Kísil múrsteinareru sýru-eldföst efni sem eru aðallega samsett úr tridymite, cristobalite og litlu magni af kvarsi og gleri. Þau bjóða upp á mikla mótstöðu gegn sýru-grunni, en eru næm fyrir tæringu af völdum basísks gjalls og eru viðkvæm fyrir tæringu af völdum oxíða eins og Al₂O₃, K₂O og Na₂O. Eldþol þeirra við álag er hátt, allt frá 1640 gráður til 1680 gráður, nálægt bræðslumarki tridymite og cristobalite (1670 gráður og 1713 gráður, í sömu röð). Stærsti galli þeirra er lágt hitaáfallsþol, en eldfastur þeirra er svipaður og eldfastur við álag. Þau þola langtímanotkun við háan hita án aflögunar, sem hjálpar til við að tryggja styrkleika múrvirkja meðan á notkun stendur.
Kísilmúrsteinar eru fyrst og fremst notaðir í skilveggi kolefnis- og brunahólfs koksofna, sem og í þök eða hvelfingar í bleytigryfjum, heitum háofnum, sýruopnum-eldofnum og glerofnum. Í járngerðartækni er ný tækni eins og bein lækkun og bráðnuð lækkun smám saman að breytast í framleiðsluafl. Í kókiðnaði hefur verið þróað „myndað kók“ sem framleitt er án þess að nota kókofn, sem getur að hluta komið í stað hefðbundins kóks.
Eldfastir kísilsteinar, eins og flestir hertir eldfastir múrsteinar, eru framleiddir með hálf-þurrri aðferð og brenndir í jarðgangaofnum. Sprungur sem myndast í framleiðsluferlinu eru ein helsta ástæðan fyrir háu brotahlutfalli.
Tegundir sprungna í kísilmúrsteinum
Sprungur í kísilmúrsteinum má flokka sem yfirborðssprungur og innri sprungur, hið síðarnefnda einnig þekkt sem lagsprungur. Yfirborðssprungur eru frekar flokkaðar sem þversprungur, lengdarsprungur og netsprungur. Kísilmúrsteinar eru framleiddir með því að nota hálf-þurrpressu-myndunaraðferð til að búa til þétta, græna líkama. Sprungur sem myndast meðfram þrýstingsstefnu sem beitt er á græna líkamann eru þversprungur, en sprungur sem koma hornrétt á þrýstingsstefnu eru lóðréttar sprungur. Netsprungur eru samsettar úr nokkrum sprungum sem dreifast í kóngulóarvefsmynstri á yfirborði kísilmúrsteins.
Venjulega, fyrir venjulegan kísilmúrstein, er græna líkaminn pressaður í gegnum þykkt hans. Myndunarferlið kísilbrunasteina er í raun ferli til að þjappa agnunum saman í eyðublaðinu og fjarlægja loft og mynda þannig þétt eyðublað. Eftir að hafa verið pressaður í vél- sýna múrsteinarnir kosti eins og mikinn þéttleika, styrk, lágmarks þurrkun og brennslurýrnun og auðvelt að stjórna vörustærðum. Hins vegar, ef vélar-pressunarferlinu er óviðeigandi stjórnað, geta lamellar sprungur hornrétt á þrýstingsstefnu myndast í eyðublaðinu meðan á þrýstingsferlinu stendur. Þess vegna eru lamellar sprungur, eða einfaldlega lagskiptingar, innan kísilbrennsteina einnig langsum sprungur.
Hægt er að greina stórar lagskiptingar strax eftir að múrsteinarnir eru myndaðir eða þurrkaðir. Hins vegar verða minniháttar lagskiptingar innan múrsteinanna aðeins áberandi eftir brennslu, þar sem þeir halda áfram að þenjast út vegna hitaálags við brennslu. Múrsteinar sem innihalda sprungur, sérstaklega lagskiptingar, eru hætt við að brotna, sem gerir þá ónothæfa og dregur úr uppskeru kísilmúrsteinaafurða.
Lykilráðstafanir til að mynda og koma í veg fyrir sprungur í kísilmúrsteinum
1. Vélpressa
Lagskipti í kísilmúrsteinum stafa fyrst og fremst af óviðeigandi stjórn á vélar-pressunarferlinu og er stundum vísað til sem véla-pressaðar sprungur. Hráefnin og eyðurnar úr eldföstum kísilsteinum eru samsettar úr þremur fasum efnis: föstu efni, vatni eða öðrum bindiefnum og lofti. Í öllu ferlinu við vélrænni þjöppunarmótun eða deyjapressun breytist magn fastra og fljótandi fasa ekki, en loftmagnið í eyðublaðinu er þjappað saman og minnkað vegna þrýstingsáhrifa og rúmmál þjappaðs eyðublaðsins er einnig minnkað í samræmi við það. Deyjapressunarferlinu má gróflega skipta í eftirfarandi þrjú stig: (1) Í fyrsta þrepinu, undir áhrifum þrýstings, byrja agnirnar í eyðublaðinu að hreyfast og endurstilla sig í þéttari stafla. Einkenni þessa ferlis er augljós þjöppun. Þegar þrýstingurinn eykst í ákveðið gildi fer hann í annað stig. (2) Á öðru stigi fara agnirnar í gegnum brothætt og teygjanlegt aflögun. Eftir að auðan hefur verið þjappað að vissu marki er frekari þjöppun hindrað. Þegar þrýstingurinn eykst og nær utanaðkomandi krafti sem veldur því að agnirnar afmyndast aftur, er eyðublaðið aftur-þjappað saman og þéttleiki eyðublaðsins eykst í samræmi við það. Þetta stig er stig þar sem þjöppun og þrýstingur verður stuttur og tíður. (3) Í þriðja stigi, undir þrýstingi við takmörk, er hlutfallslegur þéttleiki eyðublaðsins í grundvallaratriðum stöðugt og erfitt að auka það. Teypressun á múrsteinseyðu er lokið. Meðan á þjöppunarmótunarferlinu stendur verður að stjórna seinkuðum stækkun græna líkamans vegna teygjanlegra eftirverkana í minna en 2%. Ef það er ekki gert mun það oft leiða til höfnunar vöru meðan á pressunarferlinu stendur. Ef græni líkaminn myndar "lagskipt þéttleika" í sömu átt sem þrýstingurinn er beittur, með þéttleikamun yfir 2%, er líklegt að lagskipt sprunga eigi sér stað innan græna líkamans. Þetta leiðir til ójafnrar hitauppstreymis við brennslu, sem leiðir til verulegs hitaálags og myndunar lengdarsprungna samhliða þéttleikalögunum, sem leiðir til höfnunar vöru.
Við þjöppunarmótun er þrýstingur notaður til að sigrast á innri núningi milli agna, ytri núningi milli agna og mótsveggsins og aflögun á pressaða græna líkamanum. Þegar fjarlægðin frá pressuhausnum eykst minnkar innri þrýstingur græna líkamans.
Þess vegna, þegar kísilmúrsteinar eru pressaðir, er best að nota stutt mót með litlu stærðarhlutfalli, frekar en há mót með stóru stærðarhlutfalli, til að tryggja jafna þrýstingsdreifingu innan græna líkamans. Á sama tíma eru ákveðin mýkiefni og yfirborðsvirk efni sett inn í eyðuna til að draga úr innri núningi og þrýstingsflutningstapi; Mótáferð er endurbætt eða smurð til að draga úr ytri núningi; tvíhliða-pressun er notuð til að draga úr L/D hlutfalli auðunnar; og margþættar þrýstingur, sem byrjar með léttum og síðan þungum, eru notaðar til að koma í veg fyrir of mikla þrýstingssöfnun innan eyðublaðsins og koma í veg fyrir teygjanlegar eftirverkanir. Þessar ráðstafanir bæta einsleitni þrýstings og þéttleika innan eyðublaðsins. Þetta kemur í veg fyrir mikinn þéttleika nálægt þrýstingsyfirborðinu og lágan þéttleika langt frá þrýstingsyfirborðinu innan kísilmúrsteinseyðublaðsins og dregur þannig úr myndun lagþéttleika og sprungna.
Að auki eru kísilmúrsteinar útbúnar með því að blanda saman mali, klinker, kúlumylladufti, steinefnaefni, súlfítkvoða úrgangsvíni og mýkiefni. Að bæta eyðuhnoðunarferlið getur einnig hjálpað til við að auka þéttleika eyðublaðsins. Hvað varðar eðlisfræðilega blöndunartækni er hreyfing efna í sama fasa kölluð blöndun, hreyfing efna í mismunandi áföngum er kölluð hræring og blöndun vökva og fastra efna með mikilli-seigju er kallað hnoða (hnoða og blanda). Með réttri hnoðun er hægt að húða fínt duft utan um stærri agnir, fjarlægja lofttegundir á áhrifaríkan hátt og auka þéttingu múrsteinsins og draga þannig úr porosity múrsteinsins.
2. Hleypaferli
Hertun á kísilmúrsteinum er í meginatriðum fjölkristölluð umbreyting SiO2. Undir verkun steinefna er kísilhráefnið hægt sintrað og umbreytist í raun í tridymite og cristobalite, með aðeins lítið magn af kvarsleifum. Meðan á notkun stendur, verða kísilbrennsteinar í heildarrúmmálsþenslu upp á 1,5% til 2,2% þegar þeir eru hitaðir í 1450 gráður. Þessi afgangsþensla innsiglar steypuhrærurnar og tryggir góða þéttleika og burðarstyrk í múrverki úr kísilmúrsteini. Ennfremur ræður þessi fjölkristallaða umbreyting SiO2 að kísilbrunsteinar séu í brennidepli í eftirliti með eldföstum efnum á upphafstíma brennsluofnsins, þar sem hægur og samræmdur hitunarhraði er einkennandi. Vegna þess að kristalumbreytingu - og -kristóbalíts í kísilbrennsteinum fylgir marktæk rúmmálsáhrif á hitabilinu 150-300 gráður, ætti að gæta sérstakrar varúðar við að hækka hitastigið hægt innan þess við brennslu ofnsins.
Eðlisfræðilegar og efnafræðilegar breytingar sem verða við brennslu á kísilmúrsteinum má draga saman sem hér segir:
① Afgangs raki í múrsteinum er fjarlægður undir 150 gráður.
② Ca(OH)2 byrjar að brotna niður á milli 450-550 gráður og er lokið um 550 gráður. Á þessum tímapunkti eru tengslin milli kísilmúrsteinsagnanna rofin með virkni CaO og annarra efna, sem leiðir til minnkandi styrkleika og brothætts múrsteins.
③ Við 550-650 gráður breytast -kvarssteinar í einkvars, sem veldur rúmmálsþenslu.
④ Við 600-700 gráður á sér stað fastfasa hvarf á milli CaO og SiO2, sem eykur styrk múrsteins.
⑤ Við 800-1100 gráður á sér stað vökva-fasaviðbrögð í múrsteinunum sem eykur hratt styrk múrsteinanna. Frá og með 1100 gráður eykst hraði kvarsbreytingar verulega og lágþéttni kvars myndast, sem veldur verulegri rúmmálsþenslu.
⑥ Við 1300-1350 gráður, vegna aukningar á magni tridymite og cristobalite, minnkar raunverulegur eðlisþyngd græna líkamans og rúmmálsstækkunin eykst, sem getur leitt til sprungna.
⑦ Við 1350-1470 gráður er kvarsbreytingin og stækkunin sem af því leiðir mjög mikil. Einungis mónókvars, metstable cristobalite, steinefnaefni og óhreinindi hafa samskipti til að mynda fljótandi fasa, og ráðast inn í kvars agnirnar til að mynda sprungur þegar metstable cristobalite myndast, sem stuðlar að samfelldri upplausn mónókvars og metstable cristobalite í myndaða vökvafasanum, sem gerir það að yfirmettuðum vökvafasanum, sem gerir það að yfirmettuðu bræðsluefni og súrefnisbræðslu síðan í kísil, bræðslu. form af stöðugu þrídýmíti. Á þessum tíma, því meiri seigja vökvafasans, því hraðari er kísilmúrsteinshraðinn og því meiri möguleiki á sprungum í múrsteinsgræna líkamanum. Þess vegna, til að koma í veg fyrir að kísilmúrsteinninn taki kristalformsbreytingar meðan á brennsluferlinu stendur, ásamt miklum rúmmálsbreytingum sem leiða til sprungumyndunar, verður að gera eftirfarandi ferliráðstafanir:
(1) Stjórna hitunarhraða mismunandi hitastigssviða. Hækka ætti hitunarhraðann þegar hitastigið er minna en 600 gráður. Hægt er að flýta fyrir upphitunarhraðanum þegar hitastigið er á milli 600 gráður og 1000 gráður. Upphitunarhraði ætti að vera hægur þegar hitastigið er á milli 1100 gráður og 1300 gráður. Þegar hitastigið er á milli 1300 gráður og brennsluhitastigsins (1430 gráður til 1450 gráður), ætti hitunarhraðinn að vera hægastur meðan á brennsluferlinu stendur. Þegar brenndu kísilmúrsteinarnir eru kældir undir 600 gráður, sérstaklega við 300 gráður, ætti að kæla þá hægt. Þetta getur í raun stuðpað rúmmálsbreytingu kristalumbreytingarinnar, gert innihald tridymite og cristobalite hærra og forðast myndun sprungna.
(2) Nota skal afoxandi andrúmsloft á há-hitastigi, sem stuðlar að steinefnamyndun lág-gilds járnoxíðs og stuðlar að stóra-framleiðslu þrídýmíts. Annars, í oxandi andrúmslofti, sérstaklega þegar steinefnaefnið er ófullnægjandi, er megnið af -kvarsinu breytt í -kristóbalít. Þessi umbreyting er kölluð "þurr umbreyting". Við þurra umbreytingu, vegna ójafnrar rúmmálsstækkunar múrsteinslíkamans og skorts á vökvafasa stuðpúðaálagi, mun vörubyggingin verða laus og sprungin. Á sama tíma ætti að framkvæma rétta einangrun á mismunandi hitastigum kísilmúrsteinsbrennslu til að tryggja að kísilmúrsteinarnir hafi hæfilega fasasamsetningu og uppfylli kröfur um notkun.
(3) Bættu hleðslukerfið fyrir hálf-vöru til að draga úr líkum á sprungum. Þversprungur í kísileldföstum múrsteinum, það er sprungur samsíða þrýstingsstefnu vörunnar, eru venjulega af völdum ójafnrar upphitunar á hinum ýmsu hlutum vörunnar við brennslu. Þeir birtast aðallega á eldi-útsettu yfirborði utan múrsteinsstaflans, sérstaklega yfirborði efstu vörunnar. Möskvasprungurnar á yfirborði kísilbrunasteina, auk smásæis ójafnvægis í sjálfu grænu líkamanum vegna ójafnrar hnoðunar eða breytinga á hráefnum, stafa yfirleitt af því að varan er hituð við of hátt hitastig með miklum sveiflum. Við hleðslu þarf að setja sérstaka kísilmúrsteina inni í ofnbílnum og staðlaða venjulega múrsteina þarf að setja fyrir utan ofnbílinn; útstæð hlutar sérstakra-laga múrsteina eða hluta sem eru viðkvæmir fyrir sprungum ættu að vera inn á við; Efst á ofnbílnum ætti að vera þakið nokkrum þunnum múrsteinum til að forðast bein högg frá loganum o.s.frv. Annars verða fleiri sprungur.
Sprungur eru stór þáttur sem hefur áhrif á ávöxtun og frammistöðu kísilmúrsteina. Að ná tökum á pressmótunar- og brennsluferlunum er lykillinn að því að koma í veg fyrir sprungur í kísilmúrsteinum. Fræðileg og raunveruleg umbreyting kísilhráefna er breytileg og aðlaga þarf brennsluáætlunina í rauntíma miðað við breytingar á hráefnum, múrsteinsgerð og öðrum þáttum. Undirbúningur og gæði kísilmúrsteina eru mikilvægir, jafnvel mikilvægir þættir. Aðeins með því að stjórna hverju ferlisþrepi nákvæmlega er hægt að framleiða-afkastamikla kísilsteina á skilvirkan hátt og með lítilli orkunotkun.
