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1 緒論 1.1 電熔再結(jié)合鎂鉻磚的發(fā)展歷史 在1913~1915年，將鉻礦和鎂砂搭配起來生產(chǎn)了MgO-Cr2O3磚，而穩(wěn)定生產(chǎn)燒成的或者化學結(jié)合不燒成的MgO-Cr2O3磚大約是在1935年。在此期間側(cè)重于生產(chǎn)MgO-Cr2O3磚，即鉻礦含量較高的磚。鎂砂- 鉻礦配合的耐火材料，高溫體積穩(wěn)定性好，對溫度急變不敏感，高溫強度大；同時由于他們的化學性質(zhì)呈堿性，被迅速的推廣應用。特別是含鎂砂約55%~65%和鉻礦約45%~5%的MgO-Cr2O3磚先后經(jīng)過約20年的發(fā)展，便迅速的取代了平爐和電爐中的許多久產(chǎn)品。 大約在1955年以后，美國、英國和歐洲各國迅速往堿性平爐爐頂過渡，1959年完成了直接結(jié)合MgO-Cr2O3磚的首批研究工作。約在1962年，直接結(jié)合MgO-Cr2O3磚投入了市場。 目前，耐火材料工業(yè)生產(chǎn)各種成分的含鉻堿性耐火材料，已有鎂鉻質(zhì)、鉻鎂質(zhì)、電熔鉻尖晶石質(zhì)、鎂橄欖石鉻質(zhì)和鉻橄欖石等許多制品。但是自80年代后期以來世界上的MgO-Cr2O3系耐火材料的使用量卻下降了，MgO-Cr2O3系耐火材料生產(chǎn)和應用量減少的直接原因是在生態(tài)學上有害的CrO3形成于耐火材料的相界，在鉻礦與堿、CaO、BaO和SiO2等氧化物接觸時，Cr3+→Cr6+的轉(zhuǎn)變在空氣中在空氣中加快，它對人們的健康有害。因此，都主張限制甚至取消MgO-Cr2O3系耐火材料的生產(chǎn)和應用。不過，正如第33屆國際耐火材料研討會所指出的，對于爐外精煉用耐火材料來說，最耐侵蝕的耐火材料依然是鎂鉻磚。此外，有色冶金（特別是銅冶煉工業(yè)）用耐火材料除了MgO-Cr2O3系耐火材料之外，目前，尚無更適合的取代材料。 1.2電熔再結(jié)合鎂鉻磚的應用 電熔結(jié)合鎂鉻磚廣泛應用在冶金爐渣蝕最嚴重的部位,如爐外精煉裝置AOD爐風眼區(qū)；RH爐真空室下部槽及浸漬管；VOD爐渣線；重有色冶金（銅、鉛、錫、鎳等）轉(zhuǎn)爐風口區(qū)；閃速爐反應塔，沉淀池；陽極爐渣線，艾薩爐渣線，貧化電爐渣線及出渣口；堿性耐火材料窯爐高溫帶等。 2 工藝部分 2.1 工藝的理論基礎(chǔ) 用電熔方法使鎂砂與鉻礦(輕燒鎂粉或菱鎂石與鉻礦)充分均勻地反應，合成結(jié)構(gòu)更理想的方鎂石固溶體和尖晶石固溶體鎂鉻原料，再結(jié)合鎂鉻磚就是用此原料制磚稱為熔粒再結(jié)合鎂鉻磚。由于制磚原料較純，都需要在1750℃以上高溫或超高溫下燒成。其顯微結(jié)構(gòu)特征是尖晶石等組元分布均勻、氣孔率低、耐火物晶粒之間為直接接觸、耐壓強度高、抗侵蝕性好、高溫強度高等，但缺點是熱震穩(wěn)定性較差。 2.1.1 與MgO-Cr2O3系耐火材料有關(guān)的相平衡 MgO-Cr2O3系耐火材料是用鎂砂和鉻礦生產(chǎn)的一種堿性耐火材料，它的組成實際上屬于MgO-CaO-SiO2-FeO-Fe2O3-Al2O3-Cr2O3七元系統(tǒng)。組成鉻礦顆粒的礦物為鉻鐵礦尖晶石，又稱鉻礦尖晶石，即,它基本上是和四種尖晶石固溶體。這四種尖晶石在四元系系統(tǒng)中的位置如圖2.1所示，其熔點分別為： ，2400℃；,2105℃;,2160℃;和，1780℃。都是高熔點耐火的復合氧化物[1]。 圖2.1鉻礦組成的四面體的尖晶石矩形截面系統(tǒng) （1）系統(tǒng)。里鮑德和米安發(fā)表了在的氣氛下的系統(tǒng)的研究結(jié)果。1965年，霍夫曼又繪制了與鐵平衡的系統(tǒng)的另一種相圖形式。他們各自的相圖如圖2.2和圖2.3所示。圖2.2表明，可見尖晶石的耐火度可達2100℃，只有接近本身的成分才超過它。 圖2.2 系統(tǒng)（CO2/H2的氣氛） 圖2.3 系統(tǒng)（與鐵平衡） （2）系統(tǒng)。米安和宗宮制作的系平衡相圖如圖2.4所示。 圖2.4 -系統(tǒng)在空氣中的關(guān)系 此相圖表明了在氧化性的條件下，當中加入時，氧化鐵可以被亞鉻酸鐵所飽和的情形。圖中標明了尖晶石的區(qū)域大致上是和間的固溶體范圍。此結(jié)果與洛弗爾、里格比和格林指出的和具有無限互溶性的結(jié)論是一致的。 （3）系統(tǒng)。三元系相圖如圖2.5所示。而奧斯本和米安繪制的三元相圖固面圖如 2.6所示。 圖2.5 三元系統(tǒng)相圖 圖2.6 三元系統(tǒng)固面圖 由圖2.6看出，三元系中沒有三元化合物。這兩幅圖表明，由于MgO含量增加，配料的組成點將移入亞三元系內(nèi)，其固化溫度為1850℃，說明系耐火材料的高溫性能比系耐火材料的高溫性能優(yōu)越，它們?yōu)樯a(chǎn)系耐火材料提供重要的依據(jù)，并劃定了鎂鉻質(zhì)、鉻鎂質(zhì)、鎂橄欖石鉻質(zhì)、鉻鎂橄欖石質(zhì)耐火材料各相區(qū)的范圍，因而該三元相圖是含鉻鎂質(zhì)及鎂橄欖石質(zhì)耐火材料的基本相圖。 2.1.2原料的技術(shù)指標 表2-1原料的技術(shù)指標 項目 品質(zhì) MgO% Ge2O3% SiO2 % Fe2O3% 顯氣孔率% 體積密度g/cm3 常溫耐壓強度/MPa 電熔再結(jié)合 MGe-20 ≥63 ≥20 ≤4 —— ≤18 ≥3.15 ≥50 電熔再結(jié)合 MGe-18 ≥81 ≥18 ≤1.6 —— ≤18 ≥3.15 ≥45 2.1.3影響電熔再結(jié)合鎂鉻磚性能的主要因素 熔渣與耐火材料都是氧化物體系，他們之間的潤濕性很好；熔渣易滲入耐火材料氣孔，并相互作用，形成一層甚厚的與原磚（即未變層）在化學性質(zhì)與物理性質(zhì)上不同的致密變質(zhì)層。變質(zhì)層與未變層之間熱膨脹性不同，當溫度發(fā)生大的波動時，變質(zhì)層與未變層的邊界處就會產(chǎn)生很大的應力，這些應力就導致產(chǎn)生一些平行于熱面（工作面）的裂紋，從而開裂、剝落。這種剝落稱為結(jié)構(gòu)剝落。結(jié)構(gòu)剝落對耐火材料襯造成的危害要比高溫下熔體的熔蝕大得多。 根據(jù)對各鋼廠RH精煉爐用后鎂鉻磚的觀察、測量，皆發(fā)現(xiàn)在距熱面10到30mm處有平行于熱面的裂紋，證明確實存在結(jié)構(gòu)剝落。 溫度波動越大，對耐火材料損傷越厲害 真空與吹氧下，鎂鉻磚中的一些成分的氣化逸出，會導致鎂鉻磚中晶粒或顆粒之間的結(jié)合減弱、鬆弛，結(jié)構(gòu)惡化；在高速鋼流的沖出下，很容易被沖蝕掉。 2.1.3.1鉻礦的選擇 鉻礦配入的粒度越小，Mg-Cr磚中形成的尖晶石就越多，材料的荷重軟化溫度也越高。說明在生產(chǎn)荷重軟化溫度高的Mg-Cr磚時，其鉻礦應以小粒度加入Mg-Cr磚的配料中。此外，在鎂磚中引入鉻礦主要是為了提高Mg-Cr磚的抗熱震性。但在水泥回轉(zhuǎn)窯上使用時，水泥混合料中的堿組分最先與尖晶石反應，使Mg-Cr系耐火材料受到侵蝕。這說明高荷重軟化溫度與高耐侵蝕性不能同時要求，在配料的粒度方面必須權(quán)衡考慮。因此，在生產(chǎn)Mg-Cr磚時要根據(jù)使用條件來選擇鉻礦配入的粒度[1]。 2.1.3.2 添加劑對Mg-Cr磚的性能的影響 關(guān)于添加劑對Mg-Cr磚性能的影響。人們已經(jīng)作了許多的研究工作。例如ZrO2能夠提高Mg-Cr磚的致密度、常溫耐壓強度、高溫強度、熱穩(wěn)定性和抗侵蝕能力。Cr2O3可降低Mg-Cr磚的氣孔率，同時提高抗侵蝕能力。為了提高Mg-Cr磚的耐蝕性能，還可以采用添加MgO或者鉻鐵礦微粉以及Fe-Cr等方法。[1]特別是后者，與未添加的相比，具有極高的耐蝕性能。通過進一步提高鉻鐵礦含量還有可能使Mg-Cr磚的抗剝落性能得到提高。此外，通過在基質(zhì)中加入超細粉能夠顯著提高耐蝕性。其原因是：超細粉原料促進了燒結(jié)從而強化了基質(zhì)部分。根據(jù)燒結(jié)機理，原料粒徑越小，燒結(jié)速度越大，因而材料也越容易燒結(jié)。此外由于配入了超細粉原料，使粒子之間的接觸點增多了，除了易于燒結(jié)之外，氣孔也易于密閉化，這有利于提高材料的耐蝕性能。 2.1.4 破粉碎 實驗和理論計算表明，單一尺寸顆粒組成的泥料不能獲得致密的坯體。因此，塊狀原料經(jīng)檢選后必須進行破粉碎，以達到制備泥料的粒度要求。 MGe-20與MGe-18的生產(chǎn)過程中，將原料從200mm左右的大塊物料破粉碎到2.5~0.088mm的粉料，采用連續(xù)粉碎作業(yè)，并根據(jù)破粉碎設(shè)備的結(jié)構(gòu)和性能特點，使用相應的設(shè)備。在此采用顎式破碎機、對輥破碎機、雷蒙磨等對原料進行粉碎作業(yè)。 2.1.5 篩分 原料破粉碎后粗中顆?；煸谝黄稹榱双@得符合規(guī)定尺寸的顆粒組分，需要進行篩分。篩分是將粉碎物料通過單層或多層篩子按其尺寸大小不同分成若干粒度級別的過程。物料的篩分也是物料的分級。耐火材料生產(chǎn)過程中，物料的級配是關(guān)鍵，關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，而級配必須進行物料分級，這是篩分的目的之一。 篩分過程中，通常將通過篩孔的物料稱為篩下料，殘留在篩孔上粒徑較大的物料稱為篩上料，在循環(huán)粉碎作業(yè)中，篩上料一般通過管道重返破碎機進行再粉碎。本設(shè)計的主要篩分設(shè)備是振動篩，其篩分效率高達90%。 原料篩分時，篩網(wǎng)孔徑選擇主要根據(jù)臨界粒度要求而定。一般要比臨界粒度稍大些，同時也要考慮到篩子的傾斜度。生產(chǎn)實踐表明，當篩子的傾斜角度在15度時，網(wǎng)孔直徑應比臨界粒度約增大10%；傾斜角為20度時，則增大15%左右；傾斜角為25度時，要增大25%左右。通常振動篩的傾斜角為15度--20度，最大不超過25度。 2.1.6 物料的貯存 原料經(jīng)破粉碎、細磨、篩分后，一般存放在貯料倉內(nèi)供配料使用。粉料在貯料槽中并不是單一粒度，而是由各種大小顆粒組成的。當物料進入料槽時，粗細顆粒開始分層，粗的顆粒滾到料槽的周邊，細粉在卸料口中央部位。當物料卸料時，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，從而造成顆粒偏析現(xiàn)象。 目前，生產(chǎn)中解決貯料倉顆粒偏析的方法主要有以下幾種： （1）對粉料進行多級篩分，使同一料倉內(nèi)的粉料粒級差值小些； （2）經(jīng)常保持料倉內(nèi)粉料在三分之二容積以上； （3）增加注料口，即多口上料，以減少加料時料倉內(nèi)的分層現(xiàn)象或減少料倉截面積； （4）原料在破碎前加入適量的水，使粗顆粒與細顆粒粘附在一起，減少顆粒偏析現(xiàn)象； （5）采用小容積的壁呈曲線狀的料倉，減少料倉下部各截面的等截面積差，以減少偏析和料倉內(nèi)的棚料現(xiàn)象。 （6）中央孔管法。在料倉中設(shè)一多方有孔的管子，物料通過多個“窗口”從不同高度、不同方向進入料倉[2]。 2.1.7 配料 耐火材料的配料是將各種不同品種，組分和性質(zhì)的原料以及將各級粒度的熟料顆粒按一定比例進行配合的工藝。各種原料的配合是為了獲得一定性質(zhì)的制品。粒度的配合是為了獲得最緊密堆積的或特定粒狀結(jié)構(gòu)的坯體。坯料的顆粒組成對坯體的致密度有很大的影響。預使多級不同粒度的顆粒組成的堆積體密度得到提高，必須使粗顆粒中的空隙全部由細顆粒填充，而細顆粒中的空隙全部由更細的顆粒填充，如此逐級填充即可獲得最緊密堆積。只有符合緊密堆積的顆粒組成，才可能獲得致密的坯體。為了獲得高密度的制品，并避免泥料產(chǎn)生偏析和便于制品的燒結(jié)，常采取細粉量較多的配合，如采取粗:中:細=（3~1）: （1~0）:（≤0.088）。 本設(shè)計采用配料車自動配料系統(tǒng) ，即若干種物料排成一排，配料車依次開到物料出口處接料，當設(shè)定好的各種物料均配完后，配料車開到卸料口處卸料，此系統(tǒng)可實現(xiàn)半自動和全自動配料。 2.1.8 混練 混練是將合理配合的各種物料準確稱量后，制成各組分、各種粒度均勻分布的泥料，并使泥料中各種物料實現(xiàn)結(jié)合良好的加工過程。因物料的組分、粒度、結(jié)合劑的不同，混練的過程也不同。固體散狀物料的混合過程決定于許多因素：混合速度及混合設(shè)備的結(jié)構(gòu)、各組分的比例和堆積密度及混合物的水分等。混練時的加料順序?qū)τ谀嗔匣旌系木鶆蛐杂绊懞艽?。先加入粗顆粒料，然后加紙漿廢液，混合1~2分鐘后，再加細粉。 坯料的配比合適，混練質(zhì)量好，才能獲得質(zhì)量好的坯料。 MGe-20和MGe-18使用濕碾機混練，混練時間達20~25分鐘左右?；炀殨r間太短，會影響泥料的均勻性；而混練時間太長，又會因顆粒的再粉碎和泥料發(fā)熱蒸發(fā)而影響泥料的成型性能。因此，要嚴格控制混料時間。 2.1.9 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程。成型方法很多，傳統(tǒng)的成型方法按坯料的含水量來分可分為半干法、可塑法和注漿法。經(jīng)成型后的磚坯，由于其中各種物料間的機械結(jié)合力、靜電引力及摩擦力，使磚坯的形狀保存下來，并具有一定的強度。成型設(shè)備有摩擦壓磚機，液壓機等。由于液壓機操作過程中油的黏度隨溫度而變化，引起工作機構(gòu)的不穩(wěn)定，因此在本設(shè)計中采用摩擦壓磚機。 在成型過程中要注意這些問題：因泥料顆粒過粗或泥料混練不勻，造成粗顆粒集中部位表面粗糙（麻面）或邊角脫落；模板安裝不好或壓磚操作不當，造成裂紋或尺寸不合格；泥料水分不合適，造成層裂或裂紋等。 影響成型的基本因素是：作用在泥料上的單位壓力、平均成型速度和整個周期中速度分布、成型的階段性、在壓力下保持時間以及加壓次數(shù)等，其中單位成型次數(shù)是主要的。 隨著壓力的增大，制品密度增加。到排除了空氣氣孔的某一臨界密度時，制品已不再壓縮。不論是臨界密度，還是與臨界密度相適應的臨界壓力都隨著水分的增加而下降。對每一成型壓力都有一定的最適宜的水分含量，在此水分條件下制品可達到的極限密度接近于臨界密度。 成型速度對制品的致密程度有很大影響。成型速度一般理解為接近壓模的速度，而實際壓制過程中在不同斷面內(nèi)顆粒實際移動速度卻是不同的，緩慢成型可促進制品密度的提高，有利于排除空氣，松弛在制品中產(chǎn)生的壓力。 壓制是按如下三個階段進行的： （1）在壓力的作用下，坯料中的顆粒開始移動，重新配置成較緊密的堆積，當壓力增至某一數(shù)值后，進入第二階段，該過程的特點是壓縮明顯。 （2）第二階段，顆粒發(fā)生脆性和彈性變形，此過程具有階段特性，坯料的壓縮呈梯式。坯料被壓縮到一定程度后，即阻礙進一步壓縮，當壓力增加到使顆粒再度發(fā)生變形的外力時，由于顆粒的變形，才引起坯料的壓縮，并伴隨有坯體致密度增加，這種壓縮及增壓的階段，變得短促而頻繁。最后，壓制進入第三階段。 （3）第三階段，在極限壓力下，坯料的致密度不再提高。 2.1.10 干燥 坯體干燥是磚坯中除去水分的過程。磚坯干燥的目的，在于通過干燥排出水分，使磚坯增加機械強度，以減少運輸和搬運過程的機械損失，并使磚坯在裝窯之后進行燒成時，使磚坯具有必要強度；承受一定的應力作用，提高燒成成品率；并為燒成提供有益條件。干燥過程如下圖所示。干燥過程可分為四個階段： （1）加熱階段。此階段一般時間很短，坯體溫度上升到濕球溫度。 （2）第二階段是干燥過程最主要的階段，此階段排出大量水分，在整個階段中，排出速度是恒定的，稱為等速階段。在此階段水分的蒸發(fā)僅發(fā)生在坯體表面上，干燥速度等于自由水面的蒸發(fā)速度，故凡是可以影響表面蒸發(fā)速度的因素，都可以影響干燥速度。 （3）第三階段是降速干燥階段。隨著干燥時間的延長，或坯體含水量的減少，干燥速度逐漸降低。此時，水分從表面蒸發(fā)的速度超過自坯體內(nèi)部向表面擴散的速度，因此，干燥速度受空氣的溫度、濕度及運動速度的影響較小。 （4）第四階段干燥速度逐漸接近于零，最終坯體水分不再減少。 干燥設(shè)備有隧道干燥器、轉(zhuǎn)筒干燥器、室式干燥器、帶式干燥機、流動干燥床和遠紅外干燥器等。本設(shè)計選用隧道干燥器干燥。磚坯在隧道干燥器內(nèi)的干燥時間一般以推車時間表示，推車時間為15~45分鐘左右。 鎂鉻磚坯的干燥過程主要是水分的蒸發(fā)及部分MgO水化的過程，且隨干燥溫度的升高而加快。為控制MgO在干燥過程中的水化程度，應注意：成型后的磚坯應及時干燥；干燥時宜采取低溫大風量方式；干燥后的磚坯應立即入窯燒成。 2.1.11 燒成 制品的性質(zhì)不僅取決于原料的成分和性質(zhì)，配料組成和生產(chǎn)方法，而且在很大程度上取決于燒成質(zhì)量的好壞。由于燒成是耐火制品生產(chǎn)過程中的最后一道工序，因此無論是制品的質(zhì)量或是企業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟指標，如產(chǎn)品質(zhì)量，勞動生產(chǎn)率，單位產(chǎn)品燃燒消耗定額和產(chǎn)品成本等，都在很大程度上取決于燒成的好壞。所以燒成是MGe-20和 MZ91生產(chǎn)中特別重要的工序。 1．裝窯 制品在高溫下由于強度降低較多，易產(chǎn)生變形，因此裝磚高度一般應控制在0.9~1.0米以下，且應采取平裝。 2. 燒成過程中的物理化學變化 （1）坯體排出水分階段。溫度范圍為10~200℃，在這一階段中，主要是排出磚坯中殘存的自由水和大氣吸附水。水分的排出，使坯體中留下氣孔，具有透氣性。 （2）分解氧化階段（200~1000℃）。此階段發(fā)生的物理化學變化依原料種類而異。有排出化學結(jié)合水、碳酸鹽或硫酸鹽分解、有機物的氧化燃燒等。 （3）液相形成和耐火相合成階段（1000℃）。此時分解作用將繼續(xù)完成，并隨溫度升高其液相生成量增加，液相黏度降低，某些新耐火礦物開始生成。 （4）燒結(jié)階段。坯體中各種反應趨于完全、充分、液相數(shù)量繼續(xù)增加，結(jié)晶相進一步成長而達到致密化即所謂燒結(jié)。 （5）冷卻階段。從最高燒成溫度至室溫的冷卻過程中，主要發(fā)生耐火相的析晶、某些晶相的晶型轉(zhuǎn)化、玻璃相的固化等過程。 3．燒成制度的確定 （1）溫度制度 制品燒成時，在不同溫度階段應控制不同的升溫速度： a：小于400℃階段，磚坯中水分蒸發(fā)并伴有MgO的水化，使磚坯強度降低，應放慢升溫速度； b：400~800℃階段，水化物分解排除結(jié)合水，有機物燃燒，可快速升溫； c：800~1200℃階段，出現(xiàn)液相，并有固相反應進行，磚坯強度有所下降，應放慢升溫速度； d：1200℃至燒成階段，隨溫度升高液相量增多，固相反應速度加快，磚坯強度降低較多，為防止制品開裂或變形，應緩慢升溫。鎂鉻磚的燒成溫度一般為1600~1640℃； （2）壓力制度和窯內(nèi)氣氛 制品應在微正壓弱氧化氣氛下燒成．在還原氣氛下燒成時，鎂鉻磚會產(chǎn)生很大的體積收縮，導致制品開裂． 2.1.12 成品倉庫 鎂鉻制品按品種、磚型批號、級別等分別貯放在成品庫內(nèi)，每種制品堆放方式和允許堆放高度均按標準進行。成品庫面積除設(shè)有貯存量占用面積外，還留有成品檢選、廢品堆放和運輸通道所需最小面積。 2.1.13 除塵 在耐火材料生產(chǎn)中，原料破碎、磨細、篩分以及各種運輸作業(yè)，不可避免的會產(chǎn)生粉塵。粉塵進入人體肺部后可能引起各種肺部疾病，危害極大。粉塵還能加速機械的磨損，影響設(shè)備的壽命。因此必須采取有效措施來防止粉塵帶來的危害。 本設(shè)計主要采用濾芯除塵器。含塵氣流由進風口進入除塵器內(nèi)，粉塵被濾芯外表面分隔并聚集起來，凈化后的氣流由濾芯中心部流出排放，達到凈化目的。利用壓縮空氣（0.6-0.7Mpa）產(chǎn)生強烈的氣流，通過電磁閥門釋放出來到濾芯中心部清潔濾芯，氣流沖擊波將濾芯外表面聚集的粉塵振蕩及噴吹下來并落到下面的灰斗內(nèi)。由PLC控制系統(tǒng)按設(shè)定程序進行反吹，以確保設(shè)備良好的除塵效能。 設(shè)備特點：（1）除塵效率高，可去除粒徑≥的粉塵，效果達99.99%。（2）設(shè)備采用PLC控制脈沖反吹風，設(shè)有國外進口壓差顯示儀；帶自動清灰動能，便于操作。（3）體積小，有效節(jié)省使用空間。（4）設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，便于保養(yǎng)和維護。（5）可選擇灰桶、出灰車、螺旋出料裝置等的出灰方式。 2.2 工藝流程簡述 根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求來指導生產(chǎn)，生產(chǎn)電熔再結(jié)合MGe-20和MGe-18的原料主要包括電熔鎂鉻砂A，鉻精粉B。首先，經(jīng)汽車將原料運到原料倉庫，通過5噸橋式起重機裝進顎式破碎機的供料槽，通過電磁振動給料機使原料經(jīng)PEF250×400顎式破碎機粗破，破碎的粒度要符合對輥破碎機的給料粒度，經(jīng)帶式輸送機平行輸送到PL450斗式提升機，由斗式提升機將物料提升到破粉碎樓的圓錐破碎機的供料倉中進行中破碎，原料被破碎成1左右的顆粒后，由斗式提升機提升到樓上，經(jīng)三層振動篩篩分，篩下料分別進入2.5~1，1~0和<0.088的貯料倉，篩上料經(jīng)溜槽進到圓錐破碎機的供料槽，通過電磁振動給料機進入圓錐破碎機進一步的破碎，破碎好的物料由斗式提升機提升到樓上的三層振動篩上，繼續(xù)篩分，這樣形成一個破粉碎---篩分的循環(huán)系統(tǒng)。與此同時圓錐破碎機供料槽中的物料也可以通過閘板和溜槽下到下面的螺旋輸送機上，由螺旋輸送機將物料輸送到一樓的供料槽中，使物料在管磨中細磨成小于0.088mm的細粉，磨好的細粉由氣體輸送泵到樓上，再通過螺旋輸送機運輸?shù)郊毞哿蟼}，準備配料。物料準備就緒后用電子配料車將各種粒度鉻精粉、電熔鎂鉻砂A顆粒進行配料；配好的物料直接進入濕碾機，經(jīng)20-25分鐘的混練后，由叉車將裝有泥料的泥料罐推到成型車間，泥料罐經(jīng)叉車提升將泥料送到壓磚機供料倉，用5臺630噸摩擦壓磚機成型，成型的廢品經(jīng)手推車運回原料倉庫，成型成品放在干燥車上，用3噸電拖車送到干燥工段的存放處等待干燥，采用隧道窯干燥器干燥，干燥后的磚坯要等到磚坯冷卻后進行檢選，不合格的磚坯運回原料倉庫，合格的磚坯由工人進行裝窯車，裝磚后的窯車停放在窯車停放處等待進入隧道窯，進入隧道窯后磚坯經(jīng)預熱帶、燒成帶和冷卻帶出窯，冷卻后進行檢選，檢選不合格的產(chǎn)品送到原料倉庫，以備后用；檢選合格的磚，裝入成品庫。 2.3 工藝參數(shù) 本設(shè)計的配比見表2-2。 表2-2 MGe-20與MGe-18磚配料比 磚種 配料% 原料 電熔鎂鉻砂A 鉻精粉B 電熔再結(jié)合MGe-20 80 20 電熔再結(jié)合MGe-18 82 18 表2-3 MGe-20與MGe-18磚粒度配比 磚種 粒度配比，% 3~1 1~0 ＜0.088 電熔再結(jié)合MGe-20 50 15 35 電熔再結(jié)合MGe-18 50 15 35 本設(shè)計 MGe-20與MGe-18磚生產(chǎn)的混合制度見表2-4，干燥制度見表2-5。 表2-4　混合制度 目 項 磚種 混　合　量 Kg/碾 混合周期 Min 電熔再結(jié)合鎂鉻磚MG-20 8440.31 20 電熔再結(jié)合鎂鉻磚MG-18 9646.11 20 表2-5　干燥制度 干燥器類型 長×寬×高 數(shù)量 干燥裝磚量 （噸／車） 干燥時間 h 干燥廢品率 % 干燥前水分 % 干燥后水分 % 熱風進口溫度 ℃ 熱風出口溫度 ℃ 24500mm×950mm×1650 mm 2條 1.1 14 4 3.0~4.0 ＜0.5 110~120 50~70 2.4 物料平衡計算 制磚部分物料平衡計算參數(shù)見表2-6。 表2-6物料平衡計算參數(shù)，% 計算參數(shù) 電熔再結(jié)合鎂鉻磚（MGe-18） 電熔再結(jié)合鎂鉻磚（MGe-20） 名　　　　稱 符號 原料在倉庫中損失 L1 電熔鎂鉻砂A 　 0.5 鉻精粉B　　　　0.5 電熔鎂鉻砂A 　 0.5 鉻精粉B　　　　0.5 原料水分 W1 W2 －　　 －　　 原料洗滌損失 L4 － － 原料干燥或風干后的水分 W3 － － 原料的灼減量 L2 － － 原料加工、運輸損失（包括破粉碎、配料、混合、成型工序） L3 2　　　. 2 配　比 P1 P2 q1 電熔鎂鉻砂A 82 鉻精粉B 18 外加紙漿廢液　　5 電熔鎂鉻砂A 80 鉻精粉B 20 外加紙漿廢液　　5 管磨機細粉加入量 q2 35 35 泥料水分 W4 2.5 2.5 泥料的循環(huán)混煉量 F3 10 10 結(jié)合劑的貯運損失 L5 2 2 干燥綜合廢品率 F2 4 4 燒成綜合廢品率 F1 5 5 干燥、燒成廢品回收率 T 95 95 車間生產(chǎn)班制見表2-7。 表2-7生產(chǎn)班制表 工作名稱 原料倉庫 粉碎磨碎 混合 成型 干燥 燒成 成品庫 年工作日 365 365 365 365 365 365 365 日工作班 2 2 2 2 3 3 2 班工作時 8 8 8 8 8 8 8 電熔再結(jié)合MGe20制磚部分物料平衡見表2-8。 表2-8 電熔再結(jié)合MGe20制磚部分物料平衡表 生產(chǎn)工序 項　　　目 符號 生產(chǎn)班制 日／班／時 物料量，噸 年 日 班 時 原料倉庫 原料倉庫總存放量 其中：電熔鎂鉻砂A 廢磚廢坯 鉻精粉B Q14 Q15 Q16 Q17 365／2／8 365／2／8 365／2／8 365／2／8 16641.812334.51173.913106.64 45.59 33.79 3.21 8.51 22.79 16.89 1.61 4.26 2.85 2.11 0.21 0.53 紙漿廢液率 紙漿廢液總存放量 Q18 365／2／8 834.55 2.29 1.14 0.14 破、粉碎 總破碎量 其中：電熔鎂鉻砂A Q10 Q11 365／2／8 365／2／8 16610.13853.3 45.51 10.56 22.75 5.28 2.84 0.66 磨碎 總磨碎量 Q13 365／2／8 5813.51 15.93 7.96 0.99 配料 總配料量 其中：電熔鎂鉻砂A 鉻精分B 外加紙漿廢液 Q6 Q7 Q8 Q9 365／2／8 365／2／8 365／2／8 365／2／8 16277.813195.83081.93813.89 45.06 36.15 8.44 2.23 22.53 18.08 4.22 1.12 2.81 2.26 0.53 0.14 混合 成型 干燥 燒成 成品率 總混合量 總成型量 總干燥量 總燒成量 總成品量 Q5 Q3 Q2 Q1 Q 365／2／8 365／2／8 365／3／8 365／3／8 365／2／8 18086.416277.816277.815789.615000 49.55 44.59 44.59 43.26 － 24.78 22.29 22.29 21.63 － 3.11 2.79 2.79 2.70 － 電熔再結(jié)合MGe20制磚泥料水分平衡見表2-9。 表2-9 MGe20制磚泥料水分平衡表 項目 符號 生產(chǎn)制度 日／班／時 需水量（噸） 年 日 班 時 混合泥料中的水分總量 其中：電熔鎂鉻砂A帶入的水分量 配料時鉻礦帶入的水分量 配料時紙漿廢液帶入的水分量 混合時需外加水分量 W總 W鎂 W鉻 W紙 W 365／2／8 365／2／8 365／2／8 365／2／8 365／2／8 432 0 0 411 20 1.18 0 0 1.13 0.05 0.59 0 0 0.56 0.03 0.07 0 0 0.07 0.003 電熔再結(jié)合MGe18制磚部分物料平衡見表2-10。 表2-10 MG18制磚部分物料平衡表 生產(chǎn)工序 項　　　目 符號 生產(chǎn)班制 日／班／時 物料量，噸 年 日 班 時 原料倉庫 原料倉庫總存放量 其中：電熔鎂鉻砂A 廢磚廢坯 鉻精分B Q14 Q15 Q16 Q17 365／2／8 365／2／8 365／2／8 365／2／8 16867 13813 1375 3373 46.21 37.84 4.53 5.56 23.11 18.92 2.27 2.78 2.89 2.37 0.28 0.35 紙漿廢液率 紙漿廢液總存放量 Q18 365／2／8 839 2.30 1.15 0.14 破、粉碎 總破碎量 其中：電熔鎂鉻砂A Q10 Q11 365／2／8 365／2／8 16783 15105 45.98 41.38 22.99 20.69 2.87 2.59 磨碎 總磨碎量 Q13 365／2／8 5874 16.09 8.04 1.01 配料 總配料量 其中：電熔鎂鉻砂A 鉻精分B 外加紙漿廢液 Q6 Q7 Q8 Q9 365／2／8 365／2／8 365／2／8 365／2／8 16448 14803 1645 822 45.06 40.57 4.51 2.25 22.53 20.28 2.25 1.13 2.81 2.53 0.28 0.14 混合 成型 干燥 燒成 成品率 總混合量 總成型量 總干燥量 總燒成量 總成品量 Q5 Q3 Q2 Q1 Q 365／2／8 365／2／8 365／3／8 365／3／8 365／2／8 18275 16448 16448 15790 15000 50.07 45.06 45.06 43.26 － 25.03 15.01 15.01 21.63 － 3.13 1.88 1.88 2.70 － 電熔再結(jié)合MGe18制磚泥料水分平衡見表2-11。 表2-11 MG18制磚泥料水分平衡表 項目 符號 生產(chǎn)制度 日／班／時 需水量（噸） 年 日 班 時 混合泥料中的水分總量 其中：電熔鎂鉻砂A帶入的水分量 配料時鉻礦帶入的水分量 配料時紙漿廢液帶入的水分量 混合時需外加水分量 W總 W鎂 W鉻 W紙 W 365／2／8 365／2／8 365／2／8 365／2／8 365／2／8 200.6 0 0 151.9 48.6 0.55 0 0 0.42 0.13 0.27 0 0 0.21 0.07 0.03 0 0 0.03 0.008 2.5 生產(chǎn)設(shè)備 根據(jù)設(shè)備的選型計算得到主機平衡表，見表2-12。 表2-12 主機平衡表 工序名稱 設(shè)備及規(guī)格 主機作業(yè)率 （%） 　　生產(chǎn)能力（噸／時） 　　設(shè)備臺數(shù)（臺） 要求主機產(chǎn)量 主機臺時產(chǎn)量 要求主機臺數(shù) 設(shè)計的臺數(shù) 破碎 PEF250×400顎式破碎機 Φ1200短頭圓錐破碎機 80 60 3.56 4.74 12~15 7~8 0.29 1.185 1 2 磨碎 Φ1600×450管磨機 70 2.7 1.1 2.45 3 混合 Φ1600×400濕碾機 70 10.745 4.5 2 2 干燥 干燥器24.5米 － － － － 2條 燒成 隧道窯110米 － － － － － 輔助設(shè)備（提升和運輸設(shè)備）見表2-13。 表2.14 輔助設(shè)備表 設(shè)備名稱及規(guī)格 數(shù)量 備注 B=500皮帶輸送機 1 L=4000mm G×300螺旋輸送機 2 L=10500mm GZ5電磁振動給料機 2 —— 懸掛式電磁除鐵器 1 —— PL450斗式提升機 1 H=17000mm D250斗式提升機 2 L=27300mm 熱處理設(shè)備見表2-14。 表2.15熱處理設(shè)備 名稱 規(guī)格（長×寬×高）m3 數(shù)目 條/輛 干燥器 24.5×0.95×1.65 2 干燥車 成型工段 1.2×0.85×1.45 10 干燥器內(nèi) 40 晾磚場地 10 檢修場地 1 2.6 倉庫設(shè)施 本設(shè)計的原料倉庫為封閉式，單側(cè)卸料。其中各種原料的運輸方式見表2-15。 表2-15 各種原料的運輸方式 原料 運料方式 搬運方式 電熔鎂鉻砂A 汽車 5t橋式抓斗起重機 鉻精粉B 汽車 5t橋式抓斗起重機 廢磚、廢坯 CPQ型2.5t叉車 CPQ型2.5t叉車 各種原料和成品貯量、堆放方式及倉庫的規(guī)格見表2-16。 表2-16 原料和成品貯量、堆放方式及倉庫的規(guī)格 倉庫名稱 物料名稱 堆放形式 貯存天數(shù)（天） 長 度 寬 度 電熔鎂鉻砂A 丙種 30 18.95 24 鉻精粉B 丁種 70 14 成品庫 成品磚 -- 45 78 24 3 生產(chǎn)技術(shù)檢查系統(tǒng)說明 3.1 檢查內(nèi)容 成品車間的生產(chǎn)技術(shù)檢查內(nèi)容見表3-1。 表3-1 檢查內(nèi)容 品種 測試內(nèi)容 電熔再結(jié)合鎂鉻MGe-18磚 Cr2O3、MgO、體積密度、顯氣孔率、荷重軟化溫度 電熔再結(jié)合鎂鉻MGe-20磚 Cr2O3、MgO、體積密度、顯氣孔率、荷重軟化溫度 3.2 檢查方法 1．測試方法 各種耐火制品檢驗制樣規(guī)定應按國家頒布標準和有關(guān)規(guī)定的內(nèi)容執(zhí)行，部分名稱及其代號如下：YB/T 370 荷重軟化溫度檢驗方法；GB 5072 常溫耐壓強度檢驗方法； GB 2997 顯氣孔率、吸水率及體積密度檢驗方法；GB 5070 鎂鉻質(zhì)耐火材料化學分析方法；YB/T 376.2 抗熱震性的檢驗方法；GB 10326 磚的尺寸，外觀及斷面的檢查方法；GB 7321 磚的檢驗制樣方法[6]。 2．YB耐火材料測試次數(shù)見表3-2[7]。 表3-2 耐火材料測試次數(shù) 品種 化學分析 荷重軟化溫度 顯氣孔率 常溫耐壓強度 DMGe-18 1/2 1/4 1 1 DMGe-20 1/2 1/4 1 1 3.3 檢查制度 生產(chǎn)技術(shù)檢查制度如表3-3[6]。 表3-3 檢查制度 檢查項目 試樣數(shù)量，個 試樣形狀及規(guī)格，毫米 檢驗化驗數(shù)量 化學分析 1 0.088-0.1粉料 6～8件/次 荷重軟化溫度 1 Φ36×50圓柱體 1件/爐 顯氣孔率 3 體積為50-200立方厘米，棱長小于80 5件/次 常溫耐壓強度 3 正方體或圓柱體 1個/次 抗熱震穩(wěn)定性 3 （114±3）mm×（64±2）mm×（64±2）mm立方體 2件/爐 4 車間安裝，檢修與維護措施 安裝、檢修與維護的原則如下： 1） 車間廠房內(nèi)所有設(shè)備的安裝、出入大門、通道、樓層、設(shè)備提升時用的孔洞，以及各層設(shè)備安裝、檢修時用的起吊設(shè)備等需統(tǒng)籌配置。 2） 高層廠房，當樓上安裝有設(shè)備的情況下，一般設(shè)安裝孔。 3） 需經(jīng)常檢修的設(shè)備部件，凡超過200公斤以上的設(shè)有檢修起重梁。 4） 檢修時放置檢修設(shè)備或其部件的場地，不小于最大更換部件所需放置面積的兩倍及其他拆卸附件所需的面積，并留有檢修工必要的操作面積。 5） 為車間設(shè)備的維修，各工段設(shè)有維修用的工具、器材、潤滑油及常用小備件等的存放間。 6) 各工段考慮電焊電源及36伏局部安全照明，以便工段內(nèi)檢查工作和小量修補與維修等使用。 5 生產(chǎn)車間安全措施 設(shè)計把塵源車間設(shè)在最小頻率風向的上風側(cè)，并且與住宅區(qū)、變電所、化驗室等保持適當距離。合理的工藝流程減少了物料搬運環(huán)節(jié)，降低物料落差。同時加強設(shè)備、管道和料倉的密閉，減少漏風，提高機械化、自動化水平，減少人工操作，選擇適當?shù)呐棚L量。 安全措施： 1）在耐火材料工廠車間內(nèi)，生產(chǎn)廠房為高層廠房，樓梯應有護攔。 2）在陰暗處應設(shè)有照明設(shè)施。 3）對設(shè)備應定期檢查以防隱患。 4）生產(chǎn)車間應設(shè)有安全員，定期對職工進行安全教育。 5）在容易發(fā)生事故的地方，設(shè)有提示語。 6 本設(shè)計主要特點 本設(shè)計的主要特點如下： （1） 整體布局合理，工藝流暢并考慮擴大生產(chǎn)的需要。 （2） 設(shè)計中選用除塵設(shè)備改善工作環(huán)境保證工人的身體健康。 （3） 對廢磚坯進行回收處理利用，降低成本。 （4） 選用設(shè)備先進，采用先進計量設(shè)備、高效、節(jié)能、自動化預混合和混練設(shè)備；高效、節(jié)能制品成型設(shè)備、燒成設(shè)備；磚坯干燥新設(shè)備：采用可編程序控制器(PLC)和集散系統(tǒng)(DCS)等的鎂質(zhì)材料自動化生產(chǎn)控制技術(shù)及設(shè)備。 （5） 系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作方便。 致 謝 首先感謝學?！白吭焦こ處煛迸囵B(yǎng)計劃和金龍集團給我長時間投身于企業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)場實習的機會，為我順利完成畢業(yè)設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。 通過在大石橋金龍集團現(xiàn)場實地的實踐、學習和企業(yè)、學校老師的悉心指導，初步了解了耐火材料工業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀、工藝流程和設(shè)備性能，加深了我對課本上所學知識的記憶，培養(yǎng)了我對本專業(yè)更大的鉆研興趣。在這三個多月畢業(yè)設(shè)計時間里，在張歡老師的精心細致的指導下，在眾多同學的幫助下，通過個人的努力完成了學校給予的畢業(yè)設(shè)計任務，在此張歡老師表示深深的謝意。同時也給本次設(shè)計提供幫助的企業(yè)各位領(lǐng)導表示最真誠的敬意和感謝！ 在本設(shè)計中，由于知識水平有限，難免出現(xiàn)一些不足之處，敬請各位老師批評指正。 參考文獻 [1]王誠訓，張義先．鎂鉻鋁系耐火材料[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1995：1-4． [2]王維邦，耐火材料工藝學[M]，鞍山鋼鐵學院，冶金工業(yè)出版社，1996：123-162 [3]錢之榮，范廣舉．耐火材料實用手冊[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1992：328． [4]李庭壽，孫險峰，張用賓．耐火材料科技進展[M]．冶金工業(yè)出版社，1997：335 [5]湯長根．耐火材料生產(chǎn)工藝[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1982：39-54． [6]耐火材料工廠設(shè)計參考資料上，下冊[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1981：102． [7]耐火材料標準匯編上，下冊[M]．北京：中國標準出版社，1999：25-347． 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結(jié)果：Q5=9646.11噸/年 (6) 總配料量：Q6 Q6=Q/K（1－F1）（1－F2） =8000/1×（1－0.05）（1－0.03）=8681.49噸/年 結(jié)果：Q6=8681.49噸/年 其中電熔鎂鉻砂A（包括回收的廢磚和干燥廢坯）的配料量：Q7 Q7=Q（1－p）/K（1－F1）（1－F2） =8000×（1－0.18）/1×（1－0.05）×（1－0.03）=7118.83噸/年 結(jié)果：Q7=7118.83噸/年 其中鉻精粉B的配料量：Q8 Q8=Q×P/K（1－F1）（1－F2） =8000×0.18/1×（1－0.05）×（1－0.03）=1562.67噸/年 結(jié)果：Q8=1562.67噸/年 其中紙漿廢液的配料量：Q9 Q9=Q×q1/K（1－F1）（1－F2） 式中q1紙漿廢液的外加量，q1=5% Q9 =8000×0.05/1×（1－0.05）×（1－0.03）=434.07噸/年 結(jié)果：Q9=434.07噸/年 (7) 總破粉碎量：Q10 Q10=Q/K（1－F1）（1－F2）（1－L3） 式中L3：原料加工運輸損失L3=2% Q10=8000/1×（1－0.05）×（1－0.03）×（1－0.02）=8858.67噸/年 結(jié)果：Q10=8858.67噸/年 其中電熔鎂鉻砂A（包括回收的廢磚和干燥廢坯）破碎量:Q11 Q11=Q（1－p）/K（1－F1）（1－F2）（1－L3） =8000×（1－0.18）/1×（1－0.05）×（1－0.03）×（1－0.02）=7264.11噸/年 結(jié)果：Q11=7264.11噸/年 (8) 總磨碎量：Q13=Q×q2/K（1－F1）（1－F2）（1－L3） 式中q2：管磨機的細粉加入量；q2=35% Q13=8000×0.35/1×（1－0.05）（1－0.03）（1－0.02）=3100.54噸/年 結(jié)果：Q13=3100.54噸/年 (9) 原料在倉庫總的存放量：Q15 Q14=Q[(1－W3)＋P(W2－W3)]/K(1－F1)(1－F2)(1－L3)(1－L1)(1－W2)= 8000×[(1－0)＋10%×0]/1×(1－0.05)(1－0.03)(1－0.02)(1－0.005)=9084.89噸/年 結(jié)果：Q14=16867噸/年 式中：L1—為原料在倉庫中的損失，查表L1=0.5% 其中電熔鎂鉻砂A的存放量：Q15 總磨碎量：Q15=Q×（1－p）/K（1－F1）（1－F2）（1－L3）（1－L1）－QT[F2＋K1F1(1－F1)]/K(1－F1)(1－F2) 式中T：干燥廢品回收率；T=95% K1：換算系數(shù)；K1=K Q15=8000×（1－0.18）/1×（1－0.05）（1－0.03）（1－0.02）（1－0.005）－8000× 0.95×[0.03＋1×0.05×(1－0.05)]/1×(1－0.05)×(1－0.03)= 66611.48噸/年 結(jié)果：Q15=6661.48噸/年 其中回收的廢磚廢坯的存放量： Q16=QT[F2＋K1×F1×(1－F2)]/K(1－F1)(1－F2) =8000×0.95[0.03＋1×0.05×(1－0.03)]/1×(1－0.05)(1－0.03)=607.42噸/年 結(jié)果：Q16=607.42噸/年 其中鉻精粉B的存放量： Q17=QP（1－w3）/K（1－F1）（1－F2）（1－L3）（1－L1）（1－w3） =8000×0.18×（1－0）/1（1－0.05）（1－0.03）（1－0.02）（1－0.005）（1－0） =1602.58噸/年 結(jié)果：Q17=1602.58噸/年 (10) 紙漿廢液的存放量：Q18 Q18=Qq1（1－w3）/K（1－F1）（1－F2）（1－L5） 式中紙漿廢液的儲存損失：L5=2% Q18=8000×0.05（1－0）/1×（1－0.05）（1－0.03）（1－0.02）=446.98噸/年 結(jié)果：Q18=446.98噸/年 (11) 混合泥料時需要外加水分量：W 配料時電熔鎂鉻砂A帶入水分量：W燒 W燒=Q7×W1=7118.83×0=0噸/年 結(jié)果：W燒=0噸/年 配料時鉻精粉B帶入水分量：W鉻 W鉻=Q8×W2=0噸/年 結(jié)果：W鉻=0噸/年 配料時紙漿廢液帶入水分量：W紙 W紙=0.4×Q9=0.4×434.07=173.63噸/年 結(jié)果：W紙=173.63噸/年 混合泥料中的水分總量：W總 W總=W4×[(Q7－W燒）＋（Q8－W鉻）＋（Q9－W紙)]/(1－W4) 式中w4:為混合泥料的水分已定W4=2.5% W總=0.025×[(7118.83- 0）＋（1562.67－0）＋（434.07－173.63)]/(1－0.025) =229.28噸