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坯体在烧成时,依次经过预热、烧成、冷却这三个阶段,烧成速度的快慢是受这三个阶段快慢的影响。
①在预热阶段,坯体先要吸收大量的热量,用于排出其中的干燥残余含水量,坯体吸收热量越多,排出的水量越大,排水速度越快。在这一阶段,由于坯体的干燥收缩已经停止,排水再快,也不会使坯体产生开裂。所以,可以加快排水速度,采用较快的升温速度。其次,坯体吸收的热量用于本身的加热,使自身的温度逐步升高,慢慢地接近烧成温度。在这一升温过程中,由于有SiO2的晶型转化,必须给原料中SiO2组分晶型转化一定的时间,故在180℃~270℃、573℃、870℃、1000℃时,应严格控制升温速度,使晶型转化在乎隐的过程中进行,特别是在180~170℃、870℃、1000℃时,晶型转化的体积膨胀率分别为2.8%、16%、15%,控制不好时,很容易使坯体产生开裂。在其他温度区间,可以快速升温,而不会影响制品质量。因此,只要注意控制几个温度点的升温速度,而加快其余温度段的升温速度。
这是影响坯体在窑炉中烧成速度的第一个因素。
②烧成阶段是坯体中各化学组分在高温下进行激烈的化学反应、矿化学反应、物理化学反应的过程,从600℃开始、各矿物成分间的反应就比较激烈地进行了。在600℃,MgO+Fe203=MgFe204。生成镁铁矿;在700℃反应,Fe2o3+Sio2→FeO·Si03生成铁橄榄石;在740℃反应,Na2O+Al2o3+Sio2→Na2o·Al2o3·Sio2生成共熔化合物;在800℃反应,Al2o3+Fe2o3→Fe2o3·Al2o3发生反应生成混晶;在900℃下,K20+Fe20+Sio2→K20·Fe2o3io2反应生成共熔化合物。各种反应在进行中需要大量的能量,所以,必须有充分的热能作保证。这时窑炉烧成速度的控制以保证各种化学反应完全进行,生成坚固的共熔物作为控制速度快慢的依据。如果窑炉烧成速度太快,其中的变化没有完全进行,则坯体强度就会较低,质量不符合国家标准要求。如果窑炉烧成速度太慢,虽然烧成的制品强度高、质优,但产量太低,能耗高,企业没有效益,也就达不到烧成的目的。只有尽量的为各组分及时地提供反应所需的条件,达到快速、完全的反应,这是影响坯体在窑炉中烧成速度的第二个因素。
③冷却阶段是烧成过程的最后一个阶段,它的速度控制的成功与否,不但关系到窑炉烧成速度的快慢,也关系到产品的质量。经过高温烧成的坯体,里面有许多高温共熔物,在冷却阶段的逐步冷卸过程中,熔融物重新结晶变成坚硬如石的新物质。由于砖体中含有未参与反应的游离的SiO2,故在制品冷却过程中,SiO2的品型转化带来的体积变化仍然是控制窑炉烧成速度必须考虑的问题。在晶型转化的温度区间和温度点,应严格控制降温速度,以消除晶型转化产生体积变化对制品的影响,其他温度区间实行快速冷却的方法,加快制品的冷却速度,为快速烧成打下坚实的基础,这就是影响坯全在窑炉中烧成速度的第三个因索。通过以上分析,可以肯定地说,只要抓住了窑炉烧成过程中预热、烧成、冷却这三阶段烧成速度的问题,就能很好地实现窑炉烧成速度的控制。
来源:中国百科网