中钢集团洛阳耐火材料厂毕业实习报告Word文件下载.docx
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20世纪50年代中期以来,由于采用了吹氧转炉炼钢和采用碱性平炉炉顶,碱性耐火材料的产量逐渐增加,粘土砖和硅砖的生产则在减少。
其产品可分为冶金镁砂和镁质制品两大类。
依化学组成与用途可分为冶金镁砂、镁砖、镁硅砖、镁铝砖、镁钙砖、镁碳砖与其他品种等。
其性能受CaO/SiO2比和杂质的影响很大。
高纯镁砖的荷重软化点和耐热震性都远较一般镁砖为好。
耐火度高,对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性,是一种重要的高级耐火材料。
镁质制品多用烧结法生产,烧成温度一般在1500~1800℃之间,另外,也可以加化学结合剂,制成不烧砖和不定形耐火材料。
主要用于平炉、电炉、氧化转炉、有色金属冶炼炉、水泥窑和碱性耐火材料的煅烧窑等。
镁砖:
一般可分为烧结镁砖(又称烧成镁砖)和化学结合镁砖(又称不烧镁砖)两大类。
纯度和烧成温度高的镁砖,由于方镁石晶粒直接接触,称为直接结合镁砖;
用电熔镁砂为原料制成的砖称为电熔再结合镁砖。
镁砖有较高的耐火度,很好的耐碱性渣性能,荷重软化开始温度高,但抗热震性能差。
烧结镁砖以制砖镁砖为原料,经粉碎、配料、混练、成型后,在1550~1600℃的高温下烧成,高纯制品的烧成温度在1750℃以上。
不浇镁砖是在镁砂中加入适当的化学结合剂,经混炼、成型、干燥而制成。
主要用于炼钢碱性平炉、电炉炉底和炉墙,氧气转炉的永久衬,有色金属冶炼炉,高温隧道窑,煅烧镁砖和水泥回转窑内衬,加热炉的炉底和炉墙,玻璃窑蓄热室格子砖等
镁铬砖:
以氧化镁(MgO)和三氧化二铬(Cr2O3)为主要成分,方镁石和尖晶石为主要矿物组分的耐火材料制品。
这类砖耐火度高,高温强度大,抗碱性渣侵蚀性强,热稳定性优良,对酸性渣也有一定的适应性。
制造镁铬砖的主要原料是烧结镁砂和铬铁矿。
镁砂原料的纯度要尽可能高,铬铁矿化学成分的要求为:
Cr2O330~45%,CaO不大于1.0~1.5%。
烧制镁铬砖的生产工艺与镁质砖大体相仿。
为了消除砖在烧成过程中由于MgO和Cr2O3、Al2O3或铁的氧化物反应生成尖晶石时的膨胀而引起的松散效应,也可采用合成的共同烧结料制成镁铬砖。
此外,还有不烧镁铬砖,例如,用无机镁盐溶液结合的不烧镁铬砖。
不烧镁铬砖生产工艺简单,成本低,热稳定性也好,但高温强度远不与烧成砖。
50年代末,发展出一种所谓“直接结合”镁铬砖。
这种砖的特点是原料纯,烧成温度高,方镁石、尖晶石等高温相之间直接结合,硅酸盐等低熔相为孤岛状分布,因此,显著地提高了砖的高温强度和抗渣性。
用铬矿-镁砂共磨压坯煅烧后制作的细粉,与镁砂粗颗粒配合制砖的方法,是消除松散效应的有效措施。
用这种方法制成的镁铬砖,同普通镁铬砖相比,砖的气孔率低,耐压强度、荷重软化温度和抗折强度均较高。
用铬矿-菱镁矿粉压坯,经高温煅烧的合成镁铬砂制成的镁铬砖,抗渣性和高温强度均比其他镁铬砖好。
此外,还有用电孤炉熔融镁铬料直接浇铸而得的熔铸镁铬砖,用电熔镁铬料按制砖工艺生产的熔粒再结合镁铬砖等。
镁铬砖主要用于冶金工业,如构筑平炉炉顶、电炉炉顶、炉外精炼炉以与各种有色金属冶炼炉。
超高功率电炉炉壁的高温部位采用熔铸镁铬砖,炉外精炼炉高侵蚀区采用合成料制成的镁铬砖,有色金属闪速熔炼炉高侵蚀区采用熔铸镁铬砖、合成料制成的镁铬砖。
此外,镁铬砖还用在水泥回转窑烧成带和玻璃窑的蓄热室等部位。
镁质耐火材料因其性能较好,原料较丰富,越来越多的被研究和应用。
随着科学技术的进步与发展镁质耐火材料也会得到越来越高的推广和应用。
3.1制品的使用质量要求与标准
耐火材料在使用过程中受到高温下发生的物理化学变化,机械冲刷等作用,使材料容易熔融、腐蚀或崩裂损坏等现象。
因此要求耐火材料有良好的高温性能和抗侵蚀性,要求如下:
要求有足够的耐火度
耐火度是指耐火材料抵抗高温作用而不损坏的指标。
镁质制品因MgO的熔点高达2800℃。
因此有较高的耐火度。
3.1.2.有较高的荷重软化点:
尽管镁质制品有较高的耐火度,但荷重软化点却不高。
主要原因是普通镁砖中主晶相方镁石为形成网路骨架,作为结合剂的一般是熔点较低的钙镁橄榄石或镁蔷薇石。
且其液相的镁铝砖、镁铬砖则可大大的提高荷重软化点
3.1.3.有良好的高温体积稳定性:
一般制品体积变化小于1%。
3.1.4.有良好的热震稳定性:
镁砖的热震稳定性差。
镁铝砖具有较好的热震稳定性。
3.2镁铝砖的生产:
镁铝砖以镁铝尖晶石为主要的结合相,其含量对其性质有重要的影响,加入量在3-10%其工艺特点如下:
表3-1生产镁铝砖的原料质量要求:
原料名称
灼减
MgO%
SiO2%
CaO%
Al2O3%
密度
一级轻烧镁砂
≤0.3%
≥90.5%
≤4.5
≤1.6
≥3.54
生矾土
<3
Fe2O3<1.3%
<78
矾土熟料
75-78
a.当然Al2O3存在时,CaO是很强的熔剂,应严格控制原料的CaO和SiO2含量。
b.严格控制配料中Al2O3的含量(通常我为5-10%)生产中将矾土烧结物,镁砂在磨机中共同混合磨碎,要求<0.088mm的粉料≥92%。
c.为提高热震稳定性,镁铝砖临界粒度较普通的镁砖打一些,一般采用3mm。
d.为提高高铝坯体密度,镁铝砖应尽可能高压成型,砖坯的密度≥3g/cm³
e.其烧成温度较普通的镁砖高约10℃,其余的热工制度与普通的镁砖一致。
表3-2镁砖理化指标:
项目
指标
MZ-91
MZ-89
MZ-87
MGZ-82
MgO,%不小于
91
90
87
82
SiO2,%
-
5-10
CaO,%不大于
3
2.5
0.2MPa荷重软化开始温度,℃不低于
1550
1520
显气孔率,%不大于
18
20
表3-3镁铝砖理化指标:
MgO,%不低于
84
Al2O3+Cr2O3,%不低于
6-8
17
常温耐压强度MPa不低于
45
1630
热震稳定性,次,不低于
4
表3-4镁铬砖理化:
MGr-20
MGr-16
MGr-12
MGr-8
MgO,%不低于
40
55
60
Cr2O3,%不低于
16
12
8
1530
23
24
24.5
3.3提高产品质量的途径
改善耐火材料质量的途径是提高制品的纯度,减少低融物的数量。
提高制品的密度和高温强度,高密度镁质耐火材料和高纯度直接结合镁质耐火材料是近几年镁质耐火材料的主要趋势和方向,改进的措施如下:
1.高纯度原料,高压成型,高温烧成
原料是生产的前提,MgO的含量越高,镁砂的质量越好,制品的结合和抗渣性越强。
则制品的质量越好。
镁质耐火材料是瘠性料,无结合剂,且不会出现过压现象,因此压力越高,制品的强度越好,进而提高了产品的质量,高温烧成是高纯原料的基础为达到充分的烧结而采取的措施。
这可以在液相很少的条件下在砖中形成直接结合的晶体结构。
2.控制C/S:
CaO/SiO2的比值越小,镁质耐火材料中主晶相方镁石并存的次晶相主要以钙镁橄榄石和蔷薇石等低熔点物相存在。
C/S增大,则有C2S和C3S高熔点物相,因此除方镁石以外的次晶相对砖的高温强度有很大的影响。
镁质耐火材料的C/S比应控制在获得强度最大值的最佳范围内,C/S比值增大,对镁砖初期的抗侵蚀也有提高。
3.调整制品的矿物组成,提高产生液相的温度,减少液相量
若在镁砂中加入适量的镁铝共磨粉,则可很好的改善砖的性质,其原因是加入的高铝熟料Al2O3与MgO反应生成镁铝尖晶石,次晶相把主晶相的方镁石结合起来,使结合相中镁铝尖晶石增多,CMS和M2S则减少,实践证明,镁铝砖性质许多方面优于镁砖,如热稳定性,荷重软化点以与抗渣性等。
4.控制耐火材料的结构
所谓控制耐火材料结构,即控制其物相的分布,普通的镁砖是全晶相结构,但是由于处于次晶相的起结合作用的CMS等晶相连续分布,而作为主晶体的方镁石则孤主分布,导致镁砖高温性能下降。
若采用以方镁石主晶相结合的物相分布则可大大提高镁砖的性质,直接结合砖就是利用这一点。
3.4直接结合
直接结合砖是从高纯度镁砂,镁质白云石合成砂以与低硅铬矿等优质原料,在高于一般烧成硅的成型压力和烧成温度下制成的镁质,镁铝质或镁白云石质的高级碱性耐火制品。
其主要矿物为相为方镁石或方镁石与铬尖晶石之间的晶体直接结合,形成高温下稳定且坚固的组织结构,改变了一般烧成砖主要矿物相之间以低熔点硅酸盐熔体在高温下易熔融失去强度而降低制品的高温性能的缺点,具有高温强度大,而气孔率低,高温下体积稳定性好,荷重变形小,抗渗透性能好的特点。
为了促进砖坯在烧成时矿物相得直接结合,直接结合砖应采用高压成型,高温烧结烧成。
成型压力要求1200-1500公斤/平方厘米以上,烧成温度一般在1700℃以上。
3.5生产方法的选择
确定生产工艺的一般原则:
生产工艺应根据生产规模,产品方案,产品质量要求,技术装备水平,原料与工业试验报告,以与生产实践等因素所确定。
确定生产工艺时,应能满足高级制品须:
精料,精配,高温高压的要求。
保证生产优质产品;
还应考虑资源的合理利用,尽管回收和利用生产过程中产生的废料与废热;
应遵循环境保护的有关规定,采取相应的防护措施。
确保个人在良好的劳动条件下从事生产与防止厂区环境污染。
1原料与原料的贮存:
由于镁质耐火材料易水化,故应防潮因此采用封闭式机械化原料仓库,擦办公库内应用桥式抓斗起重机搬运物料。
2原料的加工
1)粗碎:
在原料仓库内进行,减小粉碎工段的振动和噪音,粗碎设备应选用颚式破碎机。
2)粉碎筛分流程的确定。
用于制砖生产的原料,由于配料粒度组成要求严格,一般采用短头圆锥破碎机,其粒度组成较稳定。
粉碎后的物料中间颗粒较少,有利于控制砖坯和制品的体积密度和强度。
根据镁质制品的配料要求,镁铝砖料一般需双层筛分,为简化生产并保证镁铝砖配料要求,一般设置双层振动筛。
3)磨碎:
根据镁质制品性质与要求,镁砖,镁铝砖,镁铬砖配料用的烧结镁砂不单独磨碎成细粉;
为满足基质中成分形成镁铝尖晶石的要求,镁铝砖的生产采用烧结镁砂和高铝熟料混合磨碎。
混合粉中的Al2O3含量一般控制在16%—20%。
细磨粉的细度一般控制在小于0.088mm的大于90%,采用的磨碎设备为管磨机。
混合磨碎时,供料槽应不少于3个,以保证烧结镁砂,废砖,高铝熟料三种料的需要。
4)配料:
a.镁铝炉顶砖和热稳定性镁铬砖应质量要求严格,一般采用间断粒度多级配料,本次设计采用多级配料。
镁砖三级配料粗颗粒:
中颗粒:
细颗粒=70:
10:
镁铝砖三级配料粗颗粒:
细颗粒=50:
镁铬砖三级配料粗颗粒:
细颗粒=45:
25:
30
粗颗粒3—0.5mm;
中颗粒0.5—0mm;
细粉<0.088mm
三级配料应符合“两头大,中间小”的原则,尽量减少中间颗粒。
b.结合剂采用亚硫酸纸浆废液(浓度1.2g/cm³
以上)
c.配料中可加入一部分废砖,但加入过多会影响制品的体密度和高温性能,加入量一般控制在10%—20%。
d.为使配料精确,采用重量配料。
配料槽成排分布,料槽数量应满足品种和储存量的要求。
并留有1—3个机动料槽。
配料料槽的形状与加料口的位置应有利于减轻颗粒料的偏析。
考虑到颗粒料偏析对配料的影响,每个配料槽的储量应按实际贮量的60%—70%计。
配料的设备用微机控制的配料车。
配料灵活,精确度高。
混合设备不受配料槽位置的限制,可适用多品种,多混合设备的加料。
5)混合:
a.镁质原料属于瘠性料,故其泥料须强化混连。
混合时间一般为15—30分钟。
镁铝砖应质量要求严格。
混合时间多取上限。
b.加料顺序:
先加颗粒料待干混均匀后加入部分纸浆废液润湿其表面,然后加入细粉混合并加入剩余的纸浆废液或水至混合均匀。
这样可以使细磨粉均匀地包裹在颗粒表面,有助于保证混合的均匀性与减少细粉的结球。
c.混合设备
由于湿碾机的转动和压力对泥料具有碾柔,压实,预先排气和预先密实的作用,使泥料混合均匀,但其产量低,且对颗粒有再粉碎作用破坏原来的颗粒组成,故在采用时应考虑这些因素。
6)成型
因镁质原料是瘠性料。
成型较困难,且坯料的水分含量较少,一般不会出现因空气被压缩而产生过压现象,故可采用高压成型设备,使坯体的密度高达2,95g/cm3以上,有利于改善制品的性能。
可采用300T400T630T或1000T的摩擦压砖机或液压机。
7)砖坯的干燥
镁质砖坯成型水分较少,允许快速干燥。
可直接入隧道干燥器干燥。
镁质砖坯的干燥过程主要是水分的蒸发与部分MgO水化的过程。
随干燥温度的升高而加快。
但温度Q加快了MgO的水化,使坯体开裂。
在生产实践中干燥介质的入口温度一般为80—120℃。
废气的出口温度一般在40—60℃。
为了保证坯体干燥后具有一定的强度坯体,干燥后仍保持0.6%左右的水分。
为控制MgO在干燥过程中的水化程度,应主要以下几点:
a.成型后的砖坯应与时干燥。
b.干燥时宜采用低温大风量方式。
c.干燥后的砖坯应立即入窑烧成,以免吸潮粉化。
8)烧成
Ⅰ砖窑:
镁质制品在高温下由于强度降低较多,易产生变形。
因此装砖高度一般控制在0.7—1.0m以下,且采取平装。
Ⅱ烧成制度的确定
1温度制度
镁质制品烧成时,在不同温度阶段应控制不同的升温速度:
a.小于400℃阶段,砖坯中水分蒸发并伴随有MgO的水化,使砖坯强度降低应设慢升温速度。
b.400—800℃阶段水化物分解排除结构水,有机物燃烧,可快速升温。
c.800—1200℃阶段出现液相并伴有固相反应发生,砖坯强度有所下降@@升温速度。
d.1200℃到烧成阶段,随温度升高液相量增高。
固相反应速度加快,砖坯强度降低较多,为防止制品开裂与变型应缓慢升温。
镁砖的烧成温度一般为1550—1600℃;
镁铝砖,镁铬砖的烧成温度一般为1600—1640℃。
2压力制度和窑内气氛
为防止生成的FeO-MgO固溶体。
使氧化铁生成MF,又能促进制品的烧结,又不显著降低耐火性能,故一般采用若氧化气氛烧成,压力制度为微正压。
三.设备与原理
3.1破粉碎车间主要设备的构造与工作原理
(1)振动式喂料机
振动式喂料机的激振方式一般为电磁振动,所以又称电磁振动喂料机。
电磁振动喂料机由斜槽、电磁激振器、减震器和电器控制箱组成。
工作原理:
电磁振动喂料机是属于双质点定向强迫振动机械。
由槽体、连接叉、衔铁、工作弹簧的一部分以与约占斜槽容积10%~20%的物料等组成工作质量m1;
由激振器壳体、铁芯、线圈与工作弹簧的另一部分等组成对衡质量m2。
质量m1和m2之间用激振器主弹簧连接起来,形成一个双质点定向强迫振动的弹性系统。
激振器电磁线圈的电流一般是经过单相半波整流。
电磁振动喂料机的供电,目前广泛使用可控硅调节的电流通过,在衔铁和铁芯之间便产生相互吸引的脉冲电磁力,使槽体向后运动,激振器的主弹簧发生变形而贮存了一定势能。
在负半周内线圈中无电流通过,电磁力消失,借助弹簧贮存的势能使衔铁和铁芯朝相反方向离开,斜槽就向前运动。
这样电磁喂料机就以交流电源的频率作3000次/min的往复振动。
由于激振力作用线与槽底成一定角度,激振力在任一瞬间可分解为垂直分力和水平分力。
前者使物料颗粒以大于重力加速度的加速度向上抛弃,而后者使物料颗粒在上抛期间作水平运动,综合效应就使物料间歇向前作抛物线式的跳跃运动。
(2)颚式破碎机
颚式破碎机是由固定颚(又是机架的前壁),悬挂在轴上的可动颚板,偏心轴,垂直连杆,肘板,传动飞轮。
两颚板上的衬板,带有弹簧的拉杆,肘板座,调节块构成。
电动机通过皮带使偏心轴旋转时,垂直连杆即向上向下运动,当垂直连杆向上时,带动两块肘板逐渐伸平,肘板迫使可动颚板向固定颚板推进,破碎腔(即由固定颚板和动颚组成的空间)中的矿石受到挤压、劈裂、折屈作用而破碎。
垂直连杆向下运动,肘板和可动颚板借弹簧和拉杆之力向后退,此时排矿口增大,被破碎的矿石由此排出。
可见颚式破碎机是间断破碎矿石的。
偏心轴每转一转只有半个周期用于破碎,其后半个周期用于排矿,两颚板靠近时物料即被破碎,当两颚板离开时小于排料口的料块由底部排出。
它的破碎动作是间歇进行的。
(3)圆锥破碎机
中细碎圆锥破碎机主要部件是定锥(又称外锥)和动锥(又称内锥)。
定锥主要由调整套和定锥衬板组成;
动锥主要由动锥驱体、主轴、动锥衬板和分配盘组成。
圆锥破碎机中,破碎物料的部件是两个截锥体,动锥固定在主轴上,定锥是机架的一部分,是静置的。
主轴的中心线与定锥的中心线成一定角度。
主轴悬挂在它们的焦点上,轴的下方活动地插在偏心衬套中。
衬套以一定偏心距绕定锥中心轴旋转,是动锥沿定锥的内表面作偏旋运动。
当靠近定锥时,物料受到动锥挤压和弯曲作用而被破碎;
在偏离定锥处,已破碎的物料由于重力的作用从锥底落下。
因为偏心衬套连续转动,动锥也就连续旋转,故破碎过程和卸料过程沿着定锥的内表面连续依次进行。
(4)振动筛
振动筛的筛面振动方向与筛面成一定角度,振动筛工作时,物料在筛面上主要是作相对滑动。
振动筛的运动特性有助于筛面上的物料分层,减少筛孔堵塞现象,强化筛分过程。
筛体以小振幅(振幅一般为0.5~5mm),高频率(振动为600~3000次/min)作强烈振动,消除物料堵塞现象,使筛机具有较高的筛分效率和处理能力;
动力消耗小,构造简单,维修方便;
使用范围广,不仅可以用于细筛,也可用于中、粗筛分。
并且还可用于脱水和脱泥分力作业。
振动筛因其结构不和筛框运动轨迹不同,大致分为下列类型:
单轴惯性振动筛:
偏心振动筛、自定中心振动筛、圆形空间旋转筛。
由于激振器的偏心质量作回转运动,它所产生的离心惯性力(称激振力)传递给筛箱,激起筛箱的振动,筛上物料受筛面运动的作用力而连续的作抛掷运动,即物料被抛起前进一段距离后再落至筛面上,这样实现了物料颗粒垂直于筛面的运动,从而提高了筛分效率和处理能力。
双轴惯性振动筛:
双轴强制式机械同步振动筛、双电机自同步振动筛、电磁筛、概率筛。
双轴惯性振动筛筛箱的振动是由双激振器来实现的。
激振器的两个主轴分别装有相同质量和偏心距的重块,两轴之间用一对速比为1的齿轮连接和一台电机驱动,因两轴回转方向相反,转速相等,故两偏心重块产生的离心惯性力在平行于筛面方向相互抵消,在垂直于筛面方向合成。
(5)球磨机
球磨机主要由筒体、衬板、隔仓板、主轴承、进料卸料装置构成。
球磨机一般为卧式筒形旋转装置,外沿齿轮传动,两仓,格子型球磨机。
物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓,该仓内有阶梯衬板或波纹衬板,内装不同规格钢球,筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下,对物料产生重击和研磨作用。
物料在第一仓达到粗磨后,经单层隔仓板进入第二仓,该仓内镶有平衬板,内有钢球,将物料进一步研磨。
粉状物通过卸料箅板排出,完成粉磨作业。
(6)斗式提升机
斗式提升机主要由牵引构件、料斗、传动装置、张紧装置、机壳构成。
被输送的物料由进料口喂入后,连续被料斗舀起、提升,由机头出料口卸出。
(7)胶带输送机
胶带输送机是工业生产过程中最为普遍的一种连续输送机械,可用于水平方向和坡度不大的倾斜方向对粉体或成件物料的输送。
它主要由输送带、托辊、驱动装置、改向装置、拉紧装置、装料与卸料装置、清理装置、制动装置构成。
3.2成型车间主要设备的构造与工作原理
(1)湿碾机
轮碾机通常用于粉碎中等硬度物料,也可作为混合物料之用。
主要由碾轮和碾盘组成。
为能将物料充分混合均匀,加料时应遵循“先粗后细”“先干后湿”的原则。
物料是在碾盘平面与碾轮圆柱形表面之间受到挤压和研磨作用而被粉碎,被粉碎后的物料由固定刮板刮到筛板上,能够通过筛孔的物料
在斜槽中由活动刮板送至卸料口卸出。
用作破碎时,产品的平均尺寸3~8mm;
粉磨时为0.3~0.5mm。
(2)摩擦压砖机
主要由主动轮(左右对称的一组)、从动轮、传动螺杆、控制手柄、成