高鋁磚產(chǎn)生裂紋的原因是多方面

 

分析了原料、泥料、成型、干燥、裝車、燒成等方面可能導致高鋁磚裂紋的原因以及相應的改善措施，高鋁磚產(chǎn)生裂紋的原因是多方面的，可能有一種或者幾種因素共同起作用，應結合實際采取針對措施，減少以致消除其危害，提高高鋁磚產(chǎn)品的合格率。

關鍵詞：高鋁磚；裂紋；二次莫來石化；壓裂

1 前言

高鋁磚是Al2O3含量在48%以上的硅酸鋁質制品［1］，按照GB/T 2988—2004《高鋁磚》分類，高鋁磚按理化指標分為：LZ80、LZ75、LZ65、LZ55、LZ48共5個牌號［2］，常用于砌筑高爐、熱風爐、電爐爐頂、鼓風爐、反射爐、水泥回轉窯內襯、玻璃熔窯的蓄熱室和風火隔墻［3］。在高鋁磚的生產(chǎn)過程中，因為產(chǎn)品表面和內部產(chǎn)生裂紋而造成的廢品是高鋁磚的主要廢品類型。在生產(chǎn)過程中，就要根據(jù)造成高鋁磚裂紋的各種因素進行調整改善，來降低高鋁磚裂紋發(fā)生的概率，提高高鋁磚產(chǎn)品的合格率。

2 裂紋原因分析及改善措施

2.1 原料原因及改善措施

生產(chǎn)高鋁磚用的主要原料高鋁礬土熟料的雜質（特別是K2O和Na2O）和燒結程度會使制品表面產(chǎn)生裂紋。燒結不良的熟料在制品燒成過程中繼續(xù)收縮且不均勻，引起制品開裂和產(chǎn)生裂紋；同時，在制品的燒成過程中，燒結不良的熟料本身的二次莫來石化（3α-Al2O3+2SiO2→3Al2O3·2SiO2，1 200～1 500℃）仍在繼續(xù)進行，二次莫來石化主要是指高鋁磚生產(chǎn)中結合黏土的SiO2與高鋁熟料的Al2O3反應生成莫來石，并伴隨體積膨脹（約10%），造成制品收縮不一致，導致了制品表面裂紋數(shù)量的增多和開裂程度的加大。

改善措施：高鋁磚的主要礦物組成為莫來石、剛玉和玻璃相。隨著制品中Al2O3含量的增加，莫來石和剛玉相的數(shù)量也增加，玻璃相相應減少，制品的耐火度和高溫性能隨之提高。實際生產(chǎn)高鋁磚時，要注意對所用的高鋁礬土熟料的雜質含量進行控制，按照YB/T 5179—2005《高鋁礬土熟料》的要求，K2O和Na2O含量≤0.35%～0.6%，盡量采用雜質含量低和燒結程度好的原料進行生產(chǎn)。

一般通過檢測熟料的吸水率來判斷熟料的燒結程度。生產(chǎn)過程中可以采用吸水率低的的熟料來生產(chǎn)高鋁磚，可以有效降低制品表面的裂紋。實踐表明，為了避免和減少高鋁磚表面網(wǎng)絡裂紋產(chǎn)生，對GL-50～GL-90高鋁礬土熟料的吸水率分別控制在2.5%～5.0%以下。

2.2 泥料原因及改善措施

泥料中的臨界顆粒尺寸、細粉加入量、泥料的混合質量都會影響高鋁磚半成品產(chǎn)生裂紋。如基質料一般由細粉組成，燒成過程中產(chǎn)生收縮，而顆粒一般是產(chǎn)生膨脹，兩者之間產(chǎn)生較大的變形差而引起內應力，從而使制品產(chǎn)生裂紋。

改善措施：高鋁磚泥料攪拌時，必須嚴格控制加料順序，混練時先加入顆粒料干混1～3 min，然后加入紙漿結合劑混練2～3 min，最后加入細粉混6～8 min，紙漿有效混練時間不低于10 min。鋁磚的泥料粒度常規(guī)控制參數(shù)：3～2 mm，18%±5%；0.5～0.1 mm，15%±5%；＜0.1 mm，40%±5%。水分含量＜1.5%，實際生產(chǎn)時可以通過調整臨界顆粒尺寸、細粉加入量，同時可以引入適量的膨脹劑或者熱膨脹率較小的顆粒料，并制定合理的泥料控制參數(shù)，以提高泥料的混合質量。

2.3 成型原因及改善措施

高鋁磚成型通常采用300 T以上摩擦壓力機或自動壓磚機成型。由于制品磚型、成型模具、布料不均、操作和壓力等原因造成的裂紋，最大特點是規(guī)律性強，裂紋的深度、位置、方向基本一致。

1）磚型的原因：由于不同磚型采用不同的模具進行壓制，帶孔、舌、槽或拐角的模具結構設計不合理，舌槽較多且多在模幫面上不易成型，且兩側模幫均為活板，出模后極易導致裂紋的產(chǎn)生。

2）成型模具設計不合理：由于成型模具設計缺少排氣槽、排氣孔，磚坯成型出模時易出現(xiàn)裂紋。

3）成型模具安裝和使用不合理：模具安裝不合理，磚坯成型出模時易出現(xiàn)裂紋。模具使用過程中，模具磨損后成型過程中模型與泥科相互磨擦，模壁表面的光潔度和硬度受到一定的磨損，易造成孔、舌、槽或拐角處出現(xiàn)裂紋。

4）布料不均的原因：布料不均，易使高鋁磚磚坯邊部與中間部位等的密實度不同，坯體在干燥過程中，因四周的密實度低于中間，邊部溫度高于中間溫度而導致邊部水分蒸發(fā)快，中間水分蒸發(fā)慢，形成邊部脫水率大于中部的狀況，當邊部脫水收縮過快時，坯體邊部即產(chǎn)生裂紋。

5）成型操作和成型壓力的原因：成型操作時，“短程快打”，“滿程狠打”，雖然大部分氣體被排除，但仍有一小部分氣體被壓縮未被完全排出，當此壓力超過磚坯的斷裂強度，就會造成磚坯產(chǎn)生內部橫向裂紋。

改善措施：

1）針對帶孔、舌、槽或拐角的磚型，可以設計合適的倒角和錐度參數(shù)，壓制前模幫刷少量石墨和油的混合物，以方便磚出模，減低因模具結構設計不合理而產(chǎn)生的裂紋。

2）合理設計模具，在所有頂?shù)装鍌让婢庸? mm（寬）×1 mm（深）的排氣槽，排氣槽間距100 mm，以方便成型操作時氣體的排出，減少磚坯成型出模時出現(xiàn)裂紋。

除在模具上加工排氣槽外，所有產(chǎn)品在頂板面增設排氣孔，直徑Φ6 mm～Φ15 mm，沿長度方向間隔100～150 mm分布。長度≤230 mm，1個；230～400 mm，2個；＞400 mm，3個。并在非工作面加工5 mm（寬）×2 mm（深）水平通道以利于排氣。通過采取以上改進措施，大大降低了磚坯成型壓制時產(chǎn)生的內部裂紋。

3）合理安裝成型模具，由專職模型質量質檢員負責模型現(xiàn)場檢查驗收，對模型進行磚型核對、尺寸測量，并對驗收情況一一記錄，同時加強對模具使用情況的檢查，對磨損程度較大的模具及時進行燒焊處理，降低因模具磨損而造成的半成品出模裂紋。對于磚型復雜的品種，可以通過模型改進等措施降低生產(chǎn)難度，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。

4）成型操作時，要注意均勻布料，使高鋁磚磚坯邊部與中間部位等的密實度基本相同，降低坯體在干燥過程中，因坯體部與中間部位密實度的不同而產(chǎn)生的裂紋。

5）成型操作時，按操作規(guī)程壓磚，先輕后重，緩慢加壓，保證打壓次數(shù)，注意不要“短程快打”和“滿程狠打”，以減少內部裂紋的產(chǎn)生。

2.4 干燥原因及改善措施

由于坯體干燥敏感程度，干燥介質濕度、溫度、時間的不同會造成干燥時磚坯產(chǎn)生表面裂紋。磚坯干燥過程中，坯體中水分被蒸發(fā)的同時，體積也逐漸縮小。由于坯體干燥速度和收縮速度總是外快內慢，當其收縮量超過泥料的彈性系數(shù)（1%～2%）時，即產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋。