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耐火材料的生产过程ppt课件
* 材料科学与工程学院 * 1、气孔形成(粘土砖为例) 曲线为粘土的收缩曲线; 曲线为水分的排出曲线; 点:收缩与排出水分体积相等; 点以后:排出水分大于收缩 体积,所以产生气孔。 * 材料科学与工程学院 * 干燥时,内部水分不等,存在水分梯度,导致坯体干燥不均匀,使得坯体内部产生应力; 等速干燥阶段:干燥曲线平行(5%以上)某一点时,曲线急剧弯曲使表面含水量和中心处不等,表面含水了量等于零,产生不均匀收缩,导致内部产生应力 2、内部应力的产生 * 材料科学与工程学院 * ①应力产生表现: 干燥变形 干燥裂纹 ②应力克服措施: 减速干燥阶段,采取温度梯度干燥; 控制干燥速度 * 材料科学与工程学院 * 四、干燥制度 砖坯进行干燥时,控制条件的总和,包括:干燥时间,进入和排出干燥剂的温度,相对湿度,坯体干燥前后的水分; 干燥时间关系到正确选择干燥设备,保证正常生产与经济性,是重要参数。 * 材料科学与工程学院 * 1、影响干燥时间因素(干燥速度) 物料性质与结构(结合粘土量、熟料颗粒组成:粗细) 坯体的形状和大小 砖坯最初含水量与干燥后的残余水分 干燥介质的温度、湿度和流速 干燥介质在干燥器中的温度降 干燥器的密封情况。 * 材料科学与工程学院 * 2、干燥后残余水分的确定 足够的机械强度(装窑,太低水分砖坯脆) 烧成期间能快速升温(降低不必要的热工消耗) 砖坯厚度大小决定残余水分量 不同窑型/不同砖种也决定残余水分含量(举例) * 材料科学与工程学院 * 回转窑:含水量低(推车制度决定); 其他窑: 水分可以提高。 粘土砖:2~3% 硅砖:1~2% 镁砖:0.6~1.0%(防止 水化) * 材料科学与工程学院 * 4、干燥设备 隧道干燥器、室式干燥器、其它(利用隧道窑的热烟气) 3、具体干燥制度 * 材料科学与工程学院 * 定义:对坯体进行加热处理,使其达到烧 结的过程。 目的:耐火制品(陶瓷)制品的一种热处理 过程,伴随着一系列物理化学变化,使 坯体气孔率降低(多孔制品例外),体 积密度增大,变为一种具有一定尺寸、 形状和结构强度制品,它是耐火材料制 品生产中最后一道工序。 第五节 耐火材料的烧成 * 材料科学与工程学院 * (一)烧成过程中的物理、化学变化 1、坯体排出水分过程(室温~200 ℃) 为残余水分排出,该过程完成较快 * 材料科学与工程学院 * 排出结晶水, 分解,有机物氧化; 同时有少量晶型转变和低熔液相产生(粘土制品中的玻璃相); (气体体积增大,一般为氧化气氛)。 特征:该阶段坯体减轻,气孔率增大,强度有所下 降(原因:氢键消失;由于晶型转变,密堆 结构被改变。 2、分解氧化阶段( 200~1000℃) * 材料科学与工程学院 * 3、液相与耐火相合成(1000℃以上) 特征:致密化、强度增大、体积缩小、气孔率降低。 将发生质点的扩散、粘滞流动、溶解沉淀传质,液体的表面张力使颗粒之间紧密接触 * 材料科学与工程学院 * 4、烧结 液相、固相、反应烧结,气孔进一步消失或变小,是致密化的最重要的物理化学过程。 5、冷却 耐火相析晶、晶型转变、玻璃相固化 使坯体强度、密度、体积依品种不同都有相应变化 举例: 质耐火材料将发生: (粉化) 陶瓷将发生立方向四方和单斜晶体结构的转化。 * 材料科学与工程学院 * 二、烧结 1、定义:物料经高温作用,变成具有一定强度和气孔率很低(或无气孔)的致密石状物的工艺过程。 烧结模型 烧结传质的动力 迁移机制 * 材料科学与工程学院 * 烧结系数: 式中, 为烧结前后的气孔率; 烧结前后的强度; 系数 (多孔材料例外) 2、衡量烧结强度的方法 灼减、相对密度、体积密度、吸水率、晶体粒径、水化强度(碱土金属氧化物制备耐火材料易水化,致密时,水化程度减小。 * 材料科学与工程学院 * 热态接触:质点间接触增加,边界保留; 开始阶段
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