Ключевой этап от заготовки до готового кирпича: всесторонний анализ процесса обжига и выгрузки высококачественного огнеупорного кирпича

Преобразование огнеупорного кирпича из заготовок в готовую продукцию зависит от процессов обжига и ыгрузки. Весь процесс обжига обычно включает три основных этапа: загрузка печи, высокотемпературный обжиг и выгрузка из печи. Этот процесс не только определяет плотность, прочность и объемную стабильность продукта, но и напрямую влияет на точность размеров, качество внешнего вида и выход готовой продукции, что делает его наиболее технически сложным ключевым этапом в производстве огнеупорных изделий.

I. Загрузка печи: основополагающий этап, определяющий качество обжига

Промышленная поговорка «семь частей укладки, три части обжига» подчеркивает решающее влияние качества загрузки печи на результаты обжига. Загрузка печи включает в себя научное размещение заготовок кирпича в печи в соответствии со структурой печи и тепловым режимом. Основная задача — оптимизация распределения воздушного потока, обеспечение равномерной теплопередачи и достижение баланса между качеством, выходом продукции и энергопотреблением.

Загрузка печи начинается с определения оптимального метода укладки кирпичей в зависимости от их типа и формы. Высота укладки варьируется в зависимости от материала кирпича; например, магнезиальные и высокоглиноземистые кирпичи обычно укладываются на высоту 1-1,1 метра, кремнеземистые — на 1-1,7 метра, а глиняные — на промежуточную высоту. Для большинства типов кирпичей используется плоская укладка, в то время как кремнеземистые часто укладываются вертикально, а глиняные — на бок. Соотношение стандартных и нестандартных кирпичей на вагонетке печи обычно составляет 6:4, при этом стандартные кирпичи размещаются внизу, а нестандартные — вверху. Для специальных типов кирпичей, склонных к растрескиванию, следует использовать метод защиты «кирпич в кирпиче».

При обеспечении качества необходимо максимально увеличить плотность укладки, чтобы повысить производительность одной печи и снизить удельный расход топлива. Однако плотность укладки должна соответствовать принципам распределения воздушного потока, при этом необходимо контролировать два ключевых параметра: значение K и значение m. Значение K — это отношение площади внешнего канала к площади внутреннего канала. Для глиняного и кремнеземного кирпича оно обычно составляет 1,3–1,6, а для высокоглиноземного кирпича и магнезиальных изделий — 1,3–1,4. Слишком малое значение K повлияет на распределение пламени, а слишком большое может привести к недогреву в центре. Значение m — это процент эффективной площади канала к площади поперечного сечения печи. Для глиняного и кремнеземного кирпича оно обычно составляет 25–35%, а для высокоглиноземного и магнезиального кирпича — 35–50%. Чем больше значение m, тем ниже сопротивление воздушному потоку, но при этом соответственно уменьшается количество загружаемых кирпичей.

Кроме того, операция загрузки в печь должна обеспечивать «плоскость, стабильность и прямолинейность» кирпичных штабелей, чтобы предотвратить деформацию при высоких температурах. Для предотвращения слипания кирпичей и уменьшения деформации между каждым слоем кирпичей следует равномерно распределять 0,5-3 мм наполнителя из песка. Для разных типов кирпичей используются разные материалы наполнителя из песка, такие как кварцевый песок или боксит для глиняных и высокоглиноземистых кирпичей, песок из отходов кварцевого кирпича для кварцевых кирпичей и магнезиальный или хромитовый песок для магнезиальных кирпичей.

II. Высокотемпературный обжиг: основной процесс структурного уплотнения

Обжиг является критическим этапом в формировании окончательной структуры и характеристик огнеупорных кирпичей. В условиях высоких температур заготовки кирпича претерпевают ряд физических и химических изменений, включая удаление влаги, разложение минералов, образование новых фаз, образование жидкой фазы и спекание.

Весь процесс обжига обычно делится на стадию нагрева, стадию выдержки при максимальной температуре и стадию охлаждения.

На стадии нагрева удаляется остаточная влага и кристаллическая вода, органические вещества сгорают и разлагаются, а некоторые минералы претерпевают фазовые переходы, вызывая временное снижение прочности кирпичного изделия. Когда температура достигает температуры образования жидкой фазы, усиливается диффузия и массоперенос в жидкой фазе, и частицы сближаются под действием поверхностного натяжения, обеспечивая спекание и уплотнение.

На стадии выдержки при максимальной температуре обжига различные реакции стремятся завершиться, кристаллические фазы полностью развиваются, а внутренние и поверхностные температуры изделия стремятся к выравниванию, обеспечивая структурную гомогенизацию. Чем больше размер кирпича и чем выше плотность загрузки печи, тем дольше требуется время выдержки.

Стадия охлаждения — это процесс стабилизации структуры и фазовых превращений. На этом этапе происходят такие явления, как кристаллические превращения, затвердевание стекловидной фазы и образование микротрещин. Режим охлаждения напрямую влияет на прочность и термостойкость изделия.

Режим обжига включает максимальную температуру, скорость нагрева, время выдержки, скорость охлаждения и контроль атмосферы в печи. Температура обжига в основном зависит от свойств и чистоты сырья. Обычно ориентировочная температура составляет примерно 0,8 от температуры плавления основных минералов, а для высокочистого сырья обычно требуются более высокие температуры обжига. Мелкодисперсные материалы, благодаря большой удельной поверхности, способствуют спеканию и позволяют умеренно снизить температуру обжига.

Атмосфера в печи также влияет на характеристики продукта. Глиняные кирпичи в основном обжигаются в окислительной атмосфере для повышения их огнеупорности; для кремнеземных кирпичей часто используется восстановительная атмосфера для усиления минерализации; а углеродсодержащие изделия необходимо обжигать в атмосфере, изолированной от воздуха, или в контролируемой азотной атмосфере для предотвращения окисления углерода. Режим обжига также тесно связан с типом печи. Большие печи с нисходящим потоком обычно требуют медленного нагрева и более длительного времени выдержки для обеспечения равномерного распределения температуры.

Рациональный режим обжига основан на теоретических расчетах и производственном опыте и является ключом к контролю процента брака и стабилизации качества продукции.

III. Выгрузка из печи: заключительное звено в обеспечении выхода годной продукции

Выгрузка из печи — это процесс извлечения полностью охлажденных изделий из печи или вагонетки. Хотя этот этап не представляет большой технической сложности, степень стандартизации операций напрямую влияет на внешний вид готовой продукции.

При выгрузке с изделиями следует обращаться осторожно, чтобы избежать таких дефектов, как сколы и трещины, вызванные ударами. Различные типы кирпичей должны быть уложены отдельно и четко промаркированы, чтобы избежать путаницы при последующей проверке из-за незначительных различий в размерах. Кирпичи, используемые в качестве оснастки, необходимо сортировать отдельно для повторного использования при последующей загрузке печи. При этом необходимо строго соблюдать правила техники безопасности и меры охраны труда.

Обжиг и выгрузка огнеупорных кирпичей являются наиболее важными техническими этапами в процессе превращения сырца в готовое изделие. Научная загрузка печи обеспечивает равномерное распределение тепла, высокотемпературный обжиг обеспечивает уплотнение структуры, а стандартизированная выгрузка гарантирует качество внешнего вида. Эти три аспекта взаимосвязаны и совместно определяют комплексные характеристики и стабильность продукции. Разумный контроль каждого этапа процесса является основополагающим условием для достижения крупномасштабного и стабильного производства высококачественной огнеупорной продукции.