader til 1450 grader), bør opvarmningshastigheden være den langsomste under brændingsprocessen. Når de brændte silica-mursten afkøles til under 600 grader, især ved 300 grader, skal de afkøles langsomt. Dette kan effektivt buffer volumenændringen af krystaltransformationen, hvilket gør indholdet af tridymit og cristobalit højere og undgår dannelsen af revner.
(2) En reducerende atmosfære bør anvendes under høj-temperaturbrændingsstadiet, hvilket er befordrende for mineraliseringen af lav-valent jernoxid og fremmer stor-produktion af tridymit. Ellers, i en oxiderende atmosfære, især når mineraliseringsmidlet er utilstrækkeligt, omdannes det meste af -kvartsen til -kristobalit. Denne konvertering kaldes "tør konvertering". Under tør konvertering, på grund af den ujævne volumenudvidelse af murstenslegemet og manglen på væskefasebufferspænding, vil produktstrukturen blive løs og revnet. Samtidig bør der udføres korrekt isolering ved forskellige temperaturstadier af silica mursten brænding for at sikre, at silica mursten har en rimelig fasesammensætning og opfylder kravene til brug.
(3) Forbedre indlæsningssystemet til halvfabrikata- for at reducere sandsynligheden for revner. Tværrevner i silica ildfaste mursten, det vil sige revner parallelt med produktets trykretning, er normalt forårsaget af ujævn opvarmning af de forskellige dele af produktet under brænding. De vises for det meste på den-udsatte overflade uden for murstensstakken, især overfladen af det øverste produkt. Netrevnerne på overfladen af silica-brandsten skyldes, ud over de mikroskopiske ujævnheder i selve det grønne legeme på grund af ujævn æltning eller ændringer i råmaterialer, som regel, at produktet opvarmes til for høj temperatur med store udsving. Ved læsning skal specielle siliciumsten placeres inde i ovnvognen, og almindelige almindelige mursten skal placeres uden for ovnvognen; de udragende dele af special-formede mursten eller dele, der er tilbøjelige til at revne, skal placeres indad; toppen af ovnvognen bør dækkes med nogle tynde mursten for at undgå direkte stød fra flammen osv. Ellers vil der opstå flere revner.
Revner er en væsentlig faktor, der påvirker siliciumstens udbytte og ydeevne. At mestre pressestøbnings- og brændeprocesserne er nøglen til at forhindre revner i silicamursten. Teoretiske og faktiske omdannelser af silicaråmaterialer varierer, og brændingsplanen skal justeres i realtid baseret på ændringer i råmaterialer, murstenstype og andre faktorer. Forberedelse og kvalitet af silica mursten emner er vigtige, selv kritiske faktorer. Kun ved nøje at kontrollere hvert procestrin kan højtydende silica-klodser produceres effektivt og med lavt energiforbrug.
