耐火材料的成型工藝

更新時間：2024-09-11 點擊次數：977次

一、半干法壓制

半干法壓制過程中，松散的物料沒有足夠的水分，必須施以較大的壓力，借助于壓力的作用坯料顆粒重新分布，在機械結合力、靜電引力以及摩擦力的作用下，坯料顆粒緊密結合，發生彈性形變和脆性形變，空氣排出，坯料顆粒結合成具有一定尺寸及形狀和一定強度的制品。以上各種力的作用程度，取決于顆粒形狀、坯料物理—化學性質以及顆粒表面狀態。形狀復雜的顆粒，機械結合力起主要作用，形狀簡單的顆粒，摩擦力及靜電引起主要作用。在其它工藝條件相同時的一定范圍內，壓制時壓力增加，坯體的氣孔率下降，密度增大，強度隨之提高。耐火材料的坯料和磚坯，都是由固體物質、水(或其它狀態的結合劑)和空氣組成的三相系統，在整個壓制過程中，因相和液相量沒有改變，而坯料中空氣的數量被壓縮和減少，被壓縮的坯料容積亦相應減少。

二、注漿成型法

使用粉狀原料，選擇適當的解膠劑（反絮凝劑）使其均勻地懸浮在溶液中，調成泥漿，澆注到有吸水性的模莫型（一般為石膏模）中吸去水分，按模型形狀形成坯體，此法稱注漿成型法。對于不與水化合的材質，一般均以水為懸浮液，泥漿水分含量高達 35~45%;對于某些易與水化合的材料，如CaO、MgO等可用有機物作為懸浮液，如無水酒精。此法適用于生產薄壁壁中空制品，如熱電偶套管，高溫爐管以及坩堝等。各種氧化物制品，從小件到大件的生產，均已采用此法。對于薄壁中空制品，一般采用空心澆注方式，向模型中注入泥漿，經過一定時間后，原料吸附到模型壁上，待吸到規定的厚度時，將內部的泥漿排出，干燥到適當程度再脫模，石膏模可以反復使用。所用泥漿應具有較好的流動性，密度一般在1.65~1.80g/cm2之間。厚胎大件制品的澆注，宜用實心澆注方式。所用泥漿調度要大，密度一般要在1.8g/cm3以上。濃稠的泥漿因有觸變現象，在澆注前應進行強烈的機械攪拌，使其呈現流動性，澆注后靜置一段時間即可團結，所以，使用的石膏模并不需要很高的吸水性。

三、可塑成型法

可塑法所用坯料的水分，一般在16%以上，將預制好的坯料投入擠泥機中，擠成泥條，然后切割，再按需要的尺寸制成荒坯，將荒坯用壓機制，使坯體具有規定的尺寸和形狀。坯料的含水量與不同的原料及制品有關，對可塑性粘土物料，水分可適當降低，以10~15%為好。擠泥機的臨界壓力與坯料的含水量有關。可塑成型法多用來制備大型制品，根據成型操作的不同，可用手工成型，半機械(如夾板錘)或機壓成型。隨著耐火工藝技術的改進和成型機械設備的發展，可塑成型方法在耐火材料工業上的應用有減少的趨勢。

四、振動成型

物料在每分鐘3000次左右頻率的振動下，坯料質點相互撞擊，動摩擦代替了質點間的靜摩擦，坯料變成具有流動性的顆粒。由于得到振動輸入的能量，顆粒在坯料內部具有三度空間的活動能力，使顆粒能夠密集并填充于模型的各個角落而將空氣排擠出去，因此，甚至在很小的壓力下也能得到較高密度的制品。在成型多種制品時，振動成型能夠有效地代替重型的高壓壓磚機，如曲柄杠桿壓磚機和水壓機能夠成型那些需要手工成型或搗打成型的復雜的異型和巨型大磚，大大提高了勞動生產率，減輕了勞動強度。振動成型也適于成型密度相差懸殊的物料和成型易碎的脆性物料。由于成型時物料顆粒不被破壞，所以適于成型易水化的物料，如焦油白云石、焦油鎂砂料等。

五、熱壓成型

由燒結法制造的耐火制品，需要很長的煅燒時間，而氣孔率仍然高達 10~25%；用燒結法制備陶瓷材料及制品，即使在理想狀態下，也仍然存在3~5%的真氣孔率，非氧化物陶瓷材料，如碳化物、氮化物等氣孔率就更大。制造非常致密的制品比較困難，這是因為在燒結過程中，氣孔中的氣壓增大，抵消了作為推動力的界面能的作用，另一方面，封閉的氣孔中，只能通過晶體內部物質擴散來充填，但內部擴散比界面擴散慢得多。若使燒結過程進行到最后階段，使制品達到理想的致密狀態，有以下兩種方法:一種是采用真空燒結法，避免在氣孔中聚集氣體：另一種是燒結時施以壓力，以保證足夠的推動力，后者稱為熱壓成型。和普通燒結法相比，熱壓法的優點在于可獲得致密度很高的特殊制品，其密度值幾乎可達理論值。調節熱壓條件，能控制晶粒生成，以及在高溫下熱壓，有助于顆粒之間的接觸和擴散，從而降低（與普通燒結法相比）燒結溫度。

六、熱壓注成型（熱壓注漿）

熱壓注是注漿法之一，是一種較新的生產陶瓷制品和特種耐火材料的方法。熱壓注法一般以有機結合劑作為分散介質，以硅酸鹽礦物粉末為分散相，在一定溫度（70~85℃）下，配制成料漿，然后在金屬模型中成型制品，這種方法適用于生產形狀復雜，具有特殊要求的小件制品，還適用于生產可整性小的材料，如高鋁料的成型。其半成品機械強度高，可用機床車削及鉆孔加工；可以省掉石膏模型、干燥工序，設備簡單，易實現機械化。

七、電熔注法

將耐火原料在電弧爐中熔融，然后將熔體澆注到耐火鑄模內鑄造成型。因為流體的流動性要好，一般澆注溫度須在1900~2000℃。鑄造物在凝固程中生成穩定的晶相，同時形成細致的結晶組織。澆注后，要將鑄口除掉，經過幾天的緩冷，以防止冷卻時出現裂紋，鑄塊最后經過表面加工便成為制品。采用這種方法成型的制品，目前主要是電熔鋯莫來石磚和鉻剛玉磚，以及融石英磚等。它主要用來砌筑玻璃池窯的爐底。生產再結合磚的原料，大多亦用此法生產。

八、等靜壓成型

等靜壓成型是后來發展起來的新成型技術。這種方法主要是應用巴斯卡原理，對液體加壓，通過橡皮膜將其壓力均勻地傳給粉料，故具有以下特點。

成型性

加壓無方向性，可以得到密度均勻的坯體，不會出現其它機械壓制時的層密度現象。容易壓成形狀復雜的制品。

燒結性

由于坯體密度均勻，燒成時收縮無方向性，故不致于因密度差產生應力而出現燒成裂紋。由于高密度，相對降低了燒成溫度。主要設備由高壓容器和高壓泵組成。成型時，將粉狀物料裝在橡皮膜或塑料膜內，置于厚鋼壁的超高壓容器中，由高壓泵注入高壓液體。工作壓力一般為343MPa以上。這種方法，開始只成型小型制品，目前已發展到壓制大型制品。