成型是指借助于外力和模型将坯料加工成规定尺寸和形状的坯体的过程。耐火砖成型方法很多,传统的成型方法按坯料含水量的多少可分为半干法(坯料水分5%左右)、可塑法(水分15%左右)和注浆法(水分40%左右)。耐火制品生产中根据坯料的性质、制品的形状、尺寸和工艺要求来选用成型方法。半干法适用于熟料含量不同(50%-100%)的坯料;可塑法适用于制造大型或形状复杂的制品;注浆法则适用于生产中空薄壁的各类耐火制品。
一般的耐火砖制品多采用半干法成型。半干法成型由于坯料水分较低,可使用各种类型的压砖机压制。压制后的坯体强度高,可随意搬动而不易损坏。
由于耐火材料工业的不断发展以及各种工业对耐火材料的要求不断提高,成型工艺也在不断发展,例如连续铸钢用的铝碳制品采用等静压法成型;特大型耐火砖采用捣打法成型;复杂及隔热制品采用振动法成型,管状制品采用挤压法成型,微型制品采用热压注法成型等。不论用何种方法,成型后的耐火制品坯体均应满足下列要求:
(1)形状、尺寸和精度符合设计要求;
(2)结构均匀、致密,表面及内部无裂纹:
(3)具有足够的机械强度;
(4)符合预期的物理性能要求。
耐火砖机压成型法
机压成型法是目前耐火材料生产中使用最多的成型方法。该方法使用压砖机和钢模具将泥料压制成坯体。因一般机压成型均指含水量为4%-9%的半干料成型方法,因而也称半干法成型。该法常用的设备有摩擦压砖机、杠杆压砖机和液压机等。
机压成型过程实质上是一个使坯料内颗粒密集和空气排出、形成致密坯体的过程。机压成型的砖坯具有密度高、强度大、干燥收缩和烧成收缩小、制品尺寸容易控制等优点,所以该法在耐火材料生产中占主要地位。机压成型时为获得致密的坯体,必须给予坯料足够的压力。这压力的大小应能够克服坯料颗粒间的内摩擦力,克服坯料颗粒与模壁间的外摩擦力,克服由于坯料水分、颗粒及其在模具内填充不均匀而造成的压力分布不均匀性。这三者之间的比例关系取决于坯料的分散度、颗粒组成、坯料水分、坯体的尺寸和形状等。虽然压力与坯体致密化的关系有若干理论公式可供计算,如坯体气孔随压力成对数关系而变化等,但通常用试验方法近似地确定坯体所需的单位面积压力,并依此决定压砖机应有的总压力。
机压成型对坯料的要求除水分应有一定的波动范围外,对其颗粒度也有一定的要求,如应有合理的粒级配比,堆积密度尽可能大。一般临界粒度为3-5mm,小于0.088mm的细粉含量应在35%-45%范围内。
机压成型的砖坯最易出现的缺陷是层裂和层密度现象。层裂是在加压过程中形成的垂直于加压方向的层状裂缝。坯料水分过高、细粉过量、结合剂过少及压力过高都会导致层裂的产生。因此,在生产中必须对这几方面的参数加以控制。层密度现象即成型后砖坯的密度沿加压方向逆变。由上方单向加压的砖坯一般是上密下疏,同一水平面上是中密外疏。这是由于坯料颗粒间的摩擦力和坯料与模壁间的摩擦力而造成的压力递减所致。采用双面加压及在模具四壁涂润滑油降低外摩擦力的方法,可减少此种现象并降低坯体的气孔率。
选用成型设备要根据制品的质量要求、形状、尺寸和生产数量等进行综合考虑。一般加热炉用砖或形状简单、数量多、质量要求一般的制品,可选用生产效率较高的杠杆压砖机;质量要求较高的制品可采用公称压力不低于3000kN的摩擦压砖机;厚度较大或形状较复杂而生产量大的制品,采用高冲程摩擦压砖机成型。当制品规定了显气孔率下限指标时,应选用压力较小的压机。
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