高鋁磚產生裂紋的原因是多方面

分析了原料、泥料、成型、干燥、裝車、燒成等方面可能導致高鋁磚裂紋的原因以及相應的改善措施，高鋁磚產生裂紋的原因是多方面的，可能有一種或者幾種因素共同起作用，應結合實際采取針對措施，減少以致消除其危害，提高高鋁磚產品的合格率。

關鍵詞：高鋁磚；裂紋；二次莫來石化；壓裂

1 前言

高鋁磚是Al2O3含量在48%以上的硅酸鋁質制品［1］，按照GB/T 2988—2004《高鋁磚》分類，高鋁磚按理化指標分為：LZ80、LZ75、LZ65、LZ55、LZ48共5個牌號［2］，常用于砌筑高爐、熱風爐、電爐爐頂、鼓風爐、反射爐、水泥回轉窯內襯、玻璃熔窯的蓄熱室和風火隔墻［3］。在高鋁磚的生產過程中，因為產品表面和內部產生裂紋而造成的廢品是高鋁磚的主要廢品類型。在生產過程中，就要根據造成高鋁磚裂紋的各種因素進行調整改善，來降低高鋁磚裂紋發生的概率，提高高鋁磚產品的合格率。

2 裂紋原因分析及改善措施

2.1 原料原因及改善措施

生產高鋁磚用的主要原料高鋁礬土熟料的雜質（特別是K2O和Na2O）和燒結程度會使制品表面產生裂紋。燒結不良的熟料在制品燒成過程中繼續收縮且不均勻，引起制品開裂和產生裂紋；同時，在制品的燒成過程中，燒結不良的熟料本身的二次莫來石化（3α-Al2O3+2SiO2→3Al2O3·2SiO2，1 200～1 500℃）仍在繼續進行，二次莫來石化主要是指高鋁磚生產中結合黏土的SiO2與高鋁熟料的Al2O3反應生成莫來石，并伴隨體積膨脹（約10%），造成制品收縮不一致，導致了制品表面裂紋數量的增多和開裂程度的加大。

改善措施：高鋁磚的主要礦物組成為莫來石、剛玉和玻璃相。隨著制品中Al2O3含量的增加，莫來石和剛玉相的數量也增加，玻璃相相應減少，制品的耐火度和高溫性能隨之提高。實際生產高鋁磚時，要注意對所用的高鋁礬土熟料的雜質含量進行控制，按照YB/T 5179—2005《高鋁礬土熟料》的要求，K2O和Na2O含量≤0.35%～0.6%，盡量采用雜質含量低和燒結程度好的原料進行生產。

一般通過檢測熟料的吸水率來判斷熟料的燒結程度。生產過程中可以采用吸水率低的的熟料來生產高鋁磚，可以有效降低制品表面的裂紋。實踐表明，為了避免和減少高鋁磚表面網絡裂紋產生，對GL-50～GL-90高鋁礬土熟料的吸水率分別控制在2.5%～5.0%以下。

2.2 泥料原因及改善措施

泥料中的臨界顆粒尺寸、細粉加入量、泥料的混合質量都會影響高鋁磚半成品產生裂紋。如基質料一般由細粉組成，燒成過程中產生收縮，而顆粒一般是產生膨脹，兩者之間產生較大的變形差而引起內應力，從而使制品產生裂紋。

改善措施：高鋁磚泥料攪拌時，必須嚴格控制加料順序，混練時先加入顆粒料干混1～3 min，然后加入紙漿結合劑混練2～3 min，最后加入細粉混6～8 min，紙漿有效混練時間不低于10 min。鋁磚的泥料粒度常規控制參數：3～2 mm，18%±5%；0.5～0.1 mm，15%±5%；＜0.1 mm，40%±5%。水分含量＜1.5%，實際生產時可以通過調整臨界顆粒尺寸、細粉加入量，同時可以引入適量的膨脹劑或者熱膨脹率較小的顆粒料，并制定合理的泥料控制參數，以提高泥料的混合質量。

2.3 成型原因及改善措施

高鋁磚成型通常采用300 T以上摩擦壓力機或自動壓磚機成型。由于制品磚型、成型模具、布料不均、操作和壓力等原因造成的裂紋，最大特點是規律性強，裂紋的深度、位置、方向基本一致。

1）磚型的原因：由于不同磚型采用不同的模具進行壓制，帶孔、舌、槽或拐角的模具結構設計不合理，舌槽較多且多在模幫面上不易成型，且兩側模幫均為活板，出模后極易導致裂紋的產生。

2）成型模具設計不合理：由于成型模具設計缺少排氣槽、排氣孔，磚坯成型出模時易出現裂紋。

3）成型模具安裝和使用不合理：模具安裝不合理，磚坯成型出模時易出現裂紋。模具使用過程中，模具磨損后成型過程中模型與泥科相互磨擦，模壁表面的光潔度和硬度受到一定的磨損，易造成孔、舌、槽或拐角處出現裂紋。

4）布料不均的原因：布料不均，易使高鋁磚磚坯邊部與中間部位等的密實度不同，坯體在干燥過程中，因四周的密實度低于中間，邊部溫度高于中間溫度而導致邊部水分蒸發快，中間水分蒸發慢，形成邊部脫水率大于中部的狀況，當邊部脫水收縮過快時，坯體邊部即產生裂紋。

5）成型操作和成型壓力的原因：成型操作時，“短程快打”，“滿程狠打”，雖然大部分氣體被排除，但仍有一小部分氣體被壓縮未被完全排出，當此壓力超過磚坯的斷裂強度，就會造成磚坯產生內部橫向裂紋。

改善措施：

1）針對帶孔、舌、槽或拐角的磚型，可以設計合適的倒角和錐度參數，壓制前模幫刷少量石墨和油的混合物，以方便磚出模，減低因模具結構設計不合理而產生的裂紋。

2）合理設計模具，在所有頂底板側面均加工2 mm（寬）×1 mm（深）的排氣槽，排氣槽間距100 mm，以方便成型操作時氣體的排出，減少磚坯成型出模時出現裂紋。

除在模具上加工排氣槽外，所有產品在頂板面增設排氣孔，直徑Φ6 mm～Φ15 mm，沿長度方向間隔100～150 mm分布。長度≤230 mm，1個；230～400 mm，2個；＞400 mm，3個。并在非工作面加工5 mm（寬）×2 mm（深）水平通道以利于排氣。通過采取以上改進措施，大大降低了磚坯成型壓制時產生的內部裂紋。

3）合理安裝成型模具，由專職模型質量質檢員負責模型現場檢查驗收，對模型進行磚型核對、尺寸測量，并對驗收情況一一記錄，同時加強對模具使用情況的檢查，對磨損程度較大的模具及時進行燒焊處理，降低因模具磨損而造成的半成品出模裂紋。對于磚型復雜的品種，可以通過模型改進等措施降低生產難度，提高生產效率和產品質量。

4）成型操作時，要注意均勻布料，使高鋁磚磚坯邊部與中間部位等的密實度基本相同，降低坯體在干燥過程中，因坯體部與中間部位密實度的不同而產生的裂紋。

5）成型操作時，按操作規程壓磚，先輕后重，緩慢加壓，保證打壓次數，注意不要“短程快打”和“滿程狠打”，以減少內部裂紋的產生。

2.4 干燥原因及改善措施

由于坯體干燥敏感程度，干燥介質濕度、溫度、時間的不同會造成干燥時磚坯產生表面裂紋。磚坯干燥過程中，坯體中水分被蒸發的同時，體積也逐漸縮小。由于坯體干燥速度和收縮速度總是外快內慢，當其收縮量超過泥料的彈性系數（1%～2%）時，即產生網狀裂紋。