成型坯料的制備
　　制造硅碳棒所用的原料，除石英砂，天然石墨粉外，其余均是工業(yè)產(chǎn)品，一般不自加工。如因考慮企業(yè)的綜合效益，需對(duì)碳化硅進(jìn)行自生產(chǎn)加工，其生產(chǎn)工藝，加工方法，所用生產(chǎn)設(shè)備可查閱第二篇《碳化硅》部分。
　　成型方法，決定著成型坯料的配方和坯料的制備方法。我國(guó)廣泛采用的是擠壓成型法，除此，尚有震搗成型法和等靜壓成型法。成型坯料的調(diào)配應(yīng)合理，使之符合生產(chǎn)工藝的要求。如果調(diào)配方法不當(dāng)或工藝控制不嚴(yán)，不僅降低生產(chǎn)效率，還會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。
　　成型坯料應(yīng)達(dá)到以下幾個(gè)要求：
　?。?） 坯料中各組分應(yīng)充分混合均勻，顆粒級(jí)配達(dá)到盡量大的堆積密度。
　?。?） 壞料中結(jié)合劑用量要適當(dāng)。用量大，棒體易變形，棒體氣孔率大，影響產(chǎn)品壽命；用量小，壓型困難，或造成素?zé)饘踊驍喟簟?br />　?。?） 坯料中不應(yīng)含有水份，并盡量減少氣泡，有水份，成型時(shí)棒表面起泡，甚至無(wú)法成型。
　　結(jié)合劑的選擇。國(guó)內(nèi)各硅碳棒制造廠大都選用瀝青做結(jié)合劑。因?yàn)椋阂皇菫r青中含有較多的碳，這些碳是生產(chǎn)碳化硅的原料之一；二是瀝青具有冷固，熱塑性，加熱后具有很好的可塑性，冷卻時(shí)棒坯容易定形；三是材料來(lái)源廣泛，經(jīng)濟(jì)。
　　也是在等直徑硅碳棒的生產(chǎn)中，選用樹脂做結(jié)合劑的，這種方法可省去混料，成型過(guò)程中的加熱裝置，但成型后需增加烘干裝置，且樹脂價(jià)格較貴。
　　用瀝青或樹脂做結(jié)合劑，對(duì)于環(huán)境污染比較嚴(yán)重，所以從勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，有人也做過(guò)選用其它材料做結(jié)合劑的嘗試，尚有待于研究。
　　常見的坯料制備流程舉例如圖7-3-3所示。
　　此流程的特點(diǎn)是：干法重量配料比較準(zhǔn)確，混料時(shí)一次投料，操作簡(jiǎn)化。
　　操作時(shí)應(yīng)注意：先投用量多，比重大，粒度粗的料，后投用量少，比重小，粒度細(xì)的料；干粉混合時(shí)間不要太長(zhǎng)，否則將更不均勻；加入瀝青后的混合過(guò)程中不能停止加熱，否則設(shè)備將開動(dòng)不起來(lái)，造成材料和時(shí)間的浪費(fèi)。
　　一． 成型坯料的配方
　　用瀝青做結(jié)合劑時(shí)，較常用的幾種硅碳棒坯料的配方如表7-3-1，表7-3-2所示。
　　表7-3-1 產(chǎn)品配方（發(fā)熱體）
　　單位：%
　　材料名稱 粒度# 1號(hào) 2號(hào) 3號(hào) 4號(hào) 5號(hào) 6號(hào)
　　綠碳化硅 80 20 20 20 20
　　 120 30 10 10
　　 150 50
　　 180 70
　　 <180 100
　　 240 70
　　 100~180 2
　　 180~320 20
　　 <320 78
　　 120球磨 80
　　 外 加
　　天然 <150 3 3 4 3 3.5 3
　　石墨粉 0.5 1.5 2
　　碳黑瀝青 19 23.5 24.5 22 21 22
　?。ㄜ浕c(diǎn)） (68~75) (62) (64) (68~75) (69±1) (69±1)
　　
　　表7-3-2 產(chǎn)品配方（端部）
　　單位：%
　　材料名稱 粒度# 1號(hào) 2號(hào) 3號(hào) 4號(hào) 5號(hào)
　　碳化硅 80 20 88.6 28
　　 120 40 80
　　 150 30
　　 180 30 11.4
　　 100~180 46
　　 180~320 24
　　 <320 30
　　 120球磨 72
　　外 加
　　金屬硅 <150 25 50 35
　　電極粉 <150 50
　　天然石墨粉 <120 7 5 8 4
　　瀝青 33.5 21.5 68 24.8 26.5
　?。ㄜ浕c(diǎn)） (68~75) (62) (69) (64) (68~75)
　　
　　二．成型坯料的工藝參數(shù)
　　（1） 結(jié)合劑
　　結(jié)合劑——瀝青的軟化占為68~75攝氏度（環(huán)球法測(cè)定）。
　　瀝青在用蒸氣或煤火加熱的罐中進(jìn)行熬制，罐的容積，形狀可根據(jù)硅碳棒生產(chǎn)規(guī)模和操作方便，滿足生產(chǎn)需要而定，可一個(gè)或幾個(gè)，蒸氣壓力在0.4~0.7Mpa。如果用煤火熬制，罐內(nèi)溫度最高不得超過(guò)200攝氏度。
　　熬制好的瀝青應(yīng)以無(wú)泡沫為宜，并通過(guò)16#篩網(wǎng)放入盤中儲(chǔ)存?zhèn)溆谩Ｈ^(guò)程嚴(yán)禁雜質(zhì)混入。
　　瀝青軟化點(diǎn)的測(cè)定是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2290-2295-80進(jìn)行。
　　瀝青軟化點(diǎn)的調(diào)制：可預(yù)先測(cè)定出硬瀝青，軟瀝青的軟化點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)硬瀝青，軟瀝青的加入量控制調(diào)合瀝青的軟化點(diǎn)。
　　其經(jīng)驗(yàn)公式：
　　軟瀝青量=總重量*（硬瀝青的軟化點(diǎn)—要求的軟化點(diǎn)）/（硬瀝青的軟化點(diǎn)—軟瀝青的軟化點(diǎn)）
　?。?） 混料
　　混料時(shí)所需的蒸汽壓力：0.4~0.7Mpa。相應(yīng)的溫度為143~164攝氏度，約為高調(diào)全瀝青軟化點(diǎn)兩倍的溫區(qū)。
　　溫料所需的時(shí)間如表7-3-3所示。
　　
　　表7-3-3 混料所需的時(shí)間
　　單位：min
　　操作步驟 占用時(shí)間 累計(jì)時(shí)間
　　干粉混合 3~5 3~5
　　加熱料 20 23~25
　　加瀝青后加熱 20 43~45
　　開車混合 40 83~85
　　
　　（3） 更換新料
　　更換新料時(shí)，應(yīng)清理機(jī)斗，嚴(yán)禁其他料，硬料混入新料之中。
　?。?） 混料的操作
　　先開蒸汽預(yù)熱混料機(jī)，當(dāng)混料機(jī)內(nèi)溫度基本達(dá)到工藝要求的溫度后，將干粉料依次加入到混料機(jī)內(nèi)。先加份數(shù)多，粒度粗的料，后加入份數(shù)少，粒度細(xì)的料。開車正反轉(zhuǎn)3~5min，將料混合均勻。開車時(shí)間不宜太長(zhǎng)，因?yàn)楦闪系牧６?，比重差別較大，開車時(shí)間太長(zhǎng)，反而更不均勻。然后按表7-3-3的時(shí)間加熱20min，目的是蒸發(fā)掉料中的水分，同時(shí)也是把干料加熱，為瀝青的軟化滲透奠定基礎(chǔ)，縮短瀝青的軟化時(shí)間，保持瀝青的粘結(jié)力，加入瀝青再加熱20min，使瀝青完全液化并滲透到顆粒之間，粘附在顆粒表面。再開車混捏40min左右，將料取出運(yùn)轉(zhuǎn)到對(duì)輥機(jī)處，準(zhǔn)備對(duì)輥對(duì)壓。
　　（5） 對(duì)輥對(duì)壓
　　熱壓對(duì)輥機(jī)輥簡(jiǎn)外表溫度一般應(yīng)控制在250攝氏度以下。對(duì)輥機(jī)的兩個(gè)輥筒一般采用硅碳棒加熱。
　　對(duì)輥機(jī)對(duì)壓的遍數(shù)：混捏好的坯料應(yīng)立即運(yùn)轉(zhuǎn)到對(duì)輥機(jī)上進(jìn)行對(duì)壓。發(fā)熱部坯料，GC型端部坯料應(yīng)對(duì)壓五遍：GD型端部料可對(duì)壓三遍。目的是使坯料充分混合并增加坯料的密度，排出坯料中的氣體，便于二次預(yù)壓和成型。對(duì)壓后料片的厚度應(yīng)掌握在5~7mm。
　　
　　
　　成型
　　國(guó)內(nèi)采用以瀝青做結(jié)合劑的擠壓成型，成型質(zhì)量的好壞，將直接影響到硅碳棒的外觀和內(nèi)在質(zhì)量，是硅碳棒制造過(guò)程中的一道重要工序。
　　一. 預(yù)壓
　　坯料經(jīng)對(duì)輥對(duì)壓后，運(yùn)轉(zhuǎn)到液壓機(jī)處，須經(jīng)過(guò)反復(fù)幾次的模型擠壓，又稱二次預(yù)壓。
　　二次預(yù)壓是在200~500 t 油壓機(jī)上進(jìn)行的。其輔助設(shè)備有63 t 油壓機(jī)，加熱保溫箱（俗稱），模筒，模嘴，中心針，固定中心針的三角架，電感線圈和單相調(diào)壓器等。
　　二次預(yù)壓的目的是進(jìn)一步使坯料混合，排出氣體，增加密度，這樣不但有利于成型，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)際上，二次預(yù)壓過(guò)程就是一種預(yù)成型。
　　由于工廠生產(chǎn)條件，生產(chǎn)規(guī)模差異較大，故選用的油壓機(jī)噸位也不一樣，以400 t 油壓機(jī)為例，二次預(yù)壓的坯料必須是經(jīng)加熱料鍋預(yù)熱的坯料，直徑大于8mm的發(fā)熱體坯料需預(yù)壓3遍，直徑小于8mm的發(fā)熱體坯料和端部料需預(yù)壓2遍。第一遍預(yù)壓時(shí)，由于坯料松散，擠壓困難，故應(yīng)選擇出口直徑大點(diǎn)的嘴子，一般為50mm左右。其后幾遍可選用出口直徑小一點(diǎn)的嘴子，一般選用38mm左右的嘴子。同時(shí)配用的中心針直徑應(yīng)為13~15mm。每次從模嘴擠出的料應(yīng)馬上運(yùn)到63 t 油壓機(jī)上壓成坯塊，然后投放到暖料鍋中保溫，準(zhǔn)備成型。
　　二. 成型
　　成型就是把硅碳棒的坯料置于特制的模具中加壓，以獲得需要的截面形狀，長(zhǎng)度和合理的技術(shù)指標(biāo)的制品。
　　成型所需的設(shè)備基本上同于二次預(yù)壓所需的設(shè)備，不同之處，只是模筒的出口之處換以要求的模嘴和中心針，以滿足對(duì)制品的截面要求。
　?。?） 成型時(shí)的溫度
　　由于模筒各部位的受力情況，坯料在模具不同部位對(duì)溫度的要求都不一樣，一般情況下：
　　模筒溫度：150~170攝氏度，工頻線圈加熱。
　　暖箱溫度：138~140攝氏度，相應(yīng)的蒸汽壓力為0.35~0.4Mpa。如果是用導(dǎo)熱油加熱，油液溫度約為160攝氏度。
　　（2） 成型時(shí)的壓力
　　因擠出時(shí)出口截面（直徑）大小，配方中材料粒度粗細(xì)，結(jié)合劑的用量，添加劑的用量多少及成型時(shí)溫度的高低，對(duì)成型壓力均有較大影響，故很難確定一個(gè)準(zhǔn)確的壓力。一般情況下：18~40mm的大棒在4Mpa左右，10~16mm的中棒在5~6Mpa左右，8mm以下的小棒可達(dá)7Mpa左右。
　?。?） 擠出速度
　　由于上述諸因素的影響，對(duì)擠出不同直徑規(guī)格的制品，其擠出速度也不同。但在擠出同一直徑規(guī)格的制品時(shí)的擠出速度應(yīng)盡量均勻。一般小棒為200~240mm/s，中棒為160~190 mm/s，大棒為40~65 mm/s，中，小管為50~80 mm/s，大管為30~35 mm/s。
　?。?） 溫度，壓力，擠出速度之間的關(guān)系及添加物碳黑，石墨粉對(duì)制品密度的影響
　　一般講，溫度高，壓力大，擠出速度就快；反之，擠出速度就是慢。
　　使壓力增大的因素有：成型系統(tǒng)的溫度低，模具錐度大，結(jié)合劑軟化點(diǎn)高，結(jié)合劑或石墨粉用量少，制品的截面小， 以及模具結(jié)構(gòu)不合理等因素。
　　正常的溫度，壓力下，擠出速度快，制品的密度就代。所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)調(diào)節(jié)制品的擠出速度，有利于穩(wěn)定制品的密度。表7-3-4是不同直徑規(guī)格的素制品的氣孔率，密度。由此可以看出，在坯料制備，成型條件完全相同的情況下，大直徑的制品比小直徑的制品疏松。
　?。?） 模嘴，中心針安放要求
　　模嘴，中心針安放要牢固，配合要嚴(yán)密。生產(chǎn)過(guò)程中要不斷地檢查制品的外觀，幾何尺寸及壁厚是否均勻。發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即采取措施或更換模嘴及中心針。
　　坯料制備和成型過(guò)程中，應(yīng)保持場(chǎng)地整潔，嚴(yán)禁雜質(zhì)，硬料混入，防止和不同類別的坯料混雜。
　　三. 成型的廢品類型及產(chǎn)生的原因
　?。ㄒ唬?裂紋
　　主要有橫裂和縱裂，其原因主要有：
　　1． 結(jié)合劑用量太少，成型溫度過(guò)低，瀝青軟化點(diǎn)過(guò)高或坯料預(yù)壓效果差等因素均可造成橫裂紋。有時(shí)是一種因素所致，有時(shí)則是幾種因素共同所致。出現(xiàn)這類廢品，應(yīng)首先從成型溫度來(lái)找。如果確因結(jié)合劑用量太少所致，橫裂紋很難克服。
　　2． 模筒內(nèi)坯料在截面上溫度不均勻，使坯料在模筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)速度不一致會(huì)使制品出現(xiàn)縱裂紋。當(dāng)出現(xiàn)這類廢品時(shí)，應(yīng)盡量高速模筒內(nèi)各部位的溫度，使它均勻，同時(shí)應(yīng)降低成型壓機(jī)的壓力，減慢生坯出嘴速度。如果是因坯料中的硬料堵在模嘴或錐形部位造成的縱裂紋，應(yīng)及時(shí)停車卸嘴挖出硬料。
　　3． 坯料沒暖好或暖的時(shí)間太長(zhǎng)失去可塑性，模筒裝料少且溫度低，擠出速度又快，不但出現(xiàn)裂紋，有時(shí)還難以成型。
　　（二） 起泡
　　起泡原因有以下幾方面：
　　1． 模嘴溫度太高，擠出速度慢，制品表面容易起泡。
　　2． 坯料中瀝青含量太多，可造成制品表面起泡?？蛇m當(dāng)降低成型溫度加以解決。
　　3． 坯料中含有水分，或?yàn)r青熬制時(shí)間短，低溫?fù)]發(fā)物含量高，加之成型溫度又偏高。每當(dāng)這類廢品出現(xiàn)時(shí)，可延長(zhǎng)暖料時(shí)間，將水分或低溫?fù)]發(fā)物排除，然后成型。
　　（三） 麻面
　　是指生制品表面有連續(xù)不斷的或較大面積的毛糙面的傷痕。
　　造成這類廢品的主要原因是模嘴溫度太低，或模嘴出口處表面不光滑所致。解決的辦法是提高模嘴的溫度，或卸下模嘴打光內(nèi)表面。
　?。ㄋ模?變形
　　主要是指生制品扁圓，其次是指制品雖經(jīng)再整形，扭曲變形還是超過(guò)要求。
　　造成這類廢品的原因是：結(jié)合劑用量多，成型時(shí)溫度太高而生坯出嘴時(shí)又沒有得到及時(shí)的或足量的水冷卻。
　?。ㄎ澹?幾何尺寸不符
　　主要是指制品外徑超粗，內(nèi)徑太小和壁厚不均等。
　　這類廢品的出現(xiàn)主要是操作人員的失誤。
　　
　　
　　
　　
　　素 燒
　　瀝青作為硅碳棒生產(chǎn)用的結(jié)合劑，給成型工藝提供了諸多方便，但生產(chǎn)出來(lái)的生制品遇低溫后的蠕變性和自身的機(jī)械強(qiáng)度達(dá)不到燒成工序的要求。所以，對(duì)生制品中的瀝青要焦化處理后方能轉(zhuǎn)入到燒成工序。這個(gè)焦化過(guò)程，行業(yè)上叫做素?zé)?。選用的設(shè)備一般為倒焰窯。
　　經(jīng)素?zé)蟮闹破?，我們稱它為素制品。由于瀝青焦的作用，素制品的機(jī)械強(qiáng)度已有明顯提高。為防止生制品在素?zé)^(guò)程中彎曲，變形，粘連和氧化，故在素?zé)龝r(shí)需加入充填料。
　　一． 充填料
　　充填料又稱焙燒料，亦稱保護(hù)料。
　?。ㄒ唬?充填物的作用
　　1． 防止制品變形。充填料充滿制品周圍和中孔，阻止了制品因?yàn)r青軟化時(shí)的體積膨脹和變形；同時(shí)充填于制品之間，防止制品軟化粘連。
　　2． 防止制品氧化。制品中的碳素，瀝青及瀝青焦在高溫下均能與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)。由于充填料在制品周圍，充填料的碳素首先與氧氣反應(yīng)，阻止了氧化反應(yīng)的深入，保護(hù)了制品不被氧化。
　　3． 進(jìn)行熱傳遞，使制品受熱，瀝青焦化，提高了制品的機(jī)械強(qiáng)度。
　?。ǘ?對(duì)充填料的要求
　　1． 能耐高溫。也就是說(shuō)在素?zé)淖罡邷囟认虏蝗刍粺Y(jié)，受熱后不逸失，不發(fā)生較大的體積變化，保持原有的自然特性。
　　2． 在整個(gè)素?zé)^(guò)程中不與制品，耐火筒及制品中揮發(fā)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
　　3． 具備一定的導(dǎo)熱能力。
　　4． 具有一定的粒度要求和一定的堆積密度。
　　行業(yè)中大都選用石英砂和冶金焦配制的混合物做為充填料?；九浞?，技術(shù)要求如表7-3-5所示。
　　表7-3-5 充填料的配方及技術(shù)要求
　　材料名稱 配比% 粒度范圍 容重/kgL-1
　　石英砂 60 36#~60# 1.7~1.9
　　冶金焦 40 36#~60#
　　使用過(guò)程中，少量冶金焦在高溫下被空氣中的氧氣氧化，顆粒變小并殘留下極少量灰分。
　　故在每次使用前，需對(duì)充填料篩分，篩除細(xì)粉和雜質(zhì)，并同時(shí)定量地補(bǔ)充新的冶金焦，使容重保持在1.8kg/L左右。對(duì)于大孔徑的制品，為防止中孔內(nèi)充填料的密度太大使制品在高溫下收縮困難而造成開裂，可在充填料中適量加入部分木粉。根據(jù)制品的孔徑大小和生產(chǎn)中的實(shí)際情況，這種充填料的容重掌握在1.4~1.6kg/L為宜。
　　二． 裝窯
　　對(duì)制品而言，目前的裝窯基本有兩種形式：即豎裝法（筒裝法）和橫裝法（池裝法）。長(zhǎng)度短的制品也有在池中豎裝的。
　　為防止制品粘連，起泡，氧化，變形，制品間要留有縫隙，制品表面不準(zhǔn)沾有水珠，制品與筒，池內(nèi)壁要有一定距離，中孔及制品四周要用充填料填滿震實(shí)，并要求密度均勻。豎裝時(shí)，制品要盡量垂直。為減少冶金焦的氧化，外露部位的充填料上面要蓋一層石英砂，表7-3-6是制品在筒，池中的位置距離。
　　表7-3-6 制品離筒，池各部位的尺寸
　　單位：cm
　　部位 底部 側(cè)部 棒間 上部 石英砂封頂 段間 層間
　　尺寸 筒裝 5~7 2~3 0.1~0.2 10~12 2~3 1~1.5
　　 橫裝 2~3 3~5 0.2~0.3 10~12 2~3 0.8~1.0
　　
　　三． 燒成制度
　　科學(xué)地制定燒成（素?zé)┲贫?，并予以?yán)格的控制，是燒窯工序的關(guān)鍵。所謂燒成制度一般包括溫度制度，氣氛制度和壓力制度三個(gè)主要內(nèi)容。
　?。ㄒ唬?溫度制度
　　1． 燒成溫度曲線的制訂，應(yīng)根據(jù)下列因素考慮：
　　（1） 瀝青在焙燒焦化時(shí)所進(jìn)行的反應(yīng)速率；
　?。?） 制品在類別（發(fā)熱體與端部），長(zhǎng)短，以及充填料，筒，池的溫度傳導(dǎo)系數(shù)；
　?。?） 窯爐的形式，構(gòu)造，容量以及裝窯密度。
　　2． 燒成曲線的內(nèi)容包括以下四個(gè)部分：
　　各階段的升溫速率：通常是前期和后期升溫速率快，中期慢（后期保溫除外）。具體講，各階段時(shí)間長(zhǎng)短又與窯的容積大小，坯料的物理性質(zhì)，坯料的規(guī)格長(zhǎng)短，厚度以及燃料的質(zhì)量好壞等有密切的關(guān)系。例如：低溫階段，實(shí)則為快速預(yù)熱階段。由于筒，池，充填料的隔熱影響及瀝青已經(jīng)過(guò)100℃以上的熬制，一般在小型倒焰窯中溫升可達(dá)100℃/h左右。軟化分解階段，25~200℃，毛坯軟化，處于塑性狀態(tài)，體積稍有膨脹，液化的粘合劑的擴(kuò)散，流動(dòng)，重新分布得更均勻；~300℃，隨著溫升排出水分，氧化碳，輕油等，并部分地進(jìn)行脫氧縮聚反應(yīng)，瀝青中的石油質(zhì)和瀝青質(zhì)量也逐漸縮聚成分子量更高的苯不溶物；從大約300℃開始，粘合劑的分解，產(chǎn)物的再聚合同時(shí)進(jìn)行，形成中間相；400~450℃形成半結(jié)焦；700~750℃形成焦碳。這個(gè)階段主要是瀝青在焙燒進(jìn)程中的軟化，縮聚，焦化過(guò)程，溫升一般可控制在30℃/h左右；高溫階段，即高溫焦化階段，瀝青中的碳基本上已完全焦化，產(chǎn)品已基本定形，體積已基本穩(wěn)定，為進(jìn)一步提高其機(jī)械強(qiáng)度，需再升高一些溫度，這時(shí)升溫速度可達(dá)80℃/h左右。
　　以上所指溫度是指制品的實(shí)際溫度，這個(gè)溫度往往要比實(shí)際控制的窯內(nèi)溫度滯后150~300℃。
　　需要指出的是：根據(jù)生產(chǎn)工藝，控制方法，裝窯方法（筒裝或池裝），窯容積，裝窯密度不同，素?zé)龝r(shí)的升溫曲線差別大，如表7-3-7，表7-3-8，表7-3-9所示
　　
　　表7-3-7 端部素?zé)郎厍€
　　溫度范圍（℃） 1# 2# 3#
　　 時(shí)間（h） 速率（℃/h） 時(shí)間（h） 速率（℃/h） 時(shí)間（h） 速率（℃/h）
　　室溫（25） 1 155 7~8 60~50 4 105
　　180
　　400 7 39
　　450 16~18 20~15
　　570 8 15 16 37
　　730 8 20
　　800 2 35
　　1000 2 125 3 67
　　1050 4 0
　　保溫 2 0
　　注：筒裝，熱電偶在窯頂中部。
　　
　　表7-3-8 發(fā)熱部素?zé)郎厍€
　　溫度范圍（ ℃ ） 1# 2# 3#
　　 時(shí)間（h） 速率（℃/h） 時(shí)間（h） 速率（℃/h） 時(shí)間（h） 速率（℃/h）
　　室溫（25） 1 125 7~8 60~50 4 108
　　150
　　180 7 28
　　350
　　400 24 10
　　450 18~19 20~15
　　590 16 37
　　700 8 14
　　730 4 25 4~5 55~50
　　800
　　900 4 112
　　1000 5~6 70~65
　　1250 3 83
　　保溫 2 0 4 0
　　注：筒裝，熱電偶在窯頂中部。
　　
　　表7-3-9 池裝素?zé)に嚽€
　　溫度范圍（ ℃ ） <30mm發(fā)熱體與端部 ≥30mm發(fā)熱體
　　 時(shí)間（h） 速率（℃/h） 時(shí)間（h） 速率（℃/h）
　　室溫（25） 14 70 3 192
　　600
　　600保溫 5 0
　　700 10 10
　　850 5 30
　　1000 14 70 7 50
　　1100 4 25
　　1200 11 9
　　保溫 6 0
　　注：熱電偶在窯門處離地面1.5m高。
　　
　　3． 止炎溫度：
　　止火溫度的高低決定于坯體的組成，坯體所要求達(dá)到的物理性能指標(biāo)。例如：對(duì)于含有金屬硅的坯料則宜選在下一限溫度。
　　4． 保溫時(shí)間：
　　一般至將近止火時(shí)須進(jìn)行一次保溫。保溫的目的是拉平窯內(nèi)溫差，使全窯產(chǎn)品經(jīng)受的溫度趨于一致。保溫時(shí)間的長(zhǎng)短決定于窯爐結(jié)構(gòu)，大小，窯內(nèi)溫差情況，坯料的厚度及長(zhǎng)度，以及制品所要求達(dá)到的性能指標(biāo)。
　　5． 冷卻速度：
　　冷卻是把制品從高溫降至常溫的過(guò)程。冷卻制度是否正確，對(duì)制品正量，冶金焦的氧化，窯體的壽命均有影響。一般情況下，停窯12h可扒開窯門上部磚，18h扒開窯門中部磚，24h全部扒掉窯門磚，提起煙道閘板，打開后天窗。自然冷卻一段時(shí)間后即可出窯。
　?。ǘ?氣氛制度
　　1． 氣氛的種類：燃料的燃燒是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，許多變化往往同時(shí)產(chǎn)生。為了便于理解，將它歸納為少數(shù)簡(jiǎn)單過(guò)程，如表7-3-10所示。
　　表7-3-10 燃燒過(guò)程
　　序號(hào) 反應(yīng) 燃燒熱(kJ/mol)
　　
　　1
　　2
　　3
　　4 氧化
　　C + O2 = CO2
　　H2 +1/2 O2 =H2O(汽)
　　CH4 + 2O2 = CO2 + H2O
　　CO + 1/2O2 = CO2
　　+408.6
　　+286.3
　　+803.7
　　+285.5
　　
　　5
　　6 還原
　　CO2 + C = 2CO
　　H2O(汽) + C =CO + H2
　　-162.4
　　-118.9
　　前面四個(gè)過(guò)程按理論進(jìn)行時(shí)，稱之為中性焰，此時(shí)導(dǎo)入的空氣正好能燒盡所提供的燃料。與前面四個(gè)過(guò)程是在導(dǎo)入過(guò)量空氣的情況下進(jìn)行，經(jīng)轉(zhuǎn)化后還存在氧氣時(shí)，便得到氧化焰。與前四個(gè)過(guò)程是在空氣不足的情況下進(jìn)行，在轉(zhuǎn)化后還有未燃盡的可燃物（CO，H2）存在時(shí)，便獲得還原焰，這時(shí)自動(dòng)出現(xiàn)第五與第六個(gè)過(guò)程。
　　氧化焰是在空氣供給充分，燃燒完全的情況下所產(chǎn)生的一種無(wú)煙而透明的火焰，那時(shí)煙囪不冒黑煙，燃燒產(chǎn)物的主要成分是CO2 與剩余空氣，不含有可燃物質(zhì)。氧含量在弱氧化焰時(shí)為2%~5%，強(qiáng)氧化焰大于5%；空氣過(guò)剩系數(shù)α值為：燒煤在弱氧化焰時(shí)，α=1.2~1.5，強(qiáng)氧化焰時(shí)α=1.6~2.5；燒油α=1.1~1.3;燒煤氣α=1.05~1.2。
　　在充分供給空氣時(shí)，如過(guò)?？諝膺^(guò)多，會(huì)使溫度停滯或溫度下降，浪費(fèi)燃料，在關(guān)鍵溫區(qū)（400~700℃）時(shí)還會(huì)制品斷裂，理想的方法應(yīng)該使燃料能得到完全燃燒，而又盡可能地限制導(dǎo)入過(guò)?？諝猓蝗菀鬃龅?。在使用固體燃料時(shí)，如不供給過(guò)?？諝猓秃茈y充分燃燒，一般總是或多或少有一點(diǎn)過(guò)?？諝?，才能獲得完全燃燒。
　　還原焰是在空氣供給不充分，燃燒不完全的情況下所產(chǎn)生的一種有煙而混濁的火焰，此時(shí)過(guò)剩空氣系數(shù)α值小于1，在0.7~0.9左右，燃燒產(chǎn)物內(nèi)含有的CO和H2 為2%~7%（弱還原焰取下限，強(qiáng)還原焰取上限），且無(wú)游離O2 存在。事實(shí)上純碎的中性焰很難獲得。因此常用輕微的還原焰代替。
　　因硅碳棒素?zé)康氖鞘篂r青焦化，提高制品機(jī)械強(qiáng)度，而對(duì)產(chǎn)品色澤并無(wú)要求，故一般不采用還原焰和中性焰。
　　2． 氣氛控制：合理的氣氛制度是保證產(chǎn)品燒成質(zhì)量，提高勞動(dòng)效率，節(jié)約能耗的重要條件。
　　素?zé)衅冢?00~700℃），瀝青中的低溫?fù)]發(fā)物大量逸出，與過(guò)剩空氣中的氧反應(yīng)，提高燃燒溫度縮小窯內(nèi)溫差。所以，氣氛一般控制為氧化焰。
　　氧化焰的操作方法，在倒焰窯中不外乎加大抽力，減少阻力，使燃燒充分。要加抽力一般采取提高閘板，堵塞漏洞等措施；減少阻力一般采用減薄煤層，勤添少加，火凈加煤，勤拉火，選取用較大煤塊，平鋪煤層等措施。判斷氧化焰的方法：一是測(cè)定煙氣內(nèi)過(guò)剩氧氣量，二是每次加煤后看煙囪口的冒煙時(shí)間，一般不超過(guò)2~4min，此時(shí)窯內(nèi)火焰清澈透明，保持淡玫瑰色，窯內(nèi)火焰沒有旋渦現(xiàn)象，耐火筒清朗可見。
　?。ㄈ?壓力制度
　　窯內(nèi)煙氣的溫度越高，重度（r煙）越小，在煙囪內(nèi)造成的相對(duì)幾何壓H煙（r空—r煙）即抽力就越大。隨著熱煙氣的上升排入高空，引起窯外冷空氣的吸入補(bǔ)充，吸入的冷空氣又被加熱上升排空，如此連續(xù)不斷的氣體流動(dòng)，形成與外界大氣的壓力差，有負(fù)壓，有正壓，構(gòu)成整個(gè)燒成過(guò)程中的壓力曲線。
　　壓力的正確分布，是實(shí)現(xiàn)合理的溫度制度和氣氛制度的重要保證。在通常情況下，負(fù)壓有利于氧化氣氛的形成，正壓有利于還原氣氛的形成。負(fù)壓過(guò)大時(shí)，大量熱量被煙氣帶走，溫度波動(dòng)大，控制困難，容易造成局部過(guò)燒，同時(shí)熱效率降低，燃耗增大，且在窯的不嚴(yán)密處會(huì)引起嚴(yán)重漏氣，增大上下溫差，破壞窯的正常操作。
　　理想的操作方法是在煙道內(nèi)有不大的負(fù)壓，窯底處于零壓，窯內(nèi)處于不大的正壓，但很不容易做到。一般零壓線總是在窯底以上。
　　四． 素制品的廢品類型及產(chǎn)生原因
　　素?zé)^(guò)程中，制品常見的廢品類型有：起泡，氧化，裂紋，斷棒，扁圓和變形等。
　　（一） 起泡
　　又分孤泡和串泡。
　　1． 孤泡：制品裝窯時(shí)表面有水珠或充填料中有大顆粒所致。
　　2． 串泡：主要是制品間距離不夠或充填料太濕，使制品之間充填不實(shí)，造成懸料，制品受熱軟化膨脹所致，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)制品粘連現(xiàn)象。
　　（二） 氧化
　　制品外圍與上頂充填料的厚度不夠，或匣缽有裂縫，充填料中冶金焦太少及放冷速度太慢所致。
　?。ㄈ?裂紋
　　分小橫裂紋和豎裂紋。
　　1． 小橫裂紋：多是成型時(shí)的隱形殘缺經(jīng)素?zé)蟊┞丁?br />　　2． 豎裂紋：多出現(xiàn)在大孔徑的制品上。主要是中孔的料比太重，太實(shí)，陰礙制品收縮所致。可在填入坯體中孔的填料中增加木粉，降低充填料的容重，這樣雖然操作麻煩，但效果比較顯著。木粉的添加量視制品的孔徑大小定，木粉與填充料的體積比一般掌握在1：4~6的范圍內(nèi)。
　　（四） 斷棒
　　多發(fā)生在豎裝時(shí)長(zhǎng)規(guī)格制品上。
　　1． 素?zé)龝r(shí)中期溫度（400~700℃）階段升溫太快，窯內(nèi)上，下溫差太大；或溫度長(zhǎng)時(shí)間停滯或下降太大。制品上部結(jié)焦體積收縮，下部軟化膨脹，上下部銜接處強(qiáng)度差，遇拉力而斷。
　　2． 充填料中水分含量大，上部，下部的充填密度不一致也造成斷棒。
　　3． 由于生制品豎裝于耐火筒內(nèi)，裝出窯困難，人為造成的斷棒。
　?。ㄎ澹?扁圓，變形（彎曲）
　　這類廢品的產(chǎn)生主要是操作不細(xì)造成。如：整形后的漏檢，大孔徑制品裝窯時(shí)充填料密度不均，平裝時(shí)刮料不平，不實(shí)等。