สาเหตุและการป้องกันรอยแตกร้าวในอิฐซิลิกา

อิฐซิลิกาเป็นวัสดุทนไฟที่เป็นกรด-โดยหลักประกอบด้วยไตรไดไมต์ คริสโตบาไลท์ และควอตซ์และแก้วที่เหลืออยู่จำนวนเล็กน้อย มีความต้านทานสูงต่อตะกรันที่เป็นกรด- แต่ไวต่อการกัดกร่อนด้วยตะกรันอัลคาไลน์ และเสี่ยงต่อการกัดกร่อนด้วยออกไซด์ เช่น Al₂O₃, K₂O และ Na₂O การหักเหของแสงภายใต้ภาระจะสูงตั้งแต่ 1,640 องศาถึง 1,680 องศา ใกล้กับจุดหลอมเหลวของไตรไดไมต์และคริสโตบาไลท์ (1,670 องศา และ 1,713 องศา ตามลำดับ) ข้อเสียเปรียบที่ใหญ่ที่สุดคือความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันต่ำ แต่การหักเหของแสงจะคล้ายกับการหักเหของแสงภายใต้ภาระ ทนทานต่อการใช้งานในระยะยาว-ที่อุณหภูมิสูงโดยไม่มีการเสียรูป ช่วยให้มั่นใจในความแข็งแกร่งของโครงสร้างของโครงสร้างก่ออิฐในระหว่างการใช้งาน

อิฐซิลิกาถูกนำมาใช้เป็นหลักในผนังกั้นของห้องเผาไหม้คาร์บอนและห้องเผาไหม้ของเตาอบโค้ก เช่นเดียวกับในหลังคาหรือห้องใต้ดินของบ่อแช่ เตาหลอมร้อน เตาไฟเปิดกรด- และเตาเผาแก้ว ในเทคโนโลยีการผลิตเหล็ก เทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น การลดโดยตรงและการลดการหลอมเหลว จะค่อยๆ ถูกเปลี่ยนเป็นกำลังการผลิต ในอุตสาหกรรมโค้ก ได้มีการพัฒนา "โค้กขึ้นรูป" ที่ผลิตโดยไม่ต้องใช้เตาอบโค้ก ซึ่งสามารถทดแทนโค้กแบบเดิมได้บางส่วน

อิฐทนไฟซิลิกา เช่นเดียวกับอิฐทนไฟเผาส่วนใหญ่ ผลิตโดยใช้กระบวนการกึ่งแห้ง-และเผาในเตาเผาแบบอุโมงค์ การแตกร้าวที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการผลิตเป็นสาเหตุหลักประการหนึ่งที่ทำให้อัตราของเสียสูง

ประเภทของรอยแตกในอิฐซิลิกา

รอยแตกในอิฐซิลิกอนสามารถแบ่งได้เป็นรอยแตกบนพื้นผิวและรอยแตกภายใน ซึ่งเรียกอีกอย่างว่ารอยแตกของชั้น รอยแตกที่พื้นผิวยังแบ่งได้เป็นรอยแตกตามขวาง รอยแตกตามยาว และรอยแตกบนโครงข่าย อิฐซิลิกาผลิตขึ้นโดยใช้วิธี-อัดแห้ง-เพื่อสร้างเนื้อสีเขียวที่หนาแน่น รอยแตกที่เกิดขึ้นตามทิศทางของแรงกดที่กระทำกับตัวเครื่องสีเขียวนั้นเป็นรอยแตกตามขวาง ในขณะที่รอยแตกที่เกิดขึ้นในแนวตั้งฉากกับทิศทางของความดันนั้นเป็นรอยแตกในแนวตั้ง รอยแตกบนเครือข่ายประกอบด้วยรอยแตกหลายรอยกระจายอยู่ในรูปแบบของใยแมงมุมบนพื้นผิวของอิฐซิลิกา

โดยทั่วไปแล้ว สำหรับอิฐซิลิกามาตรฐาน ตัวสีเขียวจะถูกกดทับตามความหนา กระบวนการขึ้นรูปอิฐทนไฟซิลิกานั้นเป็นกระบวนการอัดอนุภาคภายในช่องว่างและขจัดอากาศออก ซึ่งทำให้เกิดช่องว่างที่มีความหนาแน่นสูง หลังจากถูกอัดด้วยเครื่องจักร- อิฐจะแสดงข้อดีต่างๆ เช่น ความหนาแน่นสูง ความแข็งแรง การหดตัวของการอบแห้งและการเผาน้อยที่สุด และขนาดของผลิตภัณฑ์ที่ควบคุมได้ง่าย อย่างไรก็ตาม หากกระบวนการกดด้วยเครื่องจักร-ได้รับการควบคุมอย่างไม่เหมาะสม รอยแตกแบบลาเมลลาร์ที่ตั้งฉากกับทิศทางของแรงกดอาจก่อตัวขึ้นในช่องว่างระหว่างกระบวนการอัดแรงดัน ดังนั้นรอยแตกแบบลาเมลลาร์หรือเพียงแค่การเคลือบภายในอิฐไฟซิลิกาก็ถือเป็นรอยแตกตามยาวเช่นกัน
การเคลือบขนาดใหญ่สามารถตรวจพบได้ทันทีหลังจากที่อิฐก่อตัวหรือทำให้แห้งแล้ว อย่างไรก็ตาม การเคลือบเล็กน้อยภายในอิฐจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนหลังจากการเผาเท่านั้น เนื่องจากพวกมันยังคงขยายตัวต่อไปเนื่องจากความเครียดจากความร้อนในระหว่างการเผา อิฐที่มีรอยแตกร้าว โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเคลือบลามิเนต มีแนวโน้มที่จะแตกหัก ทำให้ไม่สามารถใช้งานได้ และลดผลผลิตของผลิตภัณฑ์อิฐซิลิกา

มาตรการสำคัญสำหรับการก่อตัวและการป้องกันรอยแตกร้าวในอิฐซิลิกา

1. การกดเครื่อง
การเคลือบในอิฐซิลิกามีสาเหตุหลักมาจากการควบคุมเครื่อง-กระบวนการกดที่ไม่เหมาะสม และบางครั้งเรียกว่ารอยแตกที่เครื่อง-กด วัตถุดิบและช่องว่างของอิฐทนไฟซิลิกาประกอบด้วยสสารสามขั้นตอน: ของแข็ง น้ำหรือสารยึดเกาะอื่น ๆ และอากาศ ในระหว่างกระบวนการทั้งหมดของการอัดขึ้นรูปเชิงกลหรือการอัดแม่พิมพ์ ปริมาณของเฟสของแข็งและของเหลวจะไม่เปลี่ยนแปลง ในขณะที่ปริมาณอากาศในช่องว่างถูกบีบอัดและลดลงเนื่องจากการกระทำของความดัน และปริมาตรของช่องว่างที่ถูกบีบอัดก็จะลดลงตามไปด้วย กระบวนการอัดแม่พิมพ์สามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นสามขั้นตอนต่อไปนี้: (1) ในขั้นตอนแรก ภายใต้การกระทำของแรงกดดัน อนุภาคในช่องว่างจะเริ่มเคลื่อนที่และกำหนดค่าใหม่ให้เป็นปึกที่หนาแน่นมากขึ้น ลักษณะของกระบวนการนี้คือการบีบอัดที่ชัดเจน เมื่อความดันเพิ่มขึ้นถึงค่าหนึ่ง จะเข้าสู่ระยะที่สอง (2) ในระยะที่สอง อนุภาคจะเกิดการเสียรูปแบบเปราะและยืดหยุ่น หลังจากที่ช่องว่างถูกบีบอัดในระดับหนึ่ง การบีบอัดเพิ่มเติมจะถูกขัดขวาง เมื่อความดันเพิ่มขึ้นและไปถึงแรงภายนอกที่ทำให้อนุภาคเปลี่ยนรูปอีกครั้ง ช่องว่างนั้นจะถูก-บีบอัดอีกครั้ง และความหนาแน่นของช่องว่างก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ระยะนี้เป็นระยะที่การบีบอัดและแรงดันจะสั้นและบ่อยครั้ง (3) ในขั้นตอนที่สาม ภายใต้แรงกดดันจำกัด ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของช่องว่างโดยทั่วไปจะมีเสถียรภาพและยากที่จะเพิ่มขึ้น การกดแม่พิมพ์ของอิฐเปล่าเสร็จสิ้น ในระหว่างกระบวนการอัดขึ้นรูป จะต้องควบคุมการขยายตัวที่ล่าช้าของชิ้นงานสีเขียวเนื่องจากผลกระทบที่ตามมาของความยืดหยุ่นให้น้อยกว่า 2% หากไม่ปฏิบัติตามมักจะส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ถูกปฏิเสธในระหว่างกระบวนการอัดขึ้นรูป หากวัตถุสีเขียวก่อตัวเป็น "ความหนาแน่นของชั้น" ตามทิศทางของแรงกดที่ใช้ โดยมีความหนาแน่นต่างกันเกิน 2% ก็มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวของชั้นภายในวัตถุสีเขียว สิ่งนี้นำไปสู่การขยายตัวทางความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอในระหว่างการเผา ส่งผลให้เกิดความเครียดจากความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ และการก่อตัวของรอยแตกตามยาวขนานกับชั้นความหนาแน่น ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ถูกปฏิเสธ

ในระหว่างการอัดขึ้นรูป แรงดันจะถูกใช้เพื่อเอาชนะแรงเสียดทานภายในระหว่างอนุภาค แรงเสียดทานภายนอกระหว่างอนุภาคกับผนังแม่พิมพ์ และการเสียรูปของตัวเครื่องสีเขียวที่ถูกกด เมื่อระยะห่างจากหัวกดเพิ่มขึ้น ความดันภายในของตัวเครื่องสีเขียวจะลดลง

ดังนั้น เมื่อกดอิฐซิลิกา ควรใช้แม่พิมพ์ขนาดสั้นที่มีอัตราส่วนภาพต่ำ แทนที่จะใช้แม่พิมพ์ทรงสูงที่มีอัตราส่วนภาพขนาดใหญ่ เพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายแรงกดสม่ำเสมอภายในตัวเครื่องสีเขียว ในเวลาเดียวกัน มีการใส่พลาสติไซเซอร์และสารลดแรงตึงผิวบางชนิดลงในช่องว่างเพื่อลดแรงเสียดทานภายในและการสูญเสียการส่งผ่านแรงดัน พื้นผิวของแม่พิมพ์ได้รับการปรับปรุงหรือหล่อลื่นเพื่อลดแรงเสียดทานจากภายนอก การกดสองครั้ง-ใช้เพื่อลดอัตราส่วน L/D ของช่องว่าง และใช้แรงดันหลายครั้ง โดยเริ่มจากเบาและจากนั้นหนัก เพื่อป้องกันการสะสมแรงดันมากเกินไปภายในช่องว่าง และขจัดผลกระทบที่ตามมาแบบยืดหยุ่น มาตรการเหล่านี้ช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอของความดันและความหนาแน่นภายในช่องว่าง ซึ่งจะช่วยป้องกันความหนาแน่นสูงใกล้กับพื้นผิวความดัน และความหนาแน่นต่ำอยู่ห่างจากพื้นผิวความดันภายในอิฐซิลิกาที่ว่างเปล่า จึงช่วยลดการก่อตัวของความหนาแน่นของชั้นและรอยแตกร้าว

นอกจากนี้ ช่องว่างอิฐซิลิกายังเตรียมโดยการผสมมวลรวม ปูนเม็ด ผงโรงสีลูก แร่ สุราเสียจากเยื่อซัลไฟต์ และพลาสติไซเซอร์ การปรับปรุงกระบวนการนวดเปล่ายังสามารถช่วยเพิ่มความหนาแน่นของช่องว่างได้อีกด้วย ในแง่ของเทคโนโลยีการผสมทางกายภาพ การเคลื่อนย้ายวัสดุในระยะเดียวกันเรียกว่าการผสม การเคลื่อนตัวของวัสดุในระยะต่างๆ เรียกว่าการกวน และการผสมของเหลวและของแข็งที่มีความหนืดสูง-เรียกว่าการนวด (การนวดและการผสม) ด้วยการนวดที่เหมาะสม ผงละเอียดสามารถเคลือบรอบๆ อนุภาคขนาดใหญ่ ขจัดก๊าซได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเพิ่มความหนาแน่นของอิฐ ซึ่งช่วยลดความพรุนของอิฐ

2. กระบวนการยิง
การเผาอิฐซิลิกาโดยพื้นฐานแล้วเป็นการเปลี่ยนรูปโพลีคริสตัลไลน์ของ SiO2 ภายใต้การกระทำของแร่ธาตุ วัตถุดิบซิลิกาจะถูกเผาอย่างช้าๆ และเปลี่ยนเป็นไตรไดไมต์และคริสโตบาไลท์ โดยมีควอตซ์ตกค้างเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ในระหว่างการใช้งาน อิฐทนไฟซิลิกาจะมีปริมาตรรวมเพิ่มขึ้น 1.5% ถึง 2.2% เมื่อถูกความร้อนถึง 1450 องศา การขยายตัวที่เหลือนี้จะผนึกข้อต่อปูน ทำให้มั่นใจได้ถึงความแน่นและความแข็งแรงของโครงสร้างที่ดีในการก่ออิฐซิลิกา นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงโพลีคริสตัลไลน์ของ SiO2 นี้กำหนดว่าอิฐทนไฟซิลิกาเป็นจุดสนใจของการตรวจสอบวัสดุทนไฟในระหว่างระยะการเผาไหม้ของเตาเผาเริ่มแรก โดยมีอัตราการให้ความร้อนที่ช้าและสม่ำเสมอเป็นคุณลักษณะ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของผลึกของ - และ -คริสโตบาไลท์ในอิฐทนไฟซิลิกานั้นมาพร้อมกับผลกระทบด้านปริมาตรที่มีนัยสำคัญภายในช่วงอุณหภูมิ 150-300 องศา จึงควรระมัดระวังเป็นพิเศษเพื่อเพิ่มอุณหภูมิอย่างช้าๆ ภายในช่วงนี้ระหว่างการเผาเตาเผา

การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาอิฐซิลิกาสามารถสรุปได้ดังนี้
1. ขจัดความชื้นที่ตกค้างในอิฐที่อุณหภูมิต่ำกว่า 150 องศา
2 Ca(OH)2 เริ่มสลายตัวที่อุณหภูมิ 450-550 องศา และสิ้นสุดที่อุณหภูมิ 550 องศา ณ จุดนี้ พันธะระหว่างอนุภาคของอิฐซิลิกาจะถูกทำลายโดยการกระทำของ CaO และสารอื่นๆ ส่งผลให้ความแข็งแรงลดลงและอิฐที่เปราะ
3 ที่อุณหภูมิ 550-650 องศา อิฐควอตซ์จะเปลี่ยนเป็นโมโนควอตซ์ ทำให้เกิดการขยายตัวของปริมาตร
④ ที่ 600-700 องศา ปฏิกิริยาโซลิดเฟสเกิดขึ้นระหว่าง CaO และ SiO2 ส่งผลให้อิฐมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น
⑤ ที่ 800-1100 องศา ปฏิกิริยาเฟสของเหลว-จะเกิดขึ้นในอิฐ ทำให้อิฐมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เริ่มต้นที่ 1100 องศา อัตราการแปลงควอตซ์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และเกิดควอตซ์ความหนาแน่นต่ำ ทำให้เกิดการขยายตัวของปริมาตรอย่างมีนัยสำคัญ

⑥ ที่ 1300-1350 องศา เนื่องจากปริมาณไตรไดไมต์และคริสโตบาไลท์เพิ่มขึ้น ความถ่วงจำเพาะที่แท้จริงของวัตถุสีเขียวจะลดลง และการขยายตัวของปริมาตรจะเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่การแตกร้าว

⑦ ที่ 1350-1470 องศา ระดับของการแปลงควอตซ์และการขยายตัวที่เกิดขึ้นจะมีขนาดใหญ่มาก มีเพียงโมโนควอตซ์ คริสโตบาไลท์ที่แพร่กระจายได้ แร่ธาตุ และสารเจือปนเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้างสถานะของเหลว และบุกรุกอนุภาคควอตซ์เพื่อสร้างรอยแตกเมื่อคริสโตบาไลต์ที่แพร่กระจายได้ถูกสร้างขึ้น ซึ่งส่งเสริมการละลายอย่างต่อเนื่องของโมโนควอตซ์และคริสโตบาไลต์ที่แพร่กระจายได้ในระยะของเหลวที่ก่อตัว ทำให้เป็นการหลอมซิลิคอนและออกซิเจนอิ่มตัวยวดยิ่ง จากนั้นจึงตกผลึกจากการหลอมอย่างต่อเนื่องในรูปของไตรไดไมต์ที่เสถียร ในเวลานี้ ยิ่งความหนืดของเฟสของเหลวมากเท่าไร ความเร็วในการแปลงอิฐซิลิกาก็จะเร็วขึ้น และโอกาสที่จะเกิดรอยแตกในตัวอิฐสีเขียวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น เพื่อป้องกันไม่ให้อิฐซิลิกาเกิดการเปลี่ยนแปลงรูปแบบผลึกในระหว่างกระบวนการเผา ร่วมกับการเปลี่ยนแปลงปริมาณมากที่นำไปสู่การก่อตัวของรอยแตกร้าว ต้องใช้มาตรการกระบวนการต่อไปนี้:

(1) ควบคุมอัตราการทำความร้อนของช่วงอุณหภูมิการเผาที่แตกต่างกัน อัตราการทำความร้อนควรช้าลงเมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 600 องศา อัตราการทำความร้อนสามารถเร่งได้เมื่ออุณหภูมิอยู่ระหว่าง 600 องศาถึง 1,000 องศา อัตราการทำความร้อนควรช้าเมื่ออุณหภูมิอยู่ระหว่าง 1100 องศาถึง 1300 องศา เมื่ออุณหภูมิอยู่ระหว่าง 1300 องศาถึงอุณหภูมิการเผา (1430 องศาถึง 1450 องศา) อัตราการทำความร้อนควรช้าที่สุดในระหว่างกระบวนการเผา เมื่ออิฐซิลิกาที่ถูกเผาถูกทำให้เย็นลงต่ำกว่า 600 องศา โดยเฉพาะที่ 300 องศา อิฐควรจะเย็นลงอย่างช้าๆ วิธีนี้สามารถบัฟเฟอร์การเปลี่ยนแปลงปริมาตรของการเปลี่ยนรูปของผลึกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ปริมาณไตรไดไมต์และคริสโตบาไลต์มีปริมาณสูงขึ้น และหลีกเลี่ยงการก่อตัวของรอยแตกร้าว

(2) ควรใช้บรรยากาศรีดิวซ์ในระหว่างขั้นตอนการเผาที่อุณหภูมิสูง- ซึ่งเอื้อต่อการเกิดแร่ของเหล็กออกไซด์- วาเลนต์ต่ำ และส่งเสริม-การผลิตไตรไดไมต์ในขนาดใหญ่ มิฉะนั้น ในบรรยากาศออกซิไดซ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อแร่ธาตุไม่เพียงพอ -ควอตซ์ส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็น -คริสโตบาไลท์ การแปลงนี้เรียกว่า "การแปลงแบบแห้ง" ในระหว่างการแปลงแบบแห้ง เนื่องจากการขยายตัวของเนื้ออิฐที่ไม่สม่ำเสมอและการขาดความเครียดในการบัฟเฟอร์ของเฟสของเหลว โครงสร้างผลิตภัณฑ์จะหลวมและแตกร้าว ในเวลาเดียวกัน ควรทำฉนวนที่เหมาะสมที่อุณหภูมิต่างๆ ของการเผาอิฐซิลิกา เพื่อให้แน่ใจว่าอิฐซิลิกามีองค์ประกอบเฟสที่เหมาะสมและตรงตามข้อกำหนดในการใช้งาน

(3) ปรับปรุงระบบการโหลดผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป-เพื่อลดโอกาสที่จะเกิดรอยแตกร้าว รอยแตกตามขวางในอิฐทนไฟซิลิกา กล่าวคือ รอยแตกขนานกับทิศทางแรงดันของผลิตภัณฑ์ มักเกิดจากการที่ชิ้นส่วนต่างๆ ของผลิตภัณฑ์ได้รับความร้อนไม่สม่ำเสมอในระหว่างการเผา ส่วนใหญ่จะปรากฏบนพื้นผิวที่ถูกไฟไหม้-ด้านนอกกองอิฐ โดยเฉพาะพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ด้านบน รอยแตกของตาข่ายบนพื้นผิวของอิฐทนไฟซิลิกา นอกเหนือจากความไม่สม่ำเสมอของโครงสร้างสีเขียวด้วยกล้องจุลทรรศน์อันเนื่องมาจากการนวดหรือการเปลี่ยนแปลงวัตถุดิบที่ไม่สม่ำเสมอ มักเกิดจากการที่ผลิตภัณฑ์ถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงเกินไปและมีความผันผวนอย่างมาก เมื่อโหลดต้องวางอิฐซิลิกอนพิเศษไว้ในรถเตาเผาและต้องวางอิฐธรรมดามาตรฐานไว้นอกรถเตาเผา ควรวางส่วนที่ยื่นออกมาของอิฐรูปทรงพิเศษ-หรือส่วนที่มีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าวเข้าไปด้านใน ด้านบนของรถเตาเผาควรปูด้วยอิฐบางๆ เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบโดยตรงจากเปลวไฟ ฯลฯ มิฉะนั้นจะเกิดรอยแตกร้าวมากขึ้น

รอยแตกเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อผลผลิตและประสิทธิภาพของอิฐซิลิกอน การเรียนรู้กระบวนการอัดขึ้นรูปและการเผาเป็นกุญแจสำคัญในการป้องกันรอยแตกร้าวในอิฐซิลิกา การแปลงวัตถุดิบซิลิกาทั้งทางทฤษฎีและตามจริงนั้นแตกต่างกันไป และตารางการเผาจะต้องปรับตามเวลาจริงตามการเปลี่ยนแปลงของวัตถุดิบ ประเภทของอิฐ และปัจจัยอื่น ๆ การเตรียมและคุณภาพของช่องว่างอิฐซิลิกามีความสำคัญ แม้กระทั่งปัจจัยที่สำคัญ การควบคุมแต่ละขั้นตอนอย่างเคร่งครัดเท่านั้นจึงจะสามารถผลิตอิฐซิลิกาประสิทธิภาพสูง-ได้อย่างมีประสิทธิภาพและใช้พลังงานต่ำ