La sinterizzazione dimattoni di siliceè in realtà un processo di trasformazione policristallina omogenea di SiO2. Sotto l'azione dei mineralizzatori, le materie prime silicee vengono lentamente sinterizzate e trasformate sostanzialmente in tridimite e cristobalite, con solo una piccola quantità di quarzo residuo. Quando i mattoni refrattari di silice vengono riscaldati a 1450 gradi durante l'uso, si verifica un'espansione del volume totale dell'1,5% ~ 2,2%. Questa espansione residua farà chiudere i giunti della muratura, il che è favorevole a garantire che la muratura in mattoni di silicio presenti una buona tenuta e resistenza strutturale. Inoltre, questa trasformazione policristallina omogenea di SiO2 determina che il focus del monitoraggio del materiale refrattario nella fase iniziale della cottura in forno siano i mattoni refrattari di silice e che la velocità di riscaldamento sia caratterizzata da un riscaldamento lento e uniforme. Nell'intervallo di temperature di 150~300 gradi, si dovrebbe prestare particolare attenzione al riscaldamento lento in questo intervallo di temperature quando si cuociono nei forni perché la trasformazione cristallina di B e solo della cristobalite è accompagnata da un grande effetto di volume.
La velocità e il grado di trasformazione del quarzo in tridimite non sono legati solo alla temperatura e alla presenza di mineralizzanti, ma anche a fattori quali il tempo di azione della temperatura, la dimensione delle particelle delle materie prime e la dimensione dei cristalli della fase di trasformazione. La conversione è rapida se la temperatura è elevata, il tempo di azione ad alta temperatura è lungo, le particelle sono piccole, i cristalli sono piccoli e il mineralizzatore è forte e viceversa. Le principali fasi cristalline dei mattoni di silice sono la tridimite e la cristobalite. Il punto di fusione della tridimite è di 1670 gradi e ha un'elevata stabilità del volume. Se la tridimite nel mattone refrattario di silice è sotto forma di cristalli gemelli a punta di lancia e intrecciati in una distribuzione a rete, il mattone può avere un punto di rammollimento del carico e una resistenza meccanica più elevati. Quando c'è più quarzo residuo nel mattone refrattario di silice, continuerà a subire la trasformazione dei cristalli durante l'uso e l'espansione del volume sarà grande, il che causerà l'allentamento e la rottura della struttura del mattone. I cambiamenti fisici e chimici che avvengono nel mattone refrattario di silice durante il processo di cottura possono essere riassunti come segue:
①<150℃ remove the residual moisture of the brick blank.
②A 450~550 gradi, Ca(OH)2 inizia a decomporsi e il 550% della decomposizione viene completato. In questo momento, il legame tra le particelle del mattone di silice viene distrutto a causa dell'azione di CaO, ecc., la resistenza diminuisce e il pezzo diventa fragile.
③A 550~650 gradi, i mattoni di quarzo vengono convertiti in quarzo e il volume si espande.
④A 600~700 gradi, si verifica una reazione in fase solida tra CaO e SiO2 e la resistenza del corpo viene migliorata.
⑤A 800~1100 gradi, nel corpo del mattone si verifica una reazione in fase liquida e la resistenza del corpo aumenta rapidamente. A partire da 1100 gradi, la velocità di trasformazione del quarzo aumenta notevolmente e le varianti di quarzo a basso peso specifico in questo momento producono una grande espansione di volume.
⑥A 1300~1350 gradi, a causa dell'aumento del numero di tridimite e cristobalite, il vero peso specifico del corpo diminuisce e la maggiore espansione del volume può causare fessurazioni.
⑦A 1350~1470 gradi, il grado di trasformazione del quarzo e la conseguente espansione sono molto grandi. Solo il monoquarzo, la cristobalite metastabile, i mineralizzatori e le impurità interagiscono per formare una fase liquida e invadono le particelle di quarzo per formare fessure quando si forma la cristobalite metastabile, che promuove la continua dissoluzione del monoquarzo e della cristobalite metastabile nella fase liquida formata, rendendola una fase sovrasatura. fusione di silicio e ossigeno, e poi cristallizza continuamente dalla fusione sotto forma di tridimite stabile. A questo punto, maggiore è la viscosità del liquido, maggiore è la velocità di trasformazione del mattone refrattario di silice e maggiore è la possibilità di crepe nel mattone.
Pertanto, per evitare che il mattone di silice cambi la sua forma cristallina durante il processo di cottura, accompagnato da un grande cambiamento di volume che porti alla formazione di crepe, è necessario adottare le seguenti misure di processo:
(1) È necessario controllare la velocità di riscaldamento dei diversi intervalli di temperatura di cottura. Quando la temperatura è inferiore a 600 gradi, la velocità di riscaldamento deve essere rallentata. La velocità di riscaldamento può essere accelerata a 600~1000 gradi e la velocità di riscaldamento dovrebbe essere lenta a 1100~1300 gradi. Quando la temperatura di cottura è di 1300 gradi (da 1430 gradi a 1450 gradi), la velocità di riscaldamento dovrebbe essere la più lenta durante il processo di cottura. Quando il mattone di silice cotto viene raffreddato sotto i 600 gradi, soprattutto a 300 gradi, dovrebbe essere lento. Ciò può tamponare efficacemente il cambiamento di volume della trasformazione dei cristalli, aumentare il contenuto di tridimite e cristobalite ed evitare la formazione di crepe.
(2) Nella fase di cottura ad alta temperatura dovrebbe essere utilizzata un'atmosfera riducente, che favorisce la mineralizzazione dell'ossido di ferro a bassa valenza e promuove la generazione su larga scala di tridimite. Altrimenti, in un'atmosfera ossidante, soprattutto quando il mineralizzatore è insufficiente, la maggior parte del -quarzo viene convertito in -quarzo. Questa conversione è chiamata "conversione a secco". Durante la conversione a secco, a causa della grande espansione irregolare del volume del corpo del mattone e della mancanza di stress tampone in fase liquida, la struttura del prodotto si allenterà e si spezzerà. Allo stesso tempo, è necessario effettuare un isolamento adeguato a diversi stadi di temperatura della cottura dei mattoni refrattari di silice per fare in modo che i mattoni di silice abbiano una composizione di fase ragionevole e soddisfino i requisiti di utilizzo.
(3) Migliorare il sistema di caricamento dei prodotti semilavorati per ridurre la probabilità di crepe. Le crepe trasversali dei mattoni refrattari di silice, cioè le crepe parallele alla direzione di pressione del prodotto, sono solitamente causate dal riscaldamento non uniforme di varie parti del prodotto durante la cottura. Appaiono principalmente sulla superficie ricevente il fuoco all'esterno della pila di mattoni, in particolare sulla superficie del prodotto superiore. Le crepe sulla superficie dei mattoni refrattari di silice sono solitamente causate da temperature di riscaldamento eccessivamente elevate e grandi fluttuazioni del prodotto, oltre alle microscopiche irregolarità del pezzo grezzo stesso dovute a impasti irregolari o cambiamenti nelle materie prime. Durante il caricamento, è necessario posizionare speciali mattoni refrattari di silice all'interno del vagone del forno, mentre i mattoni ordinari standard vengono installati all'esterno del vagone del forno; le parti sporgenti dei mattoni a forma speciale o le parti soggette a fessurazioni dovranno essere posizionate verso l'interno; la parte superiore del vagone del forno deve essere ricoperta con alcuni mattoni sottili per evitare l'impatto diretto della fiamma, ecc., altrimenti si creeranno più crepe.
