將泥料借助于外力和模型的作用,成為具有一定尺寸、形狀和強度的坯體或制品的過程叫成型。耐火材料的成型方法很多,一般按坯料含水量的多少來分,有如下三種成型方法:
半干法:坯料水分5%左右
可塑法:坯料水分15%左右
注漿法:坯料水分40%左右
此外,還有振動成型、500-1500℃的熱壓成型,等靜壓成型等
1.注漿法
注漿成型法是將含水量在40%左右的泥漿注入到有吸水性的模型(一般為石膏模)中,石膏模吸收泥漿水分,在表面形成一層泥料膜,當泥料膜隨時間延長而達到一定厚度要求,倒掉多余泥漿,放置一段時間,待坯體達到一定強度時脫模,涼干并修坯后,送入下道工序。此法主要用于生產薄壁中空的高級制品及特殊制品,如熱電偶套管、高溫爐管以及坩堝籌
2.可塑法
可塑法是指用含水量為16%以上呈塑性狀態的泥料制成坯體的方法。通常是將預制好的坯料投入擠泥機中。擠成泥條,然后切割,再按所需要的尺寸制成荒坯。將荒坯用再壓機壓制,使坯體具有規定的尺寸和形狀。
3.半干成型法
這是耐火材料生產中廣泛采用的成型方法,分機壓和手工成型兩和。所用泥料為半干狀態的顆粒料,水分含量一般為3~10%。手工(或振動)成型主要用于生產一些大型或特異型的制品,所用泥料的水分含量偏高,為10~12%。
半干成型法的物理實質是:借助于壓力的作用使坯料顆粒重新分布,在機械結合力、靜電引力以及摩擦力的作用下,坯料顆粒緊密結合,發生彈性形變和脆性形變,空氣排出,坯料顆粒結合成具有一定尺寸及形狀和一定強度的制品。
采用半干法成型應注意“層密度”和“彈性后效”問題。所謂層密度是指在壓制過程中,因為壓強在坯體內不遵守巴斯卡定律,所以距受壓面近的地方密度大,而隨著距受壓面距離的增加,氣孔率逐漸增大,密度下降的現象。所謂彈性后效是指外力取消后,由于壓制過程中的彈性力而引起坯體膨脹的作用。彈性后效在壓制過程中往往是造成廢品的直接原因。
4,振動成型法
振動成型是物料在每分鐘300次頻率振動下,質點互相碰撞,使顆粒密集充滿模內空間,從而得到較高致密度耐火制品的成型方法。它一般還要輔以加壓,因此又稱加壓振動法。國外大多用此法生產耐火制品,應用普遍。我國多用來生產焦油白云石轉爐襯磚。
資料表明,振動成型法中的振動力、結合劑種類及數量、顆粒配比、水分含量和加壓大小,對耐火制品的性能和質量均有影響,例如振動成型粘土磚、高鋁磚和焦油鐵質磚時,一定要有足夠的細粉量,一般是≤0.088m細顆粒要占物料的30%,或者35%,否則,不能達到較為理相的體積密度。
5.等靜壓成型
等靜壓成型是后來發展起來的新成型技術。它主要是應用巴斯卡原理,對液體加壓,通過橡皮模將其壓為均勻地傳給粉料。這種成型方法的顯著特點是消除了其它機械壓制時的層密度現象。由于其加壓無方向性,因而可以得到密度均勻的坯體。同時,還由于壞體密度均勻,燒成時收縮無方向性,故不致因密度差產生應力而出現燒成裂紋。此外,還易于加工形狀復雜的制品。
6.熱壓成型和電熔鑄法
熱壓成型:由燒結法制造的耐火制品,需要很長的煅燒時間,而氣孔率仍然較高,因為在燒結過程中,一方面氣孔中的氣壓增大,抵消了作為推動力的界面能的作用。另一方面,封閉的氣孔中,只能通過晶體內部物質擴散來充填,但內部擴散比界面擴散慢得多。熱壓成型是燒結時施以壓力,以保證足夠的推動力,從而獲得致密度很高的特殊制品,其密度值幾乎可達理論值。
電熔鑄法是將原料在電弧爐內高溫熔融后,鑄入模內,緩慢冷卻成型。這種方法主要用于生產電熔鋯莫來石磚和電熔鋯剛玉磚及熔融石英磚等。缺點是耗電量大,生產成本高。