소결실리카 벽돌실제로 SiO2의 균질한 다결정 변환 과정입니다. 광물화제의 작용에 따라 실리카 원료는 천천히 소결되어 기본적으로 소량의 잔류 석영과 함께 삼중석과 크리스토발석으로 변환됩니다. 실리카 내화 벽돌을 사용 중에 1450도까지 가열하면 1.5%~2.2%의 총 부피 팽창이 발생합니다. 이러한 잔여 팽창으로 인해 벽돌 조인트가 닫히게 되고, 이는 실리콘 벽돌 벽돌이 우수한 견고성과 구조적 강도를 제공하는 데 도움이 됩니다. 또한, 이러한 SiO2의 균질한 다결정 변환은 가마 베이킹의 초기 단계에서 내화물 모니터링의 초점이 실리카 내화 벽돌임을 결정하며 가열 속도는 느리고 균일한 가열이 특징입니다. 150~300도의 온도 범위에서는 B와 크리스토발석만의 결정 변태가 큰 부피 효과를 동반하기 때문에 가마를 구울 때 이 온도 범위에서 천천히 가열하는 데 특별한 주의가 필요합니다.
석영의 삼중암으로의 변태 속도와 정도는 온도와 광화제의 존재 여부뿐만 아니라 온도 작용 시간, 원료의 입자 크기, 변태 단계의 결정 크기와 같은 요인에도 관련됩니다. 온도가 높을수록, 고온작용시간이 길수록, 입자가 작을수록, 결정이 작을수록, 광화제가 강할수록 변환이 빠르고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 실리카 벽돌의 주요 결정상은 트리디마이트(tridymite)와 크리스토발라이트(cristobalite)입니다. 트리디마이트의 녹는점은 1670도이며, 높은 부피 안정성을 가지고 있습니다. 실리카 내화벽돌의 삼중석이 선두 쌍정의 형태로 그물망 분포로 얽혀 있으면 벽돌의 하중 연화점과 기계적 강도가 더 높아질 수 있습니다. 실리카 내화 벽돌에 잔류 석영이 더 많으면 사용 중에 계속 결정 변형이 일어나고 부피 팽창이 커져 벽돌 구조가 느슨해지고 균열이 발생합니다. 소성과정에서 실리카 내화벽돌에 발생하는 물리적, 화학적 변화는 다음과 같이 요약할 수 있습니다.
①<150℃ remove the residual moisture of the brick blank.
②450~550도에서 Ca(OH)2가 분해되기 시작하여 550% 분해가 완료된다. 이때, CaO 등의 작용으로 실리카 벽돌 입자간의 결합이 파괴되어 강도가 감소하고 블랭크가 부서지기 쉬워진다.
③550~650도에서는 -석영벽돌이 석영으로 변하면서 부피가 팽창한다.
④600~700도에서는 CaO와 SiO2의 고상반응이 일어나 몸체의 강도가 향상된다.
⑤800~1100도에서는 벽돌 몸체에서 액상반응이 일어나 몸체의 강도가 급격히 증가한다. 1100도부터 시작하여 석영의 변형률이 크게 증가하며 이때 저비중 석영 변형은 큰 부피 팽창을 생성합니다.
⑥1300~1350도에서는 삼중석과 크리스토발석의 양이 증가하여 몸체의 진비중이 감소하고, 부피팽창이 증가하여 균열이 발생할 수 있습니다.
⑦1350~1470도에서는 석영변태의 정도와 이에 따른 팽창이 매우 크다. 오직 모노쿼츠, 준안정 크리스토발석, 광물화제 및 불순물만이 상호작용하여 액상을 형성하고, 준안정 크리스토발석이 형성되면 석영 입자에 침입하여 균열을 형성하게 되는데, 이는 형성된 액상에 모노쿼츠와 준안정 크리스토발석의 지속적인 용해를 촉진하여 과포화 상태가 되게 한다. 실리콘과 산소가 녹아서 안정한 삼중암 형태로 용융물로부터 연속적으로 결정화됩니다. 이때, 액체점도가 높을수록 실리카 내화벽돌의 변태속도가 빨라지고, 벽돌에 균열이 생길 가능성이 커진다.
따라서 소성 과정에서 실리카 벽돌의 결정 형태가 변화하고 균열이 발생하는 큰 부피 변화를 방지하려면 다음과 같은 공정 조치를 취해야 합니다.
(1) 다양한 소성 온도 범위의 가열 속도를 제어해야 합니다. 온도가 600도 미만이면 가열 속도를 줄여야 합니다. 가열 속도는 600~1000도에서 가속될 수 있고, 가열 속도는 1100~1300도에서는 느려야 합니다. 소성 온도가 1300도(1430도 ~ 1450도)인 경우 소성 과정에서 가열 속도가 가장 느려야 합니다. 소성된 실리카 벽돌이 600도 이하, 특히 300도에서 냉각되면 속도가 느려집니다. 이는 결정 변형의 부피 변화를 효과적으로 완충하고 삼중석 및 크리스토발석 함량을 높이며 균열 형성을 방지할 수 있습니다.
(2) 고온 소성 단계에서는 저가 산화철의 광물화에 도움이 되고 삼중암의 대규모 생성을 촉진하는 환원 분위기를 사용해야 합니다. 그렇지 않으면, 산화 분위기에서, 특히 광화제가 불충분할 때, -석영의 대부분이 -석영으로 변환됩니다. 이 전환을 "건식 전환"이라고 합니다. 건식 변환 중에 벽돌 본체의 부피 팽창이 고르지 않고 액상 완충 응력이 부족하여 제품 구조가 느슨해지고 균열이 발생합니다. 동시에, 실리카 벽돌이 합리적인 상 구성을 갖고 사용 요구 사항을 충족할 수 있도록 실리카 내화 벽돌 소성의 다양한 온도 단계에서 적절한 단열을 수행해야 합니다.
(3) 반제품 적재 시스템을 개선하여 균열 가능성을 줄입니다. 실리카 내화 벽돌의 횡방향 균열, 즉 제품의 압력 방향과 평행한 균열은 일반적으로 소성 시 제품의 여러 부분이 고르지 않게 가열되어 발생합니다. 이는 대부분 벽돌 더미 외부의 화재 수용 표면, 특히 상단 제품 표면에 나타납니다. 실리카 내화벽돌 표면의 메쉬 균열은 일반적으로 불균일한 반죽이나 원료의 변화로 인해 블랭크 자체의 미세한 불균일 외에도 가열 온도가 과도하게 높거나 제품의 변동이 큰 경우 발생합니다. 적재 시에는 특수 실리카 내화벽돌을 가마 대차 내부에 배치해야 하며, 표준 일반 벽돌은 가마 대차 외부에 설치해야 합니다. 특수한 형태의 벽돌에서 튀어나온 부분이나 균열이 생기기 쉬운 부분은 안쪽으로 배치해야 합니다. 화염 등의 직접적인 영향을 피하기 위해 가마 차의 상단을 얇은 벽돌로 덮어야 합니다. 그렇지 않으면 더 많은 균열이 발생할 수 있습니다.
