第四章 烧结过程燃烧与传热-文档资料
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烧结砖产品燃烧过程的变化
烧结砖产品在烧成的过程中都是掺有燃烧原料,通称为内燃烧成。
在窑内经过干燥、预热、烧结、冷却四个过程。
①在干燥过程中主要是排除砖坯成型后的水分,干燥温度通常为80℃~120℃。
②在预热带20℃~200℃阶段是排除残余水分时期,在此阶段由于烧结砖水分较高,不宜过快升温,以免引起制品不均匀收缩,产生变形和开裂。
在200℃~500℃阶段是排除结构水。
结构水是指烧结产品矿物中的结晶水和层间水。
其中
高岭土在Al2O3、ZsiO2、2H2O中结晶水的分解属于一级化学反应,温度每提高100℃,其分解速度就可以增加一倍,分解速度很快,制品不致开裂,这一阶段属于产品安全区。
在500℃~600℃阶段,石英晶型转化,由于在573℃时β-Sio2转化为α-Sio2体积膨胀0.82%,并且这个反应速度很快,在很短时间内就可以完成,如果控制不当,窑内温度不均匀会导致制品各部分膨胀不均,而导致产品开裂。
⑤在600℃~1050℃阶段,属于燃烧、氧化、烧结阶段。
例如煤矸石作主要原料时,在这一阶段制品中的硫化铁变成氧化铁,并放出二
氧化硫,碳酸盐分解放出二氧化碳,在燃烧过程中产生的一氧化碳将制品中的Fe2O3还原成FeO。
当温度到达烧成点时,坯体中出现玻璃相,达到密实化而烧结。
⑥在1050℃~700℃阶段属于冷却带的急冷阶段。
此时制品处于塑性阶段,可以均匀急冷而不开裂。
⑦在700℃~400℃阶段属于冷却带的缓冷阶段,产品中石英晶型转化有体积收缩。
必须注意窑内温度均匀,防止制品开裂。
⑧在400℃~80℃阶段属于低冷却速度,不宜加快。
烧结过程的三个阶段烧结(sintering)是一种通过加热粉末来使其颗粒之间结合的过程,用于制造陶瓷、金属和复合材料等产品。
烧结过程可以分为三个阶段:加热阶段、稳定阶段和冷却阶段。
本文将深入探讨这三个阶段,以加深对烧结过程的理解。
第一个阶段是加热阶段。
在这个阶段,原始粉末会被加热到低于其熔点的温度。
加热的目的是使粉末颗粒与周围的颗粒更加紧密地结合在一起。
当粉末开始加热时,粉末的颗粒表面会因为固态扩散而发生变化。
固态扩散是指固体内原子、分子或离子的迁移,这种迁移会导致在加热过程中颗粒之间产生结合。
在加热过程中,粉末的体积会缩小,颗粒之间的间隙也会逐渐减小。
当粉末开始结合时,其形成的结构称为烧结体(sinter)。
烧结体的结构是由不同尺寸和形状的颗粒组成的,这些颗粒之间通过颗粒表面的固态扩散结合在一起。
在加热过程中,颗粒之间的结合会因为扩散的发生而不断加强。
烧结体的尺寸和形状会随着加热的继续而变化,直至达到最终的形态。
加热过程中的温度和时间会影响烧结体的形成和结构。
第二个阶段是稳定阶段。
在加热阶段结束后,烧结体的结构会开始稳定下来。
在这个阶段,已经形成的烧结体会继续通过扩散结合在一起,但是结合的速度会降低。
稳定阶段的时间因材料的不同而异,通常会持续数十分钟至数小时。
在稳定阶段,烧结体的尺寸和形状会继续发生微小的变化,但是变化的速度相对较慢。
稳定阶段的主要目的是确保烧结体的稳定性和一致性。
稳定阶段的结束标志是燃料在烧结体中完全燃尽。
当燃料燃尽时,烧结体的温度会开始降低,以进入第三个阶段。
第三个阶段是冷却阶段。
在冷却阶段,加热源会被移除,并且烧结体会开始冷却。
烧结体的冷却速度会影响其最终的性能和结构。
如果冷却速度过快,可能会导致烧结体的内部产生应力,从而引起开裂或变形。
因此,冷却过程需要在控制的条件下进行,以确保烧结体的质量。
综上所述,烧结过程的三个阶段是加热阶段、稳定阶段和冷却阶段。
加热阶段是使粉末颗粒结合的起始阶段,通过固态扩散来形成烧结体。