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烧结的过程与制作过程

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发布日期:2018-06-28 浏览次数:1232
核心提示:随着钢铁行的飞速发展,我国烧结行业也快速的发展。烧结是将粉状物料转变为致密体,是一个传统的工艺过程,人们常常采用该工艺生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材料等,烧结的制作过程中需要26个步骤,烧结过程中用于发生烧结事故,为此要非常小心的进行。详细烧结内容,请阅读全文!

烧结主要运用在钢铁行业,随着钢铁工业的飞速发展,我国烧结行业也以前所未有的速度快速发展,无论是在烧结矿产量、质量,还是在工艺和技术装备方面都取得了长足的进步,技术水平也得到了明显提高。

烧结是将粉状物料转变为致密体,是一个传统的工艺过程。人们很早就利用这个工艺来生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材料等。一般来说,粉体经过成型后,通过烧结得到的致密体是一种多晶材料,其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。烧结过程直接影响显微结构中的晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状和分布,进而影响材料的性能。

0628.4

宏观定义:在高温下(不高于熔点),陶瓷生坯固体颗粒的相互键联,晶粒长大,空隙(气孔)和晶界渐趋减少,通过物质的传递,其总体积收缩,密度增加,最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体,这种现象称为烧结。

微观定义:固态中分子(或原子)间存在互相吸引,通过加热使质点获得足够的能量进行迁移,使粉末体产生颗粒黏结,产生强度并导致致密化和再结晶的过程称为烧结。

烧结过程

在利用固相反应制备无机固体化合物时,反应的速率由扩散过程控制,常常需要较高的温度才能使反应有效地进行。另外一些固体化合物是固液相组成的化合物,在熔化时会发生分解反应,故烧结一般应在产物熔点以下进行,以保证得到均匀的物相。但是烧结温度也不能太低,否则会使固相反应的速率太低。在很多情况下,烧结需要在特定的气氛或真空中进行。控制烧结过程的气相分压非常重要,特别是当研究的体系中含有价态可变的离子时,固相反应的气相分压将直接影响到产物的组成和结构。例如,在铜系氧化物高温超导体的合成中,烧结过程必须在严格控制氧分压,以保证得到具有确定结构、组成和铜价态分布的超导材料。

高炉炼铁生产前,将各种粉状含铁原料,配入适量的燃料和熔剂,加入适量的水,经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化,烧结成块的过程。在生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。主要包括烧结料的准备,配料与混合,烧结和产品处理等工序。

加工步骤

一个重要的步骤。聚四氟乙烯预成型品必须通过烧结才能成为有用的制品。烧结是将预成型品加热至熔点(327℃)以上,并在此温度下保持一定时间,使聚合物分子由结晶形逐渐转变为无定型,使分散的树脂颗粒通过相互熔融扩散黏结成一个连续的整体。烧结全的预成型品由透明胶状体冷却成坚固的乳白色的不透明制品。

0628.5

制作过程

1、烧结 sintering

粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理,目的在于通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。

2、填料 packing material

在预烧或烧结过程中为了起分隔和保护作用而将压坯埋入其中的一种材料。

3、预烧 presintering

在低于最终烧结温度的温度下对压坯的加热处理。

4、加压烧结 pressure

在烧结同时施加单轴向压力的烧结工艺。

5、松装烧结loose-powder sintering,gravity sintering

粉末未经压制直接进行的烧结。

0628.6

6、液相烧结liquid-phase sintering

至少具有两种组分的粉末或压坯在形成一种液相的状态下烧结。

7、过烧oversintering

烧结温度过高和(或)烧结时间过长致使产品最终性能恶化的烧结。

8、欠烧undersintering

烧结温度过低和(或)烧结时间过短致使产品未达到所需性能的烧结。

9、熔渗infiltration

用熔点比制品熔点低的金属或合金在熔融状态下充填未烧结的或烧结的制品内的孔隙的工艺方法。

10、脱蜡 dewaxing,burn-off

用加热排出压坯中的有机添加剂(粘结剂或润滑剂)。

11、网带炉mesh belt furnace

一般由马弗保护的网带将零件实现炉内连续输送的烧结炉。

12、步进梁式炉walking-beam furnace

通过步进梁系统将放置于烧结盘中的零件在炉内进行传送的烧结炉。

13、推杆式炉 pusher furnace

将零件装入烧舟中,通过推进系统将零件在炉内进行传送的烧结炉。

14、烧结颈形成neck formation

烧结时在颗粒间形成颈状的联结。

15、起泡 blistering

由于气体剧烈排出,在烧结件表面形成鼓泡的现象。

16、发汗 sweating

压坯加热处理时液相渗出的现象。

17、烧结壳sinter skin

烧结时,烧结件上形成的一种表面层,其性能不同于产品内部。

0628.7

18、相对密度relative density

多孔体的密度与无孔状态下同一成分材料的密度之比,以百分率表示。

19、径向压溃密度radial crushing strength

通过施加径向压力测定的烧结圆筒试样的破裂强度。

20、孔隙度 porosity

多孔体中所有孔隙的体积与总体积之比。

21、扩散孔隙 diffusion porosity

由于柯肯达尔效应导致的一种组元物质扩散到另一组元中形成的孔隙。

22、孔径分布pore size distribution

材料中存在的各级孔径按数量或体积计算的百分率。

23、表观硬度apparent hardness

在规定条件下测定的烧结材料的硬度,它包括了孔隙的影响。

24、实体硬度solid hardness

在规定条件下测定的烧结材料的某一相或颗粒或某一区域的硬度,它排除了孔隙的影响。

25、起泡压力 bubble-point pressure

迫使气体通过液体浸渍的制品产生第一气泡所需的最小的压力。

26、流体透过性 fluid permeability

在规定条件下测定的在单位时间内液体或气体通过多孔体的数量。

测定方法

将试条放入烘箱内,在105~110℃下烘干至恒重。在干燥器内冷却至室温后备用。在天平上称取干燥后的试样重。称取饱吸煤油后在煤油中试样重。饱吸煤油后在空气中的试样重。将称好重量的试样放入105~110℃烘箱内排除煤油,直至将试样中的煤油排完为止。按编号顺序将试样装入高温炉中,装炉时炉底和试样之间撒一层薄薄的煅烧石英粉或Al2O3粉。装好后开始加热,并按升温曲线升温,按预定的取样温度取样。

0628.8

在每个取样温度点保温15min,然后从电炉内取出试样迅速地埋在预先加热的石英粉或Al2O3粉中,以保证试样在冷却过程中不炸裂。冷至接近室温后,将试样编号,取样温度记录于表中,检查试样有无开裂、粘砂等缺陷。然后放入105~110℃烘箱中烘至恒重。取出试样放入干燥器内,冷却至室温。将试样分成两批,900℃以下为第一批,测定其饱吸煤油后在煤油后在空气中重,900℃以上的试样为第二批,测定其饱吸水后在水中重及饱吸水后在空气重。按公式算出各温度点的结果后,以温度为横坐标,气孔率和收缩率为纵坐标,画出收缩率和气孔率曲线,并从曲线上确定烧结温度和烧结温度范围。

烧结意义

烧结时的温度称为烧结温度,烧结温度和开始过烧温度之间的温度范围称为烧结温度范围,在烧结过程中若不确定烧结温度和烧结温度范围继续升温,则坯体开始变形、软化、过烧膨胀,造成烧结事故。

危险源:高温、粉尘、高速机械转动、有毒有害气体及物质流伤害、高处作业等危害;

事故类别:机械伤害、高处坠落、物体打击、起重伤害、灼烫、触电、中毒以及尘肺等8类;

事故原因:设备缺陷、技术和工艺缺陷、防护装置缺陷、作业环境差,规章制度不完善和违章作业等。

0628.3

尾气排放

广义钢铁工业企业包括的烧结生产线,其主要原料为铁精粉和煤。由于煤中含硫,所以烧结会排放出有害气体产物二氧化硫,必须进行烟气脱硫处理。其他气体排放物主要为氮的氧化物和二氧化碳。

使用袋式除尘器或电除尘器,正常工作时能达标排放。除尘后排放物基本为小于PM2.5的粉尘。标准只是宏观经济和国民健康、环境的调和产物。达标不表示对人类和环境没有影响。

由于烧结温度很高,烧结矿不能热送高炉,即使回收部分余热,还是要排出大量废热。

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