耐火材料成型的八种方法

成型是指借助于外力和模型将坯料加工成规定尺寸和形状的坯体的过程。一般的耐火制品多采用半干法成型。半干法成型由于坯料水分较低，可使用各种类型的压砖机压制。压制后的坯体强度高，可随意搬动而不易损坏。

一、可塑成型与注浆成型法

1、可塑成型法

可塑成型法是指用含水量为16%以上呈塑性的泥料制成坯体的方法。通常是将预制好的坯料投入挤泥机中，挤成泥条，然后切割，再按所需要的尺寸制成荒坯，将荒坯用再压机压制，使坯体具有规定的尺寸和形状。

可塑成型法多用来生产大型或特别复杂的耐火制品。与半干法相比，其缺点是坯体水分大，砖坯强度低，外形尺寸不准确，干燥过程复杂，收缩有时达到10%以上。因此，在耐火制品生产中，除部分制品外，一般很少采用可塑成型法。

2、注浆成型法

注浆成型法是将泥浆注入石膏模型，借助于模型吸水制成坯体的方法。注浆成型的方式有空心浇注、实心浇注、压力浇注、离心浇注、真空浇注等，其中空心浇注是最主要的浇注方式。

空心浇注的特点是石膏模不带任何型芯，所以又称单面浇注或单面吸浆。泥浆注入石膏模型后，在模腔内壁形成坯体的外形。当干涸层达到一定厚度时，将多余的泥浆倒出，就形成坯体的内壁。用这种方式成型的坯体，其内外几何形状基本上是一致的。这种浇注方式适用于薄壁中空制品，如热电偶套管、坩埚、球磨罐等。

壁厚大件或外形复杂的制品采用实心浇注方式，其特点是在石膏模腔内放置一个或几个型芯，以形成注件的内表面，所以又称为双面浇注或双面吸浆。泥浆倒入模型后，型芯和型腔两石膏壁同时吸浆，以缩短吸浆时间、决定注件形状。

压力浇注、真空浇注和离心浇注均使用与上述浇注相同的方式，但增加加压、真空和离心设备，目的是减少泥浆中的空气，以提高注件的致密度和光洁度。注浆成型最重要的环节是泥浆的调制，一般要求泥浆容易流动，有粘性、脱模时间短、脱模后坯体强度大。不同材质的原料使用不同的悬浮介质，对于一些易与水化合的材料如CaO、MgO等，可用有机物（如无水酒精）作悬浮介质。

石膏模型是注浆成型工艺不可缺少的，石膏模型根据半水石膏粉与水拌和后形成二水石膏并具有固化的性质而制成的。石膏粉应纯净，加水后初凝时间不少于9min，终凝时间不多于30min，以便于制模操作。注浆成型用的泥浆水分一般达40%左右，它主要用于生产中空壁薄的高级耐火制品及特种耐火制品，材质有氧化物、熔融石英、熔融莫来石、含锆莫来石等。

二、机压成型法

机压成型法是目前哈尔滨耐火材料生产中使用最多的成型方法。该方法使用压砖机和钢模具将泥料压制成坯体。因一般机压成型均指含水量为4%-9%的半干料成型方法，因而也称半干法成型。该法常用的设备有摩擦压砖机、杠杆压砖机和液压机等。

机压成型过程实质上是一个使坯料内颗粒密集和空气排出、形成致密坯体的过程。机压成型的砖坯具有密度高、强度大、干燥收缩和烧成收缩小、制品尺寸容易控制等优点，所以该法在耐火材料生产中占主要地位。机压成型时为获得致密的坯体，必须给予坯料足够的压力。这压力的大小应能够克服坯料颗粒间的内摩擦力，克服坯料颗粒与模壁间的外摩擦力，克服由于坯料水分、颗粒及其在模具内填充不均匀而造成的压力分布不均匀性。

这三者之间的比例关系取决于坯料的分散度、颗粒组成、坯料水分、坯体的尺寸和形状等。虽然压力与坯体致密化的关系有若干理论公式可供计算，如坯体气孔随压力成对数关系而变化等，但通常用试验方法近似地确定坯体所需的单位面积压力，并依此决定压砖机应有的总压力。

机压成型对坯料的要求除水分应有一定的波动范围外，对其颗粒度也有一定的要求，如应有合理的粒级配比，堆积密度尽可能大。一般临界粒度为3-5mm，小于0.088mm的细粉含量应在35%-45%范围内。

机压成型的砖坯最易出现的缺陷是层裂和层密度现象。层裂是在加压过程中形成的垂直于加压方向的层状裂缝。坯料水分过高、细粉过量、结合剂过少及压力过高都会导致层裂的产生。因此，在生产中必须对这几方面的参数加以控制。层密度现象即成型后砖坯的密度沿加压方向逆变。由上方单向加压的砖坯一般是上密下疏，同一水平面上是中密外疏。这是由于坯料颗粒间的摩擦力和坯料与模壁间的摩擦力而造成的压力递减所致。采用双面加压及在模具四壁涂润滑油降低外摩擦力的方法，可减少此种现象并降低坯体的气孔率。

选用成型设备要根据制品的质量要求、形状、尺寸和生产数量等进行综合考虑。一般加热炉用砖或形状简单、数量多、质量要求一般的制品，可选用生产效率较高的杠杆压砖机；质量要求较高的制品可采用公称压力不低于3000kN的摩擦压砖机；厚度较大或形状较复杂而生产量大的制品，采用高冲程摩擦压砖机成型。当制品规定了显气孔率下限指标时，应选用压力较小的压机。

三、振动成型法

振动成型法是利用振动作用使泥料制成坯体的成型方法。振动成型方法的原理是物料在频率很高（一般为3000-12000次/min）的振动作用下，质点相互撞击，动摩擦代替质点间的静摩擦，泥料变成具有流动性的颗粒，在自重和外力作用下逐渐堆集密实形成致密的坯体。

振动成型时，由于振动输出的能量，颗粒具有三维空间的活动能力，颗粒密集并填充于模型的各个角落而将空气排挤出去。因此，即使在很小的单位压力下也能得到密度较高的制品。在多种制品的成型中，振动成型能够有效地代替重型的高压压砖机，如杠杆压砖机和水压机等。

振动成型设备的结构形式有很多种，常用的有振动台式、带内部振动器和表面振动器等，其中以加压振动式最简单实用。加压振动即在振动台上的泥料上方再施加一个向下的压力，使泥料不单纯受到一个振动作用，而且还受到一个从泥料下方向上的有一定频率的冲击力，更有利于坯体的密实。

振动成型适用于形状复杂及大型的制品，也适用于密度相差不太悬殊的物料的成型。由于成型时物料不受破坏，容易水化的物料如焦油白云石、焦油镁砂料等多用此法成型。

振动成型通常采用双轴振动成型机，主要由台面、振动器、支承台面的弹簧及传动装置等组成。

四、捣打成型法

捣打成型法是用手动、风动或电动捣锤将泥料捣实成型的方法。

风动捣锤的动力为压缩空气，这是工厂常用的动力源。捣打成型法一般用于成型形状复杂、体积较大的制品。捣打成型的泥料水分大多控制在4%-6%的范围内，泥料的临界颗粒度比机压成型时要大，这有利于提高坯体的密度。捣打成型时一般是分层加料，应注意层间的紧密结合。

因捣打成型法的劳动强度很大，这种成型法目前使用得较少。

五、热压成型法

热压成型法是在加热并同时加压的条件下，使泥料成型并烧结成制品的方法。热压工艺是把泥料的成型和烧成结合为一个过程。热压法的特点在于可获得致密度很高的特殊制品，其密度值几乎可达理论值，在高温下加压有助于坯体泥料颗粒之间的接触与扩散，从而降低烧结温度，缩短烧结时间。

热压设备采用液压机和石墨模型。石墨模型可经受高温并在高温下承受较高的压力。模具的加热可用感应线圈或电阻加热，一般使用高频感应热压电炉。泥料装入模具内进行热压，温度可达1850℃或更高一些，压力范围为25-50MPa。

在哈尔滨耐火材料工业中，热压法多用于纯氧化物制品，如氧化铍、氧化镁、氧化钙、氧化铝以及其他难熔化合物制品的制造。

六、等静压成型法

等静压成型法是在泥料各个方向上施加等同压力进行成型的方法。常用的压力传递介质为液体，如油、水或甘油等。因刹车油或无水甘油的可压缩性极小，几乎可以把全部压力传递到弹性模具上，故多用这两种液体作为压力传递介质。

等静压成型的最大特点是泥料各部分受压均匀且压力很高，这样得到的坯体密度高且均匀，从而使坯体在烧成过程中的变形和收缩等大为减少，也不会出现一般成型法成型的坯体因密度差产生应力而导致的烧成裂纹。另外，等静压成型的加压操作简单，成型压力调节方便；成型用的橡胶或塑料模具制造方便，成本低廉，可反复使用；泥料中可不用或少用临时结合剂。等静压成型可用于压制一般成型法难于成型的形状复杂的大件及细长形的制品，如长水口、浸入式水口、风口砖、整体塞棒等。

等静压成型按施压介质及成型温度可分为冷等静压成型法（介质为常温液体）和热等静压成型法（介质为气体，加压与加热同时进行）。哈尔滨耐火材料生产主要采用冷等静压成型法，因此，通常所称等静压成型法即指冷等静压成型法。

等静压成型法所用设备为等静压机，它是应用帕斯卡原理，依靠高压液体或气体从各个方向对物料施加相同压力的成型设备。其设备主要，由弹性模具、缸体（高压容器）、框架、液压系统等组成。

冷等静压成型方法有两种：湿袋法和干袋法。因此，成型设备也相应分为湿袋法冷等静压机和干袋法冷等静压机。

七、挤压成型法

挤压成型法是用强力挤压可塑性泥料使其通过孔模成型的方法。挤压成型与可塑成型都是采用可塑性泥料，两者的区别在于挤压成型需用强力挤压的挤压机，动力的来源为液压、压缩空气或机械加压，多用于特殊耐火材料的生产。

特殊耐火材料用的原料大多属于瘠性料，不具有可塑性。在挤压成型前必须将其塑化，通常加入塑化剂或粘结剂使其成为可塑料。工业生产中常用糊精、工业糖浆、羧甲基纤维素、聚醋酸乙烯脂、聚乙烯醇等有机塑化剂。

细长或截面形状特殊的空心或实心氧化铝制品多用挤压法成型。泥料的粒度要求小于2μm 的占85%以上，往制备好的粉料中 加入塑化剂共同搅拌混练。混练后的泥料从搅拌机取出捏成团块，用湿布覆盖，静置困料，以增加可塑性。困料工序在挤压成型中是不可缺少的。困料时间越长，泥料的可塑性越好。一般困料时间不少于48h，泥料经困料后再经一次混练并用手捏成团块，即可放入挤压机内成型。

挤压机主要由机筒、机嘴和活塞组成。机筒用于盛放泥料。根据生产规模的不同，机筒下部逐渐缩小为漏斗形。机嘴是根据挤坯尺寸和形状预制的定型器。可与机筒配合、装卸。依靠推进机构的作用挤压泥料，由于机筒下部和机嘴直径逐渐缩小，活塞在外部压力作用下作推进移动，使泥料受到很大的挤压力，从机嘴挤出致密的坯体。

挤压成型的优点是可以制造长度比截面大得多的制品，如各种截面的空心管或实心棒，长度则根据需要切取，生产效率较高。缺点是要求泥料具有较大的塑性，加入泥料中结合剂数量较多，从而增大制品的烧成收缩、降低制品的致密度。

八、熔铸成型法

熔铸成型法是配合料经高温熔化后直接浇铸成制品的成型法。因一般常用电弧炉熔化配合料，所以熔铸成型的制品亦称为电熔制品。

熔铸成型的最大特点是将高温熔体直接倒入模型中成型。这就要求模型具有很高的耐火性能、良好的透气性、较高的耐冲击强度和抗热震性能，而且不与熔体发生反应。常用的模型由石英砂、刚玉砂或石墨板等制成。

熔铸耐火制品具有晶粒大、结构致密、机械强度高、耐侵蚀性好等特点，主要用于玻璃工业。

熔铸耐火制品常见的质量问题有：浇铸后冷却过程的成分偏析以及局部热应力引起的开裂等。解决这些问题主要通过生产过程控制来实现。如通过冷却凝固速度的调整来控制成分偏析；通过退火工艺、控制退火过程中铸件的硬化和冷却速度来解决制品的开裂问题。退火的方式有两种，即自然退火和可控退火。自然退火是将铸件连同模型一起放入保温箱中，让其自然缓慢冷却；而可控退火则是将铸件脱模后放入退火窑中按退火曲线进行缓慢冷却。可控退火比自然退火的制品合格率要高

哈尔滨耐火材料理化性能的检测

1、耐火砖的检测项目：主要化学成份含量、常温耐压强度、热震稳定性、荷重软化温度四个项目。

2、耐火浇注料的检测项目：主要化学成份含量、耐压强度、抗折强度、烧后线变化率、体积密度五个项目。

上述理化性能的检测应到国家认证的耐火材料产品质量监督检验测试中心检测。

耐火砖常规检测记录及超标处理情况表

1.每种材质填写一份。

2.为什么大头、小头的误差允许1mm，长度误差允许2mm，高度误差允许1%？

解 释：大、小头误差1mm可以用灰浆来调节，长度误差2mm可以通过砖侧面的膨胀纸板及灰浆来调节。高度允许1%，这是一种表示形式，集团窑内使用的耐火砖 有三种不同的高度：200mm、220mm、250mm。不同高度砖的误差限制是不一样的，但是不能超过2-2.5mm，一般情况下，我们应控制在 1-1.5mm。这个误差也是火泥可以调节的。

3.平整度：控制在0.5mm。

解 释：用塞尺来检测砖大面的平整程度，常用的塞尺规格有0.1、0.2、0.25、0.3、0.4、0.5六种。砖的平整度最大值不能超过0.5mm。在操 作上，我们最好是控制在0.2-0.3mm为宜。能通过0.5mm的塞尺，就说明该砖的平整度不好，应多开几箱，多测几块（这是因为超过0.5mm的标准 值，在封口时，砖容易压碎；砖在窑内生产后由于窑的转动，砖的大面相互挤压，也易产生碎裂）如果还是这样的话，就应与供应商联系，由业主、我方、供应商共 同确定相应的施工砌筑方案。并且由供应商承诺这批砖的使用质量。

4.单重:砖的理论单重可以计算，也可以用厂家提供的。我们将砖的实际重量是与理论重量比较，估测砖的质密程度。

解释：砖的重量偏差±0.5为宜。如偏重说明砖尺寸可能偏大、或受潮；偏轻说明气孔率大、质地松、达不到标准密度。对于超出范围的砖，供应商没有说明和承诺，可以不用。

5.边损、角损、裂纹、凹坑、熔迹、鼓包

解释：这些缺陷都是砖在制作、烧成、包装、运输过程在产生的损伤和缺陷，上述现象只要在表格上的数值范围内，就是可以使用的砖。一般来讲，抽样6块砖不应有这些情况出现，如发现有一到二块，应再开一箱，还有这种现象，就应联系供应商，询问情况。并做好相关备忘。