Trong xưởng đúc, có một câu nói chung: “30% Cài đặt, 70% Thiêu kết.” Nếu xây dựng lớp lót lò là xây dựng phần thân, sau đó Thiêu kết là quá trình mang lại linh hồn cho lớp lót.
Đối với lớp lót có tính axit (chủ yếu là cát silic / SiO2), quá trình tan chảy của nhiệt đầu tiên là quá trình thiêu kết. Nếu đường cong gia nhiệt này rẽ sai, cấu trúc tinh thể bên trong của lớp lót sẽ trở nên hỗn loạn, dẫn đến nứt, sự cạn kiệt (Sự rò rỉ), hoặc tuổi thọ giảm đi một nửa.
Bài viết này tiết lộ, từ góc độ chuyển đổi pha vi mô, tại sao tốc độ gia nhiệt và thời gian giữ lại “sự sống hay cái chết” các yếu tố của lớp lót lò.
TÔI. Cơ chế cốt lõi: thạch anh “Biến đổi” Hành trình (Thay đổi pha)
Lớp lót cát silic không tĩnh ở nhiệt độ cao; nó trải qua một loạt bạo lực Biến đổi đa hình. Mỗi dạng tinh thể sở hữu mật độ và thể tích khác nhau. Ứng suất bên trong do những thay đổi thể tích này tạo ra là lý do cơ bản khiến chúng ta phải kiểm soát chặt chẽ đường cong gia nhiệt.
1. Giai đoạn đầu: α-Thạch anh đến β-Thạch anh
- Phạm vi nhiệt độ: Xấp xỉ. 573oC
- Thay đổi vật lý: Đây là thời điểm nguy hiểm nhất trong giai đoạn đầu. Thạch anh α ở nhiệt độ thấp chuyển thành thạch anh β ở nhiệt độ cao.
- Hậu quả nghiêm trọng: Âm lượng đột ngột mở rộng khoảng 0.82%. Trong khi con số có vẻ nhỏ, trong một lớp đâm dày đặc, sự giãn nở tức thời này tạo ra ứng suất nhiệt lớn. Nếu quá trình gia nhiệt quá nhanh vào thời điểm này, vết nứt nhỏ—thường được gọi là “sự đập vỡ” hoặc bong tróc—sẽ xảy ra trên bề mặt lớp lót.
2. Giai đoạn quan trọng: β-Thạch anh đến Tridymite
- Phạm vi nhiệt độ: 870oC đến 1470oC
- Thay đổi vật lý: Với sự hỗ trợ của Axit Boric (H3BO3) hoặc Bo oxit (B2O3) hoạt động như một chất khoáng hóa, thạch anh biến thành Tridymite.
- Hậu quả nghiêm trọng:Đây là thay đổi pha chúng tôi mong muốn nhất. tridymit mở rộng khoảng 16% so với thạch anh.
- Tại sao nó là “anh hùng”? Sự giãn nở thể tích khổng lồ này lấp đầy khoảng trống giữa các hạt lót, làm cho lớp thiêu kết cực kỳ dày đặc và ngăn chặn sự xâm nhập của sắt nóng chảy. Đồng thời, Tridymite mang lại sự ổn định sốc nhiệt tuyệt vời, đó là nền tảng của một cuộc sống lâu dài.
3. Giai đoạn nhiệt độ cao: Tridymite đến Cristobalite
- Phạm vi nhiệt độ: > 1470oC
- Thay đổi vật lý: Ở vùng nóng nhất tiếp xúc với sắt nóng chảy, một số Tridymite biến thành Cristobalite.
- Hậu quả nghiêm trọng: Cristobalite có điểm nóng chảy cao (1713oC), độ cứng cao, và khả năng chống ăn mòn. Nó hình thành khó khăn nhất “áo giáp” của lớp lót. Tuy nhiên, nếu lớp Cristobalite trở nên quá dày hoặc sâu, sự co lại nghiêm trọng trong quá trình làm mát sẽ gây ra các vết nứt.
Ii. Tại sao “Kiểm soát chặt chẽ tốc độ sưởi ấm”?
Bản chất của việc kiểm soát tốc độ gia nhiệt là cân bằng sự mâu thuẫn giữa “Thông hơi” Và “Thay đổi pha Mở rộng.”
1. Tránh “Bùng nổ”: Sự thoát hơi ẩm
Chất liệu lót chứa nước vật lý (độ ẩm hấp thụ) và nước hóa chất (nước kết tinh từ sự phân hủy của Axit Boric).
- Khi nước biến thành hơi nước, khối lượng của nó mở rộng 1600 lần.
- Rủi ro: Nếu làm nóng quá nhanh, hơi nước bên trong không thể thoát qua lớp cát dày đặc kịp thời. Áp suất tích tụ gây ra hiện tượng nứt vỡ cục bộ hoặc thậm chí vi mô“vụ nổ” bên trong lớp lót.
2. thuần hóa “Mở rộng”: Hình thành gradient
Cấu trúc lớp lót lý tưởng phải là một cấu trúc ba lớp:
- Lớp thiêu kết (Mặt Nóng): Rất dày đặc, bao gồm Cristobalite + tridymit.
- Lớp bán thiêu kết (Vùng chuyển tiếp): Chủ yếu là Tridymite, sức mạnh vừa phải, dừng sự lan truyền vết nứt.
- Lớp lỏng lẻo (Phía dự phòng/cuộn dây): Cát silic không thiêu kết, vẫn lỏng lẻo để cung cấp vật liệu cách nhiệt và đệm cơ học.
Nếu làm nóng quá nhanh: Nhiệt truyền nhanh đến các lớp sâu hơn, làm cho quá trình chuyển đổi và thậm chí cả các lớp lỏng lẻo trải qua quá trình thay đổi pha và thiêu kết sớm. Không có bộ đệm của lớp lỏng lẻo, thân lò không có chỗ để cơ động trong quá trình co lại làm mát, chắc chắn dẫn đến các vết nứt xuyên qua đe dọa trực tiếp đến cuộn dây.
Iii. Tầm quan trọng của việc giữ ở nhiệt độ thấp: Chiến trường vô hình
Nhiều người vận hành có xu hướng thiếu kiên nhẫn trong giai đoạn này, tin rằng không có gì xảy ra ở vùng nhiệt độ thấp. Đây là một sai lầm nghiêm trọng! Thời gian giữ ở nhiệt độ thấp (thường trong khoảng 200oC ~ 400oC) là thời điểm quan trọng nhất của các phản ứng hóa học.
| Quá trình | Giải thích | Tại sao phải giữ nhiệt độ? |
| Mất nước axit boric | Axit boric (H3BO3) bắt đầu phân hủy thành axit metaboric ở 170oC, cuối cùng trở thành Boron Oxide (B2O3) khoảng 450oC. | Quá trình này giải phóng một lượng hơi nước đáng kể. Nếu không giữ để hơi nước có thời gian thoát ra, độ ẩm bị mắc kẹt này trở thành một “bom” ở nhiệt độ cao. |
| Xây dựng mạng | Boron Oxide bắt đầu tan chảy và bao phủ các hạt cát silic. | Điều này giống như keo bắt đầu lan rộng. Chỉ nếu “keo dán” được trải đều thì quá trình biến đổi Tridymite tiếp theo có thể xảy ra đồng đều ở nhiệt độ cao không?. |
Bản tóm tắt: Giữ ở nhiệt độ thấp là dành cho thông hơi triệt để Và kích hoạt chất kết dính. Bỏ qua bước này giống như xây một tòa nhà chọc trời trên bê tông ướt.
IV. Kết luận và lời khuyên thực tế
Các “Trận nhiệt đầu tiên” của lớp lót không chỉ là nấu chảy thép phế liệu; nó là sản xuất tại chỗ vật liệu composite gốm hiệu suất cao.
- Chậm trước 600oC: Để cho phép quá trình chuyển đổi tinh thể 573oC diễn ra suôn sẻ và để Axit Boric khử nước hoàn toàn.
- Ổn định trong khoảng 900oC ~ 1200oC: Đây là thời kỳ vàng cho sự hình thành Tridymite; thời gian giữ thích hợp làm tăng mật độ của lớp thiêu kết.
- Quyết đoán khi khai thác: Nhiệt độ đầu tiên không nên được làm trống quá nhanh. Tốt nhất là để lại một ít sắt nóng chảy (Một “gót chân”) để tránh sốc nhiệt do làm lạnh nhanh.
Nhớ: Bất kỳ thời gian nào được tiết kiệm trên đường cong nung nóng cuối cùng sẽ được trả lại gấp đôi dưới dạng “vá” Và “sự cạn kiệt.”
