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1緒論 1.1轉(zhuǎn)爐情況簡(jiǎn)介 轉(zhuǎn)爐是用于吹煉鋼或吹煉锍的冶金爐。轉(zhuǎn)爐爐體用鋼板制成，呈圓筒形，內(nèi)襯耐火材料，吹煉時(shí)靠化學(xué)反應(yīng)熱加熱，不需外加熱源，是最重要的煉鋼設(shè)備，也可用于銅、鎳冶煉。隨著煉鋼技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的轉(zhuǎn)爐用耐火材料也得到了很好的發(fā)展。特別是自 20 世紀(jì) 80年代以來(lái)，我國(guó)的耐火材料科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)和使用廠家，密切配合，結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，不斷開(kāi)發(fā)出新型的轉(zhuǎn)爐用耐火材料，使我國(guó)的轉(zhuǎn)爐用耐火材料以較快的速度向前發(fā)展，滿(mǎn)足了我國(guó)煉鋼工業(yè)快速發(fā)展的需要。20 世紀(jì) 50~70 年代，我國(guó)的轉(zhuǎn)爐使用的是硅酸鋁質(zhì)耐火材料，包括各種粘土磚和高鋁磚等。從80年代起，我國(guó)陸續(xù)開(kāi)發(fā)出了鋁鎂（碳）質(zhì)、鎂碳質(zhì)和鎂鈣（碳質(zhì)等多個(gè)系列的新型轉(zhuǎn)爐用耐火材料。其中鋁鎂（碳）質(zhì)耐火材料品種多、規(guī)格全，是我國(guó)主要的轉(zhuǎn)爐用耐火材料。從 20 世紀(jì) 80 年代起，我國(guó)的煉鋼工業(yè)步入了快速發(fā)展階段，我國(guó)陸續(xù)開(kāi)發(fā)了多種鎂碳質(zhì)轉(zhuǎn)爐用耐火材料。鎂碳質(zhì)耐火材料在使用過(guò)程中，使耐火材料的耐侵蝕性能和抗剝落性能顯著提高。因而，鎂碳質(zhì)轉(zhuǎn)爐耐火材料的使用可大幅度提高轉(zhuǎn)爐的使用壽命。隨后，各種優(yōu)異的轉(zhuǎn)爐用耐火材料的出現(xiàn)，使轉(zhuǎn)爐的使用壽命大大提高。本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)50000噸的轉(zhuǎn)爐用MT-14B和 MT-18C鎂碳磚生產(chǎn)車(chē)間設(shè)計(jì)。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備工藝。按照配料要求，先把廢鋼等裝入爐內(nèi)，然后倒入鐵水，并加入適量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧氣噴槍從爐頂插入爐內(nèi)，吹入氧氣（純度大于99%的高壓氧氣流），使它直接跟高溫的鐵水發(fā)生氧化反應(yīng)，除去雜質(zhì)。用純氧代替空氣可以克服由于空氣里的氮?dú)獾挠绊懚逛撡|(zhì)變脆，以及氮?dú)馀懦鰰r(shí)帶走熱量的缺點(diǎn)。在除去大部分硫、磷后，當(dāng)鋼水的成分和溫度都達(dá)到要求時(shí)，即停止吹煉，提升噴槍?zhuān)瑴?zhǔn)備出鋼。出鋼時(shí)使?fàn)t體傾斜，鋼水從出鋼口注入鋼水包里，同時(shí)加入脫氧劑進(jìn)行脫氧和調(diào)節(jié)成分。鋼水合格后，可以澆成鋼的鑄件或鋼錠，鋼錠可以再軋制成各種鋼材。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在煉鋼過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量棕色煙氣，它的主要成分是氧化鐵塵粒和高濃度的一氧化碳?xì)怏w等。因此，必須加以?xún)艋厥?，綜合利用，以防止污染環(huán)境。從回收設(shè)備得到的氧化鐵塵?？梢杂脕?lái)煉鋼；一氧化碳可以作化工原料或燃料；煙氣帶出的熱量可以副產(chǎn)水蒸氣。此外，煉鋼時(shí)，生成的爐渣也可以用來(lái)做鋼渣水泥，含磷量較高的爐渣，可加工成磷肥，等等。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法具有冶煉速度快、煉出的鋼種較多、質(zhì)量較好，以及建廠速度快、投資少等許多優(yōu)點(diǎn)。但在冶煉過(guò)程中都是氧化性氣氛，去硫效率差，昂貴的合金元素也易被氧化而損耗，因而所煉鋼種和質(zhì)量就受到一定的限制。 1.2 轉(zhuǎn)爐用耐火材料簡(jiǎn)介 當(dāng)今，轉(zhuǎn)爐用耐火材料主要有三大搭配類(lèi)型：Ⅰ ：MgO-C磚（渣線(xiàn)Al2O3-SP(MgO)澆注料（低蝕區(qū)域）；Ⅱ ：MgO-C磚（渣線(xiàn)）；Al2O3- MgO-C磚 澆注料（低蝕區(qū)域）；Ⅲ ：白云石磚（含C）。我國(guó)轉(zhuǎn)爐用耐火材料的類(lèi)別和品種見(jiàn)表 1.1。 表1.1 我國(guó)轉(zhuǎn)爐用耐火材料和品種 類(lèi)別 品種 硅酸鋁質(zhì) 粘土磚、高鋁磚、高鋁搗打料、蠟石磚 鋁鎂（碳）質(zhì) 鋁鎂搗打料、鋁鎂澆注料、鋁鎂不燒磚、鋁鎂尖晶石澆注料、鋁鎂碳磚、鋁鎂尖晶石碳磚、高檔鋁鎂不燒磚、高檔鋁鎂（尖晶石）澆注料 鎂碳質(zhì) 鎂碳磚、低碳鎂碳磚 鎂鈣（碳）質(zhì) 白云石澆注料、不燒鎂鈣磚、不燒鎂鈣碳磚 鋯質(zhì) 鋯質(zhì)磚 1.2.1 鎂碳質(zhì)轉(zhuǎn)爐耐火材料 MgO-C磚用于精煉轉(zhuǎn)爐爐和轉(zhuǎn)爐時(shí)，主要用在凈空和渣線(xiàn)等部位。根據(jù)操作條件，這些部位要求所用的耐火材料必須耐高溫﹑熱循環(huán)﹑熔渣侵蝕和由于熔渣、鋼水的快速運(yùn)動(dòng)而引起的機(jī)械蝕損。所以過(guò)去這些部位曾經(jīng)選用MgO-Cr2O3系耐火材料。但考慮到鉻對(duì)環(huán)境有污染，其用量減少了，現(xiàn)在，則選用MgO-C磚。凈空部位在使用MgO-C磚時(shí)，通常都應(yīng)控制碳的引入量，而且金屬或合金粉也應(yīng)當(dāng)高配，以保護(hù)碳結(jié)合和促進(jìn)渣圖層的形成。通常，鋼水后處理的溫度都相當(dāng)高，作為在這種條件下使用的MgO-C磚中MgO源，其中電熔鎂砂的配入量應(yīng)大于30%；而石墨的配入量應(yīng)控制在8%~12%之內(nèi)。應(yīng)當(dāng)順便提及的是，常規(guī)轉(zhuǎn)爐凈空部位使用的MgO-C磚，由于溫度沒(méi)有轉(zhuǎn)爐爐那樣高，故其MgO源可以全部采用燒結(jié)鎂砂。相反，渣線(xiàn)部位則應(yīng)當(dāng)使用高碳含量的優(yōu)質(zhì)MgO-C磚，MgO-C磚的致密度也是決定其使用的重要因。當(dāng)含量大于18%的MgO-C磚用于精煉轉(zhuǎn)爐爐渣線(xiàn)部位時(shí)。新轉(zhuǎn)爐的預(yù)熱會(huì)導(dǎo)致MgO-C磚嚴(yán)重?fù)p毀，而且往往將MgO-C磚由工作面往里的30~60mm厚的碳燒掉而成為疏松的鎂砂層帶。這一層帶在注入鋼水過(guò)程中即被沖掉而將鎂砂粒帶進(jìn)熔渣之中。顯然，防止MgO-C磚中的碳在預(yù)熱時(shí)被燒掉便成為提高轉(zhuǎn)爐凈腔和渣線(xiàn)部位的MgO-C磚的使用壽命的重要步驟之一。其技術(shù)措施，除了向MgO-C磚中配入復(fù)合防氧化劑之外，關(guān)鍵是在砌襯之后應(yīng)將MgO-C磚的表面用含堿的低熔玻璃液體蓋上，以保護(hù)MgO-C中碳在轉(zhuǎn)爐的預(yù)熱過(guò)程中不被燒掉。 1.3 鎂碳磚的發(fā)展歷史及其應(yīng)用 1.3.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史 上世紀(jì)70年代起, 鎂碳磚行業(yè)不斷發(fā)展。日本的渡邊明等人首先研制成功了鎂碳磚。1988年島田康平等提出將高純燒結(jié)鎂砂制鎂碳磚用于轉(zhuǎn)爐上。同年, 聯(lián)邦德國(guó)的Arno Gardziella 博士提出耐火制品中作為結(jié)合劑和碳形成劑的酚醛樹(shù)脂的選擇標(biāo)準(zhǔn); Tadeusz Rymon Lipinski等 研究了吹氧轉(zhuǎn)爐鎂碳磚中金屬添加物的反應(yīng)。意大利的 B.DE Benedetti等研究了樹(shù)脂結(jié)合鎂碳磚的耐侵蝕性。1991年鹿野弘等對(duì)鎂碳磚的透氣性進(jìn)行了一系列的研究。1992年Gunar Klop等研究了不同碳含量及鎂砂成分對(duì)鎂碳磚微觀結(jié)構(gòu)的影響。1998年國(guó)外研究人員發(fā)現(xiàn)高粘性玻璃添加物可提高鎂碳磚的抗氧化性和抗水化能力。我國(guó)于上世紀(jì)80年代開(kāi)始研究鎂碳磚, 1991 年黃向東等人對(duì)鎂碳磚用結(jié)合劑合成工藝及性能進(jìn)行了研究。1994年胡超群等使用鎂碳磚代替原有材料作電弧爐內(nèi)襯, 提高了爐襯的使用壽命。1998 年謝建明等研制出鋁鎂碳磚用瀝青結(jié)合劑。1999 年姚金甫等人研制出中間包等離子加熱用導(dǎo)電鎂碳磚,并投入實(shí)際應(yīng)用。 1.3.2 鎂碳磚的應(yīng)用 鎂碳磚廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐、電爐和鋼包爐內(nèi)襯以及鋼包渣線(xiàn)等部分。表1.1是鋼包結(jié)構(gòu)示意圖及各部位所用耐火材料。 鋼包部位 渣線(xiàn) 包壁 包底 包底用耐火材料 用耐火材料 鎂碳磚 鋁鎂碳磚 低碳鎂碳磚 鋁鎂碳磚 鋁鎂不燒磚 鋁鎂澆注料 鋁鎂碳磚 鋁鎂澆注料 剛玉尖晶石澆注料 水口座磚 透氣磚 透氣座磚 引流砂（鉻礦+硅石） 表 1 .1 鋼包用耐火材料 1.4 鎂碳磚的分類(lèi)、性能及其損毀機(jī)理 鎂碳磚是用鎂砂加石墨的碳結(jié)合高溫復(fù)合材料。由于石墨的存在, 碳結(jié)合的鎂碳磚提高和改進(jìn)了鎂磚的性能。鎂碳磚對(duì)液態(tài)渣不浸潤(rùn), 比鎂磚具有更良好的抗侵蝕性能。特別是具有鎂磚不具備的, 非常良好的抗渣性、抗熱沖擊性能, 這是鋼鐵用耐火材料需要的最重要的性質(zhì)。 1.4.1 鎂碳磚的分類(lèi) 國(guó)標(biāo)將目前生產(chǎn)的鎂碳磚分為7類(lèi)，含碳量為5%、8%、10%、12%、14%、16%、18%。含碳量高，其抗氧化和抗浸蝕性能越好，這就是碳在鎂碳磚中最重要的作用（見(jiàn)表1.2）。含碳量增加到25%~30%，強(qiáng)度降低，耐磨性差，但用在電弧爐和轉(zhuǎn)爐耳軸部位時(shí)也取得較好的效果。每類(lèi)又可以按鎂砂MgO含量分級(jí)，每類(lèi)又分A、B、C三種，因而共有21種牌號(hào)（見(jiàn)表1.3）。 表 1.2 三種含碳量不同的鎂碳磚脫碳層深度變化 鎂碳磚碳含量 顯氣孔率 % 碳含量 % 熱傳導(dǎo)率 W·m·K 鎂砂含量 MgO% SiO2含量 % 脫碳層深度mm，1200下1小時(shí) 未加石墨 8.5 3.30 4~8 99.05 0.10 5 10%石墨 8.5 12.0 11~15 98.10 0.75 2 20%石墨 8.5 22.0 18~22 97.30 1.35 1 表 1.3不同牌號(hào)鎂碳磚理化性能 產(chǎn)品 顯氣孔率/% ≤ 體積密度/(g/cm3) 常溫耐壓強(qiáng)度/MPa 高溫抗折強(qiáng)度 （1400℃,30min） /MPa w(MgO) /% ≥ w(C) /% ≥ MT-5A 5.0 3.15±0.08 50 — 85 5 MT-5B 6.0 3.10±0.08 50 — 84 5 MT-5C 7.0 3.00±0.08 45 — 82 5 MT-8A 4.5 3.12±0.08 45 — 82 8 MT-8B 5.0 3.08±0.08 45 — 81 8 MT-8C 6.0 2.98±0.08 40 — 79 8 MT-10A 4.0 3.10±0.08 40 6 80 10 MT-10B 4.5 3.05±0.08 40 — 79 10 MT-10C 5.0 3.00±0.08 35 — 77 10 MT-12A 4.0 3.05±0.08 40 6 78 12 MT-12B 4.0 3.02±0.08 35 — 77 12 MT-12C 4.5 3.00±0.08 35 — 75 12 MT-14A 3.5 3.03±0.08 40 10 76 14 MT-14B 3.5 2.98±0.08 35 — 74 14 MT-14C 4.0 2.95±0.08 35 — 72 14 MT-16A 3.5 3.00±0.08 35 8 74 16 MT-16B 3.5 2.95±0.08 35 — 72 16 MT-16C 4.0 2.90±0.08 30 — 70 16 MT-18A 3.0 2.97±0.08 35 10 72 18 MT-18B 3.5 2.92±0.08 30 — 70 18 MT-18C 4.0 2.87±0.08 30 — 69 18 以產(chǎn)品原料質(zhì)量來(lái)劃分，鎂碳磚可分為高、中、低3檔，如表1.4. 表 1.4 鎂碳磚的劃分 品種 主要原料 高檔鎂碳磚 大結(jié)晶電熔鎂砂、98電熔鎂砂、96以上天然鱗片石英 中檔鎂碳磚 97電熔鎂砂、94以上天然鱗片石英 抵擋鎂碳磚 重?zé)V砂、高純鎂砂、94以上天然鱗片石英 1.4.2 鎂碳磚的性能 1) 低氣孔率和密實(shí)結(jié)構(gòu)：磚越致密，氣孔率越低。原料越純，越能抗熔渣侵蝕，。電熔鎂砂比燒結(jié)鎂砂致密，方鎂石結(jié)晶較大，因而電熔鎂砂耐化學(xué)腐蝕和氧化鎂被還原蒸汽的性能得到改善。 2) 抗熱沖擊性能：鎂碳磚具有良好的抗熱沖擊性能。從微觀上來(lái)看，在于方鎂石和石墨膨脹不一致產(chǎn)生微小裂紋，宏觀上卻阻止了裂紋的發(fā)展。因?yàn)槭头芥V石間結(jié)合比較弱，這就很容易設(shè)想裂紋將不能通過(guò)石墨，所以鎂碳磚具有優(yōu)良的抗熱沖擊性能。另外良好的熱傳導(dǎo)率，也是提高抗熱沖擊性能的一個(gè)因素。 3) 熱傳導(dǎo)率：鎂碳磚熱傳導(dǎo)率較高，是其它磚的三到四倍，石墨的含量對(duì)熱傳導(dǎo)率大小有關(guān)。熱傳導(dǎo)率的提高提高了鎂碳磚的熱擴(kuò)散率，提高了鎂碳磚的抗熱沖擊性能。 抵抗鋼水和渣侵蝕性：石墨的潤(rùn)濕角大,使鎂碳磚對(duì)鋼水和渣不浸潤(rùn)。鎂碳磚的熱穩(wěn)定性很好, 使用時(shí)磚在熱狀態(tài)下磚縫連接得緊密, 這些性質(zhì)和條件使鎂碳磚具有良好的耐浸蝕性能。 1.4.3 鎂碳磚的損毀機(jī)理 鎂碳磚對(duì)鋼水和渣不浸潤(rùn), 工作面內(nèi)沒(méi)有明顯的變質(zhì)層。鎂碳磚損毀的機(jī)理是由于受爐內(nèi)FeO、CO2 、O2的氧化脫碳作用。損毀過(guò)程是脫碳疏松腐蝕沖刷浸蝕。高碳鎂磚含有較多的抗氧化的石墨，所以爐襯壽命長(zhǎng)。鎂碳磚在使用中要盡可能避免與空氣中CO2 、O2 等氣體產(chǎn)生氣相接觸脫碳。在使用時(shí)磚的背面應(yīng)涂上防氧化層, 或用磚料填充, 以免背面氧化脫碳。 1.5鎂碳磚的發(fā)展前景 隨著鋼鐵冶煉技術(shù)的發(fā)展，冶煉操作條件越來(lái)越苛刻，因此，對(duì)爐襯的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，特別是在鎂碳磚力學(xué)性能和抗氧化性能方面的要求越來(lái)越高。我國(guó)的煉鋼業(yè)今后主要發(fā)展頂?shù)讖?fù)吹氧氣轉(zhuǎn)爐和高功率電爐煉鋼，因此，今后在爐襯材料方面也應(yīng)該明確采用碳結(jié)合堿性材料為其發(fā)展方向。近年來(lái)，雖然在這方面做了大量工作，但還是處于發(fā)展的較低級(jí)階段。繼續(xù)對(duì)原使用的鎂砂、石墨、結(jié)合劑等原材料進(jìn)行綜合研究，主要方向是以低碳和高強(qiáng)度碳的鎂碳磚，以取得最佳的使用效果。 我國(guó)鎂碳磚的生產(chǎn)現(xiàn)狀是以鎂砂、石墨為基料，用酚醛樹(shù)脂作結(jié)合劑復(fù)合而成的一種高效、節(jié)能的新型耐火材料，但還是處于發(fā)展的較低級(jí)階段。我們可以通過(guò)以下方法改進(jìn)鎂碳磚。 1）我們可以從原料下手，把主要的研究方向放在新型結(jié)合劑、抗氧化劑、低碳化進(jìn)行綜合研究。 2）工藝條件的改進(jìn)如粒度分布調(diào)整、調(diào)整壓制方法等方法，并通過(guò)對(duì)試樣密度以及耐壓強(qiáng)度的測(cè)量分析研究總結(jié)規(guī)律，從而提高鎂碳磚的力學(xué)性能，以取得最佳的使用效果。 3）利用新工藝對(duì)廢棄鎂碳磚的中和利用，減少耐火材料的廢棄，增大耐火材料的利用率，以提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，構(gòu)建“節(jié)約型社會(huì)”，走可持續(xù)性發(fā)展道路。 2工藝部分 2.1 生產(chǎn)工藝要點(diǎn) 理論基礎(chǔ)：鎂碳磚是70年代興起的耐火材料。它是以高溫死燒鎂砂或電熔鎂砂和碳素材料為原料，用各種碳質(zhì)結(jié)合劑制成的不燒耐火材料。鎂碳磚既保持了堿性耐火材料的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又徹底改變了以往堿性耐火材料中耐剝落性能差，容易吸收爐渣等故有缺點(diǎn)。 鎂砂原料是生產(chǎn)鎂碳磚的主要原料，鎂砂性質(zhì)對(duì)鎂碳磚的性能有著極其重要的影響。鎂砂中MgO含量對(duì)鎂砂顆粒在熔渣中有熔渣滲入時(shí)的熔損行為有很大的影響。MgO含量高，雜質(zhì)含量就少，結(jié)構(gòu)中硅酸鹽數(shù)量也少，從而就能降低方鎂石晶體被硅酸鹽分割的程度，提高鎂砂中方鎂石的直接結(jié)合程度，阻止熔渣對(duì)鎂砂的滲透熔損。石墨具有良好的導(dǎo)熱性與韌性，不易為爐渣所潤(rùn)濕，因而可阻止?fàn)t渣沿磚內(nèi)氣孔滲透，從而使碳復(fù)合耐火材料獲得良好的抗渣性和熱震穩(wěn)定性。微量雜質(zhì)的存在會(huì)對(duì)石墨的氧化產(chǎn)生顯著的催化作用，石墨是碳復(fù)合耐火材料的重要組成部分。 鎂碳磚的生產(chǎn)工藝流程從原料的破粉碎和篩分，各組分顆粒級(jí)配到混練、成型、熱處理、防滑處理，揀選、成品包裝。由于鎂碳磚不需要燒成，這樣就增加了泥料混練、制品成型和熱工處理等工序。鎂砂經(jīng)破碎、篩分、顆粒級(jí)配后與石墨均勻混合，然后加入樹(shù)脂結(jié)合劑，在摩擦壓磚機(jī)上成型，防滑處理干燥后制得成品。 （1）原料要求：鎂碳磚是指以鎂砂和石墨為主要原料生產(chǎn)的耐火制品。為了提高制品質(zhì)量和抗侵蝕能力，本次設(shè)計(jì)生產(chǎn)中利用的是電熔鎂砂。 （2）顆粒組成：顆粒組成確定的原則應(yīng)符合最緊密堆積原理和有利于燒結(jié)。一般粗顆粒、中顆粒、細(xì)顆粒按照所需磚的要求科學(xué)配比，使鎂碳磚的性能最大程度得到發(fā)揮，滿(mǎn)足使用的需求。 （3） 配料：將不同的顆粒組成的各種物料包括廢磚、結(jié)合劑和添加劑等進(jìn)行配料。在鎂碳磚的制作中，除了電熔鎂砂外，通常加入適量廢磚，節(jié)約成本，也能使資源得到再利用。 （4）混合：目前混煉過(guò)程采用兩類(lèi)混煉設(shè)備—高速混煉機(jī)、行星式混煉機(jī)或濕碾機(jī)。由于高速混煉機(jī)、行星式混煉機(jī)混出的料成分均勻，夾雜氣體少，成型性能好，且設(shè)備對(duì)物料完全封閉，防塵性能好。因此本設(shè)計(jì)采用高速混煉機(jī)進(jìn)行物料的混合。 （5）成型：首先要選擇合適噸位的壓力機(jī)。成型時(shí)要準(zhǔn)確控制泥料重量、確保布料均勻，打擊次數(shù)及輕重需要滿(mǎn)足要求。鎂砂是瘠性物料，且配料水分含量少，一般不會(huì)出現(xiàn)因空氣被壓縮而產(chǎn)生的過(guò)壓廢品，因此可采用高壓成型。 （6）干燥：坯需經(jīng)干燥車(chē)送入隧道干燥器在250~300℃之間高溫下作用,排除水分，物料與結(jié)合劑固化。鎂碳磚一般不用燒成，工藝比較簡(jiǎn)單，可以節(jié)約能源，我國(guó)的鎂砂和石墨資源比較豐富，所以鎂碳磚在我國(guó)的生產(chǎn)數(shù)量和質(zhì)量都在不斷提高。 2.1.1 原料選擇 鎂碳磚的主要原料包括：電熔鎂砂，石墨，鋁粉，酚醛樹(shù)脂。 1） 鎂砂的選取 優(yōu)質(zhì)鎂砂原料的條件：SiO2<1%，CaO、SiO2的值應(yīng)該在1.8~2.8的范圍內(nèi)，F(xiàn)e2O3+Al2O3含量小于1%，B2O3<0.05%，盡可能選擇SiO2含量低的鎂砂。 鎂碳磚中主要使用的是電熔鎂砂，電熔鎂砂是以菱鎂礦等為原料經(jīng)電弧爐熔煉達(dá)到熔融狀態(tài)冷卻后形成的。這是因?yàn)殡娙坻V砂方鎂石發(fā)育完全，結(jié)晶粒粗大、顆粒的體積密度大，是生產(chǎn)鎂碳磚中主要選用的原料。 鎂砂是耐火材料最重要的原料之一，用于制造各種鎂磚、鎂碳磚、搗打料、補(bǔ)爐料等。含有雜質(zhì)較多的，用于鋪筑煉鋼爐底等。在生產(chǎn)傳統(tǒng)的鎂質(zhì)耐火材料時(shí)，所強(qiáng)調(diào)的是鎂砂的高溫強(qiáng)度和耐蝕性能。因此，注重鎂砂的純度以及化學(xué)成分中的CaO/SiO2比和B2O3含量。CaO/SiO2過(guò)低，系統(tǒng)中就會(huì)出現(xiàn)CMS，C3MS2等低熔點(diǎn)含鎂硅酸鹽液相，從而增加了液相量：若CaO/SiO2>2，則形成C2S高溫相，液相量少，因此，CaO/SiO2>2是必要的，鎂砂中的B2O3含量與熔損指數(shù)之間表現(xiàn)出很強(qiáng)的相關(guān)性，隨著B(niǎo)2O3含量的增加，熔損指數(shù)增大。由于B2O3存在于方鎂石的晶界上，使晶界的耐火性能降低，并形成較多的低熔點(diǎn)硅酸鹽礦物，熔渣很容易沿著晶界侵入，將方鎂石分離成小單晶體，從而促進(jìn)了方鎂石向熔渣中流失。另外，由于B2O3的存在，促進(jìn)了MgO和C的反應(yīng)，使磚的組織結(jié)構(gòu)劣化，加速了磚的損耗。因此，用作鎂碳磚的鎂砂，B2O3含量要嚴(yán)格控制在0.7%以下。我國(guó)的天然鎂砂基本上不含B2O3，這是我國(guó)鎂砂在制造鎂碳磚方面具有很大的優(yōu)越性。電熔鎂砂主晶相方鎂石晶粒發(fā)育良好，晶體粗大，直接結(jié)合程度高，結(jié)構(gòu)致密，而少量硅酸鹽和其他結(jié)合礦物相呈孤立狀分布。這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使使電熔鎂砂比燒結(jié)鎂砂更耐高溫，在氧化氛圍中，能在2300℃以下保持穩(wěn)定，高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗渣性和常溫下抗水化性均較燒結(jié)鎂砂優(yōu)越，電熔鎂砂更充分的地發(fā)揮出方鎂石的一些優(yōu)越性能。表2.1為各國(guó)電熔鎂砂的理化指標(biāo)，為了便于電熔鎂砂的生產(chǎn)和選擇使用，對(duì)電熔鎂砂按理化指標(biāo)劃分成，其理化指標(biāo)見(jiàn)表2.2。 綜上所述，欲生產(chǎn)出高質(zhì)量高強(qiáng)度的鎂碳磚，須選擇電熔鎂砂，CaO/SiO2≥2，體積密度3.34g/cm3， 結(jié)晶發(fā)育良好，鎂砂本身氣孔率≤3%的鎂砂。所以本設(shè)計(jì)選用電熔鎂砂[4]。 表2.1各國(guó)電熔鎂砂的理化指標(biāo) 化學(xué)成分/% 中國(guó) 加拿大 法國(guó) 奧地利 日本 MgO 98.50 97.06 97.81 97.31 98.58 CaO 0.85 1.68 1.29 1.08 0.99 Fe2O3 0.38 0.63 0.25 0.27 0.08 Al2O3 0.20 0.17 0.75 0.65 0.08 SiO2 0.38 0.47 0.31 0.20 0.27 CaO/SiO2 2.24 3.57 4.30 5.40 3.67 體積密度/g·cm-3 3.52 3.54 3.53 3.58 3.51 平均晶體直徑/μm 222 454 222 235 530 表2.2電熔鎂砂理化指標(biāo) 牌號(hào) 化學(xué)成分/% 顆粒體積密度g·cm-3 MgO SiO2 CaO Fe3O3 Al2O3 FM990 ≥99.0 ≤0.3 ≤0.8 ≤0.3 ≤0.2 ≥3.5 FM985 ≥98.5 ≤0.4 ≤1.0 ≤0.4 ≤0.2 ≥3.5 FM980 ≥98 ≤0.6 ≤1.2 ≤0.6 ≤0.2 ≥3.5 FM975 ≥97.5 ≤1.0 ≤1.4 ≤0.7 ≤0.2 ≥3.45 FM970 ≥97 ≤1.5 ≤1.5 ≤0.8 ≤0.3 ≥3.45 FM960 ≥96 ≤2.0 ≤2.0 ≤0.9 ≤0.3 ≥3.35 2）石墨的選取 鎂碳磚一般選用天然鱗片狀石墨。天然鱗片狀石墨的這種性能對(duì)提高鎂碳磚的抗熱震性有利。此外與熔融金屬之間界面張力小，與熔渣之間有很大的濕潤(rùn)角。碳可以減少渣中氧化鐵提高渣的熔點(diǎn)。鎂碳磚的碳源選用石墨, 碳鋼液難潤(rùn)濕能防止?fàn)t渣向磚內(nèi)浸入, 有益于提高磚的抗侵蝕性。鱗片狀石墨的熔點(diǎn)在 3700℃左右，它的結(jié)晶格架為六邊形層狀結(jié)構(gòu)屬六方晶系。具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主，對(duì)分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。具有導(dǎo)熱率高以及熱膨脹系數(shù)和彈性模量低等特點(diǎn)，是優(yōu)秀的制備鎂碳磚的碳素原料。石墨的鱗片厚度隨純度的提高而提高，抗氧化性能也隨之提高，高溫失重變小，但是其價(jià)格也就越高。在鎂碳磚生產(chǎn)中需要根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)確定石墨的用量和品質(zhì)，選用的石墨應(yīng)分為兩個(gè)檔次, 易損部位如耳軸、渣線(xiàn)、裝料側(cè)的加長(zhǎng)磚宜選用L197 牌號(hào)石墨; 其他部位宜選用L195 牌號(hào)石墨。對(duì)石墨中SiO2 含量應(yīng)控制在最低范圍。 鎂碳磚的許多性能與石墨有密切的關(guān)系，隨著石墨用量增加時(shí)，鎂碳磚的熱導(dǎo)系數(shù)和熱穩(wěn)定性提高了，但是體積密度、常溫機(jī)械強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)有所下降。 碳能阻止熔渣進(jìn)入磚的結(jié)構(gòu)中。石墨材料具有很高的熱穩(wěn)定性而不熔化，特別具有撓性。在鎂質(zhì)耐火材料中配入一定數(shù)量的石墨有利于提高耐蝕能力和抗熔渣滲透能力，含15%石墨的MgO-C磚耐蝕性能好，高于15%石墨的MgO-C磚，由于容易受到環(huán)境氣氛的影響，其耐蝕性能則在很寬的范圍內(nèi)變化。配入MgO-C磚中石墨的數(shù)量是隨爐子的種類(lèi)，同一種爐子中不同的使用部位以及各自的操作條件而異。當(dāng)采用通用配方生產(chǎn)MgO-C磚時(shí)，爐渣中氧化鐵含量和出鋼溫度愈高，其含碳量應(yīng)愈低。但是，當(dāng)采用全碳基質(zhì)配方生產(chǎn)MgO-C磚時(shí)，其碳含量提高到20%以上，爐渣中氧化鐵的含量、冶煉溫度和出鋼溫度高時(shí)，卻有利于提高M(jìn)gO-C磚的使用壽命。當(dāng)使用大粒度（<1mm）石墨時(shí)，在MgO-C磚成型過(guò)程中產(chǎn)生殘余的變形，由于它的校正和石墨的拉制作用，使破壞能增大，因而提高了MgO-C磚的耐剝落性能。當(dāng)使用細(xì)粒子石墨（<0.03mm）時(shí)，可提高M(jìn)gO-C磚的致密度。同時(shí)其透氣度也低。因而難以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而提高了MgO-C磚的耐蝕性和氧化性能。 (1)熱導(dǎo)率：平行于層狀方向＞＞垂直于層狀方向； (2)線(xiàn)膨脹系數(shù)垂直于層狀方向＞＞平行于層狀方向； (3)耐壓性：垂直于層狀方向＞＞平行于層狀方向。 天然鱗片狀石墨優(yōu)異的特性賦予鎂制含碳制品良好的抗侵蝕性和耐剝落性，技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2.3。 表2.3 天然鱗片狀石墨技術(shù)指標(biāo) 名稱(chēng) LG100-98 LG100-97 LG100-96 LG100-95 固定碳 ≥98 ≥97 ≥96 ≥95 揮發(fā)分 ≤1.00 ≤1.20 ≤1.20 ≤1.20 水分 ≤0.50 ≤0.50 ≤0.50 ≤0.50 篩余量 ≥75 ≥75 ≥75 ≥75 3）結(jié)合劑 結(jié)合劑是指固結(jié)磨具中各類(lèi)結(jié)合劑與磨料粘結(jié)的材料。固結(jié)磨具通常采用陶瓷、樹(shù)脂、橡膠、菱苦土四大類(lèi)別結(jié)合劑。結(jié)合劑能夠直接影響到MgO-C磚氣孔率以及常溫強(qiáng)度等指標(biāo)，酚醛樹(shù)脂作為耐火材料結(jié)合劑，具有熱硬性，干燥強(qiáng)度高；固定碳含量高，能形成牢固的碳結(jié)合結(jié)構(gòu)；對(duì)石墨和各種耐火材料有良好的潤(rùn)濕性；與焦油瀝青相比對(duì)環(huán)境危害小。因此被廣泛用于碳復(fù)合耐火材料中作結(jié)合劑。試樣的顯氣孔率隨樹(shù)脂量的增加而降低，在樹(shù)脂量為5%～6%的區(qū)間有急劇的降低。綜上所述，生產(chǎn)鎂碳磚時(shí)，酚醛樹(shù)脂一般添加5%左右為宜。結(jié)合劑是生產(chǎn)鎂碳磚的關(guān)鍵材料?，F(xiàn)在生產(chǎn)鎂碳磚多數(shù)選用合成酚醛樹(shù)脂作為結(jié)合劑。 結(jié)合劑應(yīng)具備以下條件： a）常溫下能保持適當(dāng)?shù)恼扯群土鲃?dòng)性, 對(duì)鎂砂和石墨有良好的潤(rùn)濕性和親和性, 不產(chǎn)生時(shí)效硬化。 b）在熱處理過(guò)程中能進(jìn)一步聚合, 使制品具有較高的強(qiáng)度 c）在升溫過(guò)程中應(yīng)有較高的殘?zhí)夹? 并與其他碳素材料聚合, 使制品有良好的高溫性能。 d）常溫下硬化速度可以控制 e）有害物質(zhì)含量少，可改善作業(yè)環(huán)境 4）抗氧化劑 在MgO-C磚中，由于碳的氧化是損毀的主要原因，在MgO-C磚中添加少量的比碳更容易氧化的金屬或非金屬化合物作為添加劑是生產(chǎn)抗氧化性能高的MgO-C磚的一項(xiàng)重要的技術(shù)發(fā)展。鎂碳磚的氧化脫碳是導(dǎo)致其蝕損的重要原因。鎂碳磚脫碳后, 造成了基質(zhì)疏松、結(jié)合強(qiáng)度降低, 被爐渣滲透熔損, 鎂砂骨料脫落。因此向鎂碳磚中添加一些與氧的親和力大于碳的粉末, 可大大提高鎂碳磚的抗氧化能力及高溫強(qiáng)度。Al、Si通常被作為MgO-C磚的防氧化劑。它們可以減少開(kāi)口氣孔率；將CO（g）還原成C(S)，以抑制碳的消耗速度。生成碳化物和氧化物時(shí)則可使耐火材料致密化；形成表面保護(hù)層；提高熱態(tài)強(qiáng)度；促進(jìn)石墨的結(jié)晶長(zhǎng)大。MgO-C磚的抗氧化能力隨著Al的添加量的增加而提高。提高M(jìn)gO-C磚的強(qiáng)度，較粗顆粒的Al粉則是先熔融擴(kuò)散再氧化，熔化后余留的氣孔則難于愈合。但是Al粉粒度過(guò)細(xì)，會(huì)因氧化過(guò)快，導(dǎo)致MgO-C磚的殘余膨脹速度過(guò)快，膨脹量大，使制品內(nèi)部的瞬時(shí)應(yīng)力太大，從而導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生拱裂。因此，MgO-C磚規(guī)定Al粉的粒度為-150目或-200目。 目前主要通過(guò)抗氧化劑金屬鋁粉，提高鎂碳磚抗氧化性能?？寡趸瘷C(jī)理： a）金屬鋁粉與與氧反應(yīng)，避免碳與氧反應(yīng) b）新生成物相產(chǎn)生體積膨脹，封閉氣孔，磚的致密度增高，阻止熔渣滲透。 c）新生成物相在石墨和氧化鎂間“搭橋”，使其形成牢固結(jié)構(gòu)?？寡趸瘎┑募尤肓恳话銥?%~6%。 2.1.2 破粉碎 （1）粗碎：在原料倉(cāng)庫(kù)內(nèi)內(nèi)進(jìn)行，減小粉碎工段的噪音，粗碎設(shè)備選用顎式破碎機(jī)。 （2）粉碎：用于制磚生產(chǎn)的原料，由于配料粒度組成要求，一般采用短頭圓錐破碎機(jī)，其粒度組成較穩(wěn)定。粉碎后的物料中間顆粒較少，有利于控制磚坯和制品的體積密度和強(qiáng)度。 （3）細(xì)磨：細(xì)磨粉的細(xì)度一般控制在小于0.088mm的大于90%，采用的細(xì)磨設(shè)備為管磨機(jī)。 2.1.3 篩分 篩分就是利用多層的篩子把物料按需求進(jìn)行分級(jí)。達(dá)到規(guī)格的篩下料根據(jù)不同的粒度進(jìn)入相應(yīng)的料倉(cāng)，篩上料則是重返破粉碎工段重新破碎。震動(dòng)篩按照所需要的物料粒度，顆粒粒度為5~3mm、3~1mm、1~0mm，規(guī)定篩網(wǎng)孔徑大小，一般比臨界粒度稍大些。篩子的傾斜角度也必須考慮，通常的傾角在15度到20度之間。 2.1.4 物料的貯存 原料經(jīng)過(guò)破粉碎、細(xì)磨、篩分后，一般則是存放在貯料倉(cāng)內(nèi)以供配料時(shí)使用。當(dāng)物料進(jìn)入料槽時(shí)，粗細(xì)顆粒開(kāi)始分層，粗的顆粒滾到料槽的周邊，細(xì)粉在卸料口中央部位。當(dāng)物料卸料時(shí)，中間料先從卸料口流出，四周料下沉，而且分層流向中間，后從卸料口流出。 2.1.5 配料 （1）鎂碳質(zhì)制品生產(chǎn)中采用多級(jí)配料，可獲得較高的體積密度，特別是適當(dāng)增大粗顆粒及細(xì)粉配比，相應(yīng)減少中間顆粒的比例，可顯著提高磚坯的致密程度。只有符合緊密堆積原理的顆粒組成，才可能獲得致密的坯體結(jié)構(gòu)。多級(jí)配料應(yīng)滿(mǎn)足“兩頭大中間小”原則，盡量減少中間顆粒。 （2）鎂砂的粒度比一般鎂磚粗，這樣可以減少鎂砂粉的表面積，增加其化學(xué)穩(wěn)定性，粗顆?？刹捎?~0.5mm的顆粒65%，石墨粉18~22%（粒度<100~200目），鎂砂筒磨粉12~14%（粒度<0.1mm）。酚醛樹(shù)脂的加入量為5%~8%（以干量計(jì)算），再加入之前可加入烏洛托品（六次甲基四胺）0.3%~0.4%，促進(jìn)樹(shù)脂交聯(lián)產(chǎn)生固化作用。 （3）配料時(shí)可加入一部分廢磚，但加入量過(guò)多影響制品體積密度和高溫性能，加入量一般控制在10%~20%。 （4）為使配料精確，采用重量配料。 配料槽成排分布，料槽數(shù)量應(yīng)滿(mǎn)足品種和儲(chǔ)存量的要求。并留有1~3個(gè)機(jī)動(dòng)料槽。配料料槽的形狀及加料口的位置應(yīng)有利于減輕顆粒料的偏析?？紤]到顆粒料偏析對(duì)配料的影響，每個(gè)配料槽的的儲(chǔ)量應(yīng)按實(shí)際儲(chǔ)量的60%~70%計(jì)。配料的設(shè)備用微機(jī)控制的配料車(chē)。配料靈活，精確度高。 2.1.6 混練 泥料混練的效果直接關(guān)系著制品的質(zhì)量。因此混煉注意事項(xiàng): 1) 結(jié)合劑預(yù)熱至30~ 40 ℃ , 增加流動(dòng)性。 2) 嚴(yán)格控制樹(shù)脂加入量,要確保其均勻的潤(rùn)濕泥料并防止結(jié)團(tuán),要保證泥料的陳腐時(shí)間。 加料順序一般要求為，先加顆粒料待干混均勻后加入結(jié)合劑潤(rùn)濕其表面，然后加入細(xì)粉混合至攪拌均勻，這樣可以使細(xì)粉均勻的包裹在顆粒表面，有助于保證混料的均勻性及減少細(xì)粉的結(jié)球。鎂質(zhì)原料屬于瘠性料，故泥料須強(qiáng)化連混，混合時(shí)間一般為15~30分鐘，必須確?？偦鞜挄r(shí)間。鎂碳磚混料順序?yàn)椋? 鎂砂粗顆?！V砂中顆?！尤?shù)脂→石墨→鎂砂細(xì)粉→金屬鋁粉 2.1.7 成型 成型是指借助于外力和模型將坯料加工成規(guī)定尺寸和形狀的坯體過(guò)程。鎂碳磚成型應(yīng)采用大壓力壓磚機(jī)，國(guó)內(nèi)多采用摩擦壓磚機(jī)主要是由于摩擦壓磚機(jī)可以根據(jù)需要，反復(fù)加壓多次。成形時(shí)要準(zhǔn)確控制泥料重量、確保布料均勻, 加壓應(yīng)先輕后重的打法，模套上可以設(shè)計(jì)排氣縫隙的方法排氣。還可以采用真空脫氣的模套。脫氣的目的主要是避免磚坯產(chǎn)生層裂。 2.1.8 干燥 磚坯需經(jīng)干燥車(chē)送入隧道干燥器在250~300℃之間高溫下作用,排除水分，物料與結(jié)合劑固化，熱處理工序是影響樹(shù)脂結(jié)合的鎂碳磚強(qiáng)度和殘?zhí)剂康闹匾ば?，因而需要?yán)密確定與結(jié)合劑相適應(yīng)的熱處理溫度和熱處理時(shí)間等熱工制度，以便使鎂碳磚獲得足夠的低溫強(qiáng)度。 鎂碳磚一般不用燒成，工藝比較簡(jiǎn)單，可以節(jié)約能源，我國(guó)的資源比較豐富，所以鎂碳磚在我國(guó)的生產(chǎn)數(shù)量和質(zhì)量都在不斷提高。 2.1.9 成品倉(cāng)庫(kù) 成品一般按照品種、級(jí)別、磚型批號(hào)等來(lái)分類(lèi)貯放，堆放方式和堆放高度均按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。成品庫(kù)面積除設(shè)有貯存量占用面積外，還留有成品檢選、廢品堆放和運(yùn)輸通道所需最小面積，在設(shè)計(jì)中盡量計(jì)算準(zhǔn)確以做到即滿(mǎn)足工廠本身產(chǎn)量的需要同時(shí)也不浪費(fèi)。 2.2 工藝流程 2.2.1 工藝流程簡(jiǎn)述 根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)，生產(chǎn)鎂碳磚的原料主要包括電熔鎂砂、石墨、金屬鋁粉、結(jié)合劑酚醛樹(shù)脂。首先，由汽車(chē)將原料運(yùn)到原料倉(cāng)庫(kù)，電熔鎂砂用丙種堆積方式堆積，袋裝石墨、鋁粉、結(jié)合劑普通堆積于原料倉(cāng)庫(kù)。塊狀電熔鎂砂，通過(guò)鏟車(chē)送料于1個(gè)PEF250400顎式破碎機(jī)入口。使原料經(jīng)PEF250400顎式破碎機(jī)粗破，破碎后物料粒度要符合圓錐破碎機(jī)的給料粒度，物料經(jīng)帶式輸送機(jī)輸送到破粉碎車(chē)間，由帶式輸送機(jī)將鎂砂物料輸送到4個(gè)Ф900短頭圓錐破碎機(jī)的供料倉(cāng)進(jìn)行破碎，原料被破碎后，由TD250斗式提升機(jī)提升到樓上，經(jīng)三層振動(dòng)篩篩分，鎂砂篩中、下料分別進(jìn)入5.0~3.0mm，3.0~1.0mm和1.0~0mm的貯料倉(cāng)，與此同時(shí)不合格的篩上料送到Ф900短頭圓錐破碎機(jī)的供料倉(cāng)進(jìn)行再破碎。部分篩下料1.0~0mm經(jīng)B=500mm可逆帶式輸送機(jī)進(jìn)到管磨機(jī)的供料槽，通過(guò)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入管磨機(jī)進(jìn)一步的磨碎。，使物料在管磨機(jī)中細(xì)磨成小于0.088mm的細(xì)粉，磨好的細(xì)粉由螺旋輸送機(jī)送到細(xì)粉料倉(cāng)，等待配料。金屬鋁粉，石墨，通過(guò)客貨電梯送到料倉(cāng)層，由電動(dòng)葫蘆運(yùn)送到相應(yīng)的料倉(cāng)中。結(jié)合劑酚醛樹(shù)脂由手動(dòng)托盤(pán)運(yùn)送到外加劑料倉(cāng)中。物料準(zhǔn)備就緒后用電子配料車(chē)將各種粒度的電熔鎂砂顆粒，細(xì)粉，石墨，金屬鋁粉進(jìn)行配料，配好的物料直接進(jìn)入6個(gè)600L高速混練機(jī)，經(jīng)15-20min的混練后，泥料倒入泥料灌，不合格泥料返回高速混練機(jī)重新混合。用橋式起重機(jī)將泥料罐吊到壓磚機(jī)供料倉(cāng)，用壓磚機(jī)成型，共13臺(tái)摩擦壓磚機(jī)1臺(tái)液壓機(jī)。成型成品放在干燥車(chē)上，送到干燥工段的存放處等待干燥，采用7條隧道式電加熱干燥器干燥，干燥后經(jīng)3噸電拖車(chē)將窯車(chē)?yán)礁稍镘?chē)存放處，磚坯冷卻后進(jìn)行檢選，不合格的廢磚運(yùn)回原料倉(cāng)庫(kù)以備后用，合格的磚坯包裝后進(jìn)入成品庫(kù)。 2.2.2 工藝流程論證 （1）原料倉(cāng)庫(kù). 原料倉(cāng)庫(kù)的布置隨原料進(jìn)廠的方式和原料倉(cāng)庫(kù)的類(lèi)型不同而有較大的差異，在進(jìn)行料倉(cāng)布置時(shí)應(yīng)結(jié)合倉(cāng)庫(kù)位置和廠房結(jié)構(gòu)作出合理的安排。本設(shè)計(jì)的原料有電熔鎂砂97.5、電熔鎂砂96、石墨、酚醛樹(shù)脂、防氧化劑Al粉。本設(shè)計(jì)根據(jù)原料特點(diǎn)采用汽車(chē)運(yùn)輸，由于接近原料產(chǎn)地和產(chǎn)量大的原因，原料在原料倉(cāng)庫(kù)存放時(shí)間較短。為防止它們?cè)谠蟼}(cāng)庫(kù)受潮和混合，原料倉(cāng)庫(kù)采用封閉式單側(cè)卸料的方式，原料之間設(shè)有擋墻來(lái)防止原料混料。 （2） 破碎工段 耐火廠所用的各種原料最大塊度一般不大于300mm，本設(shè)計(jì)原料通過(guò)顎式破碎機(jī)粗碎后通過(guò)皮帶運(yùn)送到圓錐破碎機(jī)細(xì)破后經(jīng)斗式提升機(jī)提升后通過(guò)篩分機(jī)篩分，篩上料返回到圓錐破碎機(jī)，篩下料進(jìn)入配料倉(cāng)，根據(jù)料倉(cāng)存料情況，部分料進(jìn)入管磨機(jī)磨細(xì)粉。 顎式破碎機(jī)為間歇作業(yè)，效率較低，在相同產(chǎn)量條件下與其他破碎機(jī)相比，允許入料塊度較大。 短頭圓錐破碎機(jī)具有產(chǎn)品中間顆粒少，揚(yáng)塵較少及破碎部件磨損較輕的特點(diǎn)，其缺點(diǎn)是破碎比小。 管磨機(jī)用于磨碎各種原料、熟料、廢坯及廢磚，為混合工序。根據(jù)工藝不同，入磨料可用粉碎后未經(jīng)篩分的料、或篩分后的篩上料、篩中料、及篩下料。耐火廠的磨碎系統(tǒng)，一般不配置篩分設(shè)施，而用加料量控制出料細(xì)度。一般規(guī)定<0.088毫米的細(xì)粉應(yīng)不少于85%，操作較好是，可達(dá)90~95% 原料是經(jīng)過(guò)推車(chē)送入顎式破碎機(jī)進(jìn)行粗破，然后通過(guò)傳送帶到短頭圓錐破碎機(jī)細(xì)碎，接著通過(guò)振動(dòng)篩篩分，篩上料返回圓錐破碎機(jī)再次破碎，篩下料進(jìn)入各自料倉(cāng)。生產(chǎn)中所需要的粉料通過(guò)管磨機(jī)進(jìn)行磨粉。 （3）配料工段 生產(chǎn)時(shí)根據(jù)需要采用微機(jī)控制三斗稱(chēng)量車(chē)進(jìn)行自動(dòng)稱(chēng)料，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。 （4） 混料工段 生產(chǎn)時(shí)根據(jù)需要采用微機(jī)控制三斗稱(chēng)量車(chē)進(jìn)行自動(dòng)稱(chēng)料，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。 濕碾機(jī)為間歇式混合設(shè)備，能使泥料混拌均勻和使顆粒間捏合密實(shí)?；旌显O(shè)備內(nèi)的混合作業(yè)，常分兩個(gè)階段，一般先是干料混拌均勻，然后加入結(jié)合劑，促使顆粒間相互緊密接觸，成為具有塑性的泥料。有時(shí)亦可將部分物料隨結(jié)合劑加入，細(xì)分最后加入。 鎂碳磚的加料順序一般要求為：鎂砂粗顆?！V砂中顆?！尤?shù)脂→鎂砂細(xì)粉+石墨+金屬鋁粉，必須確?？偦鞜挄r(shí)間。 （5） 成型設(shè)備 成型設(shè)備應(yīng)滿(mǎn)足磚坯組織致密和均勻，外型光潔整齊、無(wú)夾層及裂紋等要求。磚坯質(zhì)量的優(yōu)劣除與顆粒配合及泥料的塑性等因素有關(guān)外，還取決于成型壓力與壓制工藝等因素。摩擦壓磚機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、換模迅速以及設(shè)備較低，用于壓制磚型較大，外形復(fù)雜的磚。 （6） 熱處理工段 選用電加熱干燥器，和燃料式干燥器相比，節(jié)能，環(huán)保，可以控制溫度，不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)影響制品質(zhì)量。 由于產(chǎn)量比較大，本設(shè)計(jì)選用了7條電加熱隧道干燥器，干燥后制品水分一般控制小于1%。 2.3 工藝參數(shù) 本設(shè)計(jì)的粒度配比見(jiàn)表2-1。 表2-1 鎂碳磚配料比 磚　　種 配　比 (%) 外加劑(%) 電熔鎂砂97.5 電熔鎂砂96 石墨 金屬鋁粉 酚醛樹(shù)脂 MT-14B 86 — 14 3 3 MT-18C — 82 18 3 3 本設(shè)計(jì)鎂碳磚生產(chǎn)的干燥制度見(jiàn)表2-2。 表 2.2 干燥制度 干燥器類(lèi)型 長(zhǎng)×寬×高 (mm) 數(shù) 量 (條) 干燥 裝磚 (kg／車(chē)) 干燥 時(shí)間 (h) 干燥 廢品率 (%) 干燥 前水分 (%) 干燥 后水分 (%) 熱風(fēng)進(jìn) 口溫度 (℃) 熱風(fēng) 出口溫(℃) 24500×1000×1650 7 1000 18 3 3.0~4.0 ＜0.5 200 40~50 2.4 物料平衡計(jì)算 制磚部分物料平衡計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表2-3。 表2-3 物料平衡計(jì)算參數(shù),% 計(jì)算參數(shù) 轉(zhuǎn)爐鎂碳磚 MT14-B 鎂碳磚 MT-18C 名稱(chēng) 符號(hào) 干燥綜合廢品率 F2 3 3 泥料的循環(huán)混練量 F3 10 10 鎂碳磚的配比系數(shù) K 1 1 石墨配比 P 14 18 石墨的灼減量 L2 0 0 石墨在原料倉(cāng)庫(kù)中的水分 W2 0 0 配料時(shí)石墨的水分 W3 0 0 電熔鎂砂水分 W1 0 0 酚醛樹(shù)脂外加量 q1 3 3 金屬鋁粉的外加量 q2 3 3 原料加工、運(yùn)輸損失（包括破粉碎、配料、混合成型工序） L3 2 2 管磨機(jī)加入量 q3 24 22 原料在倉(cāng)庫(kù)中的存放損失 L1 0.5 0.5 干燥廢品回收率 T 95 95 換算系數(shù) K1 K1=K K1=K 酚醛樹(shù)脂的貯運(yùn)損失 L5 2 2 鋁粉貯運(yùn)損失 L6 2 2 車(chē)間生產(chǎn)班制見(jiàn)表2-4 表 2-4 生產(chǎn)班制 工作班制 原料倉(cāng)庫(kù) 粉碎磨碎 混合 成型 干燥 成品庫(kù) 年工作日 365 365 365 365 365 365 日工作班 2 2 2 2 3 2 班工作時(shí) 8 8 8 8 8 8 MT-14B制磚部分物料平衡見(jiàn)表2-5。 表 2-5 MT-14B制磚部分物料平衡表 生產(chǎn)工序 項(xiàng)　　　目 符號(hào) 生產(chǎn)班制 日／班／時(shí) 物料量，噸 年 日 班 時(shí) 原料倉(cāng)庫(kù) 原料倉(cāng)庫(kù)總存放量 其中：電熔鎂砂97.5 回收廢磚坯 石墨 酚醛樹(shù)脂 金屬鋁粉 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 Q17 365/2/8 19030.562 15837.417 528.866 2664.279 568.062 568.062 52.138 43.390 1.449 7.299 1.556 1.556 26.069 21.695 0.724 3.650 0.778 0.778 3.259 2.712 0.091 0.456 0.097 0.097 破碎 總破碎量DMS97.5 Q10 365/2/8 18935.419 51.878 25.939 3.242 磨碎 總磨碎量DMS97.5 Q11 365/2/8 4544.498 12.450 6.225 0.778 配料 總配料量 其中：電熔鎂砂97.5 石墨 酚醛樹(shù)脂 金屬鋁粉 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 365/2/8 18556.701 15938.763 2709.677 556.701 556.701 50.840 43.668 7.424 1.525 0.097 25.420 21.834 3.712 0.763 0.763 3.178 2.72 0.464 0.095 0.095 混合 成型 總混合量 總成型量 Q4 Q3 365/2/8 20618.557 18556.701 56.489 50.840 28.245 25.420 3.530 3.178 干燥 成品庫(kù) 總干燥量 總成品量 Q2 Q1 365/3/8 18556.701 18000 50.840 49.315 16.947 16.438 2.118 2.055 MT-18C制磚部分物料平衡見(jiàn)表2-6。 表2-6 MT-18C 制磚部分物料平衡表 生產(chǎn)工序 項(xiàng)　　　目 符號(hào) 生產(chǎn)班制 日／班／時(shí) 物料量，噸 年 日 班 時(shí) 原料倉(cāng)庫(kù) 原料倉(cāng)庫(kù)總存放量 其中：電熔鎂砂96 回收廢磚坯 石墨 酚醛樹(shù)脂 金屬鋁粉 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 Q17 365/2/8 33832.110 26663.413 940.206 6089.780 1009.889 1009.889 92.691 73.05 2.576 16.684 2.767 2.767 46.345 36.525 1.288 8.342 1.383 1.383 5.793 4.566 0.161 1.043 0.173 0.173 破碎 總破碎量DMS96 Q10 365/2/8 33662.950 92.227 46.114 5.764 磨碎 總磨碎量DMS96 Q11 365/2/8 7405.849 20.290 10.145 1.268 配料 總配料量 其中：電熔鎂砂96 石墨 酚醛樹(shù)脂 金屬鋁粉 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 365/2/8 32989.691 27051.546 5938.144 989.691 989.691 90.383 74.114 16.269 2.711 2.711 45.191 37.057 8.134 1.356 1.356 5.649 4.632 1.217 0.169 0.169 混合 成型 總混合量 總成型量 Q4 Q3 365/2/8 36655.212 32989.691 100.425 90.383 50.213 45.191 6.277 5.649 干燥 成品庫(kù) 總干燥量 總成品量 Q2 Q1 365/3/8 32989.691 32000 90.381 87.671 30.127 29.224 3.766 3.653 MT-14B制磚部分物料平衡系數(shù)見(jiàn)表2-7。 表 2-7 MT-14B 制磚部分物料平衡系數(shù)表 電熔鎂砂97.5與石墨比 綜合成品率 6.14:1 97% 破、粉碎 總破、粉碎量 DMS97.5 18935.419 干燥 總干燥量 干燥廢品量 18556.701 556.701 總磨粉量DMS97.5 4544.498 原料倉(cāng)庫(kù) 總存放量 DMS97.5 廢磚廢坯 石墨 外加酚醛樹(shù)脂 外加鋁粉 19030.562 15837.417 528.866 2664.279 568.062 568.062 總成型量（系指合格磚坯量） 配比系數(shù)（k值） 總混合量 18556.701 1 20618.557 配料 總配料量 DMS97.5 石墨 外加酚醛樹(shù)脂 鋁粉 18556.701 15938.763 2709.677 556.701 556.701 酚醛樹(shù)脂 568.062 MT-18C制磚部分物料平衡系數(shù)見(jiàn)表2-8。 表2-8 MT-18C制磚部分物料平衡系數(shù)表 電熔鎂砂96與石墨比 綜合成品率 9:1 97% 破、粉碎 總破、粉碎量 電熔鎂砂96 33662.95 干燥 總干燥量 干燥廢品量 32989.691 989.691 總磨粉量 7405.849 原料倉(cāng)庫(kù) 總存放量 電熔鎂砂96 廢磚坯 石墨 外加酚醛樹(shù)脂 外加鋁粉 33832.11 26663.413 940.206 6089.780 1009.889 1009.889 總成型量（系指合格磚坯量） 配比系數(shù)（k值） 總混合量 32989.691 1 36655.212 配料 總配料量 電熔鎂砂96 石墨 外加酚醛樹(shù)脂 外加鋁粉 32989.691 27051.546 5938.144 989.691 989.691 樹(shù)脂存放量 1009.889 2.5生產(chǎn)設(shè)備 根據(jù)設(shè)備的選型計(jì)算得到主機(jī)平衡表，見(jiàn)表2-9。 表 2-9 主機(jī)平衡表 工序 名稱(chēng) 設(shè)備及規(guī)格 產(chǎn)品 主機(jī)作業(yè)率 （%） 　　生產(chǎn)能力（噸／時(shí)） 　　設(shè)備臺(tái)數(shù)（臺(tái)） 要求主機(jī)產(chǎn)量 主機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量 要求主機(jī)臺(tái)數(shù) 設(shè)計(jì)的臺(tái)數(shù) 破碎 PEF250×400顎式破碎機(jī) MT-14B MT-18C 80 3.486 5.908 12~15 0.291 0.492 1 粉碎 Ф900短頭圓錐破碎機(jī) MT-14B MT-18C 60 4.647 7.878 4~4.5 1.162 1.969 4 磨碎 Φ1500×5700管磨機(jī) MT-14B MT-18C 75 1.297 1.691 2.5~3 0.519 0.676 2 混合 600L高速混練機(jī) MT-14B MT-18C 70 5.044 8.967 2.7 1.187 3.321 6 成型 800噸摩擦壓磚機(jī) 1000噸摩擦壓磚機(jī) 1200噸液壓壓磚機(jī) MT-14B MT-18C 70 70 90 6.305 5.044 0.981 1 1 6.305 5.044 0.981 7 6 1 干燥 干燥器24.5米7條 — 100 5.296 0.7 6.884 7 輔助設(shè)備（提升和運(yùn)輸設(shè)備）見(jiàn)表2-10 表 2-10 輔助設(shè)備表 設(shè)備名稱(chēng)及規(guī)格 數(shù)量 備注 B=500可逆皮帶輸送機(jī) 2 L=27000mm 帶式輸送機(jī) 2 L=30000mm Φ1000×3500單倉(cāng)空氣輸送泵 螺旋輸送機(jī) 1 — TD250斗式提升機(jī) 4 L=27300mm 熱處理設(shè)備見(jiàn)表2-11 表2-11 熱處理設(shè)備 名稱(chēng) 規(guī)格（長(zhǎng)×寬×高）m 數(shù)目/輛 干燥器 24.5×1.0×1.65 7 干燥車(chē) 成型工段 1.2×0.85×1.45 28 干燥器內(nèi) 140 等待干燥 48 晾磚場(chǎng)地 48 檢修場(chǎng)地 3 2.6倉(cāng)庫(kù)設(shè)施 本設(shè)計(jì)的原料倉(cāng)庫(kù)為封閉式，單側(cè)卸料。其中各種原料的運(yùn)輸方式見(jiàn)表2-12。 表2-12 各種原料的運(yùn)輸方式 原料 運(yùn)料方式 搬運(yùn)方式 電熔鎂砂97.5 汽車(chē) 推車(chē) 電熔鎂砂96 汽車(chē) 推車(chē) 石墨 汽車(chē) 推車(chē) Al粉 汽車(chē) 推車(chē) 廢磚、廢坯 推車(chē) 推車(chē) 各種原料和成品貯量、堆放方式及倉(cāng)庫(kù)的規(guī)格見(jiàn)表2-13。 表 2-13 原料和成品貯量、堆放方式及倉(cāng)庫(kù)的規(guī)格 倉(cāng)庫(kù)名稱(chēng) 物料名稱(chēng) 堆放形式 貯存天數(shù)（天） 長(zhǎng)度(米) 寬度(米) 原料倉(cāng)庫(kù) 電熔鎂砂97.5 丙種堆積 30 18.95 24 電熔鎂砂96 乙種堆積 30 20.896 石墨 帶裝 30 6 Al粉 帶裝 30 6 成品庫(kù) 成品磚 堆積 30 100 24 3生產(chǎn)技術(shù)檢查系統(tǒng)說(shuō)明 3.1 檢查內(nèi)容 主要揀選設(shè)備工具：平板、卷尺、塞尺等。 工藝技術(shù)規(guī)定：磚的尺寸允許偏差和外觀要求按國(guó)標(biāo)和用戶(hù)要求執(zhí)行；制品不允許有斷裂層面；出窯時(shí)輕拿輕放，高提不撈，保證不掉邊角；輕度扭曲不良品，加工合格后再包裝落垛；檢出的不合格品用推車(chē)送到原料倉(cāng)庫(kù)集中處理。 成品車(chē)間的生產(chǎn)技術(shù)檢查內(nèi)容見(jiàn)表3-1。 表 3-1 檢查內(nèi)容 品種 測(cè)試內(nèi)容 轉(zhuǎn)爐煉鋼用鎂碳磚MT-14B 體積密度、顯氣孔率、常溫耐壓強(qiáng)度、 抗氧化性、高溫抗折強(qiáng)度 轉(zhuǎn)爐煉鋼用鎂碳磚MT-18C 體積密度、顯氣孔率、常溫耐壓強(qiáng)度、 抗氧化性、高溫抗折強(qiáng)度 3.2 檢查方法 （1）測(cè)試方法