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耐火材料行业知识

不同的耐火砖制品应如何选择合适的成型技术和模具?

  模具技术的新发展主要表现在以下几个方面:模具的加工机械;模具材料及热处理新技术的开发;CAD/CAM(计算机辅助设汁/计算机辅助制造)等。
  近年来,日本模具厂家为适应多品种小批量及单件生产的需要,普遍采用了数控机床和机械加工中心,这样可以提高生产效率和产品精度。机械加工中心具有综合加工功能、强力切削功能及刀具自动更换功能,很适合金属模具的加工。
  为适应模具高效率、高精度加工,延长模具工作寿命等要求,曰本很重视模具新材料及热处理技术的开发。如高性能钢结硬质合金,它不但具有硬质合金的高硬度、高耐磨性,而且也有普通钢的热加工性能,可锻造、焊接,且变形小。与工具钢相比,模具寿命可提高几十倍甚至几百倍。另外,钢结硬质合金经过锻造,尤其是通过渗硼强化等热处理后,模具寿命可提高10倍左右。在开发新材料的同时,也开发、应用了一些新的热处理工艺,如采用深冷处理,对易磨损表面进行CND、PVD涂覆等,也可在模具表面进行硬质碳化物及氢化物的覆层处理,这些措施均可获得很好的效果。此外,采用真空热处理也可显著提高模具的质量。
  采用CAD系统可以得到最佳的模具结构,可筛选方案,进行优化设计,并可提高计算、设计效率6?10倍。CAD系统具有以下三方面的功能:建立三维形状模拟功能、使用数值模型的数值分析功能、模具加工运动的模拟功能。CAM系统的采用可以提高生产效率及产品精度。
  注浆成型法有何特点?适合于哪些制品的成型?
  选择适当的反絮凝剂和悬浮液,将粉状原料制成泥浆,浇注到吸水性的模型(一般常用石膏模)中吸去水分,泥浆即干涸成模型状坯体,该法即为注浆成型法。
  注浆成型用的泥浆水分一般达40%左右,它主要用于生产中空壁薄的高级耐火制品及特种耐火制品,材质有氧化物、熔融石英、熔融莫来石、含锆莫来石等。
  注浆成型又分为空心浇注和实心浇注两类。空心浇注适合中空壁薄的制品的成型,而实心浇注适合于壁厚的大件或外形复杂的制品。
  为了减少泥浆中的空气,提高注坯的致密度和光洁度,可附加加压、真空及离心设备,形成所谓的压力浇注、真空浇注及离心浇注。
  熔铸成型有何特殊性?如何提高电熔制品的质量?
  配合料经高温熔化后直接浇铸成制品的成型法称为熔铸成型法。因一般常用电弧炉熔化配合料,所以熔铸成型的制品亦称为电熔制品。
  熔铸成型的最大特点是将高温熔体直接倒入模型中成型。这就要求模型具有很高的耐火性能、良好的透气性、较高的耐冲击强度和抗热震性能,而且不与熔体发生反应。常用的模型由石英砂、刚玉砂或石墨板等制成。
  熔铸耐火制品具有晶粒大、结构致密、机械强度高、耐侵蚀性好等特点,主要用于玻璃工业。
  熔铸耐火制品常见的质量问题有:浇铸后冷却过程的成分偏析以及局部热应力引起的开裂等。解决这些问题主要通过生产过程控制来实现。如通过冷却凝固速度的调整来控制成分偏析;通过退火工艺、控制退火过程中铸件的硬化和冷却速度来解决制品的开裂问题。退火的方式有两种,即自然退火和可控退火。自然退火是将铸件连同模型一起放入保温箱中,让其自然缓慢冷却;而可控退火则是将铸件脱模后放入退火窑中按退火曲线进行缓慢冷却。可控退火比自然退火的制品合格率要高。
  缩孔也是熔铸耐火制品比较常见的质量问题之一。缩孔一般集中于制品上表面的下方,它降低了制品的密度和组织结构的均匀性。为了减少或消除缩孔,在工艺上采用了下浇铸法和倾斜浇铸法。
  振动成型法有何特点?适用于哪些制品的成型?
  利用振动器的振动作用,使泥料成型的方法称为振动成型法。振动成型法的特点是,泥料在很高的频率的振动作用下,泥料颗粒间相互撞击,静摩擦变为动摩擦,泥料逐渐具有一定的流动性,同时,泥料在自重和外力的作用下逐渐致密,形成坯体。
  输入的振动能量使泥料具有一定的流动性,能使泥料颗粒密集地充填于模型的每个角落,并将空气排挤出去。因此,振动成型即是在很小的压力下也能得到较高密度的制品。在很多制品的成型中,振动成型能够有效地替代大型的高压成型设备。
  常用的振动成型设备有振动台、内部振动器和表面振动器等。振动成型适用于形状复杂和较大型的制品。振动成型的具体参数往往需要根据每种产品的技术要求,通过试验和生产实践来确定。
  怎样进行捣打成型?
  用手动、风动或电动捣锤将泥料捣实成型的方法称为捣打成型法。
  风动捣锤的动力为压缩空气,这是工厂常用的动力源。捣打成型法一般用于成型形状复杂、体积较大的制品。捣打成型的泥料水分大多控制在4?6%的范围内,泥料的临界颗粒度比机压成型时要大,这有利于提高坯体的密度。捣打成型时一般是分层加料,应注意层间的紧密结合。
  因捣打成型法的劳动强度很大,这种成型法目前使用得较少。
  等静压成型有何特点?适用于哪些制品的成型?
  在泥料各个方向上施加等同压力进行成型的方法称为等静压成型法。常用的压力传递介质为液体,如油、水或甘油等。因刹乍油或无水甘油的可压缩性极小,几乎可以把全部压力传递到弹性模具上,故多用这两种液体作为压力传递介质。
  等静压成型的最大特点是泥料各部分受压均匀且压力很高,这样得到的坯体密度高且均匀,从而使坯体在烧成过程中的变形和收缩等大为减少,也不会出现一般成型法成型的坯体因密度差产生应力而导致的烧成裂纹。另外,等静压成型的加压操乍简单,成型压力调节方便;成型用的橡胶或塑料模具制造方便、成本低廉,可反复使用;泥料中可不用或少用临时结合剂。
  等静压成型可用于压制一般成型法难于成型的形状复杂的大件及细长形的制品。如长水口、浸入式水口、风口砖、整体塞棒等。
  在一般等静压的基础上,又开发出了热等静压和爆炸等静压成型技术。热等静压主要用于超硬材料和难烧结材料,一般是烧结与成型同时完成。另外,热等静压还用于烧结制品的再致密化,接合、消除制品内部缺陷等。热等静压可以改善制品的机械性能,减小性能波动,降低坯体烧结温度,而且容易控制材料的显微结构。
  爆炸等静压是将爆炸产生的高压冲击波作用于液体介质,同时加压于模体,使混合料在各个方向同时均匀受压。爆炸等静压成型的特点是:装置简单,不带附属的高压系统,爆炸产生的压力高,成型时间短,成型体的密度高、硬度大。目前该成型法在耐火材料方面的应用还较少。


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