镁砖隧道窑烧成：从预热到冷却，三大温区的工艺控制与缺陷规避

一件合格的镁砖制品，其最终性能的“生死判决”往往发生在最后一道工序——烧成。在众多热工设备中，隧道窑凭借其高效与可控性，成为镁砖生产的核心。然而，隧道窑内看似平稳的数日旅程，实则是一场对温度、压力和推车节奏的精密协同大考，任何一个环节的失衡，都可能导致前功尽弃。

制品在长达百米的窑炉中，将依次穿越预热、烧成、冷却三个温区，其内部正经历着一系列剧烈而深刻的物理化学演变。理解并掌控这些变化，是提升成品率、降低能耗的根本。

预热带：奠定烧结基础的关键考验

预热带是砖坯进入高温烧结前的准备阶段，也是其结构最为脆弱的时期。

在450°C之前，砖坯内的物理水蒸发，同时作为黏合剂的纸浆废液等有机物开始分解，导致砖坯失重1.7% ~ 2.0%，强度随之下降。当温度攀升至450 ~ 800°C区间，水合物会进一步分解，残留的碳质开始燃烧，砖坯质量再次下降0.6% ~ 0.9%。这一过程对砖坯的力学性能影响巨大，其耐压强度会从入窑时的15 ~ 20 MPa骤降至3 ~ 5 MPa的谷底，显气孔率则从15% ~ 17%反向增至19% ~ 20%。

当温度达到1000 ~ 1200°C，固相反应启动，少量液相开始出现，真正的烧结过程拉开序幕。矿物结晶开始凝聚，砖坯体积收缩，强度和密度也终于开始回升。

这个阶段一个致命的风险点在于“黑心”或“红心”缺陷的形成。烧结致密化是从砖坯外表面向内进行的。如果在进入1200°C之前，砖坯内部的残留碳未能完全燃烧，那么随着表层致密化，氧气将难以渗透至砖坯核心，这些未燃尽的碳便会阻碍内部的烧结，形成疏松、低强度的多孔核心区，直接导致产品报废。

因此，预热带的升温速率和推车制度必须精心设计，确保给予砖坯足够的时间完成排碳。对于普通镁砖，加热速率不应低于60 ~ 80°C/h；而对于单重超过25 kg的大尺寸砖，则需要更快的供热速度来保证内外温差不至于过大。可以说，预热带的成败，直接决定了制品能否“健康”地进入高温烧结阶段。

烧成带：性能淬炼与晶体长成的核心区

烧成带是镁砖最终性能形成的核心区域。在烧嘴前的1250 ~ 1360°C区段，烧结过程显著强化，液相量增加，方镁石晶粒开始长大至3 ~ 5 μm，制品的耐压强度也恢复到15 ~ 20 MPa。

在窑炉温度最高的烧嘴设置区，普通镁砖的烧成温度通常在1550 ~ 1580°C。在此高温下，制品内部形成的液相量远超理论计算，极大地促进了烧结的充分进行。微观结构发生剧变：粗颗粒组分中的方镁石晶粒从原料的55 μm长大到70 μm，基质中的方镁石晶粒也从45 μm增至60 μm。宏观性能随之飞跃，显气孔率从20.5%降至18%，耐压强度则从50 MPa飙升至92 MPa。

精确掌握这些微观结构和宏观性能的演变，是优化烧成曲线、提升成品率的关键。但这需要依赖高精度的表征手段和专业的失效分析。这正是专业检测实验室的核心价值所在。

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由于烧成带是液相量最多、体积收缩最大（可达5% ~ 6%）的阶段，过高的加热速度反而有害无益。为确保窑车上所有制品受热均匀，此区域应维持微正压操作和弱氧化气氛。对于MgO含量高达95% ~ 98%的高纯镁砖，则需要相应提高烧成温度并增加烧嘴数量来满足其更高的烧结需求。

冷却带：热应力管理与成品率的最后防线

如果说预热带的风险在于“内伤”，那么冷却带的挑战则在于“开裂”。镁砖在冷却带最危险的阶段，恰恰是刚离开烧成带的1200 ~ 1400°C高温区。

当窑车从设有烧嘴的烧成带被推入无烧嘴的冷却带时，会瞬间产生超过100°C的剧烈温差。此时，砖坯内的硅酸盐相发生再结晶，弹性模量急剧升高，巨大的热应力随之产生。对于单重小于25 kg的普通镁砖，采用60 ~ 70 °C/h的冷却速度尚可保证安全。但对于形状复杂或单重超过25 kg的大型砖，由于其内部密度不均且应力释放能力差，极易发生断裂。相较于镁铝砖或镁铬砖，纯镁砖在快速降温时对热冲击更为敏感，废品率也更高。

当制品温度降至1000°C以下，其弹性模量增幅趋缓，热应力风险降低，此时便可以适当加快冷却速度，以提高生产效率。因此，对冷却曲线的精细化管理，是保证产品完整出窑的最后一道，也是至关重要的一道防线。