耐火磚的成型就是借助于外力和模型，壓縮制磚料，使模內(nèi)物質(zhì)變成具有一定尺寸、形狀、密度和強(qiáng)度的坯體。是耐火磚制備過程中的一個(gè)重要工序，成型質(zhì)量的好壞，直接影響到終成品的劣。因此，了解耐火磚成型的過程、方法、技術(shù)要點(diǎn)并合理實(shí)施，成為企業(yè)工程人員的重要一課。

 

   成型過程

 

   制磚料含有耐火原料、液態(tài)結(jié)合劑和空氣三相。在壓制過程中，固相和液相量都沒有變化，而空氣的數(shù)量和制磚料的容積被壓縮及減少。在強(qiáng)大外力的作用下，坯料被壓縮，坯體中的顆粒發(fā)生位移、變形，重新分布和緊密接觸，并將空氣擠壓排出。在機(jī)械結(jié)合力、靜電應(yīng)力、表面張力以及摩擦力的作用下，坯料產(chǎn)生內(nèi)聚力，制磚料由此變成具有固定外形、尺寸以及致密結(jié)構(gòu)和一定機(jī)械強(qiáng)度的磚坯。

 

   耐火磚的壓制過程分為三個(gè)階段：

 

    (1)快速壓縮段

 

   在壓力作用下，坯體的顆粒開始移動(dòng)，重新分布，形成較緊密的堆積，空氣大量排出，體積迅速減少。

 

   (2)減速壓縮段

 

   坯體被壓縮至一定程度，所余空隙不多。坯體中的顆粒比較緊密地接觸，形成拱橋結(jié)構(gòu)，阻礙壓縮進(jìn)一步進(jìn)行。外力增加后，顆粒首先加大彈性變形，接著發(fā)生滑動(dòng)，顆粒堆積的拱架破壞，坯體得到進(jìn)一步壓縮。此階段，壓縮曲線呈臺階型，而且壓縮變得越來越困難。

 

   (3)飽和壓縮段

 

   坯體中沒有什么可排出的空隙，很難被繼續(xù)壓縮。進(jìn)一步加壓，可以產(chǎn)生彈性變形，但對提高坯體密度的幫助不大。增高很大的壓力，才能增加一點(diǎn)點(diǎn)壓縮變形量。坯體的密度已接近限值。

 

   成型作用

 

   壓制過程中，坯料的上部和下部受到巨大外力的作用，四周又受到模具的限制，被迫在一個(gè)狹小的模腔內(nèi)形成高密度的坯體。受力后，首先是物料顆粒接近，隨后顆粒之間密切接觸，發(fā)生滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、劈裂等相對運(yùn)動(dòng)，彼此之間產(chǎn)生強(qiáng)大的互相作用力。

 

   壓制過程中，物料受到的正壓力分為兩部分：

 

   其一，是物料受到的凈壓力P1；

 

   其二，物料之間以及物料和模壁之間的摩擦力P2。

 

   模壓成型時(shí)，由于制磚料之間的摩擦以及制磚料和模壁的摩擦，使施加于沖頭上的壓力隨坯體高度變化而變化。一般情況下，離沖頭越遠(yuǎn)，壓力衰減越大。由于摩擦力的存在.壓制壓力出現(xiàn)了衰減。由于壓力的衰減，所得坯體的密度也是變化的。模壓成型時(shí)，物料受壓后對模壁產(chǎn)生的壓力叫做側(cè)壓力。側(cè)壓力與正壓力的比值叫做側(cè)壓系數(shù)。

 

   因耐火材料的泊松比為0.25-0.30，由式可知成型時(shí)側(cè)壓力介于正壓力的1/3-2/5之間。如果側(cè)向壓力增大時(shí)，?？虻膫?cè)向變形將會(huì)增大，脫模需要的壓力也將增大，這樣就會(huì)增大彈性后效。

 

   彈性后效是在除去壓制壓力時(shí)或磚坯脫模的過程中，由于彈性應(yīng)變能的釋放而引起磚坯體積或長度變化的現(xiàn)象。

 

   在壓機(jī)強(qiáng)大的縱向成型壓力作用下，制磚料在狹窄的模腔內(nèi)被壓實(shí)，模框也產(chǎn)生一定程度的橫向壓力（橫向壓力為縱向的1/3左右），磚坯和?？蚨紩?huì)發(fā)生很大的彈性變形。當(dāng)外力取消以后，磚坯的側(cè)向膨脹受阻，只有向上膨脹，釋放出貯存在其中的彈性變形能。

 

   另一方面，模框也要恢復(fù)原狀，向內(nèi)收縮，以釋放出貯存在其中的彈性變形能。這樣，減壓過程中磚坯將受到由四周向中心的壓力和從中心向上下的膨脹。也就是說，由于彈性后效，磚坯將會(huì)發(fā)生相當(dāng)?shù)淖冃巍?/p>

 

   如果變形超過了大允許值，或者膨脹不一致，或者坯體性質(zhì)不均勻，都可能導(dǎo)致坯體出現(xiàn)裂紋，從而產(chǎn)生廢品。

 

   成型質(zhì)量

 

   磚坯的質(zhì)量由單重、尺寸和合格率來表示。常見的缺陷如缺棱、掉角、蜂窩、麻面、層裂等都會(huì)影響成型的合格率。但是，嚴(yán)重的缺陷是隱蔽性層裂。

 

   一次剔除：成型過程中，明顯層裂的磚坯將被剔除，但另一部分沒有被發(fā)現(xiàn)。

 

   二次剔除：這些具有缺陷的坯體將混雜在合格品中進(jìn)入干燥工序。干燥過程中，一部分內(nèi)部裂紋充分發(fā)展，擴(kuò)展至磚坯表面，或者變成敲擊后能夠發(fā)出明顯層裂回聲的裂紋。裝窯前，這些發(fā)現(xiàn)有缺陷的磚坯又被剔除。

 

   三次剔除：但另一部分帶有內(nèi)部裂紋的磚坯未被發(fā)現(xiàn)，混雜在合格的磚坯中進(jìn)人燒成工序。燒成過程中，磚坯中的內(nèi)部裂紋再次得到發(fā)展。燒后，一部分裂紋擴(kuò)展至磚塊表面；另一部分仍然是內(nèi)部裂紋。成品檢驗(yàn)中，含明顯表面裂紋的磚坯被剔除。敲擊后，發(fā)出嘶啞、沉悶回聲的磚塊也被剔除。

 

   難以剔除：另一些帶有隱蔽性裂紋磚塊的回聲不太明顯。所以，也就不能被發(fā)現(xiàn)。由于現(xiàn)場存在噪聲，人的分辨能力有限，檢驗(yàn)人員的技術(shù)和責(zé)任心又參差不齊，所以，總會(huì)有一些帶有隱蔽性層裂的磚混雜在合格的耐火磚之中被砌在水泥窯上，影響耐火材料的使用效果。成型操作。

 

   為減少層裂，使用摩擦壓磚機(jī)時(shí)應(yīng)該按照“先輕、后重、慢抬頭”的規(guī)程進(jìn)行操作。“先輕”主要是為了排出氣體。磚坯中殘留的被壓縮氣體能夠明顯增加坯件的彈性后效。“后重”是為了增加磚坯密度。“慢抬頭”是為了放慢減壓速度，減少彈性后效。即便如此，摩擦壓磚機(jī)是靠沖壓完成成型的，所制磚坯的內(nèi)部質(zhì)量和外形尺寸都難以控制。

 

   全自動(dòng)液壓機(jī)可以依靠計(jì)算機(jī)隨心所欲地控制加壓、卸壓速度，甚至控制多孔模具中每塊磚的壓力曲線，保證壓力在時(shí)間、空間上的合理分布，獲得高質(zhì)量的磚坯。目前，一些中資耐火材料企業(yè)不惜血本也要花費(fèi)巨資購買進(jìn)口全自動(dòng)液壓機(jī)。目的就是為了保證產(chǎn)品質(zhì)量。

 

   眾所周知，水泥窯中一塊磚提前損壞了，一圈磚就會(huì)垮落；一圈磚垮落了，就要停窯檢修，從而造成重大損失。在發(fā)達(dá)，早在30多年前液壓機(jī)就替代了摩擦壓磚機(jī)。

 

   特別需要指出的是，無論采用何種成型機(jī)械，都應(yīng)以雙面加壓的方式替代單面加壓，因?yàn)殡p面加壓可以有效提高磚坯質(zhì)量。

 

   成型模具

 

   成型模具對耐火坯體或耐火制品的質(zhì)量具有重要的影響。如果模具有問題，可能導(dǎo)致以下后果。

 

   ①模具放尺（縮尺）率、錐度和尺寸誤差直接影響坯體外形尺寸能否滿足預(yù)定的公差要求。

 

    ②模具的光潔度將影響加壓成型時(shí)壓力衰減和出磚時(shí)頂磚力的大小。由于加壓時(shí)磚坯上下存在過大壓力差，容易造成體積密度差異。由于出磚時(shí)坯體邊緣受到摩擦力，底面受到推力作用，當(dāng)摩擦力和推力過大時(shí)，容易致使磚坯開裂。

 

   ③當(dāng)硬度不勻時(shí)，模具表面會(huì)出現(xiàn)“疲勞坑”和“波形槽”，致使出磚過程中磚坯開裂。

 

   ④模具和?？蛑g存在間隙時(shí)，加壓和撤壓時(shí)都會(huì)發(fā)生過大的彈性變形，致使磚坯產(chǎn)生縱向裂紋或扭曲。

 

   ⑤將模具安裝到壓機(jī)上時(shí)，務(wù)保持壓頭、模腔、出磚器三者的中心線重合。如果不重合，將影響磚坯質(zhì)量，引起裂紋，甚至損壞設(shè)備。

 

    ⑥底板、模蓋與模壁間隙過大，會(huì)使磚坯產(chǎn)生飛邊。

 

    ⑦底板粘料會(huì)產(chǎn)生麻面等缺陷。

 

   成型壓機(jī)

 

   摩擦壓磚機(jī)的點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、操作維修方便、價(jià)格低廉；

 

   缺點(diǎn)：滑塊行程不固定、壓力不穩(wěn)、模具易被磨損、產(chǎn)品尺寸難控制且易于發(fā)生層裂。

 

   液壓壓磚機(jī)的點(diǎn)：有利于氣體的排除和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，獲得密度均勻、尺寸、很少有層裂的磚坯。

 

   缺點(diǎn)：液壓機(jī)構(gòu)造復(fù)雜、使用維護(hù)較難，制造技術(shù)要求很高，價(jià)格昂貴。

 

   目前，國產(chǎn)液壓機(jī)質(zhì)量不穩(wěn)定；進(jìn)口液壓機(jī)的價(jià)格很高，一臺摩擦壓磚機(jī)的價(jià)格為幾十萬至一百萬元；一臺大噸位自動(dòng)液壓機(jī)的價(jià)格高達(dá)千萬元以上，接近一家中型耐火材料企業(yè)的總投資。

 

   目前，我國普遍采用摩擦壓磚機(jī)，只有少數(shù)的外資企業(yè)和中大型耐火材料企業(yè)采用大噸位全自動(dòng)液壓機(jī)。