石墨坩堝燒制的四個(gè)階段為什么?
石墨坩堝石墨匣缽在燒成過程中,坯體結(jié)構(gòu)發(fā)生了一系列變化,主要是塑性耐火粘土。坩堝燒制的基本過程可分為以下四個(gè)階段:
1.高溫?zé)齐A段:該階段的溫度為1000-1200 cc。此時(shí)坩堝中的粘土在中溫下燒結(jié)固化,然后逐漸轉(zhuǎn)化為莫來石,如3a120石墨轉(zhuǎn)子2si07: 3al203' 2si0,(莫來石)。在此期間,升溫速度應(yīng)快于中溫(俗稱放大火過程),窯內(nèi)火焰應(yīng)控制為中性焰或還原焰。在坩堝的高溫?zé)Y(jié)過程中,釉層已經(jīng)完全熔化,形成玻璃狀釉膜,密封在坩堝的外部。
如果燒結(jié)溫度超過釉料的最高溫度限制,就容易流掉,造成坩堝氧化。因此,在高溫?zé)Y(jié)過程中,應(yīng)注意石墨坩堝|石墨匣缽釉層的熔化狀態(tài),以免過燒而導(dǎo)致燒結(jié)失敗。莫來石(3a 1203’2si 02)是一種物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的高級(jí)耐火礦物。密度、硬度、耐火性、負(fù)荷下軟化點(diǎn)都很高,熱膨脹系數(shù)小。在坩堝的結(jié)構(gòu)中,它起著固結(jié)、硬化和承重的作用。因此,在坩堝燒結(jié)過程中,由于塑性耐火粘土的熱效應(yīng),石墨與熟料固結(jié)為一個(gè)具有一定機(jī)械強(qiáng)度的整體。因此,燒結(jié)溫度和操作過程中的溫度控制對(duì)石墨坩堝|石墨匣缽產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命有重要影響。
2.預(yù)熱和烘烤階段。爐溫在100 ~ 300℃之間,是去除石墨坩堝|石墨匣缽坯殘余水分的過程。窯的天窗要打開,升溫速度要慢,特別是石墨坩堝|石墨匣缽內(nèi)殘留水分超過3%時(shí),要嚴(yán)格控制溫度,如果堆窯容易發(fā)生坩堝裂紋和爆罐事故。
3.中溫?zé)齐A段:700-900℃。此時(shí),粘土中的無定形Al203可以部分轉(zhuǎn)化成Y形結(jié)晶Al203。隨著窯溫的逐漸升高,以游離狀態(tài)存在的Al203和Si0’會(huì)結(jié)合成堅(jiān)硬的固化硅酸鹽(又稱百花工藝),坩堝內(nèi)的石墨與熟料連接固化成一個(gè)整體。在中溫?zé)Y(jié)過程中,石墨坩堝|石墨匣缽釉層隨著溫度的升高逐漸熔化,形成玻璃釉膜,封閉或覆蓋坩堝表面,保護(hù)坩堝不被氧化。這期間升溫速度要快。窯中的火焰優(yōu)選是還原火焰。
4.低溫?zé)齐A段,400-600℃。是坩堝燒結(jié)的低溫階段。隨著窯溫的升高,坩堝中的結(jié)合水開始分解并排出。粘土的主要成分A1203和Si02一度形成游離狀態(tài):坩堝外面的釉層還沒有熔化,所以升溫速度還是要慢慢進(jìn)行。如果升溫速度過快且不均勻,也容易造成罐爆和堆塌。

