高鋁磚為什么出現(xiàn)黑心和裂紋？

耐火磚廠家在生產(chǎn)高鋁磚時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，今天為大家介紹一下生產(chǎn)高鋁耐火磚出現(xiàn)黑心和裂紋的相關(guān)內(nèi)容。

高鋁磚黑心 

黑心是高鋁磚生產(chǎn)中容易出現(xiàn)的一種現(xiàn)象。這種磚的特征，磚的剖面顏色逐漸發(fā)生變化，由表面的黃綠色向內(nèi)部的灰黑色過(guò)渡。如果將這種黑心磚在氧化氣氛下重新煅燒，黑心部分可以重新燒白。

(1)黑心產(chǎn)生的原因和條件

高鋁磚中的主要雜質(zhì)氧化物是Fe203、Ti02。從氧化氣氛下重?zé)谛拇u變白的事實(shí)可以推測(cè)，產(chǎn)生黑心的原因是鐵、鈦雜質(zhì)氧化物，氣氛是產(chǎn)生黑心的條件。

但是，鐵、鈦氧化物共存與分別存在，對(duì)磚體著色有著不同的作用。鈦離子單獨(dú)存在時(shí)，著色不顯著，磚體呈微藍(lán)色，而鐵離子單獨(dú)存在時(shí)，磚體呈橙褐色。但是，鐵、鈦共存，即使在氧化氣氛下，可增加氧化鋁的著色和燒結(jié)而產(chǎn)生黑心。

在還原氣氛條件下，鐵、鈦離子單獨(dú)存在與共存都能使磚體黑心。但鐵、鈦共存時(shí)比單獨(dú)存在著色更深。因此，還原氣氛比氧化氣氛更容易使磚體著色，特別是鐵、鈦離子共存，在還原氣氛下黑心尤甚。

(2)避免高鋁磚產(chǎn)生黑心的途徑

由上述可知，高鋁磚形成黑心和變白有2個(gè)過(guò)程：一個(gè)是高溫和還原氣氛使鐵、鈦離子還原著色，一個(gè)是在較低溫度下低鐵、鈦離子重新氧化而脫色。據(jù)此，可以采用下列方法避免著色：

①對(duì)高鈦礬土原料采用強(qiáng)磁選除鐵，盡量避免鐵、鈦離子共存；

②改變高鋁磚的裝窯方式；

③加大熱風(fēng)量，造成富氧操作，避免還原氣氛；

④在冷卻過(guò)程中，緩慢降溫，使低價(jià)鐵、鈦離子重新氧化而脫色。     

高鋁磚裂紋形成原因 

高鋁耐火磚都是非均質(zhì)的多相體，存在比較大的裂紋、裂隙等，而導(dǎo)致其實(shí)際的抗熱震性指標(biāo)與計(jì)算值不完全相同，因?yàn)橛?jì)算是按已知的參數(shù)，以物體大應(yīng)力為前提進(jìn)行的。

對(duì)于高鋁耐火磚來(lái)說(shuō)，大的應(yīng)力梯度和短的應(yīng)力持續(xù)時(shí)間意味著斷裂自表面開(kāi)始，但也能在造成全部破壞之前被氣孔或顆粒之間的界面所阻止。對(duì)于這些高鋁耐火磚，提高氣孔率會(huì)導(dǎo)致更好的抗熱震性。

我們已經(jīng)注意到高鋁耐火磚裂紋形成原因有以下幾點(diǎn)：

1、高鋁耐火磚通常屬于多相系，不同相之間的線膨脹系數(shù)往往不同，這會(huì)引起應(yīng)力而導(dǎo)致微裂紋產(chǎn)生：同時(shí)，耐火制品(磚)從燒成溫度冷卻時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力也是微裂紋的來(lái)源。另外，使用過(guò)程中形成的應(yīng)力亦能在表面引起高的應(yīng)力而產(chǎn)生微裂紋，但不會(huì)導(dǎo)致高鋁耐火磚終的斷裂。

2、高鋁耐火磚通常都采用多級(jí)配料，具有粗顆粒、中顆粒和細(xì)粉，“泛的粒度范圍，因而存在許多孔隙，這些孔隙往往會(huì)成為斷裂的起點(diǎn)。

3、高鋁耐火磚在制造時(shí)由于成型所產(chǎn)生的殘存氣孔導(dǎo)致的微裂紋，不可能在燒成以及使用過(guò)程中消除。

4、高鋁耐火磚在使用過(guò)程中因熱震所產(chǎn)生的熱應(yīng)力以及機(jī)械應(yīng)力將會(huì)顯著地超過(guò)它們的機(jī)械強(qiáng)度。

上述所有特點(diǎn)都說(shuō)明，高鋁耐火磚中通常都存在比較多的氣孔，高鋁磚可達(dá)到0.78～2.5mm。

由此可見(jiàn)，對(duì)于高鋁耐火磚來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)控制裂紋擴(kuò)展的條件而不是控制裂紋的成核條件。也就是說(shuō)，當(dāng)高鋁耐火磚在產(chǎn)生初裂紋之后，消除熱應(yīng)力而使其具有小的結(jié)構(gòu)破壞的能力應(yīng)成為我們研究的重點(diǎn)：

可以認(rèn)為，應(yīng)用斷裂力學(xué)來(lái)分析、研究高鋁耐火磚的斷裂強(qiáng)度和裂紋擴(kuò)展規(guī)律可能是適當(dāng)?shù)?，其中包括高鋁耐火磚抗斷裂性能的指標(biāo)，建立斷裂損壞的條件以及高鋁耐火磚的強(qiáng)度計(jì)算方法等內(nèi)。            

高鋁磚體表面的Al2O3比中心部位高1%-2%,而SiO2低1%-2%，NaOb比中心高10倍以上。由物相分析可知，表皮莫來(lái)石含量比中心部位低12%，剛玉含量高4%-5%，玻璃相含量高7%-8%。這說(shuō)明在Na2O的遷移過(guò)程中，Na+揮發(fā)并吸附在高鋁磚表面上，它將促進(jìn)使莫來(lái)石分解，使高鋁磚表面的莫來(lái)石減少，剛玉、玻璃相增加。由于表面的液相量的增多和提前出現(xiàn)，使磚體表面過(guò)早收縮，導(dǎo)致網(wǎng)紋的產(chǎn)生。

實(shí)踐表明，為了避免和減少網(wǎng)絡(luò)裂紋產(chǎn)生，對(duì)1、2級(jí)高鋁礬土熟料的吸水率分別控制在4%-5%以下，對(duì)筒磨粉的吸水率也應(yīng)控制在6%以下，過(guò)?？諝庀禂?shù)控制在1.1-1.2之間為宜，而且應(yīng)該通過(guò)熱工調(diào)整，使高鋁磚的燒成處于穩(wěn)定的弱氧化氣氛中。

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