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耐火磚知識與新聞

石墨粘土磚從原料到生產工藝的全面揭秘

石墨粘土磚是以天然石墨為原料,以粘土作結合劑制得的耐火磚。石墨具有良好的導熱性,耐高溫,不與金屬熔體作用,熱膨脹小。這類耐火磚有石墨粘土坩堝、蒸餾罐、鑄鋼用塞頭磚、水口磚及盛鋼桶襯磚等。其中生產最多應用最廣的是煉鋼和熔煉有色金屬石墨粘土坩堝。
石墨粘土坩堝的生產工藝與粘土磚生產工藝相似。但其坯料需要仔細地混練,長時間困料,比較緩和的干燥制度和燒成溫度不同。
一、原料
天然石墨按其產出狀態可分為晶質石墨和土狀石墨兩類。工業上把石墨晶體直徑大于1μrn的鱗片狀和塊狀石墨稱為晶質石墨,晶體直徑小于1μrn在顯微鏡下也難辨認出結晶形狀的稱為土狀石墨又稱隱晶質或非晶質石墨。
石墨在常壓下不能熔融,而在約3000℃升華。它是強度隨著溫度升高而增大的少數材料之一,到2400—2500℃石墨的強度明顯增大。在2100℃以下不產生塑性流動,只是在2300℃以上在0.69MPa荷重下才開始顯示少許塑性流動。
石墨的熱導率很大,并且有明顯的各向異性,在平行于層面方向上的熱導率約為垂直于層面方向的熱導率的三倍。熱膨脹性也是如此。
石墨在氧化氣氛和高溫下易氧化燃燒掉,因此其抗氧化能力是人們十分關注的問題。石墨的氧化速度與其晶體結構,粒度和灰分含量有關。鱗片狀石墨具有較強的抗氧化能力,灰分含量少的較易氧化。
石墨的質量通常以固定碳、揮發分、灰分的含量百分率和粒度等指標衡量;曳趾窟^多會沾污金屬,降低耐火磚的耐火度,專熱性,化學穩定性等性盡。石墨的鱗片大能增加坯料的塑性,促使坯體更加緊密而且不易燃燒。因此作為耐火材料用的石墨,以鱗片結晶大和灰分含量少為優。
結合粘土和熟料的要求與其它耐火磚類似。熟料在使用前要粉碎至2mm或更細些為宜。過大的熟料顆粒會破壞石墨的鱗片狀排列。生產中采用的熟料有粘土熟料,蠟石熟料或硅石熟料。
二、生產工藝
依粘土性質,石墨特性和坩堝用途不同,石墨粘土磚配料各成分的含量可以在以下范圍內變動:粘土30—40%,石墨35—50%,熟料或硅石10—30%。制造煉鋼用均堝,泥料中含石墨最好在40—50%。 若石墨數量過多,則會使鋼中增碳,減少石墨含量,則會降低坩堝壁的傳熱性,從而延長冶煉時間。坯料的加工處理是石墨粘土均堝生產的關鍵問題之一。鱗片狀石 墨具有滑動性,很難與別的顆;旌。必須仔細地進行干混合后,再加水濕混合。按成型方法不同,加水量不同,可塑泥料的水分為17—18%,半干坯料為9—10%?伤芘髁献詈糜谜婵諗D泥機進行,處理,這樣可減少耐火磚的斷面裂紋和使坯料更加致密?伤芘髁峡偦旌蠒r間約為30—40min:半干坯料約為40~460min。
混好的坯料在困料室中困置15—20天。坯料經困置后,再經擠泥機擠成泥段,送往成型供使用。半干成型坯料亦需經再混合后使用。
大型石墨粘土坩堝多采用可塑法手工成型,小型坩堝可采用半干法機壓成型或等靜壓法成型。在成型過程中,由于鱗片狀石墨晶體的各向異性,它在坯料中的排列狀態 對耐火磚的性質有顯著影響。若采用使鱗片狀石墨與坩堝側壁表面成垂直排列的成型方法,則耐火磚的熱導率增加。反之如采用與側壁表面成平行排列的成型方法, 則會制得抗渣性強,荷重軟化點高,耐熱沖擊和熱導率較前者小的耐火磚。
成型后經修坯送往干燥。由于石墨粘土坩堝的坯體在干燥時體積收縮較大(尤其是可塑法成型的),干燥必須十分小心緩慢地進行。
石墨粘土坩堝通常在倒焰窯內燒成。為了防止石墨在高溫下氧化,須將坯體裝在填滿炭粒的匣缽中煅燒,或在坩堝表面涂一層由長石(或硼砂)、石英巖、粘土等配成的釉料,則坩堝可直接裝窯燒成。但窯內氣氛仍不能是強氧化性的。400—500℃以前為粘土脫水階段,升溫速度緩慢,以后可快速升溫。燒成溫度為1000—1150℃。在生產中,燒成經驗是“小火穩,中火快,大火要燒還原焰。。出窯后的成品為防止吸水,在耐火磚表面上應均勻涂抹一層防潮劑(瀝青防潮漆),便于保存。
石墨粘土坩堝耐火磚要求具有一定的機械強度,能承受金屬的荷重,便于熔鑄操作,還應有良好的熱導性,熱震穩定性和抗渣性。
采用瀝青、焦油代替結合粘土,碳化硅代替熟料,制得碳結合的石墨坩堝,這在國外也逐漸得到大量應用。


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