看耐火材料制品成型有哪8种方法,尤其第5种最常见

制品坏体的内在质量，如气孔的大小与分布，强度的大小;外观形状，如外形、边角的情况，坯体质量除与原料和配料有密切关系外，成型加工工艺是决定坯体质量的重要因素。根据产品要求性能的不同和形状不同，要选择合适的成型工艺和成型设备来加工制品的坯体。综合影响坯体质量的主要因素有：

(1) 原料及其配料的变化;

(2) 外加物和结合剂的品种及加入量;

(3) 泥料水分的大小;

(4) 成型设备的类型和成型压力的大小;

(5) 模型结构设计和加工精度。

注浆法适于制造形状复杂、薄壁特种耐火材料制品，如坩埚、炉管、热电偶保护管、球磨罐、瓷球等产品。主要设备有：石膏模制作机(陶车)、泥浆真空除气机、注浆机等。

注浆法成型要用熟石膏作模具。熟石膏原料大都使用市场上出售的医用石膏粉或食用石膏粉，即半水石膏(CaSO4 • 1/2H20)。

制圆柱形石膏模在陶车上加工，其他形状的石膏模是用木板夹在水泥平台上加工。

石膏模的制作程序是：要先作阳模，阳模材料可用石膏、硬木、硬质塑料或金属材料。阳模形状要与制品一样，但要经过放尺，放尺率一般在14% ~17%之间、放尺率的计算方法如下：

用阳模制造阴模，以石膏和硬木制的阳模一般在表面涂上漆片，以增加其光滑度。坩埚类及其他小件制品可做成整体式石膏模、管状或大型制品要制成分体式组合石膏模。在阳模表面涂上脱模剂(肥皂水等)，放在特制的木框中间，在注浆方向上部预留注浆孔和排气孔后将已除掉气 泡的半水石膏浆注人模框中。石膏浆的比例一般为：石膏：水= 1:0. 75 ~ 1.0。待发热0.5h硬化后拆掉模框和阳模即制成可浇注成型用的石膏模(即阴模)。为使石膏模能多次重复使用，并保持足够的吸水能力，要求石膏模的壁厚，小石膏模在30mm左右、大石膏模在50 ~80mm。

石膏模制成后要进行充分干燥。组合石膏模在制作时要预留子母口，预防在使用时错位，在干燥时也要组装起来用夹具夹好，防止在干燥过程中产生变形。石膏模应在65丈温度下干燥到水分在2%〜5%之间。石膏模干燥后应保存在干燥状态下。石膏模可以重复使用，但在每次使用后都要经过清理和充分干燥。

浇注泥浆的性能对生产工艺和坯体质量都有很大的影响,因此要求浇注泥浆要具有以下性能：

1) 要具有良好的悬浮性，在注浆过程中不应产生沉淀分离现象。

2) 要具有较好的流动性，控制泥浆密度在1.8 ~2.5g/cm3，中性注浆pH值为6〜7,酸性注浆pH值为5 ~6。

3) 为提高坯体强度和密度，应尽可能地减少泥浆中空气的含量。

泥浆的制备:将已制好的粉料(或外购的粉料)，一般要求粒度小于占95%以上，在其中加人增塑剂和除泡剂以及适量的水，在瓷衬的球磨机上进行研磨打浆6h以上。在制泥浆过程中，要控制泥浆的PH值和密度。制好的泥浆首先要过筛，以除掉颗粒料和其他杂物，然后进行真空脱气处理。

泥浆浇注成型有5种方法：实心浇注、空心浇注、压力浇注、真空浇注、离心浇注。

第一种实心浇注：这种注浆法一般用于上注法的厚壁制品。根据制品的大小、形状复杂程度、可以采用单面吸浆或双面吸浆操作。单面吸浆是以硬木或金属做模芯，双面吸浆则用石膏做模芯。在石膏模注浆后，在吸浆过程中要不间断地补浆，直至达到完全不吸浆的时候为止。待硬化后可脱掉模芯和非支撑面的分体组合模，隔日脱掉石膏模并将坯体移至垫有绒布的平板上。

第二种空心浇注：这种注浆法一般用于上注法的薄壁制品，如坩埚、炉管、热电偶管等制品。石膏模制成上开口或上浇注口的整体式或分体式石膏模。如浇注吊装烧制的制品时，在制石膏模时要预留有吊装用的喇叭口，喇叭口的中心角为60°。

在浇注大型制品时，注浆管应当伸人到石膏模的底部，防止泥浆冲击石膏模以减少影响吸浆速度造成制品壁厚不匀现象。根据制品的大小控制注浆速度，防止注浆速度慢形成制品上部壁薄，下部壁厚的不匀现象。吸浆时间可根据制品壁厚要求确定，一般在5 ~20min。在吸浆过程中要不断补浆、保持泥浆液面不低于石膏模的上口。根据经验及观察，吸浆达到要求厚度后，立即将余浆倒回泥浆桶，控浆后石膏模要倒立斜放、有利于坯体脱离石膏模。坯体自然离模后，并具有一定强度即可脱模。组合石膏模要脱掉部分或不受力部分石膏模，最后再全部脱掉石膏模。

第三种压力浇注：压力注浆一般采用下注法。泥浆可在压力下注入石膏模。这种浇注方法可缩短注浆时间，提高注坯的密度。加压方式是将泥浆放入可上下移动的高位泥浆桶内，提高泥浆 桶与石膏模的位差，使泥浆形成自然压力，通过放浆管和阀门与石膏模联接。当打开阀门开始注 人泥浆后，用调节泥浆桶的高度来调节注浆速度。待石膏模内注满泥浆后将泥浆桶内的泥浆上平 面与石膏模的液面保持一致，要随时调整泥浆桶的高度。

第四种真空浇注。这种浇注方法是在真空室内进行的。先将石膏模放人真空室内，并与浇注的泥浆管连接，然后关闭密封门，启动真空泵抽气，当真空度达到3.999〜6.665kPa (30〜 50mmHg)时，打开阀门注人泥浆，注满泥浆后关闭阀门。根据石膏模吸浆情况还要随时补充泥浆。注浆完毕后(达到要求吸浆厚度)，在真空室外脱模。

真空浇注虽然工艺较为复杂，但注坯质量有明显提高，注件的气孔率低，致密度提高，采用泥浆真空处理，普通泥浆浇注法生产也可提高注坯质量，同时还可提高生产效率。真空处理泥浆装置如图2-8所示。

第五种离心浇注：这种方法适于制造大形环状制品和管状制品。离心浇注方法有立式和卧式两种。其特点是将石膏模固定在旋转台上使石膏模作旋转运动。泥浆在石膏内受离心力的作用在石膏模壁上形成致密的干涸层，根据制品的、 壁厚要求确定浇注时间。在注浆时为防止泥浆外溢，只能加入模子高度的三分之二，所以在做石膏模时一定要加高。

由于注浆成型方法的设备简单，操作技术容易掌握，而且适用于形状复杂、薄壁的小形制品，从而被广泛地使用。但注浆法也存在一些缺点，如难以机械化流水作业生产，劳动强度大，烧成收缩比较大(15%左右)制品易产生变形造成成品率低等缺点。

在注浆成型过程中经常出现的问题如下：

(1) 吸浆不匀，由于半水石膏质量波动以及存放时间的长短，使制出的石膏模产生吸浆不勻现象，有的还出现在一个石膏模上产生吸浆厚度不一的现象。

2) 泥浆不稳定，原料的晶形转化情况和研磨时间的长短是影响泥浆稳定的主要因素。因此，要选择合适的原料煅烧温度，如烧结氧化铝在1500 ~ 1550℃煅烧，在球磨机中的研磨时间， 如在钢球机中研磨IOOh，这样可以制得稳定性好的泥浆。

3) 泥浆的振凝，即泥浆在受到振动后会发生结块现象，造成这种现象的主要原因是由于泥浆中固体物质的粒度分布很好，颗粒容易形成最紧密的堆积，同时泥浆中的固液比太大所致。再加少量水，经过打浆后即可消除这种现象。

4) 泥浆的触变，成型后刚脱模的素坯在受到轻微振动，甚至用手轻微一碰时，就会变成非常柔软且容易流淌的反常现象。这是由于物料中细颗粒占的比例过大，因而使述体内吸附的水膜总面积过大，脱模后坯体内部的水分剩留过多，就形成泥浆中局部水分集中产生泥浆流淌的触变现象。通过改进固体物质的粒度分布就可以消除这种触变现象。

5) 泥浆的沉降，泥浆经过一定时间的存放后，泥浆中的固体颗粒物料会产生自然沉降与水 分离而破坏悬浮状态，从而形成的沉降体积称为沉降容。要求泥浆的沉降容越小越好，即泥浆的悬浮状态好。用这种泥浆可生产较高密度的素坯。通过调整泥浆中固体物料的粒度分布和固液比的大小，可以提高泥浆的悬浮性，使泥浆的沉降容减少或消除。

这种方法是采用非水系结合剂，如石蜡。石蜡在加热状态下与物料经过充分地混合，再经过压注机将泥料注入模腔内成型。这种方法可适于生产中小型和特异形陶瓷制品,如各种陶瓷烧嘴、喷砂 嘴、电子陶瓷器件、纺织瓷件、高压电瓷器件，密封环等。

热压注成型的基本工艺是以石蜡为结合剂，將原料与石蜡在80 ~ IOO℃以下，进行充分混合, 然后在热压机上在一定压力下将热蜡浆注入金属模的模腔内，待金属模稍冷却后即可将制品的坯体脱出来。

在工业生产中，一般都事先将原料和石蜡在加热的搅拌机中混合后制成蜡饼。在制蜡饼时，根据原料的品种和性能变化，控制石蜡的加入量在10% ~ 15%。为了稳定蜡浆，增加流动性和便于脱模，在配料中还要加入少量的蜂蜡和脂肪酸。

热压注成型模可使用任何一种金属来制造。根据制品形状设计可拆卸的组装金属模。在制造金属模时，要根据原料品种和质量的变化确定放尺率，一般波动在13% ~ 15%之间。

热压注成型在热压注机上进行。鹤壁无线电专用设备厂生产的电子陶瓷热压注机的技术性能见表2-36。

热压注成型：先准备好蜡浆饼，将蜡浆饼在加热搅拌机中熔化，并要一直保持蜡浆的流动性。然后取部分热蜡浆放入热压注机的盛浆桶内，并启动加热系统，在蜡浆达到80 ~ 100t后即可进蜡浆注成型。

将模具置于热压注机的工作平台上，模具的注浆孔要对正工作台上的注浆孔，顶部对准压紧装置，同时启动压缩空气，上下一起加压，使蜡浆快速注入模具中。卸压后取下模具并进行脱模。如果模具温度偏髙难以脱模时，可用冷水降温。如果制品较大，模具的气密性高时可在模具顶部合适的位置预留放气孔。脱模后的坯体应当立即修整，特别是注浆孔、放气孔部位以及边角部位等。

热蜡注制品坯体由于含有较多的蜡做结合剂，在烧成之前必须进行脱蜡。一般在电炉中或倒焰窑中进行脱蜡。

脱蜡的工艺方法是将蜡坯装人匣钵内、匣钵四周用与蜡坯相同或相近的粉料填充，坯体之间的间距不小于5mm，底部垫料厚度不小于IOinm，顶部覆盖层不小于20mm。

将装好的匣钵于电炉或倒焰窑中加热脱蜡。在加热过程中，坯体内的石蜡等受热熔化后，逐步地向坯体周围的粉料中转移，最后排除到匣钵外部被分解或燃烧。因此，排蜡时在120 ~ 580℃的温度范围内要严格控制升温速度，以防止升温过快造成坯体开裂、变形或鼓泡现象。排蜡的最高温度为1150 ~ 1200℃。排蜡后的坯体进行冷加工和打磨。倒焰窑排蜡的升温曲线见表2-37。

用真空挤管机可以生产各种规格的方、圆棒形、管形、蜂窝形状的特种耐火材料制品。 鹤壁天立机械有限公司生产的挤管机的技术性能见表2-38。

真空挤压成型机用的可塑性泥料中含水量较高。含水量的高低是与原料的品种和产品的形状有关。一般含水率在15% ~ 18%,而且挤压成型机的临界压力与坯料的含水量的关系如图-9所示。

在等静压机上成型各种特种耐火材料制品。这种成 型方法也有的称干法成型。用等静压机成型氧化物陶瓷制品、如大型炉管、坩埚、高压钠奵管、火花塞、研磨 介质球和衬里等陶瓷制品。陶瓷粉料都是经过配料和湿磨加工的粉料，再经过喷雾干燥和造粒后才能在等静压机上成型。但在成型炼钢用的侵人式水口，整体塞棒、 整体出钢口等特种耐火材料制品时，可以采用低水分或低结合剂(液体)的配料进行成型。

1)等静压成型机有3种类型：

一种是湿式等静压机，第二种是干袋式等静压机，第三种是高温等静压机。

雅安川西机器厂生产的LDJ系列冷等静压机的技术性能见表2-39。

沈阳六0六厂生产的干袋式等静压成球机对的技术性能见表2-40.

雅安川西机器厂生产的高温热等静压机的工作原理 如图2-10所示，其技术性能见表2-41。

高温热等静压技术是在高温高压条件下，同时完成粉末压制成型和烧结工艺，可制取接近理论密度的细晶粒， -性能均匀的复杂粉末制件。热等静压机在航空、航天系统及冶金、工业陶瓷、各种超硬材料工具、磨料磨具、复合材料等行业，已成为制取1%精尖制品的专用设备。用于 钨、钼、铍、钛等粉末制件，晶粒细化均匀、无偏析，可达理论密度;对高温合金、高温陶瓷、高合金铸件进行热等静压处理，可消除内应力、气孔、裂纹、缩孔、偏析等内部缺陷，提高抗疲劳、断裂性能，是制取航空发动机高质量叶片、航天火箭耐烧蚀喉衬、宇宙飞船高温整流罩等高、尖、新制品的理想设备。其工作原理是将工件放人加热炉内，通过气体压缩机导入高压气体，并通过加热炉对工件进行加热，并根据帕斯卡定律，高压气体将均衡地作用于工件的所有表面，在高温、高压同时作用下，工件均匀收缩并烧结成制品。

2)等静压制品成型生产工艺：

① 制模：在等静压机上成型大型特种耐火材料制品，需要特制橡胶(乳胶)模具。橡胶模具基本有3种类型，如图2-11所示，压制球形制品的橡胶模具如图2-12所示。橡胶模具在设计时要考虑放尺率，一般放尺率在30% ~ 40%。影响放尺率的因素主要有受成型压力大小而产生的压缩比;各种原料的烧成收缩以及制品冷加工的余量。

② 造粒粉料：造粒粉原料要求平均粒径小于2um，最大粒径要小于10um。这种原料由于比表面积大，流动性极差，造成填充性能不好，为提高原料的填充性能，对原料要进行喷雾造粒。在各种粉料中加人外加剂，放人高速 搅拌机中搅拌均勻，然后送入YPG型压力喷雾造粒干燥机(图2-66、表2-29)中进行造粒干燥。造粒料呈小圆球状，流动性极好，填充系数大，造粒料粒度小于 0. 3mm。

③ 装料：为提高大形制品的装料密度，要在振动台上装料，即将一端封闭的胶套放人可以吊装的带有很多小孔 的金属料筐内，一起放在振动台上，从上口边加料、边振动以达到胶套内造粒料达到最大的堆积密度。料装满后盖T 上顶部密封盖。必要时，在顶部预留孔处进行抽气处理，以提高坯体的压制效果。

④ 加压成型：将金属料筐连同装好料的橡胶模，一同吊入清洗桶内，用清洗油(与高压容器内的介质相同)清 洗料筐中和橡胶模外表面上附着的粉料及其他夹杂物。清洗后放人等静压机的高压容器中进行增压成型。压制操作.

对述体性能有很大的影响(见氧化物等静压制品)。根据制品的品种、形状大小来确定成型压力的大小，一般压力 为100~300MPa,保压时间为5~20min。在增减压过程中，在低压增压时增压速度要慢些，这样有利于料隙间空气的排除。与此相反，在高压减压时减压速度要慢些，这样有利于释放坯体内部的应力，可以降低坯体裂纹的发生。

压制法即采用压砖机压制成型的方法。用压砖机成型时操作简便，效率高，而且制品的外形规整，密度大，强度高，所以大部分特种耐火材料制品都采用压砖机成型。压砖机有油压压砖机和摩擦压砖机两种类型。

油压压砖机的工作台台面大，可以压制大型的、板片状的特种耐火材料制品;摩擦压砖机有很大的冲击力，压制效果好，可以压制各种形状的特种耐火材料。

采用压制法成型各种特种耐火材料制品要设计耐磨性好的、坚固的钢模。根据制品的形状钢模可以设计成整体式或装配式两种。根据原料性质、在设计模具时要考虑一定量的放尺率，一般放尺率在0〜1%。

采用压制法成型时，制品的压制方向和操作方法对制品的质量有很大的影响。如要求布料均匀、防止粒度偏析，边角部位布料一定要高于中心部位，在压制过程中要采用轻压——重压 ——保压——脱模的操作方法。这样操作可以消除砖坯的层裂现象。

采用压制法成型制品时，普遍存在着上、下组织结构不匀的现象，特别是压制厚度较大的制品时，由于物料间的摩擦力和物料与模壁之间的摩擦阻力，使砖坯形成上部组织致密、下部组织疏松的现象。

采用双面加压压制法成型制品时，可以提高制品组织结构的均匀程度，几种加压方法对砖坯体积密度的影响如图2-13所示。

电熔再结合刚玉砖采用单面加压或双面加压，砖坯上下的体积密度相差0.05 -0.07g/cm3, 常温耐压强度相差5.0~8.0MPa。用双面加压成型制成的电熔再结合刚玉砖，其性能明显地优于单面加压成型的制品，质量比较见表2-42。

雅安川西机器厂生产的YZ43型全自动液压压砖机的技术性能见表2-43。

辽阳锻压机厂生产的摩擦压砖机的技术性能见表2-44。

辽阳锻压机厂生产的电动螺旋压力机的技术性能见表2-45。

振动法即加压振动成型法。振动成型法在一般耐火材料的生产中已被广泛地利用，在特种耐火材料生产中，特别是生产特大型制品和特异形制品的生产中推广应用。

振动成型方法的基本原理是物料在每分钟3000次左右频率的振动下，物料的质点相互撞击，动摩擦代替了质点间的静摩擦，物料变成具有流动性的颗粒。由于得到振动输人的能量，颗粒在坯料内部具有三维空间的活动能力，使颗粒能够密集并填充于模型的各个角落而将空气排挤出去，各种颗粒的配料得以有序的排列。因此，能在较小的单位压力下得到较高密度的制品。振动冲压成型机的结构原理如图2-14所示。

XFZ-G型液压智能振动成型机是由唐山市耐火材料专用设备厂生产的、由主机、液压站、电脑控制柜、机械手等几部分组成，通过高频振动上下复合加压成型制品，制品密度高、组织结构均匀，适合各种耐火材料、陶瓷等工业的大型、超薄、超厚、异型制品的成型，具有不可替代的作用。独特的双工位系统可使产品产量成倍增长。其振动成型机成套设备的技术性能见表2-46。

加压振动成型的模具大部分是使用硬杂木做的、组装式的模具。为了使制品的尺寸准确、外形规整，模具要求有底托板和上压板。模具的放尺率一般在0~ 3%。特殊模具或大型模具亦可用钢板或铝谷金板或塑料板制作。

振动成型用的泥料的水分加入量要高于机压成型泥料的水分，低于人工成型泥料的水分，一般在6% ~ 8%。

将模具放在(固定在)操作平台上，将泥料(定量)放在模腔内，加上上盖板后进行加压振动成型。大型制品或较高的制品，还要采用分层加料并捣固后再进行加压振动成型的方法，可 以提高制品密度的均匀性。用振动法成型的砖坯，要用翻板机将砖坯转移到托板或干燥板上。

用振动法亦可成型轻质特种耐火材料，如氧化铝、氧化锆空心球制品、聚轻氧化物制品等。

将特种耐火材料的原料(氧化物或非氧化物)，在加热的状态下进行加压成型的方法称为热压法成型。采用热压法成型的特种耐火材料制品可以缩短加工的工艺时间，降低烧成温度，提高制品的性能。所以某些要求具有高性能的特种耐火材料制品，采用热压法成型。热压法成型的优 点是可获得接近理论密度的制品。在热压时调节烧成温度、成型压力和原料的状态，是热压法成型的关键。采用合适的热压条件能控制晶粒生长、有助于颗粒之间的接触和扩散。

热压法成型加压设备采用液压机、.模具采用高强石墨加工，加热炉采用感应加热炉或电阻式加热炉。

各种氧化物材料在氧化铝模具中,在不同热压温度和压力下，达到相对理论密度情况见表2-47。

以氧化铝为原料，在50MPa压力下，于1600℃热压30min，可制成相对密度99%的产品。 以铝铵矾经1000℃加热制成的氧化铝为原料，其比表面积为34500cm²/g在1400 ~1600丈，体积密度为3. 87g/Cm3。但在高压下为420MPa保持I0min的体积密度为3. 94g/cm3。

热压高频加热设备的结构如图2-15和图2-16所示。

锦州厂生产的ZRY-100-22真空电阻热压炉是一种内热式石墨炭管炉，以石墨做发热元件, 在真空条件下加热，用液压机加压。其技术性能如下：额定功率100kW,真空度133. 3 X10-2Pa, 工作温度2200℃，工作室尺寸小310mm X 520mm，均温区高度200 ~ 250mm,温差±35℃，配套液压机YA32-315四柱万能液压机。

这种方法是将特种耐火材料的原料或配料，经加热到熔化为液体的温度(大于2000℃),然后将焙液浇铸到用耐火材料或石墨做的铸模中，再将制品连同模具放在退火窑或缓冷箱中，经缓冷后定型成各种形状的制品。

熔铸法成型制品的加热方法有：电弧炉、太阳炉、电阻炉等加热方法，也有采用铝热法和等离子法的加热方法。

熔铸耐火材料制品主要用于玻璃窑、炼铜或镍的闪速炉上。其制品的品种有锆莫来石砖、锆刚玉砖、(α、β、α-β）刚玉砖、莫来石砖、尖晶石砖(镁铬质、镁铝质)以及熔融石英制品。

浇铸缓冷的目的是：一是制品的定型处理;二是排除熔液内部的气体，减少制品的缩孔;三是控制降温冷却速度，以减小液固转化时的内部结构应力，防止制品的冷却开裂。熔铸砖在退火炉中的降温速度，在缓冷箱中的降温速度如图2-17、图2-18所示。

采用三相电弧炉熔炼熔铸砖的设备，倾倒法电炉如图2-19所示。

采用铝热法制造熔铸砖的设备，熔桶的操作位置图如图2-20所示。浇铸用模型，热处理箱中浇铸模型之设备如图2-21所示。

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