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文档简介

1、普通镁砖的生产工艺摘要本文从原料、配方、成型、干燥、烧结的生产流程介绍了镁砖的生产工艺过程, 叙述了各生产流程中应注意的问题及其影响。并对镁砖的性能缺陷及特点做了简要的评述。1.引言普通镁砖是一种氧化镁含量在90%以上、以方镁石为主晶相的碱性耐火材料。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15501600的高温下烧成,

2、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。2.原料要求我国制造镁砖的主要原料是烧结镁石。对其主要要求为化学组成和烧结程度。烧结镁石的化学组成应为mgo87%, cao3.5%, sio25.0%,同时要求烧结良好。烧结程度一般是以密度衡量,要求其值大于 3.53g/cm3 。镁石的外观是棕黄色或茶褐色,结晶密度,灼烧0.3%,没有瘤状物,黑块越少越好。烧结镁石经过精选后,为了彻底剔除

3、其中的轻烧成分以及游离石灰的杂质,可以采用消化方法, 亦即将已焙烧过的的镁石,加入一定量的的水,在cao 风化后,可用筛子将石灰除掉。3.原料颗粒组成颗粒组成确定的原则应符合最密堆积原理有利于烧结。以某厂为例,临界颗粒 3、2.5、2mm,颗粒组成: 2.51 毫米者占 6065%(其中 2.52mm 的占 2535%,21mm 的占 3035%) ,0.088mm 的占3540%或占 3035%。增大临界颗粒尺寸或增大颗粒的百分含量,可以提高热震定性,但烧结性能变差。增加细粉含量或改变下限由0.088mm降为 0.066mm,或同时降低颗粒上限, 则有利于荷重软化温度和烧结性能的提高,但热震

4、稳定性可能降低。4.配料将不同颗粒组成的各种物料包括废砖、烧结剂及水分进行配料。在镁砖的制造中, 除烧结镁石外, 经常加入 20%以下的废砖。 以亚硫酸盐纸浆作结合剂(浓度1.2g/cm3) 。此外,也可以加入氧化铁,锰矿,粘土的矿物质作为结合剂。氧化铁,锰矿,粘土等矿物质可以在镁石中添加低熔点溶液,以促进镁砖中镁橄榄石及尖晶石结晶生成。镁橄榄石及尖晶石在镁砖中的主要作用是增强镁砖的机械强度。其他杂质如 sio2、al2o3、fe2o3等氧化物, 可以在镁方石结晶的周围组成若干固溶体而增加砖体组织的密度。 制造镁砖时,为了减少溶液的量,也可以采用有机质作为结合剂。各种结合剂的优点如下:(1)氧

5、化铁:它在还原焰中,与sio2 化合成硅酸铁( feosio2)或温石棉( mg,fe)osio2。这些化合物可以助长方镁石的生成,因此如在砖料内加入少量铁粉,经15001600c 烧成的砖坯,可产生很多的、被他们包围着的方镁石结晶。(2)氯化钠:氯化钠可使砖坯在低温段生成收缩现象。原因是它的融点在 800c 以内,当温度超过800c 时,他已经升华而不存在了,这是她的缺点。但它的最大特点,是有利于方镁石的促进作用。(3)氧化钛:氧化镁易与氧化钛化合为尖晶石构造的正钛酸镁(2mgotio2) ,对于镁砖的温度激变抵抗性能很高。同时又课减少砖的气孔度,因而砖的吸水率也降低了。5.混合在轮碾机或混

6、砂机中进行。 轮碾机混合出来的泥料质量较好,因为他的转动和压力对泥浆具有碾揉压实、预先排气和预先密实的作用,使泥浆混合均匀。其缺点是对颗粒有再粉碎的作用,破坏原来的颗粒组成,而产量较低。混砂机的特点与之相反。混合时的加料顺序为:粗颗粒纸浆废液筒磨粉,全部混合时间不低于10 分钟。6.成型因为烧结镁石是瘠性物料, 且坯料水分含量少, 一般不会出现因空气被压缩而产生的过压废品,因此可采用高压力的压砖机。 成型砖坯都是经过两道作业工序(特殊型的例外),即先用200kg/cm3的低压力制成粗坯, 再用 800 kg/cm3以上的高压力再压一遍, 这样不仅可以保持坯型整齐, 对于砖坯的组成也会增加致密程

7、度。标准型砖坯多用机型成型,常被采用的是水力压砖机,摩擦压砖机等。除非特别复杂的特殊性状砖坯, 很少用人工成型的。 人工成型与机械成型的最大差别是砖坯的气孔度不同。 在机械成型很容易小到20%以下;担人工成型的砖坯, 最小也要大于 20%。成型压力的大小, 不仅影响砖坯的气孔度,而且也相应的影响砖坯的荷重软化点和热冲击的抵抗性能。在 800 kg/cm3以上压力所成型的砖坯可使砖料颗粒产生受压破碎,使方镁石颗粒产生移动位置, 甚至将方镁石结晶分裂成更细的颗粒。颗粒小,有利于砖坯的上述物理性能。如果成型压力小,不可能产生这种现象。7.干燥坯体在干燥过程中, 所发生的物理化学变化, 包括水分的蒸发

8、和镁石的水化两个过程。 水分排除的初期阶段需要较高的温度,但是高温又会加速镁石的水化,使坯体开裂。特别是在干燥后期,由于热湿传导的影响大于湿传导的影响, 所以过高的温度反而不利于水分的排除。在生产实践中,干燥介质的入口温度一般控制在100200c,废气出口温度一般控制在4060c(隧道干燥器中)。为了保证坯体干燥后具有一定强度,坯体干燥后保持有0.6%左右的水分。干燥过程中经常出现的废品是网状裂纹, 其原因主要是由于成型后的坯体生成大量的水化物所致,但如果控制得当,一般不会出现废品,坯体干燥后应及时装窑烧成,以免吸潮粉化。坯体干燥是防止水化最适当的办法,是加强通风装置和适当的调节空气温度。防止

9、砖坯在干燥过程中扭曲变形,最好用金属干燥板,坯体要侧立放置在板上。 干燥台车的移动方向应与坯体的最长边方向是一致的。车上放的砖坯之间应留有15cm 的空隙。8.烧成(1)烧成是镁砖制造过程中最主要的工序,镁砖的烧成可以在倒焰窑或隧道窑中进行,他们的荷重软化点较低。高温时,结合剂已失去作用,所以堆垛不宜太高,一般在0.8m 左右。(2)烧结时镁砖虽然没有同质异形转化作用而引起的膨胀,但他也有很多特殊的物理变化。当烧成温度在4001200c 时,由于砖坯原有的水分蒸发,而破坏了氢氧化物的结合;而且液相在砖内尚未产生,因此保持砖型的完整仅依赖于颗粒间的摩擦力。这时候砖坯的机械强度仅有不到20kg/c

10、m2, 极易产生坯体破坏。避免坯体破坏最有效的方法是减慢升温速度。当温度已经达到能使砖内产生液相时,砖内应力会使砖坯产生可塑性变形,此时可以提高升温速度。当砖坯被强烈的火焰冲击时容易产生裂纹。所以可以改用弱性氧化焰烧成,这样使砖坯中低价氧化铁转变成高价氧化铁使之与mgo 结合成铁酸镁( mgofe2o3),以增强砖的结构。冷却时,在液相凝固前砖坯具有缓冲应力的作用,冷却速度可以提高。液相析出并凝固之后砖坯的塑形已经消失,为了避免开裂,冷却速度不宜太快,但800c 以下采用快冷是可能的。(3)烧成中各温度段物理化学变化及升温速度控制:在 200500c 时主要是水分的排除和氢氧化物结构水的析出,

11、升温速度可以加快。 5001200c,结合剂的结合作用已被破坏,而液相尚未生成,砖坯主要靠颗粒间摩擦力来维持,升温速度不宜太快。12001400c 有固相反应,液相生成,制品开始烧结,但此时砖坯强度还是很低,故升温速度不宜太快。1400c 以上方镁石再结晶,可能产生塑性变形,此时强度很低,因此要避免火焰冲击,升温速度要缓慢。15001600c 时,制品最后烧结。(4)烧成镁砖的温度范围,不能机械的固定,主要取决于原料成分和配料情况。 下面以苏联萨特金地区产的砖料(mgo=4547%;cao=0.33.6%;sio2=0.61.2%;al2o3+fe2o3=0.81.9%)为例,他们烧成采用的是

12、蜂窝式煤气窑,升温速度控制如表1 所示;表 1 9.缺陷镁砖的缺陷是它的热冲击抵抗性能弱,因此如何改善镁砖的热震稳定性非常重要。 镁砖的热传导性能是根据砖在使用时,温度上升不同而异。10.性能特点(1) 荷重软化温度:镁砖的荷重软化性能不如硅砖,尤其在1400c 以上,即开始显著下降。在每平方公分负荷2 公斤的重力下,其软化情况与硅砖、粘土砖比较如表2。表 2 (2) 加热摩擦抵抗性能:镁砖热摩擦性能比粘土砖、硅砖都要好些。镁砖的最高数值是在温度900c 附近,超过 900c 以上时,因低熔点杂质开始熔融而逐渐降低。(3) 耐压强度:从表 3可以看出镁砖耐压强度大大高于硅砖和粘土砖。表 3 (4) 导热性能:镁砖与其他耐火材料相反,它是温度越高,导热率越低(表 4). 表 4 (5) 抗渣性能:由于镁砖在使用过程中不断接触钢渣,因而抗渣性很重要。镁砖的抗渣性能很好, 尤其是对于碱性渣具有比其他材料更好的使用性能。即使在50%(即 100:50)的碱性钢渣中使用,其耐火度仍然在 sk37.

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