9種常用耐火材料制品的成型方法介紹

發(fā)表時(shí)間：2021-06-11 16:15

耐火材料的成型是指借助于外力和模型將坯料加工成規(guī)定尺寸和形狀的壞體的過(guò)程。成型方法很多，傳統(tǒng)的成型方法按坯料含水量的多少可分為半干法(坯料水分5%左右)、可塑法(水分15%左右)和注漿法(水分40%左右)。耐火制品生產(chǎn)中根據(jù)坯料的性質(zhì)、制品的形狀、尺寸和工藝要求來(lái)選用成型方法。

由于耐火材料工業(yè)的不斷發(fā)展，成型工藝也在不斷發(fā)展，連續(xù)鑄鋼用的鋁碳制品采用等靜壓成型，特大型磚采用擠壓法成型;微型制品采用熱壓注法成型等。不管用哪一種方法，成型后的耐火制品坯體均應(yīng)滿足下列要求：

(1)形狀、尺寸和精度符合設(shè)計(jì)要求;

(2)結(jié)構(gòu)均勻、致密，表面及內(nèi)部無(wú)裂紋;

(3)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度;

(4)符合逾期的物理性能要求。

01機(jī)壓成型法

機(jī)壓成型法是目前耐火材料生產(chǎn)中使用最多的成型方法。該方法使用壓磚機(jī)和鋼模具將泥料壓制成坯體。因一般機(jī)壓成型均指含水量為4%?9%的半干料成型方法，因面也稱半干法成型。該法常用的設(shè)備有摩擦壓磚機(jī)、杠桿壓磚機(jī)和液壓機(jī)等。

機(jī)壓成型過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)使坯料內(nèi)顆粒密集和空氣排出、形成致密坯體的過(guò)程。機(jī)壓成型的磚坯具有密度高、強(qiáng)度大、干燥收縮和燒成收縮小、制品尺寸容易控制等優(yōu)點(diǎn)，所以該法在耐火材料生產(chǎn)中占主要地位。機(jī)壓成型時(shí)為獲得致密的坯體，必須給予坯料足夠的壓力。這壓力的大小應(yīng)能夠克服坯料顆粒間的內(nèi)摩擦力，克服坯料顆粒與模壁間的外摩擦力，克服由于坯料水分、顆粒及其在模具內(nèi)填充不均勻而造成的壓力分布不均勻性，這三者之間的比例關(guān)系取決于坯料的分散度、顆粒組成、坯料水分、坯體的尺寸和形狀等。雖然壓力與坯體致密化的關(guān)系有若干理論公式可供計(jì)算，如坯體氣孔隨壓力成對(duì)數(shù)關(guān)系而變化等，但通常用試驗(yàn)方法近似地確定坯體所需的單位而積壓力，并依此決定壓磚機(jī)應(yīng)有的總壓力。

02可塑成型法

可塑成型法是指用含水置為16%以上呈塑性的泥料制成坯體的方法。通常是將預(yù)制好的坯料投入擠泥機(jī)中，擠成泥條，然后切割，再按所需要的尺寸制成荒坯，將荒坯用再壓機(jī)壓制，使坯體具有規(guī)定的尺寸和形狀。

可塑成型法多用來(lái)生產(chǎn)大型或特別復(fù)雜的耐火制品。與半干法相比，其缺點(diǎn)是坯體水分大，磚坯強(qiáng)度低，外形尺寸不準(zhǔn)確，干燥過(guò)程復(fù)雜，收縮有時(shí)達(dá)到10%以上，因此，在耐火制品生產(chǎn)中，除部分制品外，一般很少采用可塑成型法。

03注漿成型法

注漿成型法是將泥漿注入石膏模型，借助于模塑吸水制成坯體的方法。注漿成型的方式有空心澆注、實(shí)心澆注、壓力澆注、離心澆注、真空澆注等，其中空心澆注是最主要的澆注方式。

04等靜壓成型法

等靜壓成型法是在泥料各個(gè)方向上施加等同壓力進(jìn)行成型的方法。常用的應(yīng)力傳遞介質(zhì)為液體，如油、水或甘油等。因剎車(chē) 油或無(wú)水甘油的可壓縮性極小，幾乎可以把全部壓力傳遞到彈性模具上，故多用這兩種液體作為壓力傳遞介質(zhì)。

等靜壓成型的最大特點(diǎn)是泥料各部分受壓均勻且壓力很高，這樣得到的坯體密度高且均勻，從而使坯體在燒成過(guò)程中的變形和收縮等大為減少，也不會(huì)出現(xiàn)一般成型法成型的坯體因密度差產(chǎn)生應(yīng)力而導(dǎo)致的燒成裂紋，另外，等靜雖成型的加壓操作簡(jiǎn)單,成型壓力調(diào)節(jié)方便;成型用的橡膠或塑料模具制造方便，成本低廉，可反復(fù)使用;泥料中可不用或少用臨時(shí)結(jié)合劑。等靜壓成型可用于壓制一般成型法難于成型的形狀復(fù)雜的大件及細(xì)長(zhǎng)形的制品，如長(zhǎng)水口、浸入式水口、風(fēng)口磚、整體塞棒等。

05振動(dòng)成型法

振動(dòng)成型法是利用振動(dòng)作用使泥料制成坯體的成型方法。振動(dòng)成型方法的原理是物料在頻率很高(一般為3000?12000次/min)的振動(dòng)作用下，質(zhì)點(diǎn)相互撞擊，動(dòng)摩擦代替質(zhì)點(diǎn)間的靜摩擦，泥料變成具有流動(dòng)性的顆粒，在自重和外力作用下逐漸堆集密實(shí)形成致密的坯體。

振動(dòng)成型時(shí)，由于振動(dòng)輸出的能量，顆粒具有三維空間的活動(dòng)能力，顆粒密集并填充于模型的各個(gè)角落而將空氣排擠出去。因此，即便在很小的單位壓力下也能得到密度較高的制品。在多種制品的成型中，振動(dòng)成型能夠有效地代替重型的高扭壓磚機(jī)，如杠桿壓磚機(jī)和水壓機(jī)等.

振動(dòng)成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式有很多種，常用的有振動(dòng)臺(tái)式、帶內(nèi)部振動(dòng)器和表面振動(dòng)器等，其中以加壓振動(dòng)式最簡(jiǎn)單實(shí)用。加壓振動(dòng)即在振動(dòng)臺(tái)上的泥料上方再施加一個(gè)向下的壓力，使泥料不單純受到一個(gè)振動(dòng)作用，而且還受到一個(gè)從泥料下方向上的有一定頻率的沖擊力，更有利于坯體的密實(shí)。

振動(dòng)成型適用于形狀復(fù)雜及大型的制品，也適用于密度相差不太懸殊的物料的成型。由于成型時(shí)物料不受破壞，容易水化的物料如焦油白云石、焦油鎂砂料等多用此法成型。

06搗打成型法

搗打成型法是用手動(dòng)、風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)搗錘將泥料搗實(shí)成型的方法。

風(fēng)動(dòng)搗錘的動(dòng)力為壓縮空氣，這是工廠常用的動(dòng)力源。搗打成型法一般用于成型形狀復(fù)雜、體積較大的制品，搗打成型的泥料水分大多控制在4%?6%的范圍內(nèi)，泥料的臨界顆粒度比機(jī)壓成型時(shí)要大，這有利于提高坯體的密度。搗打成型時(shí)一般是分層加料，應(yīng)注意層間的緊密結(jié)合。

因搗打成型法的勞動(dòng)強(qiáng)度很大，這種成型法目前使用得較少。只有一些異型磚的時(shí)候會(huì)采用這種手工制法。

07擠壓成型法

擠壓成型法是用強(qiáng)力擠壓可塑性泥料使其通過(guò)孔模成型的方法。擠壓成型與可塑成型都是采用可塑性泥料，兩者的區(qū)別在于擠壓成型需用強(qiáng)力擠壓的擠壓機(jī)，動(dòng)力的來(lái)源為液壓、壓縮空氣或機(jī)械加壓，多用于特殊耐火材料的生產(chǎn)。

08熔鑄成型法

熔鑄成型法是配合料經(jīng)高溫熔化后直接澆鑄成制品的成型法。因一般常用電弧爐熔化配合料，所以熔鑄成型的制品亦稱為電熔制品。

熔鑄成型的最大特點(diǎn)是將高溫熔體直接倒入模型中成型。這就要求模型具有很高的耐火性能、良好的透氣性、較髙的耐沖擊強(qiáng)度和抗熱震性能，面且不與熔體發(fā)生反應(yīng)。常用的模型由石英砂、剛玉砂或石墨板等制成。

熔鑄耐火制品具有晶粒大、結(jié)構(gòu)致密、機(jī)械強(qiáng)度高、耐侵蝕性好等特點(diǎn)，主要用于玻璃工業(yè)。

09熱壓成型法

熱壓成型法是在加熱并同時(shí)加壓的條件下，使泥料成型并燒結(jié)成制品的方法。熱壓工藝是把泥料的成型和燒成結(jié)合為一個(gè)過(guò) 程。熱壓法的特點(diǎn)在于可獲得致密度很高的特殊制品，其密度值幾乎可達(dá)理論值。在髙溫下加壓有助于坯體泥料顆粒之間的接觸與擴(kuò)散，從而降低燒結(jié)溫度，縮短燒結(jié)時(shí)間。

熱壓設(shè)備采用液壓機(jī)和石墨模型，石墨模型可經(jīng)受高溫并在髙溫下承受較高的壓力。模具的加熱可用感應(yīng)線圈或電阻加熱，一般使用髙頻感應(yīng)熱壓電爐。泥料裝入模具內(nèi)進(jìn)行熱壓，溫度可達(dá)1850℃或更高一些，壓力范圍為25~50MPa。

在耐火材料工業(yè)中，熱壓法多用于純氧化物制品，如氧化鈹、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋁以及其他難熔化合物特種耐火制品的制造。

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