실리카 벽돌주로 삼중석, 크리스토발석, 소량의 잔류 석영 및 유리로 구성된 산성{0} 기반 내화물입니다. 산성-계 슬래그에 대한 저항성은 강하지만, 알칼리성 슬래그에 의한 부식에 취약하고, Al2O₃, K2O, Na2O 등의 산화물에 의한 부식에 취약합니다. 하중 하에서의 내화도는 1640도에서 1680도 사이로 높아 트리디마이트와 크리스토발석의 녹는점(각각 1670도와 1713도)에 가깝습니다. 가장 큰 단점은 열충격에 대한 저항성이 낮다는 점이지만 내화성은 하중을 받은 내화성과 유사합니다. 변형 없이 고온에서 장기간 사용해도 견딜 수 있어 작업 중 석조 구조물의 구조적 강도를 보장하는 데 도움이 됩니다.
실리카 벽돌은 주로 코크스로의 탄화 및 연소실 칸막이벽뿐만 아니라 침지 구덩이, 뜨거운 용광로, 개방형-난로 및 유리 가마의 지붕이나 둥근 천장에도 사용됩니다. 제철기술에서는 직접환원, 용융환원 등의 신기술이 점차 생산력으로 전환되고 있다. 코크스 산업에서는 코크스 오븐을 사용하지 않고 생산되는 "성형 코크스"가 개발되었으며, 이는 전통적인 코크스를 부분적으로 대체할 수 있습니다.
대부분의 소결 내화 벽돌과 마찬가지로 실리카 내화 벽돌은 반건식 공정을 사용하여 생산되며 터널 가마에서 연소됩니다. 생산 과정에서 발생하는 균열은 불량률이 높은 주요 원인 중 하나입니다.
실리카 벽돌의 균열 유형
실리콘 벽돌의 균열은 표면 균열과 내부 균열로 분류할 수 있으며 후자는 층 균열이라고도 합니다. 표면균열은 다시 횡균열, 종방향 균열, 네트워크 균열로 분류됩니다. 실리카 벽돌은 조밀한 녹색 몸체를 만들기 위한 반-건식 프레스-성형 방법을 사용하여 생산됩니다. 압분체에 가해지는 압력 방향을 따라 발생하는 균열은 횡방향 균열이고, 압력 방향에 수직으로 발생하는 균열은 수직 균열이다. 망상균열은 실리카 벽돌 표면에 거미줄 모양으로 분포된 여러 개의 균열로 구성됩니다.
일반적으로 표준 실리카 벽돌의 경우 성형체는 두께에 맞게 압착됩니다. 실리카 내화 벽돌의 성형 공정은 본질적으로 블랭크 내부의 입자를 압축하고 공기를 제거하여 치밀한 블랭크를 형성하는 공정입니다. 기계로 압축한 후- 벽돌은 높은 밀도, 강도, 최소 건조 및 소성 수축, 쉽게 제어되는 제품 크기와 같은 장점을 나타냅니다. 그러나 기계-압착 공정을 부적절하게 제어하면 가압 공정 중에 블랭크에 압력 방향과 수직인 층상 균열이 발생할 수 있습니다. 따라서 실리카 내화 벽돌 내의 층상 균열 또는 단순히 적층은 세로 균열이기도 합니다.
큰 적층은 벽돌이 형성되거나 건조된 직후에 감지될 수 있습니다. 그러나 벽돌 내부의 작은 적층은 소성 중 열 응력으로 인해 계속 팽창하기 때문에 소성 후에만 눈에 띄게 됩니다. 균열이 있는 벽돌, 특히 적층은 파손되기 쉽고 사용할 수 없게 만들고 실리카 벽돌 제품의 수율을 감소시킵니다.
실리카벽돌의 균열발생 및 방지를 위한 핵심대책
1. 기계 프레싱
실리카 벽돌의 적층은 주로 기계 압착 공정의 부적절한 제어로 인해 발생하며-기계 압착 균열이라고도 합니다.- 실리카 내화 벽돌의 원료와 블랭크는 고체, 물 또는 기타 결합제와 공기의 세 가지 물질로 구성됩니다. 기계적 압축 성형 또는 다이 프레싱의 전체 공정에서 고상 및 액상의 양은 변하지 않지만 압력의 작용으로 블랭크 내의 공기량이 압축되어 감소하며 이에 따라 압축된 블랭크의 부피도 감소합니다. 다이 프레싱 공정은 대략 다음 세 단계로 나눌 수 있습니다. (1) 첫 번째 단계에서는 압력이 가해지면 블랭크의 입자가 움직이기 시작하여 밀도가 높은 스택으로 재구성됩니다. 이 프로세스의 특징은 명백한 압축입니다. 압력이 특정 값으로 증가하면 두 번째 단계로 들어갑니다. (2) 두 번째 단계에서는 입자가 부서지기 쉽고 탄성 변형을 겪습니다. 블랭크가 어느 정도 압축되면 추가 압축이 방해됩니다. 압력이 증가하여 입자가 다시 변형되는 외부 힘에 도달하면 블랭크가 다시 압축되고 그에 따라 블랭크의 밀도가 증가합니다.{12}} 이 단계는 압축과 가압이 짧고 빈번해지는 단계이다. (3) 세 번째 단계에서는 한계 압력 하에서 블랭크의 상대 밀도는 기본적으로 안정적이며 증가하기 어렵습니다. 벽돌 블랭크의 다이 프레싱이 완료되었습니다. 압축 성형 과정에서 탄성 여파로 인한 성형체의 팽창 지연을 2% 미만으로 제어해야 합니다. 그렇게 하지 않으면 프레싱 과정에서 제품이 거부되는 경우가 많습니다. 압분체가 가해진 압력 방향을 따라 "층상 밀도"를 형성하고, 밀도 차이가 2%를 초과하는 경우, 압분체 내에서 층상 균열이 발생할 가능성이 높습니다. 이로 인해 소성 중 열팽창이 고르지 않게 되어 심각한 열 응력이 발생하고 밀도 층에 평행한 세로 균열이 형성되어 제품 거부가 발생합니다.
압축 성형 중에 입자 사이의 내부 마찰, 입자와 금형 벽 사이의 외부 마찰, 압축된 성형체의 변형을 극복하기 위해 압력이 사용됩니다. 프레싱 헤드로부터의 거리가 증가함에 따라 성형체의 내부 압력은 감소합니다.
따라서 실리카 벽돌을 성형할 때는 종횡비가 큰 긴 금형보다는 종횡비가 작은 짧은 금형을 사용하여 성형체 내에서 균일한 압력 분포를 보장하는 것이 가장 좋습니다. 동시에 내부 마찰과 압력 전달 손실을 줄이기 위해 특정 가소제와 계면활성제가 블랭크에 도입됩니다. 외부 마찰을 줄이기 위해 금형 마감을 개선하거나 윤활 처리합니다. 양면 누르기는 공백의 L/D 비율을 줄이는 데 사용됩니다. 가벼운 압력부터 무거운 압력까지 여러 번 가압하여 블랭크 내부에 과도한 압력이 축적되는 것을 방지하고 탄성 여파를 제거합니다. 이러한 조치는 블랭크 내의 압력과 밀도의 균일성을 향상시킵니다. 이는 실리카 벽돌 블랭크 내에서 가압면 근처의 밀도가 높고 가압면에서 먼 곳의 밀도가 낮은 것을 방지하여 층 밀도 및 균열 형성을 줄입니다.
또한 골재, 클링커, 볼밀분말, 광화제, 아황산펄프 폐액, 가소제 등을 혼합하여 실리카 벽돌 블랭크를 제조합니다. 블랭크 반죽 공정을 개선하면 블랭크의 밀도를 높이는 데에도 도움이 될 수 있습니다. 물리적 혼합 기술의 경우, 동일한 상에서 물질이 이동하는 것을 혼합이라고 하고, 서로 다른 상에서 물질이 이동하는 것을 교반이라고 하며, 점도가 높은-액체와 고체를 혼합하는 것을 반죽(반죽 및 혼합)이라고 합니다. 적절한 반죽을 통해 미세한 분말을 더 큰 입자 주위에 코팅할 수 있어 가스를 효과적으로 제거하고 벽돌의 치밀화를 증가시켜 벽돌의 다공성을 줄일 수 있습니다.
2. 소성과정
실리카 벽돌의 소결은 본질적으로 SiO2의 다결정 변환입니다. 광물화제의 작용에 따라 실리카 원료는 천천히 소결되어 본질적으로 소량의 잔류 석영과 함께 삼중석과 크리스토발석으로 변환됩니다. 사용 중에 실리카 내화 벽돌은 1450도까지 가열되면 1.5% ~ 2.2%의 총 부피 팽창을 경험합니다. 이러한 잔여 팽창은 모르타르 조인트를 밀봉하여 실리카 벽돌 벽돌의 견고성과 구조적 강도를 보장합니다. 또한, SiO2의 다결정 변환은 실리카 내화 벽돌이 초기 가마 소성 단계 동안 내화물 모니터링의 초점이 되며 느리고 균일한 가열 속도가 특징임을 나타냅니다. 실리카 내화 벽돌에서 - 및 -크리스토발석의 결정 변태는 150~300도의 온도 범위 내에서 상당한 부피 효과를 동반하므로 가마 소성 중에 이 범위 내에서 온도를 천천히 높이려면 특별한 주의가 필요합니다.
실리카 벽돌의 소성 과정에서 발생하는 물리적, 화학적 변화는 다음과 같이 요약할 수 있습니다.
① 150도 이하에서는 벽돌에 남아있는 수분이 제거됩니다.
② Ca(OH)2는 450~550도 사이에서 분해되기 시작하여 550도에서 완성된다. 이때, CaO와 다른 물질의 작용으로 실리카 벽돌 입자 사이의 결합이 깨지게 되어 강도가 감소하고 벽돌이 부서지기 쉬운 현상이 발생하게 된다.
③ 550-650도에서는 -석영 벽돌이 모노석영으로 변하면서 부피가 팽창합니다.
④ 600-700도에서는 CaO와 SiO2 사이에 고상반응이 일어나 벽돌의 강도가 증가한다.
⑤ 800-1100도에서는 벽돌에서 액상반응이- 일어나 벽돌 강도가 급격히 증가합니다. 1100도부터 시작하면 석영 전환율이 크게 증가하고 밀도가 낮은 석영이 형성되어 상당한 부피 팽창이 발생합니다.
⑥ 1300~1350도에서는 삼중석과 크리스토발석의 양이 증가하여 생지체의 진비중이 감소하고 부피팽창이 증가하여 균열이 발생할 수 있습니다.
7 1350~1470도에서는 석영의 변환 정도와 이에 따른 팽창이 매우 크다. 오직 모노석영, 준안정 크리스토발석, 광물화제 및 불순물만이 상호작용하여 액상을 형성하고, 준안정 크리스토발석이 형성될 때 석영 입자에 침입하여 균열을 형성하며, 이는 형성된 액상에 모노석영과 준안정 크리스토발석의 지속적인 용해를 촉진하여 실리콘과 산소의 과포화 용융물이 되고, 이후 용융물로부터 안정한 삼중석 형태로 연속적으로 결정화됩니다. 이때, 액상의 점도가 높을수록 실리카 벽돌의 전환 속도가 빨라지고, 벽돌 그린체에 균열이 발생할 가능성이 커집니다. 따라서 소성 과정에서 실리카 벽돌의 결정 형태 변화와 큰 부피 변화로 인해 균열이 발생하는 것을 방지하려면 다음과 같은 공정 조치를 취해야 합니다.
(1) 다양한 소성 온도 범위의 가열 속도를 제어합니다. 온도가 600도 미만일 때는 가열 속도를 줄여야 합니다. 온도가 600도에서 1000도 사이일 때 가열 속도가 가속화될 수 있습니다. 온도가 1100도에서 1300도 사이일 때는 가열 속도가 느려져야 합니다. 온도가 1300도와 소성 온도(1430~1450도) 사이에 있을 때 가열 속도는 소성 과정에서 가장 느려야 합니다. 소성된 실리카 벽돌이 600도 이하로 냉각될 때, 특히 300도에서는 천천히 냉각되어야 합니다. 이는 결정 변형의 부피 변화를 효과적으로 완충하여 삼중석과 크리스토발석의 함량을 높이고 균열 형성을 방지할 수 있습니다.
(2) 고온 소성 단계에서는 환원 분위기를 사용해야 합니다. 이는 저-가 산화철의 광물화에 도움이 되고 삼중암의 대규모 생산을 촉진합니다-. 그렇지 않으면 산화 분위기에서, 특히 광화제가 부족한 경우 대부분의 -석영은 -크리스토발석으로 전환됩니다. 이 전환을 "건식 전환"이라고 합니다. 건식 전환 중에 벽돌 몸체의 부피 팽창이 고르지 않고 액상 완충 응력이 부족하여 제품 구조가 느슨해지고 균열이 발생합니다. 동시에, 실리카 벽돌이 합리적인 상 구성을 갖고 사용 요구 사항을 충족하도록 하기 위해 실리카 벽돌 소성의 다양한 온도 단계에서 적절한 단열을 수행해야 합니다.
(3) 반제품 로딩 시스템을 개선하여 균열 가능성을 줄입니다. 실리카 내화 벽돌의 가로 균열, 즉 제품의 압력 방향과 평행한 균열은 일반적으로 소성 중 제품의 여러 부분이 고르지 않게 가열되어 발생합니다. 이는 대부분 벽돌 더미 외부의 화재에 노출된-표면, 특히 상단 제품 표면에 나타납니다. 실리카 내화 벽돌 표면의 메쉬 균열은 불균일한 반죽이나 원료 변화로 인한 성형체 자체의 미세한 불균일 외에도 일반적으로 제품을 너무 높은 온도에서 가열하여 큰 변동으로 인해 발생합니다. 적재 시에는 특수 실리콘 벽돌을 가마 대차 내부에 배치해야 하며, 표준 일반 벽돌은 가마 대차 외부에 배치해야 합니다. 특수한-모양의 벽돌이나 균열이 발생하기 쉬운 부분의 돌출 부분은 안쪽으로 배치해야 합니다. 화염 등의 직접적인 영향을 피하기 위해 가마 차 상단을 얇은 벽돌로 덮어야 합니다. 그렇지 않으면 균열이 더 많이 발생합니다.
균열은 실리콘 벽돌 수율과 성능에 영향을 미치는 주요 요인입니다. 프레스 성형 및 소성 공정을 마스터하는 것은 실리카 벽돌의 균열을 방지하는 데 중요합니다. 실리카 원료의 이론적인 변환과 실제 변환은 다양하며, 소성 일정은 원료, 벽돌 유형 및 기타 요인의 변화에 따라 실시간으로 조정되어야 합니다. 실리카 벽돌 블랭크의 준비와 품질은 중요하며 심지어 중요한 요소이기도 합니다. 각 공정 단계를 엄격하게 제어해야만 고성능{4}}실리카 벽돌을 효율적이고 낮은 에너지 소비로 생산할 수 있습니다.
