Сингловането насилициеви тухливсъщност е процес на хомогенна поликристална трансформация на SiO2. Под действието на минерализатори силициевите суровини бавно се синтероват и основно се трансформират в тридимит и кристобалит, само с малко количество остатъчен кварц. Когато силициевите огнеупорни тухли се нагреят до 1450 градуса по време на употреба, има общо разширение на обема от 1,5% ~ 2,2%. Това остатъчно разширение ще затвори фугите на зидарията, което е благоприятно за осигуряване на добра плътност и структурна здравина на зидарията от силиконова тухла. Освен това, тази хомогенна поликристална трансформация на SiO2 определя, че фокусът на мониторинга на огнеупорния материал в ранния етап на изпичане в пещта са силициевите огнеупорни тухли, а скоростта на нагряване се характеризира с бавно и равномерно нагряване. В температурния диапазон от 150~300 градуса, трябва да се обърне специално внимание на бавното нагряване в този температурен диапазон при печене на пещи, тъй като кристалната трансформация на B и само на кристобалит е придружена от ефект на голям обем.
Скоростта и степента на трансформация на кварца в тридимит не са свързани само с температурата и наличието на минерализатори, но и с фактори като времето на действие на температурата, размера на частиците на суровините и размера на кристалите на фазата на трансформация. Превръщането е бързо, ако температурата е висока, времето за действие при висока температура е дълго, частиците са малки, кристалите са малки и минерализаторът е силен и обратно. Основните кристални фази на силициевите тухли са тридимит и кристобалит. Точката на топене на тридимита е 1670 градуса и има висока обемна стабилност. Ако тридимитът в огнеупорната тухла от силициев диоксид е под формата на острие двойни кристали и е преплетен в мрежово разпределение, тухлата може да има по-висока точка на омекване при натоварване и механична якост. Когато има повече остатъчен кварц в силициева огнеупорна тухла, тя ще продължи да претърпява кристална трансформация по време на употреба и обемното разширение ще бъде голямо, което ще доведе до разхлабване и напукване на тухлената структура. Физическите и химичните промени, които настъпват в огнеупорната тухла от силициев диоксид по време на процеса на изпичане, могат да бъдат обобщени, както следва:
①<150℃ remove the residual moisture of the brick blank.
②При 450~550 градуса, Ca(OH)2 започва да се разлага и 550% от разлагането е завършено. По това време връзката между частиците от силициева тухла се разрушава поради действието на CaO и т.н., силата намалява и заготовката става крехка.
③При 550~650 градуса кварцовите тухли се превръщат в кварц и обемът се разширява.
④При 600~700 градуса възниква твърдофазова реакция между CaO и SiO2 и здравината на тялото се подобрява.
⑤При 800~1100 градуса в тухленото тяло възниква реакция на течна фаза и силата на тялото нараства бързо. Започвайки от 1100 градуса, скоростта на трансформация на кварца се увеличава значително и вариантите на кварца с ниско специфично тегло по това време произвеждат голямо обемно разширение.
⑥При 1300~1350 градуса, поради увеличаването на броя на тридимит и кристобалит, истинското специфично тегло на тялото намалява и увеличеното обемно разширение може да причини напукване.
⑦При 1350~1470 градуса, степента на кварцова трансформация и произтичащото от това разширение са много големи. Само монокварц, метастабилен кристобалит, минерализатори и примеси взаимодействат, за да образуват течна фаза и нахлуват в кварцовите частици, за да образуват пукнатини, когато се образува метастабилен кристобалит, което насърчава непрекъснатото разтваряне на монокварца и метастабилния кристобалит в образуваната течна фаза, което я прави свръхнаситена стопилка от силиций и кислород и след това непрекъснато кристализира от стопилката под формата на стабилен тридимит. По това време, колкото по-голям е вискозитетът на течността, толкова по-бърза е скоростта на трансформация на силициева огнеупорна тухла и толкова по-голяма е възможността за пукнатини в тухлата.
Ето защо, за да се предотврати промяната на кристалната форма на силикатната тухла по време на процеса на изпичане, придружена от голяма промяна на обема, водеща до образуване на пукнатини, трябва да се вземат следните мерки при процеса:
(1) Скоростта на нагряване на различните температурни диапазони на изпичане трябва да се контролира. Когато температурата е по-ниска от 600 градуса, скоростта на нагряване трябва да се забави. Скоростта на нагряване може да се ускори при 600 ~ 1000 градуса, а скоростта на нагряване трябва да бъде бавна при 1100 ~ 1300 градуса. Когато температурата на изпичане е 1300 градуса (1430 градуса до 1450 градуса), скоростта на нагряване трябва да бъде най-ниската по време на процеса на изпичане. Когато изпечената силициева тухла се охлади под 600 градуса, особено при 300 градуса, това трябва да е бавно. Това може ефективно да буферира промяната на обема на кристалната трансформация, да повиши съдържанието на тридимит и кристобалит и да избегне образуването на пукнатини.
(2) Трябва да се използва редуцираща атмосфера в етапа на високотемпературно изпичане, което благоприятства минерализацията на нисковалентен железен оксид и насърчава широкомащабното генериране на тридимит. В противен случай, в окислителна атмосфера, особено когато минерализаторът е недостатъчен, по-голямата част от -кварца се превръща в -кварц. Това преобразуване се нарича "сухо преобразуване". По време на сухо преобразуване, поради голямото неравномерно обемно разширение на тухленото тяло и липсата на буферно напрежение в течната фаза, структурата на продукта ще се разхлаби и ще се напука. В същото време трябва да се извърши подходяща изолация при различни температурни етапи на изпичане на силициева огнеупорна тухла, за да може силициевата тухла да има разумен фазов състав и да отговаря на изискванията за употреба.
(3) Подобрете системата за зареждане на полуготови продукти, за да намалите вероятността от пукнатини. Напречните пукнатини на силициеви огнеупорни тухли, т.е. пукнатини, успоредни на посоката на натиск на продукта, обикновено се причиняват от неравномерно нагряване на различни части на продукта по време на изпичане. Те се появяват най-вече върху огнеупорната повърхност извън купчината тухли, особено повърхността на горния продукт. Мрежестите пукнатини по повърхността на силициевите огнеупорни тухли обикновено се причиняват от прекалено висока температура на нагряване и големи колебания на продукта, в допълнение към микроскопичните неравности на самата заготовка поради неравномерно месене или промени в суровините. При зареждане трябва да се поставят специални силициеви огнеупорни тухли вътре в кабината на пещта, а стандартните обикновени тухли се монтират извън кабината на пещта; изпъкналите части на тухлите със специална форма или склонните към пукнатини части да се поставят навътре; горната част на кабината на пещта трябва да бъде покрита с няколко тънки тухли, за да се избегне прякото въздействие на пламъка и т.н., в противен случай това ще доведе до повече пукнатини.
