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熔铸莫来石制品

作者:admin 发布日期: 2019-10-10 二维码分享

熔铸莫来石制品

熔铸莫来石砖主要是由高铝矾土或工业氧化铝、黏土或硅石进行配料,在电弧炉内熔融,再浇铸成型及退火制成,其主要矿物成分是莫来石。

组成

莫来石组成为3Al2O3*2SiO2~2Al2O3*SiO2,熔融温度约为1827~1890,硬度大。当其高温溶液冷却析晶时,会产生粗大不均匀的结晶倾向,易使熔铸制品产生裂缝。当处于低共熔混合物组成时,熔融后熔液具有良好的流动性。能够在莫来石析晶时生成均匀细小的结晶,使铸件产生裂纹的可能性减少。因此,莫来石铸件的组成应该在Al2O3/SiO279/21时为宜。但在生产中还必须考虑到原料中存在着一定数量的杂质成分,它们在高温下与Al2O3SiO2发生反应,相应地改变了Al2O3SiO2比值。因此,实际所取的Al2O3/SiO2比值要稍低些。

杂质对熔铸莫来石制品产生的影响主要有:

(1)铁的氧化物和TiO2一样,可以部分进入莫来石固溶体中,对莫来石的熔点影响不大,但增加玻璃相含量,并使铸件的玻璃相部分染成深色,降低制品的耐火性能。

(2)碱金属氧化物对莫来石结晶及熔液影响严重,可降低莫来石含量,产生较多的玻璃相。

(3)氧化钙虽影响较小,但也起阻碍莫来石析晶的作用。

(4)氧化镁对莫来石析晶影响次于氧化钙,少量存在时,使析晶混合物中出现镁铝尖晶石、堇青石和刚玉等,相应地降低莫来石数量。

加入木炭或焦炭还原剂,在熔融还原过程中可将Fe2O3除去,其反应式为:

Fe2O3+3C2Fe+3CO

SiO2+2CSi+2CO

Fe+SiFeSi

其余杂志不能被还原除去,主要是进入熔体而存在玻璃相中。

原料

通常选用高铝矾土、铁矾土、工业氧化铝及黏土为原料。当采用高铝矾土及铁矾土时,Al2O3/SiO2比应大于3.2Fe2O3小于1.5%TiO2小于3.0%CaO小于1.0%。矾土原料应进行预烧,排除结构水,以避免在电弧炉内因水蒸气集中分解排除时,产生爆炸并引起喷溅。

配料

正确选择配料组成是制取莫来石含量.高,刚玉和玻璃相量少的熔铸制品的重要工艺条件。配料的铝硅系数(Al2O3/SiO2质量比)表征配料中Al2O3SiO2的相对含量。从理论上分析,应该采用莫来石固溶体临界组成时的铝硅系数(2.8~2.9)。但在高温熔融时,SiO2的挥发和还原反应要消耗一部分SiO2,使配料中的Al2O3的含量相对提高。因此,在实际配料中,铝硅系数的实际控制比值比理论值低,一般可取2.50左右。

熔融

熔融的主要设备为电弧炉。采用固定式和倾动式两种。在工业生产中,采用的是倾动式单相或三相电弧炉。采用低压高电流制度,一般电压为150~190V,电流强度达1600~2000A。熔融温度在1900~2200之间。

浇注

将熔液注入一定形状和尺寸的模型中,经冷却成为有一定形状和尺寸的结构致密、组织均匀的制品。铸件应具有尽可能**的尺寸,以便使加工量.小。浇注用模型是以纯度较高的石英砂加入适量的结合剂,混合成型经干燥而成。

热处理

热处理一般分为结晶和退火两个阶段:

(1)结晶。对于熔铸莫来石制品,希望制品内部莫来石结晶呈纤维状或细小晶粒,均匀分布,决定晶粒大小的主要因素是冷却速度。

Al2O3-SiO2系平衡相图可知,莫来石为一致熔融化合物,从溶液中直接凝固析晶,并不预先析出刚玉。但是当熔液中含有一定数量的熔剂时,熔融物在冷却时首先析出刚玉,而莫来石晶体要在1750~1800以下才开始稳定析出。所以应保持在熔融物开始析晶至1800之间的温度范围内迅速冷却,而在低于莫来石开始析晶的温度给予适当的保温时间,或充分的缓慢冷却,以使早期析出的刚玉晶体有足够的时间与熔液作用形成莫来石,从而使制品中的莫来石有.大的含量。

(2)退火。析晶后铸件在冷却过程中,由于各部分散热不均匀,使铸件内部存在温度梯度,产生很大应力,会造成开裂或缺棱、缺角的废品。冷却速度越大,废品产生的倾向越大。因此,铸件必须缓慢冷却。

退火的方法有两种:自退火及外部供热退火。自退火是依靠铸模外部的良好隔热层。常用蛭石作隔热保温材料层。冷却速度可由隔热层的厚度来调节。缓冷温度范围主要在1800~1100,一般控制在60~70/h。外部供热退火常采用隧道式退火炉,冷却速度可控制在小于100~150/h

机械加工

由于模型形状不够准确,浇注时上下收缩不一致,产生缩孔,以及铸口及表面皱折等,均需进行加工才能使用。但铸件硬度很大,加工困难。通常用酚醛树脂结合的粗粒金刚石砂轮切割。熔铸莫来石制品的理化性能见表11-47.


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