耐火材料颗粒的组成一方面要满足材料显微机构和性能的要求,另一方面又要满足生产过程的要求,便于生产,所以在设计耐火材料颗粒的组成有如下几个原则要求:
1.临界粒度的确定。临界粒度是指配料中最大颗粒的粒径。它可以为1-2mm,也可以达十几个毫米。它的大小与耐火材料制品的厚度、形状及生产方式有关。通常厚壁制品可以选用较大的临界粒度,薄壁制品应选用较小的临界粒度,以保证沿厚度方向粒度分布均匀。对于存在尖角及棱的异形制品,也不宜选用太大的临界粒度,否则容易产生缺边掉角的废品。选择用较大的临界颗粒在一定程度上有利于提高制品抗热震性、强度及坯体密度。
2.最紧密堆积原理。耐火材料需要有一定的气孔率,但仍然要求它有足够高的体积密度。为了达到较高的体积密度,希望配料中不同尺寸的颗粒能形成较大的堆积密度,即所谓“紧密堆积”原则。耐火材料配料中的颗粒通常分为大颗粒、中颗粒和细粉三种。一般情况下大颗粒与细粉含量较大,而重疾颗粒含量较小,即所谓“两头大、中间小”的原则,这种情况下,大颗粒形成骨架,而细粉填充到骨架的空隙中去形成最紧密堆积。通常大颗粒质量分数为30%-45%。在实际生产中,颗粒组成需根据耐火材料的品种、成型方式以及对显微结构与性能的要求确定。
3.结构、性能和生产过程的综合考虑。由于配料的颗粒组成对材料的显微结构与性能以及生产过程产生很大影响,因此,在设计颗粒组成时必须综合考虑各方面的影响。细粉量太少,细粉不能包裹颗粒表面,不能形成理想的结合,细粉量太多会造成压制困难,易产生层裂。不同的耐火材料品种,不同的生产方式对颗粒组成有不同的要求。如不定形耐火材料,由于对料的流动性等施工性能有特俗的要求,对其粒度组成的要求不同于压制产品,总之设计耐火材料粒度组成需综合考虑制品结构、性质及诸多方面的因素。