耐火材料的烧成温度如何计算确定啊？

myktv2006 · 发表于 2009-3-21 08:27:42

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请教各位，谢谢！

dljdw · 发表于 2009-3-21 12:20:02

一、产品烧成制度的确定

　　1.1烧成温度曲线的控制

　　烧成温度曲线制定的适当与否是保证制品质量的前提，因此，制定时需考虑如下因素：

　　1）窑的结构、容量及装窑密度。

　　2）坯体的厚度，形状以及组成坯体所用原料成分与性质。

　　3）坯体的入窑水份。

　　4）明焰烧成还是隔焰烧成。

　　烧成温度曲线的拟订有以下主要内容。

　　1.1.1 温升速度的确定

　　温升上升速度应依据制品所用原料在各个温度段所发生的物理、化学变化有关；依据窑的大小、坯体的厚度、形状、所用原料的颗粒细度和装窑数量来综合确定。

　　低温阶段--这个温度段一般在400℃以前，其升温速度主要取决于坯体的厚度颗粒组成，粘土的含量，坯体进窑的含水率和窑内实际装坯量。当坯体颗粒组成致密，装容量甚大，且坯体进窑水分高或坯体较厚者，升温太快，将引起坯件内部水蒸汽压力的升高，导致开裂现象的产生，升温速度一般大件产品为30℃／h，而中小制品为50一60℃/h。同时注意加大烟囱抽力确保通风。

　　分解及氧化期--这一阶段一般在900℃以前，升温速度取决于原料纯度，火焰性质，气流速度，以及坯体厚度，原料较纯且分解物少时，升温可以较快．但如坯内杂质含量较多，则可能因快速升温而产生氧化分解不完全的情况，后期易出现坯体变色、釉泡等缺陷。在这阶段中，除了在400-600℃间因为高岭石结构水的迅速排除，升温应缓些以外，一般可加速升温。但要保证窑内的氧化气氛。

　　高温阶段--这一阶段升温速度取决于窑内的结构，装窑密度和坯体收缩变化的速度，当窑的体积太大时，升温过快则窑内的温差较大，并将引起高温反应的不均匀，而且由于坯体玻璃相出现的多少与快慢会引起坯体发生不同程度和速度的收缩，在收缩较快的阶段，升温不易大快，收缩较慢的阶段，则可加快升温速度。一般燃气梭式窑建的较小，因此，在此阶段可以快速升温。但在烧成温度下应有适当的保温时间。

　　升温速度直接影响到烧成时间的长短，烧成时间的缩短，不仅提高了窑的生产率，且能节约较多燃料。

　　1.1.2 烧成温度的确定

　　烧成温度的高低与坯体的组成、颗粒细度，制品的质量要求，以及升温速度方面有关。很显然，烧成温度必须在坯体的烧成温度范围之内，具体的确定某一温度，则需依据制品内在性能及外观质量要求来决定，对烧成范围窄的坯料，最适宜在允许范围中的下限烧成，延长保温时间；而对烧成范围宽的坯料，则可在上限烧成。

　　1.1.3保温时间的确定

　　保温时间的长短，决定于窑的结构。坯体的厚度和大小，以及制品所要求达到的致密程度，通常容积被大的窑升温较为用难。为了使坯体达到同一烧成温度，其停火温度必须比小容积的要低，而保温时间则须延长。

　　1.1.4冷却速度

　　主要取决于坯内液相的凝固速度。较厚的坯体冷却太快时，可能在坯体内外造成不均匀应力，而引起开裂现象。液相较多的坯体，采取快速冷却将使坯体内不易析晶或促使形成微晶，从而可提高其机械强度，且可防止某些杂质（如：铁质）的再次氧化，白度因之提高。

　　1.2 窑炉气氛

　　为了适应坯体原料的要求，某些产品要烧还原性气氛，一般情况南方烧还原气氛较多。

　　1.3 窑内温度均匀性的控制

　　窑内温度是否均匀，除用热电偶及光学高温计测定外，最好在有代表性的位置放置不同温度的标准测温锥，出窑后从测温锥的弯曲程度亦可测知各部位的温度。

　　氧化分解以后，如使用还原焰，在空气不足的情况下，燃烧室中将产生可燃气体，这些可燃气体可与空气一并进入窑中继续混合，完成燃烧，并放出热量，使窑内的温度与燃烧室的温度差异减小，这就是还原焰可使窑内温度均匀的理论依据，对于烧成温度范围窄的坯体，在烧成中使用还原焰尤为重要。如果烧氧化气氛，窑内可进行微正压烧成来缩小上下温差。

　　二、装容

　　2.1 搭设棚板的准备工作

　　搭设棚板是装窑前一件非常重要的工作。首先是清扫棚板，要用空压机或吹气皮囊、毛刷进行吹扫，以免有污物污染制品。最好在棚板的六个面均涂上抗氧化的涂层，放制品的一面涂2mm，其余涂刷lmm。根据不同的烧成温度选用不同的涂层可以提高碳化硅棚板的高温抗氧化性，彻底解决棚板落渣的局面，经过实验涂上涂层以后还能够提高其抗折性能。这种涂料经烧结可保持半年不掉。

　　2.2 棚板的搭设

　　搭设棚板前首先要找好窑车台面水平，对于低矮的地方要用匣钵泥垫平，必须保证第一层的各块棚板要在同一水平面上，棚板之间要留一定的间隙，边缝20mm左右，中缝30mm左右。然后，再在棚板上放支架，每个棚板的四角各放一个，为搭第二层棚板作准备。其层数根据产品和窑高来定。棚板与车台面、支架的接触面不能加耐火泥或高温粘接剂来加固，否则，会拉断棚板。所搭设的棚板要整齐，因窑车在行走过程中的晃动，直接影响产品质量。

　　2.3 制品的装车

　　因为采用棚板作窑具，而且一般窑容积较小，陶瓷产品的表面积较大，坯体较薄，因此可以满载满装（以保证每件产品不互相粘结为准），如果是素烧即使有轻微的靠近也无妨，但满装并不是无序。

　　装车采用混装方法有利于整个窑炉炉温的均匀性。因为该结构窑炉已无明显的燃烧室，更无挡火墙，热烟气易走近道，为避免这一点，在装窑时尽量将尺寸高的产品放在第一层的两边靠近火道处，而且要摆满，以起到挡火墙的作用，中间可装较轻矮的产品，也有利于产品间的热传递。

　　三、点火调试

　　3.1 点火前的准备工作

　　3.1.1 烧嘴卫生检查

　　首先将窑内打扫一遍，特别是喷火口周围要用毛刷清扫干净，然后将烧嘴帽上的泥土彻底清扫干净。再将烧嘴调整，固定上紧，在受到外力时也不移位。

　　3.1.2 燃气管路系统的安全检查

　　重要的是检查燃气管路有无漏气点。准备好毛刷、肥皂水。主管路接上空压机或氧气瓶（最好用氩气）。开启空压机，然后开启逐级阀门、稳压阀；一般稳压阀稳压前的压力测试到0.5-0.6Mpa，稳压后的测试压力在0.25MPa，原因是压力表量程较小。然后对每一个焊点、丝接点进行抹肥皂水，观察有无气泡出现，哪里有漏气点就要检修哪里，不能用的部件要及时更换。哪怕是很微小的漏气都不能放过。

　　检查控制烧嘴的阀门以上的各个铜丝接部分，这一部分部件较多，检查起来比较麻烦。作为安装调试工作者不能因为麻烦，就马虎了事，因为它离火焰最近，如果漏气最容易引发火灾等事故。检测这几个位置的方法是：先将阀门前的两个铜联结部件刷上肥皂水，然后开启阀门，看看有无气泡出现。如果有即可关闭阀门用扳手上紧漏气处，按此法再试，如果还漏，就要把铜螺帽松开，再重新安装一遍，再试，直到不漏为止。要仔细的逐个检查，不能漏下任何一个。

　　3.1.3 烧嘴性能的经验检查

　　检查烧嘴是否堵塞。可逐个逐渐开启烧嘴的控制阀门及风阀，由小至大，听其噪声的大、小。如果噪声较大，说明正常，如果噪声较小而且没有力量感。一、说明烧嘴出气口已经堵塞，应拆下烧嘴找出堵塞物。二、是烧嘴质量有问题需立刻更换。

　　3.2 烘窑

　　安全检查无误后即可将搭好棚板的窑车推进窑内进行烘窑。烘窑温度一般在800℃一1200℃左右。烘窑主要是排出窑体水分，防止高温下水分蒸发过快将窑体撑裂；另一方面，通过烘窑，可以发现整个窑炉系统运行状况，有什么毛病此时就能表现出来，可及时处理。

　　四、还原焰烧成实例（镁质强化瓷）

　　4.1 氧化阶段

　　从点火开始至1040℃以前为氧化阶段大约4.5小时。

　　一切准备工作做好后，开始点火。首先点燃窑车下面的两只烧嘴，将窑门关闭不上紧。然后依次间隔点燃其它烧嘴。开始记录温度，每10分钟记录一次。

　　窑温在300℃以前主要是排队坯体中的残余水分，这时应注意升温均匀、平缓、燃气压力在0.008-0.005MPa。由于坯体水分较多烟气温度高，为避免水蒸汽凝结在制品上，造成产品开裂和产生水迹，应加强窑内通风。各观察孔全部打开，烟道闸板全部提起，闸板口处用砖盖严，增加烟道抽力以利水蒸汽及时排出。

　　待水蒸汽基本排出后，在400℃左右时，将全部烧嘴点燃。此后燃气主管路30分钟内不加压，以防止温度上升过快，待温度逐渐升到500℃左右时，上紧窑门，堵塞各观察孔。此时，可适当加快升温速度，升温速度在20-30℃/10分钟。

　　温度升高到800℃时，从观察孔观察火焰必须清晰、透明，没有旋涡现象，制品、棚板、支架清晰可见。此时升温10-20℃/10分钟为宜。

　　4.2 强还原阶段

　　温度在1040℃至1250℃之间为强还原阶段大约用2.5小时。

　　开始还原气氛的温度点应在1040-1070℃。最低不能低于1020℃，最高不能高于1070℃。确定还原气氛的温度点的依据是，观察1040#测温锥。该锥倒，即可进行还原气氛烧成。此时，将闸板下降134mm或更多，闸板口用砖盖严；而后，逐渐增加燃气压力（约0.08MPa参考值），从前后观察孔观察到喷出兰色火焰的长度在180-200mm之间。同时观察热电偶仪表的读数，不应升温或降温，待几分钟开始升温，升温速度以小于20℃/10分钟为宜。如果升温太快可继续下降闸板或增加燃气压力。

　　在还原阶段应特别注意：

　　（1）要勤于观察燃气压力波动情况，如遇燃气压力升高或下降应及时调回。在换罐时需两人配合。一人控制调节燃气阀门，一人换罐。使燃气压力波动降低到最小程度。

　　（2）勤于观察水套的使用情况。水套的进水口必须有足够的压力进水，不要让水套内形成过量蒸汽以防将烟囱涨坏，如果水套内的压力过高使得出水口喷出蒸汽或水温过高，此时要打开水套上的放气阀，其开度大小以出水口出热水为准。

　　4.3 弱还原阶段

　　经过剧烈的强还原阶段到窑内温度达到1250℃时，适当减小燃气压力，闸板不动，平稳地过渡到弱还原阶段，此时观察观察孔仍有50mm左右长的蓝火焰喷出。窑内到达烧结温度时可适当保温5-10分钟，然后停火。

　　4.4 停火过程

　　先将烟道闸板全部提起，闸板口用砖盖严。然后将气罐从水池中取出，关闭气罐阀门，此时必须迅速关闭调节燃气阀门。

dljdw · 发表于 2009-3-21 12:31:43

滑石瓷的烧结是在相当数量的粘滞性的硅酸盐液相参与下进行的。在较多的粘滞性液相参与下的瓷料烧结通常要靠粘滞性液相对瓷坯孔隙的填充来实现陶瓷的致密化。要完成这种致密化，液相的数量通常需要在２０～３５％以上。
　　我们知道，烧滑石的理论组成含６６．６％（重量）ＳｉＯ２和３３．４％（重量）ＭｇＯ，这一组成与ＭｇＯ—ＳｉＯ２系的最低共熔点（１５４３℃，参阅图１）的组成非常接近。这表明，纯滑石组成在１５４３℃以前没有液相产生，至１５４３℃以后又几乎全部熔融。也就是说，纯滑石物料的烧结范围窄到难于、甚至无法控制的程度。如果采用滑石和粘土配料，这种情况可以得到一定程度的改善。
　　参阅ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系相图（限于篇幅，图略），如果以９０％滑石和１０％粘土配料，假设滑石和粘土组成与纯滑石和纯高岭石的组成一致，如果滑石和粘土都为生料，则我们计算一下最低共熔温度１３５５℃时所能形成的液相数量。
已知滑石（３ＭｇＯ·４ＳｉＯ２·Ｈ２Ｏ）的组成：
ＭｇＯ３１．７％
ＳｉＯ２６３．５％
Ｈ２Ｏ４．８％
　　高岭石（Ａｌ２Ｏ３·２ＳｉＯ２·２Ｈ２Ｏ）的组成：
Ａｌ２Ｏ３３９．５％
ＳｉＯ２４６．５％
Ｈ２Ｏ１４％
　　则配料的组成可简单计算如下：
ＭｇＯ＝３１．７×０．９＝２８．５％
Ａｌ２Ｏ３＝３９．５×０．１＝４．０％
ＳｉＯ２＝６３．５×０．９＋４６．５×０．１＝６１．８％
Ｈ２Ｏ＝４．８×０．９＋１４×０．１＝５．７％
　　配料煅烧后的组成：
ＭｇＯ＝２８．５×＝２８．５×１．０６＝３０．２％
Ａｌ２Ｏ３＝４．０×１．０６＝４．２％
ＳｉＯ２＝６１．８×１．０６＝６５．６％
　　参阅ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系相图，在低共熔温度１３５５℃下，三个平衡固相刚刚开始消失时的液相量是该温度下所能形成的最高液相量。当平衡矿物Ｍ２Ａ２Ｓ５在加热过程中刚刚消失时（这时还存在着ＭＳ和ＳｉＯ２两个固相），即Ａｌ２Ｏ３开始全部处于低共熔液相时，液相达到了１３５５℃下的最高值。
　　从ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系相图可知，４．２％的Ａｌ２Ｏ３（配料煅烧后的Ａｌ２Ｏ３含量）所形成的低共熔液相量即１３５５℃下所能形成的最高液相量Ｌｍａｘ。
Ｌｍａｘ（１３５５℃）＝１０×４．２１．８３＝２３％
　　即该组成的滑石瓷料在１３５５℃以前没有液相产生，至１３５５℃以后即生成２３％的液相。如果对照一下ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系相图的液相等温线，结合杠杆原理就可以清楚地看到，随着温度的继续升高，液相量增加得非常迅速。
　　通过上面的简单计算可以看出，就滑石瓷的基础组成来看，Ａｌ２Ｏ３含量愈高，在低共熔温度１３５５℃下生成的液相量愈多。由于滑石瓷的基础组成只有加热到低共熔温度１３５５℃时才开始出现液相，而当出现液相以后，随着温度的升高，液相量增加得非常迅速，这就导致了以ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２三元系为基础的滑石瓷瓷料实现良好烧结的温度范围仍然非常窄，上述实际基础滑石瓷瓷料的烧结范围一般只有２０℃左右。

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