《烧结理论与工艺》第七章 烧结过程成矿机理
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烧结过程的主要机理
嘿,咱今儿就来聊聊这烧结过程的主要机理呀!这就好像是一场奇妙的“变形记”。
你看啊,那些粉末颗粒就像是一群调皮的小孩子,一开始都各玩各的。
但当把它们放到一起,再给点温度呀、压力呀这些条件,嘿,神奇的事情就发生啦!它们就开始相互靠近,你挤我我挤你的,慢慢就黏在一起啦。
这其中啊,有个很重要的环节,那就是扩散。
这扩散就好比是这些小孩子们互相分享自己的玩具一样,你给我一点,我给你一点,慢慢地大家就变得亲密无间啦。
通过扩散,这些粉末颗粒之间的物质就开始流动,把它们紧紧地连接在一起。
还有啊,表面能也起着不小的作用呢!这表面能就像是小孩子们想要一起玩的那种渴望。
为了降低这个表面能,它们就会努力地去结合,让自己变得更稳定。
这烧结过程可不简单呀,就跟盖房子似的。
你得先把材料准备好,然后一点一点地搭建起来。
粉末颗粒们也是这样,在温度和其他条件的促使下,一点一点地形成一个坚固的整体。
想象一下,如果没有这些奇妙的机理,我们怎么能得到那些坚硬的烧结制品呢?那我们生活中的好多东西可就没法做出来啦!比如说那些精美的陶瓷制品,不就是通过烧结才变得那么漂亮、那么耐用的嘛。
而且呀,这烧结过程还很考验技术呢!温度高了不行,低了也不行,就跟做饭掌握火候一样重要。
要是火候不对,那做出来的东西可就不咋地啦。
所以说呀,这烧结过程的主要机理可真是太有意思啦!它就像是一个魔法,把那些小小的粉末颗粒变成了我们生活中各种各样有用的东西。
咱可不能小瞧了它哟!这就是烧结过程的神奇之处,让我们对它充满了敬畏和好奇。
烧结原理所谓烧结就是将粉末压坯加热到一定温度(烧结温度)并保持一定的时间(保温时间),然后冷却下来,从而得到所需性能的材料,这种热处理工艺叫做烧结。
烧结使多孔的粉末压坯变为具有一定组织和性能的制品,尽管制品性能与烧结前的许多工艺因素有关,但是在许多情况下,烧结工艺对最终制品组织和性能有着重大的甚至是决定性的影响。
硬质合金的烧结过程是比较复杂的,但是这些基本知识又是必须掌握的。
4.1 烧结过程的分类烧结过程的分类方法很多,按烧结制品组元的多少可以分为单元系烧结和多元系烧结,如钨、钼条烧结属于单元系烧结,硬质合金绕结则属于多元系烧结。
按烧结时组元中相的状态分为固相烧结和液相烧结,如钨钼的烧结过程中不出现液相,属于固相烧结,硬质合金制品在烧结过程中会出现液相,属于液相烧结。
按工艺特征来分,可分为氢气烧结、真空烧结、活化烧结、热等静压烧结等。
许多烧结方法都能用于硬质合金的烧结。
此外,还可以依烧结材料的名称来分,如硬质合金烧结,钼顶头烧结。
从学习烧结过程的实质来说,将烧结过程分为固相烧结和液相烧结两大类是比较合理的,但在生产中多按烧结工艺特点来进行分类。
4.2 烧结过程的基本变化硬质合金压坯经过烧结后,最容易观察到的变化是压块体积收缩变小,强度急剧增大,压块孔隙度一般为50%,而烧结后制品已接近理论密度,其孔隙一般应小于0.2%,压块强度的变化就更大了,烧结前压坯强度低到无法用一般方法来测定,压坯只承受生产过程中转移时所必备的强度,而烧结后制品却能达到满足各种苛刻工作条件所需要的强度值,显然制品强度提高的幅度较之密度的提高要大得多。
制品强度及其他物理机械能的突变说明在烧结过程中压块发生了质的变化。
在压制过程中,虽然由于外力的作用能增加粉末体的接触面,而颗粒中表面原子和分子还是杂乱无章的,甚至还存在有内应力,颗粒间的联结力是很弱的,但烧结后颗粒表面接触状态发生了质的变化,这是由于粉末接触表面原子﹑分子进行化学反应,以及扩散、流动、晶粒长大等物理化学变化,使颗粒间接触紧密,内应力消除,制品形成了一个强的整体,从而使其性能大大提高。
铁矿粉烧结过程基础理论序言:在学习配料技术之前把烧结的基础理论知识和工艺特点温习一遍。
这是学习烧结配料技术的基础,要完全掌握、理解透彻。
铁矿粉烧结是整个钢铁冶炼长流程的首道综合性生产环节,从工艺生产的角度来讲,钢铁冶炼是从铁矿粉烧结开始的,以下简称烧结。
烧结是生产人造富矿的最主要的方法。
(高碱度烧结矿+酸性球团矿是现今我国最流行的高炉冶炼方法。
)将铁精粉(国内磁铁贫矿经过破碎、浮选和磁选)、富矿粉、钢铁冶炼生产中回收的含铁较高的粉末类副产品(高炉和转炉炉尘、轧钢铁皮、高品位钢渣粉等)、熔剂(白云石、菱镁石、石灰石和生石灰等)和燃料(焦粉和无烟煤),按一定比例配料,加水混合制成具有一定粒度的混合料,均匀平铺在烧结台车上,经过点火抽风烧结成块。
再经过破碎、筛分,加工成具有一定强度和粒度组成的人造富矿的过程叫做-烧结。
一、烧结生产的意义1、烧结生产是一种人造富矿的制作方法,这种方法使地壳中大量的低品位铁矿加工成人造富铁矿,用以满足高炉冶炼优质、高产、低耗的冶炼需要。
2、烧结生产中可以应用转炉炉尘、高炉炉尘、轧钢皮、钢渣等钢铁冶炼副产品和硫酸渣等化工副产品,这些废料在烧结过程中得到充分地再利用,做到变废为宝,为企业带来节能环保和降低原料成本的双重效益。
3、烧结生产的烧结矿和天然富矿块相比,更适合高炉冶炼的需要。
主要表现在:成分稳定、粒度适中、低温还原粉化率低、炉内的热强度和整体还原度良好、造渣流动性好。
这些特性使得高炉冶炼更容易调节炉况、稳定生产、提高产量和降低焦比。
4、烧结过程可以除去原燃料中90%以上的硫化物和80%以上的氟化物等钢铁冶炼的有害杂质,大大地简化了后续钢铁冶炼流程中脱硫脱氟等去杂质的工艺,不仅调升了产品质量,而且也极大地降低了钢铁冶炼成本。
二、烧结生产过程1、烧结工艺流程大多数人开始学习烧结工艺的时候,首先学习的就是工艺流程图,我们去某个地方参观或者学习时,也必先熟悉那里的工艺流程图。
烧结机烧结原理从成球工段送来的生料球,经导料槽分散丁台车上,随着台车的前进。
挡料板将料层刮平,保持一定的料层厚度,继而料层进入点火器下方。
点火温度为1150 N1300℃。
因料球内含有炭分,上层料球很快点着并燃烧,形成12(J0~1300℃的灼烧层。
台车离点火器后继续前进,灼烧层也逐渐向下推进。
空气从料层表面被吸入,自上而下温度逐渐提高,通过灼烧层并预热下部生料球,最后进入吸风箱,被通风机抽出。
这样,料球从表皮到球心,料层从上层到下层不断烧结,如图3-3所示图3-3烧结机料层焙烧示意图在烧结过程中,料球进行复杂的物理化学反应。
随着可燃质烧尽,烧结的料层又自上而下逐渐冷却。
台车行至尾端沿导轨滚动滑落,已烧结并初步冷却的陶粒自动翻落卸出,空台车进入下部导轨又渐渐向传动装置方向移动,开始新的工作循环。
由于烧结机环行导轨上的台车紧密排列,形成一个封闭的联动带,从而使陶粒焙烧得以不间断地连续进行。
料球在焙烧过程中,产生部分软化和液相,特别在料球表面液相较多。
整个料球进行复杂的固相反应和液相反应,形成晶体矿物和较多的玻璃体。
主要的晶体矿物有莫来石(3AI203.2S102)、n—Sioz等。
莫来石和玻璃体具有较高的强度,在陶粒表面,以玻璃体为主形成一层坚硬的外壳(厚度0. 5mm左右),使焙烧后的粉煤灰陶粒具有较高的强度。
烧结粉煤灰陶粒内部形成许多细微孔,因而堆积密度小。
关于气孔形成的原因,国内外说法不一。
但多数认为主要是焙烧时料球内部产生气体而引起的。
焙烧时料球内部产生气体的原因大致有以下几种:①料球内的水分气化,产生水蒸气;②料球内炭粒燃烧和挥发分产生C02、c0、S03等气体}③料球内盐类(如碳酸盐、硫酸盐、含水硅酸盐等)分解,产生C02、S03、Hz0等气体;④料球内由于氧气不足,焙烧时使氧化铁还原成氧化亚铁放出C02等气体。
除了产生气体而形成的气孔外,还有其他一些原因造成气孔。
如成球时的机械作用形成部分孔隙,粉煤灰颗粒的玻璃质内原有的部分气iL等。