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隧道焙烧窑烧成曲线【麟工窑炉】
时间:2021年07月26日    点击:次    来源:窑炉

在原料矿物成分测定及热分析实验完成之后,并已确定了最高允许烧成温度及烧成温度范围,此时就可根据实际情况和经验来确定合理的烧成曲线。

 

烧成曲线是表示焙烧温度和焙烧时间关系的曲线。它包括升温、保温和冷却三个阶段(在其概念上有区别窑炉操作中的预热、烧成、保温和冷却带的划分)。隧道焙烧窑烧成曲线图如图1所示。

在原料矿物成分测定及热分析实验完成之后,并已确定了最高允许烧成温度及烧成温度范围,此时就可根据实际情况和经验来确定合理的烧成曲线。

烧成曲线是表示焙烧温度和焙烧时间关系的曲线。它包括升温、保温和冷却三个阶段(在其概念上有区别窑炉操作中的预热、烧成、保温和冷却带的划分)。隧道焙烧窑烧成曲线图如图1所示。

能在最短的时间内(烧成周期)获得合格产品的烧成曲线,成为最佳烧成曲线。每一种原料均存在一个最佳烧成曲线,但受窑炉结构、加热方法、码坯形式等许多因素的限制,在实际生产中,很难达到最佳烧成曲线状态,只能结合生产实际确定一个合理的烧成曲线。合理的烧成曲线是窑炉设计和烧成热工制度(包括温度、压力、气氛及顶车制度等)的主要依据。合理烧成曲线的制定关系到窑炉结构、产量与质量,有着很重要的实际意义和经济效益。

一、合理升温时间的确定

升温时间是指从常温下将砖坯加热到最高允许烧成温度的时间。在升温过程中,要注意影响加热速率的三个过程,即脱水过程、膨胀与收缩过程、可燃物的燃烧和氧化过程。

(一)脱水过程

在坯体中,残留的空隙水和黏土矿物层间水的蒸发,各种矿物结构水的释放,来自氧化物生成的水分等均会在预热带出现。在预热带,各种水分的蒸发和排出,就意味着坯体可能出现显微结构上的裂纹或是裂纹的扩展、松弛等现象,使坯体结构强度降低,从而影响最终的产品质量。

(二)膨胀与收缩过程

在加热期间坯体产生收缩与膨胀,如果这种过程发生在很狭窄的温度范围内,就极有可能由于膨胀应力导致了坯体内部显微裂纹的扩展。例如,石英晶体的转变。剧烈膨胀出现的温度区域约在600~835℃之间,所以在该区域升温速度应该平缓。另外,当原料中含有较高的碳酸盐时,在分解温度内(700~900℃)也会出现所谓的“中间状态”的收缩,此时,如果焙烧不当,也有可能在坯体中产生裂纹。预热带产生的裂纹断面粗糙,而冷却带产生的裂纹断面平滑,要以此辨别裂纹产生的原因,采取相应防治措施。

(三)可燃物的燃烧和氧化过程

为了保证氧化物在坯体出现液相之前充分氧化,或为限制大断面隧道窑焙烧窑产量的关键因素之一,也给窑炉设计与操作带来了困难。解决的措施是,加长隧道焙烧窑的长度,很长的预热带能够保证氧化物的充分燃烧与氧化。比较合理的烧成工艺是在850摄氏度以前将坯体内的燃料燃尽,然后用外燃完成成品的烧结。

二、合理保温时间的确定

在烧成温度范围内,坯体所经历的最终烧成温度的时间,称为保温时间。坯体必须达到的烧结程度不仅取决于烧结温度的高低,而且还取决于烧成温度作用于坯体的时间的长短。换句话说,用较低的烧成温度和较长的保温时间完全可以达到所要求的烧结程度,且可获得同等质量的产品。较低的烧成温度和较长的保温时间的焙烧方法的优点在于:坯体中的氧化反应过程比较平缓,焙烧过程容易控制。而用较高的烧成温度和较短的保温时间的焙烧方法虽然坯体的高温反应进行得很快,但是,由于窑室内、坯垛间和坯体本身均存在着不均匀温度的分布状态,这就可能因部分产品变形而报废或是降低了产品的等级。是否能够采用较高烧成温度和较短保温时间的烧成方法,应分别两种情况考虑:一种情况是高石灰质含量的坯体。它的烧成温度在920-1060℃,因为这种坯体相反应的主要过程没有收缩,所以,液相形成过程中的软化作用几乎可以忽略不计。它在1060℃以下的焙烧不存在任何问题,但超过1060℃时会突然出现过烧现象。这种过烧可能是在坯体内局部出现还原气氛引起的。因此,对高石灰质坯体而言,坯体内部局部出现还原气氛引起的。因此,对高石灰质坯体而言,坯体中未燃尽的碳,如果带进最高温度范围,就会使焙烧变得很困难。这类坯体可采用较高的烧成温度和较短的保温时间的烧成方法。第二种情况是低石灰质或不含石灰质的坯体。这类坯体在最终烧结温度下的烧结,伴随着熔融软化和凝结收缩的过程。由于液相出现而凝结,坯体软化并孔隙率减少,从显微结构上讲,这类坯体在高温状态下的稳定性差,特别是在坯垛荷载下,下部的坯体极易变形。所以,这类坯体宜采用较低的烧成温度和较长的保温时间的烧成方法。如果矿物分析某种原料中熔剂性矿物太高时,就应采用其他措施来防止高温变形。

三、合理冷却时间的确定

烧结砖产品最终强度值和强度的均匀性取决于产品中所形成的物相和冷却速率。当制品冷却时,特别是在573℃时因为α-石英相变为β石英的同时又产生体积收缩,这时就要缓慢冷却。另外,当制品在400℃以下时,虽然可以快速冷却,但在230℃时,又因方石英产生体积收缩,这时快速冷却也会产生制品裂纹。在冷却阶段,由于制品收缩而其内部产生了应力,冷却速度越快,制品内部存在的温差就越大,也就会引发更大的应力,这种应力可能引发制品裂纹,导致强度的损失。有冷却裂纹的产品,当敲击时,会发出沉闷的哑音。

 

 


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