【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 熱震穩(wěn)定性鎂鉻磚的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)是增大臨界顆粒尺寸，減少鉻礦穎粒中的細(xì)粉含金，以提高制品的熱震穩(wěn)定性。 直接結(jié)合鎂鉻磚 耐火材料直接結(jié)合磚的生產(chǎn)起源于鎂鉻或鉻鎂耐火材料。當(dāng)時(shí)直接結(jié)合堿性磚是指在這些磚中方鎂石一尖晶石和方鎂石一方鎂石的直接結(jié)合，在一定程度上取代了被硅酸鹽膜包圍鉻礦穎粒和方鎂石晶粒的典型結(jié)構(gòu)，從而使磚具有華清學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 8 頁(yè) 較高的高溫強(qiáng)度，抗渣性以及在 1800℃下的體積穩(wěn)定性等特點(diǎn)。雖然我國(guó)耐火材料工作者經(jīng)過(guò)多年潛心研究，并多次進(jìn)行使用試驗(yàn)，但是國(guó)產(chǎn)直接結(jié)合鎂鉻磚與進(jìn)口同類產(chǎn)品的質(zhì)量及使用效果尚有一定差距 [7]。 (1)直接結(jié)合磚的顯微結(jié)構(gòu) 直接結(jié)合磚和傳統(tǒng)磚的顯微結(jié)構(gòu)不同，這與燒成溫度有關(guān)。在 1550oC 以下燒成的普通鎂鉻 磚和鉻鎂磚，其鉻礦顆粒被近似于鎂橄欖石組成的硅酸 鹽所包圍，而方鎂石晶體，特別是構(gòu)成磚體的晶體也為硅酸鹽 膜包圍。燒成到 1550℃的鎂格磚的顯微結(jié)構(gòu) 顯示出鉻礦顆粒和方鎂石晶粒形成邊界，出現(xiàn)了直接結(jié)合的雛形。 當(dāng)加熱溫度升到 1700oC 以上時(shí)，圍繞鉻礦顆粒的方鎂石鑲邊已成為顯微結(jié)構(gòu)的主要特征。顯微結(jié)構(gòu)的新特征是次生尖晶石 (棱角狀 )晶體的出現(xiàn)。在高的燒成溫度下，出現(xiàn)方鎂石與方鎂石的直接結(jié)合，而硅酸鹽卻被限制在方鎂石品粒之間的孔隙里。 顯然，直接結(jié)合可以在冷卻時(shí)形成并發(fā)展。它或者是由于尖晶石從方鎂石固溶體中沉析，或者是 由于方鎂石和尖晶石從高溫硅酸鹽熔體中結(jié)晶。不過(guò)對(duì)含有充足數(shù)量 SiO2 且在 1750oC 以下燒成的制品來(lái)說(shuō)，主要是后一機(jī) 理所致。方鎂石和尖晶石從硅酸鹽熔體中的沉析能導(dǎo)致連續(xù)交錯(cuò)結(jié)構(gòu)的形成。然而，在重新加熱此種直接結(jié)合磚時(shí)，隨著溫度上升，直接結(jié)合程度減小。直到在接近原來(lái)的燒成溫度時(shí)完全消失。而在低于原燒成溫度時(shí)，不受硅酸鹽相影響的某些直接結(jié) 合的存在提高了機(jī)械強(qiáng)度。從上 述可知，燒成溫度是決定磚的直接結(jié)合程度的重要工藝因素。 (2)直接結(jié)合磚的熱機(jī)械性質(zhì) 燒成溫度也決定著磚的力學(xué)性質(zhì)。 當(dāng)燒成溫度從 1500oC 增加列 1600oC 時(shí)，使原先在 1300oC 下保溫 1 小時(shí)時(shí)出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)蠕變迅速減小。隨著燒成溫度的進(jìn)一步提高，蠕變降低速度變慢。另外，它顯示出在熱態(tài)抗折試驗(yàn)中，燒成溫度對(duì)斷裂時(shí)間有顯著的影響。在任何試驗(yàn)溫度下，燒成溫度 越高，斷裂所需的時(shí)間就越長(zhǎng)。 當(dāng)磚燒成后冷卻時(shí)，由鉻礦和鎂砂配料的磚里，因?yàn)橛胁煌臒崾湛s，會(huì)有應(yīng)力產(chǎn)生。在有液相存在的情況下 (高于 1350oC)， 這些應(yīng)力會(huì)迅速地為“ 蠕動(dòng) ”所緩沖甚至消除。在低于液相線溫度，因蠕動(dòng)速度太低而不能完全消除應(yīng)力。因而內(nèi)應(yīng)力的存在趨向于降低斷裂模數(shù)。因此，當(dāng)溫度由室溫上 升時(shí)，作為單純應(yīng)力減小或消除的結(jié)果，可以估計(jì)斷裂模數(shù)會(huì)上升到一峰值，該值就出現(xiàn)在內(nèi)應(yīng)力等于零的溫度。 (3)直接結(jié)合磚的其它性質(zhì) 直接結(jié)合磚還可提高抗渣性，尤其是增強(qiáng)對(duì)鐵氧化物的抗?jié)B透作用。在某種程度上這是由于直接結(jié)合磚的氣孔率較低的緣故，也可以認(rèn)為是由于固一固結(jié)合的存在而產(chǎn)生的這種結(jié)合不受來(lái)自熱面的液體擴(kuò)散所影響。 直接結(jié)合磚與硅酸鹽結(jié)合磚有不同的高溫體積穩(wěn)定性和吸收 鐵氧化物的爆脹穩(wěn)定性。從組成方面提高直接結(jié)合強(qiáng)度，除了控制雜質(zhì)量 (CaO, SiO2 量 )及 GaO/SiO2 比值外，Cr2O3 能增加直接結(jié)合程度 ，因而提高磚的高溫強(qiáng)度。而 Fe２ 03,Al2O3，和 TiO2華清學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 9 頁(yè) 則相反，將 降 低其直接結(jié)合?？梢哉f(shuō)，在高溫?zé)傻膲A性磚里加入鉻礦所產(chǎn)生的有益作用，部分原因是由于 Cr2O3降低了方鎂石晶粒被硅酸鹽加濕的結(jié)果。 (4)直接結(jié)合磚的生產(chǎn)要點(diǎn) 直接結(jié)合鉻鎂磚和鎂格磚是以高純鎂砂和鉻鐵礦精礦石為粗骨料，高純鎂砂為細(xì)粉組成配料，其工藝特點(diǎn)除嚴(yán)格控制原料純度和雜質(zhì)組成外，要保證高溫?zé)桑话阍?1750oC 以上，甚至高達(dá) 1900oC 年代以來(lái)，為易于燒結(jié)、降低燒成溫度、提高磚的高溫力學(xué)性能，采用了預(yù)合成鎂 鉻 砂作細(xì)粉再制磚的 生產(chǎn)方法。制造合成鎂鉻砂用的原料有菱鎂礦石、 鉻 精礦石、海水鎂砂或輕燒鎂粉。選擇原料時(shí)。 MgO 含量要高， SiO２ ， Al２ O３ ， Fe２ O３ 含量要低。結(jié)合我國(guó)情況可選用高純輕燒鎂砂， SiO２ 含量應(yīng)低于 %燒減 小于 2%。鉻礦應(yīng)精選，使 SiO２ 含量降低到 %以下。合成鎂鉻砂的質(zhì)量與選用的初始原料及其純度、粒度、配比、成型、幾力、鍛燒溫度等因素有關(guān)。 堿性耐火材料鉻鎂磚和鎂鉻磚比鉻磚和當(dāng)時(shí)的鎂磚具有更好的體積穩(wěn)定性、高溫強(qiáng)度、對(duì)熱展較小的敏感性，因而在平爐等的使用中獲得了成功。直接結(jié)合磚進(jìn)一步改善了傳統(tǒng)磚物理的 、化學(xué)的和力學(xué)的性質(zhì)，尤其是高溫性質(zhì)而取得相當(dāng)大的進(jìn)展。除燒成磚之外，還有化學(xué)結(jié)合磚，采用的結(jié)合劑有硫酸鎂 (MgSO４ . 7H2O)或在配料中加入硫酸使之形成硫酸鹽，最好的結(jié)合劑曾認(rèn)為是硫酸氧鎂或氯氧化鎂。近年來(lái)多用聚磷酸鈉、六偏礴酸鈉等。實(shí)踐證明，化學(xué)結(jié)合大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，而磚用效果基本 同傳統(tǒng)的燒 成制品一樣 [8]。 原料的加工 破碎 進(jìn)廠的塊狀原料必須經(jīng)過(guò)破碎，破碎后的物料可以提高下一供需粉碎設(shè)備的效率，同時(shí)便于物料的揀選和輸送。耐火場(chǎng)所用的各種原料最大快度一般不大于 300mm。各種形式 規(guī)格的破碎機(jī)，對(duì)進(jìn)料最大塊度有不同的要求。一般說(shuō)來(lái)，破碎機(jī)的進(jìn)料口尺寸都必須大于原料的最大塊度。為防止過(guò)大塊度的物料進(jìn)入破碎機(jī)，可在破碎機(jī)供料倉(cāng)的進(jìn)口處設(shè)固定格篩，同時(shí)可以保證給料均勻。倉(cāng)內(nèi)的物料通過(guò)倉(cāng)底上的給料設(shè)備進(jìn)入破碎機(jī)。破碎機(jī)出料粒度的大小，主要取決于下一工序選用的粉碎機(jī)對(duì)進(jìn)料粒度的要求。 粉碎，篩分 在耐火材料生產(chǎn)過(guò)程中，泥料是由各種不同大小粒徑和不同含量的物料組成，因此，各種原料都需要經(jīng)過(guò)粉碎篩分這一工序。常用的粉碎設(shè)備有短頭圓錐破碎機(jī)，雙輥式破碎機(jī)以及兩者的聯(lián)合機(jī)組。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn) ，并綜合粉碎粒度要粒度呈棱角狀，中間顆粒少，而且粒度組成較穩(wěn)定，宜采用短頭圓錐破碎機(jī)，可以簡(jiǎn)化流程，節(jié)省基建投資。粉碎后的硅石及廢磚廢坯一般采用單層篩華清學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 10 頁(yè) 篩分，篩上料回到粉碎設(shè)備，組成閉路偱環(huán)系統(tǒng)，篩下料用于制磚配料。常用的粉碎設(shè)備有短頭圓錐破碎機(jī)，雙輥式破碎機(jī)，反擊式破碎機(jī)等，由于粘土熟料硬度較大反擊式破碎機(jī)的反擊板和打擊板易磨損，維修量大，且顆粒組成不穩(wěn)定，雙輥式破碎機(jī)很容易損壞，而且為不均勻損壞，需要調(diào)整，生產(chǎn)能力低，且粒度不理想，而使用短頭圓錐破碎機(jī)時(shí)，可連續(xù)粉碎生產(chǎn)能力高，功耗小，顆粒組成均勻，中間顆 粒小，有利于顆粒級(jí)配，唯一缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備費(fèi)用較高。因此綜合各種因素，采用圓錐破碎機(jī)，破碎形式采用閉路形式粉碎。篩分設(shè)備常用振動(dòng)篩和回轉(zhuǎn)篩。振動(dòng)篩為高頻振動(dòng)，篩分能力和篩分效率高于其他篩分設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，曬面利用率高，功耗小，體積小，輕便，價(jià)格低，強(qiáng)烈振動(dòng)使篩分不會(huì)完全堵塞。根據(jù)原料品種、性能配料和使用性能等要求統(tǒng)一。 磨碎 在耐火材料制磚生產(chǎn)中，往往要求配入 35%～ 40%的細(xì)粉。細(xì)粉中小于 85%～ 90%以上，常用的磨碎設(shè)備為管磨機(jī)。 磨碎設(shè)備常用球磨機(jī)、振動(dòng)磨、懸輥式磨粉機(jī)和 籠型粉碎機(jī)。球磨機(jī)適用性廣，可以磨各種料，但效率低，能耗大，噪音大；懸輥式磨粉機(jī)生產(chǎn)強(qiáng)度不大，可以連續(xù)生產(chǎn)，功耗小，但設(shè)備 龐大，投資大，粉塵嚴(yán)重，輥?zhàn)雍湍キh(huán)易磨損，由于球磨機(jī)是靠研蜜體對(duì)群料、料層物料作功，粉磨大宗物料，而效率又很低，因此所需研磨體數(shù)量必然很大 [9]。 籠型粉碎機(jī)雖構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造容易，設(shè)備體積小，功耗小，但籠子易損壞，鋼棒易磨損。振動(dòng)磨結(jié)構(gòu)緊湊，連續(xù)化，自動(dòng)化，機(jī)械化程度高，體積小。本設(shè)計(jì)采用管磨機(jī)，管磨機(jī)具有能耗低，生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量好，設(shè)備便宜的特點(diǎn)。 泥料的制備 配料 要使制品具有一定的化學(xué)礦物組成和達(dá)到一定的致密度，必須將各種原料按不同粒徑，一定比例配合在一起制成泥料，料的好壞很大程度上取決于這一道工序。 配料設(shè)備中雖然采用容積法比較方便，但準(zhǔn)確度不夠，選用重量法配料 較 準(zhǔn)確，因此采用微機(jī)控制電子配料車，不但排除了一般配料時(shí)防塵困難，工作環(huán)境惡劣的缺點(diǎn)，而且容易控制加料順序，配料精度也相應(yīng)提高。 (1)配料方式和配料設(shè)備的選擇 所選用的配料方式和配料設(shè)備應(yīng)能滿足各種配料設(shè)備應(yīng)能滿足各種物料允許稱量誤差的要求，稱量范圍能適應(yīng)泥料配比的變化要求，配料設(shè)備必須適應(yīng)混合設(shè)備的操作要 求。配料方式應(yīng)盡量做到先粗后細(xì)，先熟后生的加料順序，華清學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 11 頁(yè) 是泥料獲得均勻的混合。 (2)配料倉(cāng) 所設(shè)計(jì)配料倉(cāng)的幾何尺寸，應(yīng)盡量減少偏析的發(fā)生每個(gè)配料倉(cāng)的貯藏量按料倉(cāng)實(shí)際貯量的 70%計(jì)算。配料倉(cāng)的數(shù)量除應(yīng)滿足存放配料時(shí)所用的全部品種外，還應(yīng)當(dāng)增設(shè) 1～ 3 個(gè)作為機(jī)動(dòng)料倉(cāng)。 配料工序和混合工序之間的泥料輸送方式，配料設(shè)備和混合設(shè)備聯(lián)合組成為機(jī)組等方面，都要影響到配料倉(cāng)的布置。當(dāng)產(chǎn)品品種穩(wěn)定，而產(chǎn)量又大時(shí)，一般采用配料設(shè)備和混合設(shè)備組成機(jī)組的配料方式，配料廠的布置為“田”字形。每一個(gè)機(jī)組支配一種級(jí)別的泥料。每一個(gè)機(jī)組支配一 種級(jí)別的泥料。當(dāng)要求配兩種以上的泥料時(shí)，配料不受配料倉(cāng)位置的限制，配料倉(cāng)采用單列或雙列的型式布置。 混合 生產(chǎn)耐火制品時(shí)，按照配比稱量的各組分物料需要充分混合，支撐質(zhì)地均勻，致密及具有一定塑性的泥料。 泥料的質(zhì)量與配料的粒度級(jí)別，配料比，混合設(shè)備，混合時(shí)間和加料順序有關(guān)?；旌蠒r(shí)間的長(zhǎng)短與生產(chǎn)的磚種轉(zhuǎn)型和選用的成型設(shè)備有關(guān)?；旌蠒r(shí)間的決定應(yīng)有利于提高泥料的均勻性和可塑性又不引起顆粒在破碎。加料順序常采用先粗后細(xì)，先干后濕的加料順序這應(yīng)更有利于泥料的混合均勻及減少細(xì)粉料的結(jié)球。紙漿廢液，石灰乳和氧化鐵 可以以混合液的形式加入這樣有利于濕碾機(jī)操作的自動(dòng)化，但調(diào)整比較困難；也可采用分別加入的方式，這樣的配比比較準(zhǔn)確且易于調(diào)整，但工藝復(fù)雜，適用于多種配料是采用。泥料的運(yùn)輸方式應(yīng)力求距離短，占地面積小，減少泥料運(yùn)輸過(guò)程中倒運(yùn)次數(shù)。常見(jiàn)的運(yùn)輸方式：泥料箱 →橋式起重機(jī)，膠帶輸送機(jī)，手推輕軌車或無(wú)軌小車。 選擇混合設(shè)備時(shí)，除產(chǎn)量因素外，還要考慮泥料的性質(zhì)和品種，互相影響質(zhì)量的泥料應(yīng)當(dāng)不再統(tǒng)一設(shè)備中混合，常用混合設(shè)備有濕碾機(jī)、混砂機(jī)、強(qiáng)制式攪拌機(jī)及 750 行星式強(qiáng)制混合機(jī)。濕碾機(jī)是一種笨重，效率低且能耗大的混合設(shè)備，但混合泥 料的質(zhì)量較高。所以本設(shè)計(jì)采用濕碾機(jī)。 成型 耐火坯料借助于外力和模型，成為具有一定尺寸、形狀和強(qiáng)度的坯體或制品的過(guò)程叫成型 。 成型設(shè)備能保證磚坯外形尺寸的準(zhǔn)確，以及制品具有一定的體積密度和強(qiáng)度。因此應(yīng)根據(jù)制品的品種形狀尺寸質(zhì)量及產(chǎn)量要求來(lái)選擇成型設(shè)備，由于 鎂鉻 熟料成型性較差，故需選用成型壓力高的設(shè)備，常用功稱壓力不低于 300 噸的摩擦壓磚機(jī) 。 華清學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 12 頁(yè) 干燥 坯體干燥的目的在于提高其機(jī)械強(qiáng)度，有利于裝窯操作并保證燒成初期能夠順利進(jìn)行。 為了提高燒成成品率，采用 磚坯，干 燥后的磚坯需要檢查后方可裝車入窯，這樣可提高成品率，節(jié)省能源，并且此種干燥器可連續(xù)作業(yè)，產(chǎn)量較高，易于操作控制。 燒成 高溫緞燒在耐火材料生產(chǎn)中是必不可少的。即使對(duì)日益發(fā)展的不定型耐火材料、耐火混凝土亦如此。上述材料在生產(chǎn)過(guò)程中雖不經(jīng)燒成工序，但其骨料等仍然是經(jīng)過(guò)煅燒而成的熟料，而且耐火材料在使用過(guò)程中，也可看成是一個(gè)媛燒過(guò)程。燒成是耐火制品生產(chǎn)中最后一道工序。制品在燒成過(guò)程中發(fā)生一系列物理化學(xué)變化互隨著這些變化的進(jìn)行，氣孔率降低，體積密度增大，使坯體變成具有一定尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的制品。高溫隧道 窯是耐火材料生產(chǎn)中的重要熱工設(shè)備，對(duì)耐火材料的使用性能、產(chǎn)量及為生產(chǎn)單位帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)有著極其深遠(yuǎn)的影響，因而在使用過(guò)程中是怎樣損毀的就顯得尤為重要 [10]。 另外，通過(guò)燒成過(guò)程中的一系列物理化學(xué)變化，形成穩(wěn)定的組織結(jié)構(gòu)和礦物相，具有適用于不同條件下對(duì)制品所要求的各種性質(zhì)。例如，即使在相同溫度條件下使用的耐火制品，由于對(duì)耐腐蝕性和抗熱震性要求不同，在制造時(shí)除考慮選用原料、顆粒組成和成型密度等工藝條件外，可通過(guò)燒成訓(xùn)整成完全不同的組織結(jié)構(gòu)。前者以燒結(jié)成接近于理論密度有利，而后者以燒成具有一定強(qiáng)度而又具有一定孔氣 率的制品有利。 燒成工序一般用 隧道窯 ，其 具有操作連續(xù)，生產(chǎn)能力大的特點(diǎn)，機(jī)