تف جوشی ازآجر سیلیسدر واقع یک فرآیند تبدیل پلی کریستالی همگن SiO2 است. تحت اثر کانی سازها، مواد خام سیلیس به آرامی تف جوشی شده و اساساً با مقدار کمی کوارتز باقیمانده به تری دیمیت و کریستوبالیت تبدیل می شوند. هنگامی که آجرهای نسوز سیلیس در حین استفاده تا 1450 درجه گرم می شوند، انبساط حجمی 1.5٪ تا 2.2٪ وجود دارد. این انبساط باقیمانده باعث بسته شدن درزهای بنایی میشود، که برای اطمینان از اینکه سنگتراشی آجری سیلیکونی سفتی و استحکام ساختاری خوبی ارائه میدهد مفید است. علاوه بر این، این تبدیل پلی کریستالی همگن SiO2 مشخص می کند که تمرکز نظارت بر مواد نسوز در مراحل اولیه پخت کوره، آجرهای آتش سیلیسی است و سرعت گرمایش با حرارت آهسته و یکنواخت مشخص می شود. در محدوده دمایی 150 ~ 300 درجه، هنگام پخت کوره ها باید به حرارت آهسته در این محدوده دمایی توجه ویژه داشت زیرا تبدیل کریستالی B و فقط کریستوبالیت با اثر حجم زیادی همراه است.
سرعت تبدیل و درجه تبدیل کوارتز به تری دیمیت نه تنها به دما و وجود مواد معدنی مرتبط است، بلکه به عواملی مانند زمان عمل دما، اندازه ذرات مواد خام و اندازه بلور فاز تبدیل نیز مرتبط است. اگر دما بالا باشد، زمان عمل در دمای بالا طولانی باشد، ذرات کوچک باشند، بلورها کوچک باشند، و کانی ساز قوی باشد، تبدیل سریع است و بالعکس. فازهای بلوری اصلی آجرهای سیلیسی تری دیمیت و کریستوبالیت هستند. نقطه ذوب تریدیمیت 1670 درجه است و از ثبات حجمی بالایی برخوردار است. اگر تری دیمیت در آجر نسوز سیلیس به شکل بلورهای دوقلوی سر نیزه و در یک توزیع شبکه ای در هم آمیخته باشد، آجر می تواند نقطه نرم شدن بار و استحکام مکانیکی بالاتری داشته باشد. هنگامی که کوارتز باقیمانده در آجر نسوز سیلیسی بیشتر باشد، در حین استفاده به تغییر کریستالی ادامه خواهد داد و انبساط حجمی زیاد خواهد بود که باعث سست شدن و ترک خوردگی ساختار آجری می شود. تغییرات فیزیکی و شیمیایی که در آجر نسوز سیلیسی در طی فرآیند پخت رخ می دهد را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:
①<150℃ remove the residual moisture of the brick blank.
②در دمای 450 تا 550 درجه، Ca(OH)2 شروع به تجزیه می کند و 550% تجزیه کامل می شود. در این زمان، پیوند بین ذرات آجر سیلیسی در اثر عمل CaO و غیره از بین می رود، استحکام کاهش می یابد و بلانک شکننده می شود.
③در دمای 550~650 درجه، آجرهای کوارتز به کوارتز تبدیل می شوند و حجم آن افزایش می یابد.
④در دمای 600 ~ 700 درجه، واکنش فاز جامد بین CaO و SiO2 رخ می دهد و قدرت بدن بهبود می یابد.
⑤در 800 ~ 1100 درجه، واکنش فاز مایع در بدنه آجری رخ می دهد و قدرت بدن به سرعت افزایش می یابد. با شروع از 1100 درجه، نرخ تبدیل کوارتز به شدت افزایش می یابد و انواع کوارتز با وزن مخصوص کم در این زمان انبساط حجم زیادی ایجاد می کند.
⑥در 1300 تا 1350 درجه، به دلیل افزایش تعداد تری دیمیت و کریستوبالیت، وزن مخصوص واقعی بدن کاهش می یابد و افزایش حجم انبساط ممکن است باعث ترک خوردگی شود.
⑦در 1350 تا 1470 درجه، درجه تبدیل کوارتز و انبساط حاصله بسیار زیاد است. فقط مونو کوارتز، کریستوبالیت متقابل، کانی سازها و ناخالصی ها برهم کنش می کنند تا یک فاز مایع را تشکیل دهند و در صورت تشکیل کریستوبالیت متقابل، به ذرات کوارتز حمله می کنند تا شکاف ایجاد کنند، که باعث انحلال مداوم مونوکوارتز و کریستوبالیت متقابل در فاز مایع تشکیل شده می شود و آن را تبدیل به یک فاز مایع سوپرسا می کند. ذوب سیلیکون و اکسیژن و سپس به طور مداوم از مذاب به شکل تری دیمیت پایدار متبلور می شود. در این زمان، هر چه ویسکوزیته مایع بیشتر باشد، سرعت تبدیل آجر نسوز سیلیس بیشتر است و احتمال ایجاد ترک در آجر بیشتر می شود.
بنابراین، به منظور جلوگیری از تغییر شکل کریستالی آجر سیلیسی در طی فرآیند پخت، همراه با تغییر حجم زیاد که منجر به ایجاد ترک میشود، اقدامات فرآیندی زیر باید انجام شود:
(1) نرخ گرمایش محدوده های مختلف دمای پخت باید کنترل شود. هنگامی که دما کمتر از 600 درجه است، سرعت گرمایش باید کاهش یابد. نرخ گرمایش را می توان در 600 ~ 1000 درجه شتاب داد و نرخ گرمایش باید در 1100 ~ 1300 درجه آهسته باشد. هنگامی که دمای پخت 1300 درجه (1430 درجه تا 1450 درجه) باشد، سرعت گرمایش باید در طول فرآیند پخت کمترین مقدار باشد. هنگامی که آجر سیلیسی پخته شده در دمای زیر 600 درجه خنک می شود، به خصوص در دمای 300 درجه، باید کند باشد. این می تواند به طور موثری تغییر حجم تبدیل کریستال را مهار کند، محتوای تری دیمیت و کریستوبالیت آن را بیشتر کند و از ایجاد ترک جلوگیری کند.
(2) در مرحله پخت با دمای بالا باید از یک اتمسفر کاهنده استفاده شود که منجر به کانی سازی اکسید آهن کم ظرفیت می شود و باعث تولید تری دیمیت در مقیاس بزرگ می شود. در غیر این صورت، در یک جو اکسید کننده، به ویژه زمانی که کانی ساز ناکافی باشد، بیشتر کوارتز به -کوارتز تبدیل می شود. این تبدیل "تبدیل خشک" نامیده می شود. در هنگام تبدیل خشک، به دلیل انبساط حجمی ناهموار زیاد بدنه آجری و عدم تنش بافر فاز مایع، ساختار محصول شل و ترک میخورد. در عین حال، عایق بندی مناسب باید در مراحل مختلف دمایی پخت آجر سیلیسی انجام شود تا آجر سیلیسی دارای ترکیب فازی معقولی باشد و الزامات استفاده را برآورده کند.
(3) بهبود سیستم بارگیری محصول نیمه تمام برای کاهش احتمال ترک. ترک های عرضی آجرهای نسوز سیلیسی، یعنی ترک های موازی با جهت فشار محصول، معمولاً در اثر حرارت ناهموار قسمت های مختلف محصول در هنگام پخت ایجاد می شود. آنها بیشتر در سطح دریافت کننده آتش در خارج از پشته آجر، به ویژه سطح محصول بالا ظاهر می شوند. ترک های مش روی سطح آجرهای نسوز سیلیسی معمولاً به دلیل دمای بیش از حد گرمایش و نوسانات زیاد محصول به علاوه ناهمواری میکروسکوپی خود بلانک به دلیل ورز دادن ناهموار یا تغییر در مواد اولیه ایجاد می شود. هنگام بارگیری، آجرهای نسوز سیلیس مخصوص باید در داخل کابین کوره قرار داده شوند و آجرهای معمولی استاندارد در خارج از کابین کوره نصب می شوند. قسمت های بیرون زده آجرهای خاص یا قسمت های مستعد ترک باید به سمت داخل قرار گیرند. بالای کابین کوره باید با مقداری آجر نازک پوشانده شود تا از برخورد مستقیم شعله و غیره جلوگیری شود، در غیر این صورت باعث ایجاد ترک های بیشتر می شود.
