Das Sintern vonQuarzsteineist eigentlich ein homogener polykristalliner Umwandlungsprozess von SiO2. Unter der Wirkung von Mineralisatoren werden die Quarzsandrohstoffe langsam gesintert und im Wesentlichen in Tridymit und Cristobalit umgewandelt, wobei nur eine geringe Menge Quarz zurückbleibt. Wenn feuerfeste Quarzsteine während des Gebrauchs auf 1450 Grad erhitzt werden, kommt es zu einer Gesamtvolumenausdehnung von 1,5 % bis 2,2 %. Durch diese Restausdehnung werden die Mauerwerksfugen geschlossen, was dazu beiträgt, dass das Siliziumziegelmauerwerk eine gute Dichtheit und strukturelle Festigkeit aufweist. Darüber hinaus bestimmt diese homogene polykristalline Umwandlung von SiO2, dass der Schwerpunkt der feuerfesten Materialüberwachung in der frühen Phase des Ofenbackens auf Silikat-Schamottsteinen liegt und die Aufheizgeschwindigkeit durch eine langsame und gleichmäßige Erwärmung gekennzeichnet ist. Im Temperaturbereich von 150 bis 300 Grad sollte bei Backöfen besonders auf eine langsame Erwärmung in diesem Temperaturbereich geachtet werden, da die Kristallumwandlung von B und nur von Cristobalit mit einem großen Volumeneffekt einhergeht.
Die Geschwindigkeit und der Grad der Umwandlung von Quarz in Tridymit hängen nicht nur von der Temperatur und dem Vorhandensein von Mineralisatoren ab, sondern auch von Faktoren wie der Temperatureinwirkungszeit, der Partikelgröße der Rohstoffe und der Kristallgröße der Umwandlungsphase. Die Umwandlung erfolgt schnell, wenn die Temperatur hoch ist, die Einwirkungszeit bei hoher Temperatur lang ist, die Partikel klein sind, die Kristalle klein sind und der Mineralisator stark ist und umgekehrt. Die Hauptkristallphasen von Quarzsteinen sind Tridymit und Cristobalit. Der Schmelzpunkt von Tridymit liegt bei 1670 Grad und es weist eine hohe Volumenstabilität auf. Wenn das Tridymit im Silikat-Schamottstein in Form von Speerspitzenzwillingskristallen vorliegt und in einer Netzwerkverteilung verflochten ist, kann der Stein einen höheren Erweichungspunkt und eine höhere mechanische Festigkeit aufweisen. Wenn sich im feuerfesten Quarzstein mehr Quarzreste befinden, wird dieser während des Gebrauchs weiterhin eine Kristallumwandlung durchlaufen und die Volumenausdehnung wird groß sein, was dazu führt, dass sich die Ziegelstruktur lockert und Risse bekommt. Die physikalischen und chemischen Veränderungen, die während des Brennvorgangs im Silica-Schamottstein auftreten, lassen sich wie folgt zusammenfassen:
①<150℃ remove the residual moisture of the brick blank.
②Bei 450–550 Grad beginnt Ca(OH)2 sich zu zersetzen und 550 % der Zersetzung sind abgeschlossen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Bindung zwischen den Quarzsteinpartikeln durch die Einwirkung von CaO usw. zerstört, die Festigkeit nimmt ab und der Rohling wird spröde.
③Bei 550–650 Grad werden Quarzsteine in Quarz umgewandelt und das Volumen dehnt sich aus.
④Bei 600–700 Grad findet eine Festphasenreaktion zwischen CaO und SiO2 statt und die Festigkeit des Körpers wird verbessert.
⑤Bei 800 bis 1100 Grad findet im Ziegelkörper eine Flüssigphasenreaktion statt und die Festigkeit des Körpers nimmt schnell zu. Ab 1100 Grad nimmt die Umwandlungsrate von Quarz stark zu, und die Quarzvarianten mit niedrigem spezifischem Gewicht führen zu diesem Zeitpunkt zu einer großen Volumenausdehnung.
⑥Bei 1300 bis 1350 Grad nimmt aufgrund der Zunahme der Anzahl von Tridymit und Cristobalit das tatsächliche spezifische Gewicht des Körpers ab und die erhöhte Volumenausdehnung kann zu Rissen führen.
⑦Bei 1350 bis 1470 Grad sind der Grad der Quarzumwandlung und die daraus resultierende Ausdehnung sehr groß. Nur Monoquarz, metastabiler Cristobalit, Mineralisatoren und Verunreinigungen interagieren, um eine flüssige Phase zu bilden, und dringen in die Quarzpartikel ein, um bei der Bildung von metastabilem Cristobalit Risse zu bilden, was die kontinuierliche Auflösung von Monoquarz und metastabilem Cristobalit in der gebildeten flüssigen Phase fördert und diese zu einer übersättigten Phase macht Schmelze aus Silizium und Sauerstoff und kristallisiert dann kontinuierlich aus der Schmelze in Form von stabilem Tridymit. Zu diesem Zeitpunkt gilt: Je höher die Flüssigkeitsviskosität, desto schneller ist die Umwandlungsgeschwindigkeit des feuerfesten Kieselsäuresteins und desto größer ist die Möglichkeit von Rissen im Stein.
Um zu verhindern, dass der Quarzstein während des Brennvorgangs seine Kristallform verändert und es zu einer großen Volumenänderung kommt, die zur Bildung von Rissen führt, müssen folgende Prozessmaßnahmen ergriffen werden:
(1) Die Heizrate verschiedener Brenntemperaturbereiche sollte gesteuert werden. Wenn die Temperatur weniger als 600 Grad beträgt, sollte die Heizrate verlangsamt werden. Die Heizrate kann bei 600 bis 1000 Grad beschleunigt werden, und die Heizrate sollte bei 1100 bis 1300 Grad langsam sein. Wenn die Brenntemperatur 1300 Grad (1430 bis 1450 Grad) beträgt, sollte die Heizrate während des Brennvorgangs am langsamsten sein. Wenn der gebrannte Quarzstein auf unter 600 Grad, insbesondere auf 300 Grad, abgekühlt wird, sollte er langsam sein. Dadurch kann die Volumenänderung der Kristallumwandlung effektiv abgefedert, der Tridymit- und Cristobalitgehalt erhöht und die Bildung von Rissen vermieden werden.
(2) In der Hochtemperatur-Brennstufe sollte eine reduzierende Atmosphäre verwendet werden, die die Mineralisierung von niedervalentem Eisenoxid begünstigt und die Bildung von Tridymit in großem Maßstab fördert. Andernfalls wird in einer oxidierenden Atmosphäre, insbesondere wenn der Mineralisator nicht ausreicht, der größte Teil des -Quarzes in -Quarz umgewandelt. Diese Umwandlung wird als „Trockenumwandlung“ bezeichnet. Bei der Trockenumwandlung wird die Produktstruktur aufgrund der großen ungleichmäßigen Volumenausdehnung des Ziegelkörpers und der fehlenden Pufferspannung in der flüssigen Phase locker und rissig. Gleichzeitig sollte bei verschiedenen Temperaturstufen beim Brennen von Silikatfeuersteinen eine entsprechende Isolierung durchgeführt werden, damit der Silikatstein eine angemessene Phasenzusammensetzung aufweist und die Nutzungsanforderungen erfüllt.
(3) Verbessern Sie das Ladesystem für Halbzeuge, um die Wahrscheinlichkeit von Rissen zu verringern. Die Querrisse von feuerfesten Quarzsteinen, also Risse parallel zur Druckrichtung des Produkts, werden normalerweise durch ungleichmäßige Erwärmung verschiedener Teile des Produkts während des Brennens verursacht. Sie erscheinen meist auf der feuerempfindlichen Oberfläche außerhalb des Ziegelstapels, insbesondere auf der Oberfläche des obersten Produkts. Die Maschenrisse auf der Oberfläche von feuerfesten Quarzsteinen werden in der Regel durch eine zu hohe Erhitzungstemperatur und große Schwankungen des Produkts sowie durch mikroskopische Unebenheiten des Rohlings selbst aufgrund von ungleichmäßigem Kneten oder Veränderungen der Rohstoffe verursacht. Beim Beladen müssen spezielle Silikat-Schamottesteine in den Ofenwagen gelegt werden, und gewöhnliche Standardsteine werden außerhalb des Ofenwagens installiert; die hervorstehenden Teile der Sonderformsteine oder die Teile, die zu Rissen neigen, sollten nach innen gelegt werden; Die Oberseite des Ofenwagens sollte mit einigen dünnen Ziegeln bedeckt sein, um einen direkten Einfluss der Flamme usw. zu vermeiden, da es sonst zu weiteren Rissen kommt.
