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耐火材料生产的特殊工艺过程——电熔

2019-11-18

        在耐火材料技术中,材料熔融占特殊位置。因为电熔材料有特殊的性能——高密度和抗侵蚀性。利用熔融材料有两种方式:将熔体浇注在模型中取得制品和熔融材料破碎和生产电熔大结晶产品。颗粒状熔融材料引入各种耐火粉料中作为耐火骨架及粉末状形式利用。虽然熔炼耗费很大能量,可是在许多场合采用熔融材料对经济是有利的。因为首先是改善了耐火材料性能和增加了它的使用期限,其次是材料熔化可以进行的很快,而陶瓷合成半成品必须要相当长的间隔时间。甚至长时间煅烧,合成相的晶体往往带有晶核性质。用熔体浇注制取的制品,主要是闭口气孔,气孔率为4%-6%,并且能制取大尺寸到1000mm的制品。熔炼时杂质部分升华。其他杂质向外围转移,要进一步排除它。因此熔炼时,材料本身发生某些随意的富选。同时熔融耐火材料有自己独特的不足。可是它那不可争议的优越性,使电熔耐火材料生产不断增大。

黏度值比较低的熔体,熔炼放出后可以直接浇注在模型中。二氧化硅含量高的硅酸盐熔体和某些非常黏的氧化物熔体又不允许浇注在模型中(立即凝固)。这样的熔体要在炉内直接冷却(熔炼铸块)。在某些场合取得用高黏熔体成型制品的方法。在熔融温度下,所谓结晶物质和玻璃物质的黏度值是明显不同的。

生产电熔大结晶

        耐火材料多半是用电弧制度或电阻制度的电炉熔炼。弧柱(电压弧)乃是由中性气体质点,阳离子和电子组成的等离子体。所以熔炼电弧称做等离子弧。弧的等离子体温度达到 5000 - 6000K。生产熔铸耐火材料的关键设备是电弧炉,它的结构是否合理,自动化水平的高低,直接影响熔铸耐火材料质量及制品成本。我国熔铸耐火材料行业所用的熔化设备,大都沿用冶金行业的炼钢电弧炉。近年中国建材研究院研制了外冷式熔铸耐火材料专用电弧炉。

熔体倒入模型中,由模壁开始结晶,后来上面形成外皮。铸锭的内部还仍旧是液体,应该是禁闭在密封容器里用物质硬化。外皮形成之前,在大气压力下,液体状态转为固体析出结晶。同时析出气体的位置留下气孔和形成缩孔,不同的结晶化引起铸锭体积内的密度非常不均衡。如果要能做到负压替代压力下实现结晶化,并且在熔体真空处理之后,那么铸件可能消除缩孔。

        某种情况下,打通外皮和熔体倒满模型,能实际减小缩孔体积。还可采用加热铸锭上部和力求铸锭上面存留在液体状态中直到整个铸件差不多还没有结晶之前,采用模型振动填充它,降低热撤退速度,即人工减缓晶体生长速度,诸如此类。对结晶化的影响存在大量因素,表明运行结晶过程的多变量,可见用强制方法改变结晶化运行是有可能的。

电熔耐火材料组织的合理热处理乃是复杂的热工和热机械问题。

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