Sự thiêu kết củagạch silicthực chất là một quá trình biến đổi đa tinh thể đồng nhất của SiO2. Dưới tác dụng của các chất khoáng hóa, nguyên liệu thô silica được thiêu kết từ từ và về cơ bản chuyển thành tridymite và cristobalite, chỉ còn lại một lượng nhỏ thạch anh còn sót lại. Khi gạch chịu lửa silica được nung nóng đến 1450 độ trong quá trình sử dụng, tổng độ giãn nở thể tích sẽ là 1,5% ~ 2,2%. Sự giãn nở còn lại này sẽ làm cho các mối nối khối xây khép lại, điều này có lợi cho việc đảm bảo rằng khối xây bằng gạch silicon có độ kín và độ bền kết cấu tốt. Hơn nữa, sự biến đổi đa tinh thể đồng nhất này của SiO2 xác định rằng trọng tâm của việc giám sát vật liệu chịu lửa trong giai đoạn đầu của quá trình nung lò là gạch chịu lửa silica và tốc độ gia nhiệt được đặc trưng bởi quá trình gia nhiệt chậm và đồng đều. Trong phạm vi nhiệt độ 150 ~ 300 độ, cần đặc biệt chú ý đến việc gia nhiệt chậm trong phạm vi nhiệt độ này khi nung lò vì sự biến đổi tinh thể của B và chỉ cristobalite đi kèm với hiệu ứng thể tích lớn.
Tốc độ biến đổi và mức độ thạch anh thành tridymite không chỉ liên quan đến nhiệt độ và sự hiện diện của chất khoáng hóa mà còn liên quan đến các yếu tố như thời gian tác động của nhiệt độ, kích thước hạt của nguyên liệu thô và kích thước tinh thể của giai đoạn biến đổi. Quá trình chuyển đổi diễn ra nhanh nếu nhiệt độ cao, thời gian tác dụng ở nhiệt độ cao dài, các hạt nhỏ, tinh thể nhỏ và chất khoáng hóa mạnh và ngược lại. Các pha tinh thể chính của gạch silica là tridymite và cristobalite. Điểm nóng chảy của tridymite là 1670 độ và có độ ổn định khối lượng cao. Nếu tridymite trong gạch chịu lửa silica ở dạng tinh thể đôi mũi nhọn và xen kẽ trong mạng lưới phân bố, gạch có thể có điểm làm mềm tải và độ bền cơ học cao hơn. Khi có nhiều thạch anh còn sót lại trong gạch chịu lửa silica, nó sẽ tiếp tục trải qua quá trình biến đổi tinh thể trong quá trình sử dụng và độ giãn nở thể tích sẽ lớn, khiến cấu trúc gạch bị lỏng và nứt. Những thay đổi vật lý và hóa học xảy ra trong gạch chịu lửa silic trong quá trình nung có thể được tóm tắt như sau:
①<150℃ remove the residual moisture of the brick blank.
②Ở nhiệt độ 450~550 độ, Ca(OH)2 bắt đầu phân hủy và quá trình phân hủy hoàn tất 550%. Lúc này, liên kết giữa các hạt gạch silic bị phá hủy do tác dụng của CaO, v.v., độ bền giảm, phôi trở nên giòn.
③Ở 550 ~ 650 độ, gạch thạch anh được chuyển thành thạch anh và thể tích nở ra.
④Ở nhiệt độ 600~700 độ, phản ứng pha rắn xảy ra giữa CaO và SiO2, sức bền của cơ thể được cải thiện.
⑤Ở nhiệt độ 800 ~ 1100 độ, phản ứng pha lỏng xảy ra trong thân gạch và độ bền của thân gạch tăng lên nhanh chóng. Bắt đầu từ 1100 độ, tốc độ biến đổi của thạch anh tăng lên rất nhiều và các biến thể thạch anh có trọng lượng riêng thấp tại thời điểm này tạo ra sự giãn nở thể tích lớn.
⑥Ở 1300 ~ 1350 độ, do số lượng tridymite và cristobalite tăng lên, trọng lượng riêng thực sự của cơ thể giảm và sự giãn nở thể tích tăng lên có thể gây ra nứt.
⑦Ở 1350 ~ 1470 độ, mức độ biến đổi thạch anh và sự giãn nở thu được là rất lớn. Chỉ monoquartz, cristobalite siêu bền, chất khoáng hóa và tạp chất tương tác với nhau tạo thành pha lỏng và xâm chiếm các hạt thạch anh để tạo thành các vết nứt khi cristobalite siêu bền được hình thành, điều này thúc đẩy sự hòa tan liên tục của monoquartz và cristobalite siêu bền trong pha lỏng được hình thành, làm cho nó trở thành siêu bão hòa nóng chảy silicon và oxy, sau đó liên tục kết tinh từ sự tan chảy dưới dạng tridymite ổn định. Tại thời điểm này, độ nhớt của chất lỏng càng lớn thì tốc độ biến đổi gạch chịu lửa silica càng nhanh và khả năng xảy ra vết nứt trên gạch càng lớn.
Vì vậy, để ngăn gạch silicat thay đổi dạng tinh thể trong quá trình nung, kèm theo sự thay đổi thể tích lớn dẫn đến hình thành các vết nứt, phải thực hiện các biện pháp xử lý sau:
(1) Cần kiểm soát tốc độ gia nhiệt của các phạm vi nhiệt độ nung khác nhau. Khi nhiệt độ dưới 600 độ, tốc độ gia nhiệt sẽ chậm lại. Tốc độ gia nhiệt có thể được tăng tốc ở mức 600 ~ 1000 độ và tốc độ gia nhiệt phải chậm ở mức 1100 ~ 1300 độ. Khi nhiệt độ nung là 1300 độ (1430 độ đến 1450 độ), tốc độ gia nhiệt phải chậm nhất trong quá trình nung. Khi gạch silica nung được làm nguội dưới 600 độ, đặc biệt là ở 300 độ, tốc độ sẽ chậm. Điều này có thể đệm một cách hiệu quả sự thay đổi thể tích của quá trình biến đổi tinh thể, làm cho hàm lượng tridymite và cristobalite của nó cao hơn và tránh hình thành các vết nứt.
(2) Nên sử dụng bầu không khí khử trong giai đoạn nung ở nhiệt độ cao, điều này có lợi cho quá trình khoáng hóa oxit sắt hóa trị thấp và thúc đẩy quá trình tạo ra tridymite quy mô lớn. Mặt khác, trong môi trường oxy hóa, đặc biệt là khi chất khoáng hóa không đủ, phần lớn -thạch anh được chuyển thành -thạch anh. Chuyển đổi này được gọi là "chuyển đổi khô". Trong quá trình biến đổi khô, do thân gạch giãn nở thể tích lớn không đồng đều và thiếu ứng suất đệm pha lỏng, cấu trúc sản phẩm sẽ trở nên lỏng lẻo và nứt. Đồng thời, cần tiến hành cách nhiệt thích hợp ở các giai đoạn nhiệt độ khác nhau trong quá trình nung gạch chịu lửa silic để gạch silic có thành phần pha hợp lý và đáp ứng yêu cầu sử dụng.
(3) Cải tiến hệ thống nạp bán thành phẩm để giảm khả năng xảy ra vết nứt. Các vết nứt ngang của gạch chịu lửa silica, nghĩa là các vết nứt song song với hướng áp suất của sản phẩm, thường là do các bộ phận khác nhau của sản phẩm bị nung nóng không đều trong quá trình nung. Chúng chủ yếu xuất hiện ở bề mặt tiếp nhận lửa bên ngoài khối gạch, đặc biệt là bề mặt của sản phẩm phía trên. Các vết nứt lưới trên bề mặt gạch chịu lửa silica thường được gây ra bởi nhiệt độ gia nhiệt quá cao và sự dao động lớn của sản phẩm, ngoài ra còn có sự không đồng đều ở mức độ vi mô của phôi do nhào không đều hoặc thay đổi nguyên liệu thô. Khi chất hàng, phải đặt gạch chịu lửa silic đặc biệt bên trong toa lò, gạch thông thường tiêu chuẩn phải được lắp đặt bên ngoài toa lò; những phần nhô ra của gạch có hình dạng đặc biệt hoặc những phần dễ bị nứt nên đặt vào trong; phía trên toa lò nên phủ một số viên gạch mỏng để tránh tác động trực tiếp của ngọn lửa, v.v., nếu không sẽ dẫn đến nhiều vết nứt hơn.
