第三章耐火材料的生產(chǎn)過程

1、第三章 耐火材料的生產(chǎn)過程耐火材料在生產(chǎn)過程中，雖然不同耐火制品所使用的原料不同，具體控制工藝條件也不同，但它們的生產(chǎn)工序和加工方法基本上是一致的。如在制品生產(chǎn)過程中一般都要經(jīng)過原料破碎、細(xì)磨、篩分、配料、混練、成型、干燥和燒成等加工工序，而且在這些加工工序中影響制品質(zhì)量的基本因素也大致相同。因此，學(xué)習(xí)和了解耐火材料生產(chǎn)過程中帶有共同性的工藝過程，將有助于掌握各種不同耐火制品的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)。因此，這一章將全面地介紹耐火材料制品的生產(chǎn)過程。第一節(jié) 原料加工一、破粉碎生產(chǎn)耐火材料用耐火熟料(或生料)的塊度，通常具有各種不同的形狀和尺寸，其大小可由粉末狀至350左右的大塊。另外，由實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明

2、，單一尺寸顆粒組成的泥料不能獲得緊密堆積，必須由大、中、小顆粒組成的泥料才能獲得致密的坯體。因此，塊狀耐火原料經(jīng)揀選后必須進(jìn)行破粉碎，以達(dá)到制備泥料的粒度要求。耐火原料的破粉碎，是用機(jī)械方法(或其他方法)將塊狀物料減小成為粒狀和粉狀物料的加工過程，習(xí)慣上又稱為破粉碎，具體分為粗碎、中碎和細(xì)碎。粗碎、中碎和細(xì)碎的控制粒度根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。粗碎、中碎和細(xì)碎分別選用不同的設(shè)備。（一）粗碎粗碎物料塊度從350破碎到小于5070。粗碎通常選用不同型號(hào)的顎式破碎機(jī)。其工作原理是靠活動(dòng)顎板對(duì)固定顎板作周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)物料產(chǎn)生擠壓、劈裂、折斷作用而破碎物料的。（二）中碎中碎物料塊度從5070粉碎到小于52

3、0。中碎設(shè)備主要有圓錐破碎機(jī)、雙輥式破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)等。圓錐破碎機(jī)的破碎部件是由兩個(gè)不同心的圓錐體，即不動(dòng)的外圓錐體和可動(dòng)的內(nèi)圓錐體組成的，內(nèi)圓錐體以一定的偏心半徑繞外圓錐中心線作偏心運(yùn)動(dòng)，物料在兩錐體間受到擠壓和折斷作用被破碎。雙輥式破碎機(jī)是物料在兩個(gè)平行且相向轉(zhuǎn)動(dòng)的輥?zhàn)又g受到擠壓和劈碎作用而破碎。沖擊式破碎機(jī)和錘式破碎機(jī)是通過物料受到高速旋轉(zhuǎn)的沖擊錘沖擊而破碎，破碎的物料獲得動(dòng)能，高速?zèng)_撞固定的破碎板，進(jìn)一步被破碎，物料經(jīng)過反復(fù)沖擊和研磨，完成破碎過程。（三）細(xì)碎細(xì)碎（細(xì)磨）物料粒度從530細(xì)磨到小于0.088或0.044，甚至約0.002。細(xì)碎設(shè)備有筒磨機(jī)、雷蒙磨機(jī)（又

4、稱懸輥式磨機(jī)）、振動(dòng)磨機(jī)、氣流磨機(jī)和攪拌式磨機(jī)等。幾種細(xì)碎機(jī)的特點(diǎn)見表31。表3-1 細(xì)碎機(jī)設(shè)備特點(diǎn)設(shè)備類型筒磨機(jī)雷蒙磨機(jī)振動(dòng)磨機(jī)氣流磨機(jī)攪拌式磨機(jī)工作原理利用筒體研磨介質(zhì)對(duì)物料的沖擊碰撞和滾動(dòng)研磨作用使物料粉碎利用離心旋轉(zhuǎn)磨輥對(duì)物料的擠壓和研磨作用使物料粉碎利用筒體研磨介質(zhì)對(duì)物料的高頻碰撞和研磨作用使物料粉碎利用高速氣流形成強(qiáng)烈紊流場(chǎng)使其中的顆粒自撞、摩擦粉碎顆粒通過攪拌裝置攪動(dòng)研磨介質(zhì)產(chǎn)生摩擦、剪切和沖擊破碎顆粒入料尺寸/204010302020.5出料尺寸/0.0740.0880.0440.0880.0440.0020.0100.0010.010 產(chǎn)量/kg/h1000100002005

5、000100100010010001001000影響耐火原料破粉碎的因素，主要是原料本身的強(qiáng)度、硬度、塑性和水分等，同時(shí)也與破粉碎設(shè)備的特性有關(guān)。在耐火材料生產(chǎn)過程中，將耐火原料從350左右的大塊破粉碎到30.088的各粒度料，通常采用連續(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(diǎn)，采用相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行配套，例如采用顎式破碎機(jī)、雙輥式破碎機(jī)、篩分機(jī)、筒磨機(jī)，或者采用顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、篩分機(jī)、筒磨機(jī)等進(jìn)行配套，對(duì)耐火原料進(jìn)行連續(xù)破粉碎作業(yè)。連續(xù)破粉碎作業(yè)的流程通常有兩種，即開流式(單程粉碎)和閉流式(循環(huán)粉碎)。開流式粉碎的流程簡(jiǎn)單，原料只通過破碎機(jī)一次。但是，要使原料只經(jīng)過一次粉碎后完全達(dá)

6、到要求的粒度，其中必然會(huì)有一部分原料成為過細(xì)的粉料，這稱之為過粉碎現(xiàn)象。它不但降低粉碎設(shè)備的粉碎效率，而且不利于提高制品的質(zhì)量。閉流式粉碎時(shí)，原料經(jīng)過破碎機(jī)后被篩分機(jī)將其中粗粒分開，使其重新返回破碎機(jī)與新加入的原料一起再進(jìn)行粉碎。顯然，閉流式粉碎作業(yè)的流程較復(fù)雜，并需要較多的附屬設(shè)備。但采用閉流式粉碎時(shí)，破碎機(jī)的粉碎效率較高，并可減少原料的過粉碎程度。在耐火材料生產(chǎn)中，原料破碎通常采用開流式，而粉碎系統(tǒng)采用閉流式循環(huán)粉碎。原料在破粉碎過程中不可避免地帶入一定量的金屬鐵雜質(zhì)。這些金屬鐵雜質(zhì)對(duì)制品的高溫性能和外觀造成嚴(yán)重影響，必須采用有效方法除去。除鐵方法有物理除鐵法和化學(xué)除鐵法。物理除鐵法是用強(qiáng)

7、磁選機(jī)除鐵，對(duì)顆粒和細(xì)粉選用不同的專用設(shè)備?；瘜W(xué)除鐵法是采用酸洗法除鐵。對(duì)于白剛玉等高純?cè)?，用該方法除鐵才能保證原料的高純度。除鐵設(shè)備有耐酸泵、耐酸缸、攪拌機(jī)、離心機(jī)、干燥機(jī)和打粉機(jī)等。二、篩分耐火原料經(jīng)破碎后，一般是大中小顆粒連續(xù)混在一起。為了獲得符合規(guī)定尺寸的顆粒組分，需要進(jìn)行篩分。篩分是指破粉碎后的物料，通過一定尺寸的篩孔，使不同粒度的原料進(jìn)行分離的工藝過程。篩分過程中，通常將通過篩孔的粉料稱為篩下料，殘留在篩孔上粒徑較大的物料稱為篩上料，在閉流循環(huán)粉碎作業(yè)中，篩上料一般通過管道重返破碎機(jī)進(jìn)行再粉碎。根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要，借助于篩分可以把顆粒組成連續(xù)的粉料，篩分為具有一定粒度上下限的幾種

8、顆粒組分，如31的組分和小于1的組分等。有時(shí)僅篩出具有一定粒度上限(或下限)的粉料，如小于3的全部組分或大于1的全部組分等。要達(dá)到上述要求，關(guān)鍵在于確定篩網(wǎng)的層數(shù)和選擇合理的篩網(wǎng)孔徑。前者應(yīng)采用多層篩，后者可采用單層篩。篩分時(shí)，篩下料的粒度大小不僅取決于篩孔尺寸，同時(shí)也與篩子的傾斜角、粉料沿篩面的運(yùn)動(dòng)速度、篩網(wǎng)厚度、粉料水分和顆粒形狀等因素有關(guān)。在生產(chǎn)時(shí)，改變篩子的傾斜角或改變粉料沿篩面的運(yùn)動(dòng)速度，就可在一定程度上調(diào)整篩下料的顆粒大小。各廠在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)篩網(wǎng)孔尺寸大小的表示方法不盡相同，常用的表示方法有目、孔、號(hào)和篩孔實(shí)際尺寸數(shù)等，見表32。表32 編織篩網(wǎng)簡(jiǎn)明規(guī)格篩號(hào)篩孔尺寸篩號(hào)篩孔尺寸篩號(hào)

9、篩孔尺寸2.58.0030 0.583250.04436.73350.504000.0383.55.66400.428000.01944.76450.3511000.01354.00500.29713000.01163.36600.25016000.01072.83700.21018000.00882.38800.17720000.0065102.001000.14925000.0055121.681200.12530000.005141.411400.10535000.0045161.191700.08840000.0034181.002000.07450000.0027200.842300

10、.06260000.0025250.712700.05370000.00125目前，耐火材料生產(chǎn)用的篩分設(shè)備主要有振動(dòng)篩和固定斜篩兩種，前者篩分效率高達(dá)90%以上，后者則低，一般為70%左右。三、粉料貯存耐火原料經(jīng)粉碎、細(xì)磨、篩分后，一般存放的貯料倉內(nèi)供配料使用。粉料貯存在料倉內(nèi)的最大問題是顆粒偏析。因?yàn)樵诜哿项w粒中一般都不是單一粒級(jí)，而是由粗到細(xì)的連續(xù)粒級(jí)組成的，只是各種粉料之間顆粒大小和粒級(jí)之間的比例不同而已。當(dāng)粉料卸入料倉時(shí)，粗細(xì)顆粒就開始分層，細(xì)粉集中在卸料口的中央部位，粗顆粒則滾到料倉周邊。當(dāng)從料倉中放料時(shí)，中間的料先從出料口流出，四周的料隨料層下降，而分層流向中間，然后從出料口流出

11、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(duì)粉料進(jìn)行多級(jí)篩分，使同一料倉內(nèi)的粉料粒級(jí)差值小些。2)增加加料口，即多口上料。3）將料倉分隔。第二節(jié) 泥料的制備生產(chǎn)耐火制品的泥料(也稱磚料)是按一定比例配合的各種原料的粉料，在混練機(jī)混練過程中加入水或其他結(jié)合劑而制得的混合料。它應(yīng)具有磚坯成型時(shí)所需要的性能，如塑性和結(jié)合性等。泥料制備工序包括配料和混練兩個(gè)工藝過程。一、配料根據(jù)耐火制品的要求和工藝特點(diǎn)，將不同材質(zhì)和不同粒度的物料按一定比例進(jìn)行配合的工藝稱為配料。配料規(guī)定的配合比例也稱配方。確定泥料材質(zhì)配料時(shí)，主要考慮制品的質(zhì)量要求，保證制品達(dá)到規(guī)定的性能指標(biāo)；經(jīng)混練

12、后磚料具有必要的成型性能，同時(shí)還要注意合理利用原料資源，降低成本。（一）粒度組成泥料中顆粒組成的含意包括：顆粒的臨界尺寸、各種大小顆粒的百分含量和顆粒的形狀等。顆粒組成對(duì)坯體的致密度有很大影響。只有符合緊密堆積的顆粒組成，才有可能得到致密坯體。計(jì)算不同尺寸的圓球體堆積狀態(tài)表明，通常向大顆粒的組分中加入一定數(shù)目尺寸較小的顆粒，使其填充于大顆粒的間隙中，則堆積物間隙可進(jìn)一步降低。假如向第一組球內(nèi)引入第二組球，其尺寸比第一組球小，第二組球在空隙內(nèi)也能以配位數(shù)為8的方式堆積，則混合物的空隙下降為14.4%。依此類推，再加入體積更小的第三、第四組球，則空隙還會(huì)進(jìn)一步下降，見表33。當(dāng)三組分球作最緊密堆積

13、時(shí)，氣孔率下降顯著，當(dāng)組分大于3時(shí)，則氣孔率下降幅度減小。在工藝上主要是用來滿足耐火制品氣孔率、熱震穩(wěn)定性以及透氣性的要求，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，除考慮最緊密堆積原理外，還須根據(jù)原料的物理性質(zhì)、顆粒形狀、制品的成型壓力、燒成條件和使用要求全面考慮并加以修正。表33 多組分球體堆積特征球體組分球體體積，%氣孔率，%氣孔率下降，%16238-285.614.423.6394.65.49.0498.02.03.4599.20.81.2最緊密堆積的顆粒，可分為連續(xù)顆粒和不連續(xù)顆粒。圖3-1給出不連續(xù)三組分填充物堆積密度的計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值，由圖可見，堆積密度最大的組成為：5565%粗顆粒，1030%中顆粒，153

14、0%細(xì)顆粒。 虛線計(jì)算結(jié)果，實(shí)線實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖3-1 熟料堆積的氣孔率用不連續(xù)顆粒可以得到最大的填充密度，但其缺點(diǎn)是將產(chǎn)生嚴(yán)重的顆粒偏析，而且也是不實(shí)際的。實(shí)際生產(chǎn)中，還是選擇級(jí)配合理的連續(xù)顆粒，通過調(diào)整各粒級(jí)配合的比例量，達(dá)到盡可能高的填充密度。在連續(xù)顆粒系列中，設(shè)D是最大顆粒粒徑，d是任意大小顆粒的粒徑，y是粒徑d以下的含有量，若取配合料總量為100%，則yl00(d/D)q式中q值隨顆粒形狀等因素變化，實(shí)際上取0.30.5時(shí)，該顆粒系列構(gòu)成緊堆積。文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)適應(yīng)于耐火材料顆粒組成的計(jì)算公式：y+(1-)(d1/D)n100式中 系數(shù)，取決于物料的種類和細(xì)粉的數(shù)量等因素，一般情況下，00.4；n

15、指數(shù)，與顆粒的分布及細(xì)粉比例有關(guān)，n0.50.9；D臨界顆粒尺寸；d1最小顆粒尺寸。從式中不難看出，物料的堆積密度與物理一化學(xué)性質(zhì)以及D、n和值有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，試樣顯氣孔率隨細(xì)粉的增加而降低。當(dāng)0.31和0.32時(shí)，臨界粒度為3和4的物科，從其緊密堆積時(shí)的顆粒組成計(jì)算得知，006的顆粒應(yīng)占34和42。在耐火制品生產(chǎn)中，通常力求制得高密度磚坯，為此常要求泥料的顆粒組成應(yīng)具有較高的堆積密度。要達(dá)到這一目的，只有當(dāng)泥料內(nèi)顆粒堆積時(shí)形成的孔隙被細(xì)顆粒填充，后者堆積時(shí)形成的孔隙又被更細(xì)的顆粒填充，在如此逐級(jí)填充條件下，才可能達(dá)到泥料顆粒的最緊密堆積。在實(shí)際配制泥料時(shí)，要按照理論直接算出達(dá)到泥料最緊密

16、堆積時(shí)的最適宜的各種粒度的直徑和數(shù)量比是困難的，但是按照緊密堆積原理，通過實(shí)驗(yàn)所給出的有關(guān)顆粒大小與數(shù)量的最適宜比例的基本要求，對(duì)于生產(chǎn)是有重要的指導(dǎo)意義。通過大量的試驗(yàn)結(jié)果表明，在下述條件下能獲得具有緊密堆積特征的顆粒組成：1)顆粒的粒徑是不連續(xù)的，即各顆粒粒徑范圍要小。2)大小顆粒間的粒徑比值要大些，當(dāng)大小粒徑間的比值達(dá)56以上時(shí)，即可產(chǎn)生顯著的效果。3)較細(xì)顆粒的數(shù)量，應(yīng)足夠填充于緊密排列的顆粒構(gòu)成的間隙中。當(dāng)兩種組分時(shí)，粗細(xì)顆粒的數(shù)量比為73；當(dāng)三種組分時(shí)為712，其堆積密度較高。4)增加組分的數(shù)目，可以繼續(xù)提高堆積密度，使其接近最大的堆積密度。上述最緊密堆積理論，只是對(duì)獲得堆積密度大

17、的顆粒組成指出了方向，在實(shí)際生產(chǎn)中并不完全按照理論要求的條件去做。這首先是因?yàn)榉哿系牧＜?jí)是連續(xù)的，要進(jìn)行過多的顆粒分級(jí)將使得粉碎和篩分程序變得很復(fù)雜；其次，雖然能緊密堆積的顆粒組成是保證獲得致密制品具有決定性意義的條件，但在耐火制品生產(chǎn)過程中還可以采用其他工藝措施，也同樣能提高制品的致密度。另外，原料的性質(zhì)，制品的技術(shù)要求和后道工序的工藝要求等，都要求泥料的顆粒組成與之相適應(yīng)。因此，在生產(chǎn)耐火制品時(shí)，通常對(duì)泥料顆粒組成提出的基本要求是：1)應(yīng)能保證泥料具有盡量大的堆積密度。2)滿足制品的性質(zhì)要求，如要求熱穩(wěn)定性好的制品，應(yīng)在泥料中適當(dāng)增加顆粒部分的數(shù)量和增大臨界粒度；對(duì)于要求強(qiáng)度高的制品，應(yīng)增

18、加泥料的細(xì)粉量；對(duì)于要求致密的抗渣性好的制品，可以采取增大粗顆粒臨界粒度和增加顆粒部分的數(shù)量，從而提高制品的密度，降低氣孔率，如鎂碳磚。3)原料性質(zhì)的影響，如在硅磚泥料內(nèi)，要求細(xì)顆粒多些，使磚坯在燒成時(shí)易于進(jìn)行多晶轉(zhuǎn)化；而鎂磚泥料中的細(xì)顆粒過多則就易于水化，對(duì)制品質(zhì)量不利。4)對(duì)后道工序的影響。如泥料的成型性能，用于擠泥成型應(yīng)減小臨界粒度，并增大中間粒度數(shù)量；用于機(jī)壓成型大磚，應(yīng)增加臨界粒度。普通耐火制品為三級(jí)配料，這類制品如普通粘土磚、高鋁磚等。制造耐火制品用泥料的顆粒組成多采取“兩頭大，中間小”的粒度配比，即在泥料中粗、細(xì)顆粒多，中間顆粒少。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，無論是原料的粉碎或泥料的制備

19、，在生產(chǎn)操作和工藝檢查上，對(duì)大多數(shù)制品的粉料或泥料，只控制粗顆粒篩分(如32或21)和細(xì)顆粒篩分(如小于0.088或小于0.5)兩部分的數(shù)量。中、高檔耐火制品采用多級(jí)配料，如鎂碳磚、鋁碳滑板磚、剛玉磚等，根據(jù)制品的性能要求配料更為細(xì)致。（二）原料組成配料組成的除規(guī)定原料粒度比例外，還有原料種類比例。所用原料的性質(zhì)及工藝條件應(yīng)滿足制品類型和性能要求。1.從化學(xué)組成方面看，配料的化學(xué)組成必須滿足制品的要求，并且要求應(yīng)高于制品的指標(biāo)要求。因?yàn)橐紤]到原料的化學(xué)組成有可能波動(dòng)，制備過程中可能引入的雜質(zhì)等因素。2.配料必須滿足制品物理性能及使用要求。選擇原料的純度、體積密度、氣孔率、類型（燒結(jié)料或電熔料

20、）等；選擇原料的材質(zhì)。3.坯料應(yīng)具有足夠的結(jié)合性，因此配料中應(yīng)含有結(jié)合成分。有時(shí)結(jié)合作用可有配料中的原料來承擔(dān)，但有時(shí)主體原料是瘠性的，則要有具有粘結(jié)能力的結(jié)合劑來完成，如紙漿廢液、糊精、結(jié)合粘土和石灰乳等。紙漿廢液不影響制品化學(xué)組成，而結(jié)合粘土和石灰乳影響制品化學(xué)組成。所選用的結(jié)合劑應(yīng)當(dāng)對(duì)制品的高溫性能無負(fù)面作用，粘土和石灰乳可分別用作高鋁磚和硅磚的結(jié)合劑。（三）配料方法通常配料的方法有重量配料法和容積配料法兩種。重量配料的精確度則較高，一般誤差不超過2%，是目前普遍應(yīng)用的配料方法。重量配料用的秤量設(shè)備有手動(dòng)稱量秤、自動(dòng)定量秤、電子秤和光電數(shù)字顯示秤等。上述設(shè)備中，除手動(dòng)稱量秤外，其它設(shè)備都

21、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。它們的選用應(yīng)根據(jù)工藝要求、自動(dòng)控制水平以及操作和修理技術(shù)水平而定。容積配料是按物料的體積比來進(jìn)行配料，各種給料機(jī)均可作容積配料設(shè)備，如皮帶給料機(jī)、圓盤給料機(jī)、格式給料機(jī)和電磁振動(dòng)給料機(jī)(不適用于細(xì)粉)等。容積配料一般多使用于連續(xù)配料，其缺點(diǎn)是配料精確性較差。二、混練混練是使不同組分和粒度的物料同適量的結(jié)合劑經(jīng)混合和擠壓作用達(dá)到分布均勻和充分潤濕的泥料制備過程?；炀毷腔旌系囊环N方式，伴隨有一定程度的擠壓、捏和、排氣過程在內(nèi)。影響泥料混練均勻的因素很多，如合理選擇混練設(shè)備，適當(dāng)掌握混練時(shí)間，以及合理選擇結(jié)合劑并適當(dāng)控制其加入量等，都有利于提高泥料混練的均勻性。另外，加料順序和粉料的

22、顆粒形狀等對(duì)泥料混練的均勻性也有影響，如近似球形顆粒的內(nèi)摩擦力小，在混練過程中相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大，容易混練均勻，棱角狀顆粒料的內(nèi)摩擦力大，不易混練均勻，故與前者相比都需要較長的混練時(shí)間。（一）混合混練設(shè)備目前，在耐火材料生產(chǎn)中根據(jù)不同用途和目的，常用的混合混練設(shè)備有：預(yù)混合設(shè)備、造粒設(shè)備、混練設(shè)備等。1.預(yù)混合設(shè)備預(yù)混合設(shè)備是生產(chǎn)各類耐火材料過程中，混合細(xì)粉、微粉和微量添加劑時(shí)所使用的設(shè)備，可使細(xì)粉和微量添加劑充分混合均勻。常用的預(yù)混合設(shè)備有螺旋錐型混合機(jī)、雙錐型混合機(jī)及V型混合機(jī)等。（1）螺旋錐型混合機(jī)螺旋錐型混合機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、混合均勻，適合于粉料及密度相差小的各種物料的干混合。螺旋錐型混

23、合機(jī)有單螺旋、雙螺旋、三螺旋等多種，每批次混合量較大、混合均勻度要求較高時(shí)可選用雙螺旋或三螺旋錐型混合機(jī)。螺旋錐型混合機(jī)由固定的錐形筒體、螺旋軸和傳動(dòng)裝置等部分組成，容積為0.56m3。其結(jié)構(gòu)見圖3-2。（2)雙錐型混合機(jī)雙錐型混合機(jī)是通過回轉(zhuǎn)罐體將各種微細(xì)粉混合均勻的混合設(shè)備。雙錐型混合機(jī)適合于混合具有流動(dòng)性好的干粉物料。如設(shè)置套管，還可以對(duì)混合物料進(jìn)行加熱和干燥等作業(yè)。雙錐型混合機(jī)由罐體、驅(qū)動(dòng)裝置、滑環(huán)箱、支撐臺(tái)和機(jī)架組成,容積為0.52.2m3。其結(jié)構(gòu)見圖3-3。1 轉(zhuǎn)臂拉桿；2電動(dòng)機(jī)及擺線針輪減速機(jī)；3加料口；4螺旋軸；5卸料閥2 圖3-2 螺旋錐形混合機(jī)1滑環(huán)箱；2罐體；3驅(qū)動(dòng)裝置；

24、4支撐臺(tái)架圖3-3雙錐型混合機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（3）V型混合機(jī)V型混合機(jī)是通過同時(shí)回轉(zhuǎn)筒體及攪拌軸高速旋轉(zhuǎn)將各種微細(xì)粉混合均勻的混合設(shè)備。V型混合機(jī)由筒體、驅(qū)動(dòng)裝置、螺旋軸和機(jī)架等組成。其結(jié)構(gòu)見圖3-4。1支架；2筒體；3攪拌軸；4電動(dòng)機(jī)圖3-4 混合機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖2.混練設(shè)備（1）濕碾機(jī)濕碾機(jī)是利用碾輪與碾盤之間的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)泥料進(jìn)行碾壓、混練及捏合的混合設(shè)備。主要常見老型號(hào)是底部下傳動(dòng)盤轉(zhuǎn)濕碾機(jī)1600×450及1600×400兩種及少量上部傳動(dòng)碾砣轉(zhuǎn)的濕碾機(jī)，這些設(shè)備笨重，混合過程中物料易被粉碎，動(dòng)力消耗大。但由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在耐火材料廠尚未被完全替代。新型號(hào)的濕碾機(jī)有某公司設(shè)計(jì)的

25、2400及SJH-28型二種。SJH-28型濕碾機(jī)外形圖見圖3-5。 圖3-5 SJH-28型濕碾機(jī)外形圖（2）行星式強(qiáng)制混合機(jī)行星式強(qiáng)制混合機(jī)的中心立軸擔(dān)有一對(duì)懸掛輪、兩付行星鏟和一對(duì)側(cè)括板，盤不轉(zhuǎn)，中心立軸轉(zhuǎn)，帶動(dòng)懸掛輪、行星鏟和側(cè)括板順時(shí)針轉(zhuǎn)，行星鏟又作逆時(shí)針自轉(zhuǎn)，泥料在三者之間為逆流相對(duì)運(yùn)動(dòng),在機(jī)內(nèi)既作水平運(yùn)動(dòng)又被垂直攪拌,56min可得到均勻混合,而顆粒不破碎。根據(jù)工藝需要，可以增添加熱裝置。該機(jī)效率高、能耗低、混合均勻；整機(jī)密封好，無粉塵、噪音低；出料迅速、干凈。可混合干料、半干料、濕料或膠狀料。主要型號(hào)有PZM-750，QHX-250。（3）600L高速混合機(jī)高速混合機(jī)由混合槽、

26、旋轉(zhuǎn)葉片、傳動(dòng)裝置、出料門以及冷卻、加熱裝置等部分組成。結(jié)構(gòu)見圖3-6。1入料口；2錐形殼體；3旋轉(zhuǎn)葉片；4傳動(dòng)裝置；5碾盤；6出料門圖3-6 600 L高速混合機(jī)混合槽是由空心圓柱形碾盤、錐臺(tái)形殼體和圓球形頂蓋等組成的容器。下部碾盤為夾套式結(jié)構(gòu)，由冷卻、加熱裝置向夾套供給冷水或熱水，控制物料混合溫度。主軸上安裝特殊形狀的攪拌槳葉，構(gòu)成旋轉(zhuǎn)葉片。旋轉(zhuǎn)葉片的轉(zhuǎn)速有兩種，分別是60r·min-1和120 r·min-1，在工作過程中可以變換速度，從而使物料得到充分的混合。參與混合的各種原料及結(jié)合劑，由上部入料口投入。電動(dòng)機(jī)通過皮帶輪、減速機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)葉片旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，物

27、料沿固定混合槽的錐壁上升，向混合機(jī)中心作拋物線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)隨旋轉(zhuǎn)葉片作水平回轉(zhuǎn)，處于一種立體旋流狀態(tài)，對(duì)于不同密度、不同種類的物料易于在短時(shí)間內(nèi)混合均勻，混合比率比一般混合機(jī)高一倍以上?；旌虾蟮奈锪嫌苫旌喜鄣膫?cè)面出料門排出。為適應(yīng)某些物料混合溫度要求，由冷卻、加熱裝置對(duì)物料進(jìn)行冷卻、加熱和保溫等調(diào)控，從而獲得高質(zhì)量的混料。高速混合機(jī)不破碎泥料顆粒，混合均勻，混料效率高，能控制混料溫度，特別適應(yīng)混合含石墨的耐火泥料。該機(jī)已在生產(chǎn)高級(jí)含碳耐火材料制品的廠家得到推廣。（4）強(qiáng)力逆流混合機(jī)強(qiáng)力逆流混合機(jī)是應(yīng)用逆流相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，使物料反復(fù)分散、摻和的混合設(shè)備。由旋轉(zhuǎn)料盤、攪拌星高速轉(zhuǎn)子、固定刮板、卸料門、

28、液壓裝置、機(jī)架及密封護(hù)罩等部分組成。底盤直徑為14002200，圍圈側(cè)壁高一般為料層厚度的23倍。不同盤徑的混練量一般為5001500L。在混合機(jī)的料盤中，偏心安裝攪拌星與高速轉(zhuǎn)子。料盤以低速順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，連續(xù)不斷地將物料送入中速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌星的運(yùn)動(dòng)軌跡內(nèi)，借助料盤旋轉(zhuǎn)及刮料板的作用，將物料翻轉(zhuǎn)送入高速逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的高速轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的軌跡內(nèi)進(jìn)行混料。在連續(xù)的、逆流相對(duì)運(yùn)動(dòng)的高強(qiáng)度混練過程中，物料能夠在很短的時(shí)間內(nèi)混合均勻一致。通常在60-120s內(nèi)即可達(dá)到所需的混合程度。（二）混練時(shí)間在泥料混練時(shí)，通?；炀殨r(shí)間越長，混合得越均勻。在泥料混合初期，均勻性增加很快，但當(dāng)混合到一定時(shí)間后，再延長混合

29、時(shí)間對(duì)均勻性的影響就不明顯了。因此，對(duì)于不同類型混合機(jī)械所需混合時(shí)間是有一定限度的。物料中脊性料的比例、結(jié)合劑與物料的潤濕性等影響混練的難易程度，因此不同性質(zhì)的泥料對(duì)混練時(shí)間的要求也不同。如用濕碾機(jī)混練時(shí)，粘土磚料為410分鐘，硅磚料為15分鐘左右，鎂磚料則20分鐘左右，鋁碳料約為30分鐘?；炀殨r(shí)間太短，會(huì)影響泥料的均勻性；而混練時(shí)間太長，又會(huì)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，對(duì)不同磚種泥料的混練時(shí)間應(yīng)加以適當(dāng)控制。為了減少濕碾機(jī)混練時(shí)的再粉碎現(xiàn)象，通?？烧{(diào)節(jié)濕碾機(jī)的碾砣與底盤間的間距，使碾砣與底盤之間留有4050的間隙。泥料在單軸或雙軸攪拌機(jī)內(nèi)的混練時(shí)間長短，取決于漿葉

30、的形狀和傾斜角，適當(dāng)安裝部分反流向傾斜的漿葉，可延長攪拌時(shí)間，提高泥料混合的均勻性。（三）混練順序用濕碾機(jī)混練泥料時(shí)，加料順序會(huì)影響混練效果。通常先加入顆粒料，然后加結(jié)合劑，混合23分鐘后，再加細(xì)粉料，混合至泥料均勻。若粗細(xì)顆粒同時(shí)加入，易出現(xiàn)細(xì)粉集中成小泥團(tuán)及“白料”。泥料的混練質(zhì)量對(duì)成型和制品性能影響很大。混練泥料的質(zhì)量表現(xiàn)為泥料成分的均勻性（化學(xué)成分、粒度）和泥料的塑性。在高鋁磚實(shí)際生產(chǎn)中，通常以檢查泥料的顆粒組成和水分含量來評(píng)定其合格與否。混練質(zhì)量好的泥料，細(xì)粉形成一層薄膜均勻地包圍在顆粒周圍，水分分布均勻，不單存在于顆粒表面，而且滲入顆粒的孔隙中；泥料密實(shí)，具有良好的成型性能。如果泥

31、料的混練質(zhì)量不好，則用手摸料時(shí)有松散感，這種泥料的成型性能就較差。三、困料“困料”就是把初混后的泥料在適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸认沦A放一定的時(shí)間。泥料困料時(shí)間的長短，主要取決于工藝要求和泥料的性質(zhì)。困料的主要目的是增加泥料的塑性，改善成型性能。通常困料時(shí)，應(yīng)避免泥料水分的散失。困料的作用還隨泥料性質(zhì)不同而異，如粘土磚料，是為了使泥料內(nèi)的結(jié)合粘土進(jìn)一步分散，從而使結(jié)合粘土和水分分布得更均勻些，充分發(fā)揮結(jié)合粘土的可塑性能和結(jié)合性能，以改善泥料的成型性能；而對(duì)氧化鈣含量較高的鎂磚泥料進(jìn)行困料，則為了使CaO在泥料中充分消化，以避免成型后的磚坯在干燥和燒成初期由于CaO的水化而引起坯體開裂；又如，對(duì)用磷酸或硫酸

32、鋁作膠結(jié)劑的泥料進(jìn)行困料，主要是去除料內(nèi)因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體等等。隨著耐火材料生產(chǎn)技術(shù)水平的發(fā)展和原料質(zhì)量的提高(如半干料機(jī)壓成型法的普遍應(yīng)用和高壓力液壓機(jī)的采用)，使大部分耐火制品在生產(chǎn)過程中省略了困料工序，從而簡(jiǎn)化了耐火材料生產(chǎn)工藝。第三節(jié) 成型將泥料加工成具有一定形狀的坯體的過程稱為成型，成型的坯體具有較致密的均勻的結(jié)構(gòu)，并具有一定的強(qiáng)度。一、成型方法生產(chǎn)耐火制品的成型方法，常用的有以下幾種。（一）注漿成型將泥漿注入石膏模中，石膏模吸收泥漿中的水分，并在石膏模表面集結(jié)成水分較少的泥料膜，時(shí)間越長，集結(jié)的泥料膜就越厚。注漿后石膏模放置的時(shí)間，主要根據(jù)制品所需要的厚度來確定。當(dāng)達(dá)到坯體所需厚

33、度時(shí)，將石膏模內(nèi)多余的泥漿倒出，并繼續(xù)放置一定時(shí)間，待坯體具有一定強(qiáng)度后脫模、晾干和進(jìn)行修坯。注漿成型用泥漿的水分含量，一般為3545%。此法主要用于生產(chǎn)薄壁中空制品，如熱電偶套管，高溫爐管和坩堝等。（二）可塑成型可塑成型（也稱擠壓成型），一般指含水量1625%的呈塑性狀態(tài)的泥料制坯方法，使可塑性泥料強(qiáng)力通過?？椎某尚头椒ǚQ為擠壓成型。通常用連續(xù)螺旋式擠泥機(jī)或葉片式攪拌機(jī)與液壓機(jī)連用，將泥料混合、擠實(shí)和成型。這種成型方法適宜于將可塑泥料加工成斷面均稱的條形和管形等坯體。（三）機(jī)壓成型機(jī)壓成型又稱半干法成型，指用含水量在27%左右的泥料制備坯體的方法。一般采用各種壓磚機(jī)、搗固機(jī)、振動(dòng)機(jī)械成型。與

34、可塑成型相比，坯體具有密度高、強(qiáng)度大、干燥和燒成收縮小、制品尺寸容易控制等優(yōu)點(diǎn)，半干成型是常用的成型方法。（四）熔鑄成型這是一種將物料經(jīng)高溫熔化后，直接澆鑄成制品的方法。目前主要用于生產(chǎn)電熔剛玉、莫來石和鋯剛玉等高級(jí)耐火材料。耐火材料的其他成型方法有熱壓成型和熱壓注法成型等多種方法。目前耐火材料制品主要采用機(jī)壓成型。下面著重介紹機(jī)壓成型。二、機(jī)壓成型（一）壓制過程普通的機(jī)壓成型磚坯的壓制過程，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)使泥料內(nèi)顆粒密集和空氣排出形成致密坯體的過程。通常用壓力收縮曲線來表示。從圖37中看出，壓制過程是按幾個(gè)階段進(jìn)行的。在第一階段中，泥料在壓力作用下顆粒發(fā)生移動(dòng)，形成坯體。其特點(diǎn)是泥料壓縮量大，

35、而且壓縮量幾乎與壓力成正比增加；當(dāng)坯體被壓縮到一定程度后，就進(jìn)入了壓制過程的第二個(gè)階段。在這個(gè)階段中，成型壓力已增加到能使泥料內(nèi)顆粒發(fā)生脆性和彈性變形的程度，所以在壓制時(shí)由于泥料內(nèi)顆粒受壓變形和多角型顆粒的棱角被壓掉，從而使坯體內(nèi)顆粒間的接觸面增加，摩擦阻力增大。因此，使這一階段的壓制特性表現(xiàn)為跳躍式的壓縮變化，即呈階梯形變化曲線；當(dāng)壓制進(jìn)入第三階段時(shí)，成型壓力已超過臨界壓力，即使壓力再升高，坯體幾乎不再被壓縮。圖37 坯體壓制過程曲線在耐火材料生產(chǎn)中并不希望三個(gè)階段都進(jìn)行。因?yàn)榇u坯成型時(shí)要求其顆粒不被壓碎而只進(jìn)行顆粒移動(dòng)密集和排除空氣。所以磚坯的實(shí)際壓制過程一般都在第一階段內(nèi)進(jìn)行。磚坯的上述

36、壓制特征說明，泥料的自然堆積密度越大，顆粒間的摩擦力越小，泥料受單位壓力作用時(shí)的壓縮量就越大，磚坯的體積密度也就越高。因此，在泥料中加入一些有機(jī)活化劑，增大泥料內(nèi)顆粒的活動(dòng)能力和降低泥料與模壁之間的摩擦力，可以提高磚坯壓制的密實(shí)程度。（二）層密度現(xiàn)象成型后磚坯的密度沿著加壓的方向遞變的現(xiàn)象稱為層密度。由上方單向加壓的磚坯，一般是上密下疏，在同一水平，則中密外疏。在同一塊磚坯上會(huì)出現(xiàn)密實(shí)程度不同的原因，主要是存在著泥料中顆粒與顆粒之間的摩擦(稱內(nèi)摩擦)和壓制過程中泥料與模壁之間的摩擦(稱外摩擦)。當(dāng)壓制磚坯時(shí)，上部料層先受壓，壓力沿受壓方向一層層地往下傳遞，在傳遞過程中，部分壓力消耗在克服內(nèi)、外

37、摩擦力的作用上，因而出現(xiàn)壓力遞減現(xiàn)象，造成磚坯沿受壓方向離受壓面越遠(yuǎn)，密實(shí)程度越低的不均勻性，即如圖3-8所示的那樣，D1D2D3。壓制磚坯時(shí)的層密度現(xiàn)象，對(duì)厚度及高度大的磚坯表現(xiàn)得比較明顯，這與壓制上述制品壓力遞減程度有密切關(guān)系。圖38 成型坯體密度的不均勻性在耐火材料生產(chǎn)中，為了減輕或消除磚坯壓制時(shí)產(chǎn)生的層密度現(xiàn)象，通常采取如下的幾種方法：1)對(duì)厚度及高度大的制品，一般采用雙面加壓，以縮短壓力傳遞距離，減少壓力遞減程度。2)提高模板加工精度和在模壁上涂以潤滑油，以降低泥料和模壁之間的摩擦力。3)在泥料內(nèi)加入一些活化劑(如紙漿廢液等)，以降低壓制時(shí)泥料內(nèi)的摩擦力。4)采用等靜壓成型，以及壓磚

38、操作時(shí)采取多次加壓。（三）彈性后效彈性后效通常是指在模型內(nèi)由泥料制成的坯體受力時(shí)產(chǎn)生的變形，在外力解除后引起坯體膨脹的現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的主要原因是泥料內(nèi)含有空氣和水分，在成型加壓時(shí)它們發(fā)生壓縮和遷移。而在撤壓后。又發(fā)生再遷移和膨脹，從而引起坯體的體積膨脹。成型時(shí)，坯體受壓方向所受到的壓力數(shù)倍于橫向壓力，因而彈性后效在縱向(受壓方向)上較大。當(dāng)成型壓力取消后，坯體的橫向膨脹被模壁所阻，縱向周邊的膨脹又為側(cè)壁摩擦力所阻，因此使磚坯縱向中間部位呈現(xiàn)出較大的膨脹。由彈性后效引起的磚坯體積膨脹，當(dāng)磚坯強(qiáng)度不足時(shí)，會(huì)使磚坯產(chǎn)生垂直于加壓方向的裂紋(又稱層裂)。（四）提高磚坯成型質(zhì)量的主要措施1.要求泥料

39、具有適當(dāng)而穩(wěn)定的顆粒組成壓制磚坯時(shí)，如泥料中粗顆粒過多，易使磚坯邊角不嚴(yán)。表面粗糙和顧粒脫落；泥料過細(xì)，則由于泥料中氣膜(或水膜)大，壓制時(shí)彈性后效大，易引起層裂。2.壓力和水分間必須相適應(yīng)泥料中的水分主要起著結(jié)合作用和潤滑作用，它有利于泥料在成型壓力作用下顆粒間發(fā)生移動(dòng)。水分含量較低的泥料成型時(shí)，其內(nèi)摩擦較大，要獲得致密坯體，就必須有較高的成型壓力。但水分含量大的泥料則不能采用高壓力成型，因?yàn)楦咚帜嗔铣尚蜁r(shí)的彈性后效大，而且水分易向坯體的不致密處集中，因此采用高壓力成型時(shí)易產(chǎn)生過壓裂紋?？偟膩碚f，成型壓力和泥料水分含量要求成反比。例如，粘土制品，當(dāng)采用低壓力成型(手工成型)時(shí)，泥料水分一般

40、為89 %；而采用高壓成型(機(jī)壓成型)時(shí)，水分就應(yīng)低些，一般為35%。3.成型操作摩擦壓磚機(jī)成型時(shí)，初壓應(yīng)輕而緩慢，有利于泥料中空氣排除，如果初壓過重過急，表層壓密，空氣不能外逸，就易產(chǎn)生過大的彈性后效而使磚坯開裂。所以目前生產(chǎn)中均采用先輕后重的壓磚原則。（五）成型設(shè)備及模具1.成型設(shè)備目前，成型耐火材料坯體用的機(jī)械設(shè)備主要有摩擦壓磚機(jī)、杠桿壓磚機(jī)、液壓機(jī)、回轉(zhuǎn)壓磚機(jī)、振動(dòng)成型機(jī)等。關(guān)于生產(chǎn)中具體選用何種設(shè)備，需根據(jù)制品的形狀、尺寸、性能要求以及生產(chǎn)數(shù)量等因素綜合考慮而定。(1)摩擦壓磚機(jī)用摩擦輪通過絲杠帶動(dòng)滑塊作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的壓磚機(jī)。該壓磚機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作和維修，適應(yīng)性強(qiáng)，是耐火材料生產(chǎn)中

41、應(yīng)用較多的成型設(shè)備。常用的摩擦壓磚機(jī)的規(guī)格有公稱壓力為1600kN、3000kN、4000kN，高噸位的有6500kN、10000kN、15000kN等。成型中注管磚或較厚的磚型，采用高沖程摩擦壓磚機(jī)。摩擦壓磚機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖見圖39。 1機(jī)架；2傳動(dòng)裝置；3橫軸及立輪；4飛輪及螺旋主軸；5滑塊及沖頭；6操作裝置；7出磚器圖39 摩擦壓磚機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（2）液壓摩擦壓磚機(jī)在壓磚過程初期宜施加低壓力，可使成型的泥料在磚模中排氣。液壓摩擦壓磚機(jī)初壓采用液壓缸將壓塊壓下加壓（其壓力僅為最終壓力的幾十分之一），之后再利用摩擦機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的沖擊力打擊壓塊，完成壓磚。這種采用油壓預(yù)壓和摩擦壓力結(jié)構(gòu)相結(jié)合的壓磚機(jī)，使

42、用性能比一般摩擦壓磚機(jī)優(yōu)越，但需增加液壓系統(tǒng)，所以造價(jià)高。（3）液壓壓磚機(jī)該機(jī)特點(diǎn)是用液體傳遞能量產(chǎn)生靜壓力，工作平穩(wěn)，雙面加壓，調(diào)節(jié)壓力方便，容易滿足耐火制品成型工藝的要求，壓磚質(zhì)量好。為適應(yīng)耐火材料各種制品發(fā)展的需要，高性能、帶有真空脫氣的高噸位液壓壓磚機(jī)有了進(jìn)一步的發(fā)展，如12000kN、20000kN、32000kN、50000kN壓力的液壓壓磚機(jī)先后開發(fā)應(yīng)用，可以用來成型多種耐火制品，諸如轉(zhuǎn)爐大型襯磚及含碳特殊制品等，都能獲得致密和外形尺寸精度高的磚坯。所以液壓壓磚機(jī)，在使用中顯示出適應(yīng)性大，操作自動(dòng)化程度高和成型精度高等方面的優(yōu)越性。液壓壓磚機(jī)的設(shè)備費(fèi)用高，維護(hù)復(fù)雜。其結(jié)構(gòu)示意圖見

43、圖310。1主機(jī)上橫梁；2充液油箱；3主油缸；4浮動(dòng)臺(tái)油缸；5上模頭；6夾磚機(jī)；7模套；8磚厚檢測(cè)裝置；9浮動(dòng)工作臺(tái)；10下模頭；11控制臺(tái)；12磚坯運(yùn)輸膠帶；13主機(jī)底座；14液壓傳動(dòng)裝置；15送料滑架；16給料膠帶；17貯料斗；18攪拌器；19工作料斗；20送料箱圖310 液壓壓磚機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（4）等靜壓機(jī)通過液體或氣體傳遞壓力使坯體各個(gè)方向均勻受壓得到致密成型。等靜壓機(jī)分為冷等靜壓機(jī)和熱等靜壓力兩種。在耐火材料工業(yè)中主要應(yīng)用冷等靜壓機(jī)，工作介質(zhì)用油或水。由于等靜壓機(jī)設(shè)備費(fèi)用高，生產(chǎn)效率低，所以只用于其它成型設(shè)備滿足不了工藝要求的和不能成型的、形狀復(fù)雜的、大型及細(xì)長形的制品，如成型長水口磚

44、、浸入式水口磚及整體塞棒以及特殊制品等。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖311。1上蓋，2橡皮蓋，3高壓容器，4橡膠膜，5支撐架，6粉料，7油，8加壓用橡皮膜，9成型用橡皮膜，10脫模裝置圖311等靜壓成型機(jī)示意圖（5）杠桿壓磚機(jī)利用機(jī)械杠桿結(jié)構(gòu)組成的壓磚機(jī)，在固定模內(nèi)進(jìn)行雙面加壓，其沖頭行程值是恒定的，適用壓制尺寸較小的標(biāo)普型粘土磚，在高壓杠桿壓磚機(jī)上也可壓制鎂質(zhì)制品。這種壓磚機(jī)的加壓制度調(diào)節(jié)困難。（6）振動(dòng)成型機(jī)在加壓條件下靠振動(dòng)力成型的設(shè)備，用以成型復(fù)雜的異型和巨型磚。振動(dòng)成型設(shè)備類型甚多，按振動(dòng)器驅(qū)動(dòng)方式，有機(jī)械的、電磁的、氣動(dòng)的及液壓的；按振動(dòng)器加壓裝置的設(shè)置方式，分為下部振動(dòng)上部加壓、上部振動(dòng)上部

45、加壓和側(cè)部振動(dòng)上部加壓等形式。2.模具無論采用哪種成型機(jī)械，對(duì)其磚模的結(jié)構(gòu)和模板的質(zhì)量都是很關(guān)鍵的間題。在設(shè)計(jì)和制作模具時(shí)一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)原則：(1)縮放尺率。耐火制品的外形尺寸必須符合規(guī)定要求，而磚坯在干燥和燒成過程中都將發(fā)生體積變化，特別在燒成過程中體積變化較大。一般制品產(chǎn)生收縮，而硅磚則由于多晶轉(zhuǎn)變作用產(chǎn)生膨脹。因此，在設(shè)計(jì)模型時(shí)必須考慮縮放尺，以保證制品尺寸的正確性。在實(shí)際生產(chǎn)中，磚模尺寸通常按下式進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于燒成時(shí)收縮的制品：磚模尺寸成品尺寸+成品尺寸×放尺率對(duì)于燒成時(shí)膨脹的制品：磚模尺寸成品尺寸成品尺寸×縮尺率一般是根據(jù)不同磚種和泥料，通過實(shí)際試驗(yàn)來確定的。

46、目前，我國生產(chǎn)硅磚時(shí)，縮尺率一般為23%；粘土磚放尺率為12%。計(jì)算磚模尺寸時(shí)應(yīng)注意，由于磚坯燒成時(shí)裝窯的受壓方向和非受壓方向的收縮(或膨脹)值不同，所以對(duì)同一塊制品根據(jù)其燒成時(shí)受壓和非受壓情況規(guī)定不同的縮放尺率。對(duì)燒成時(shí)收縮的制品，其受壓方向的放尺率應(yīng)大些，通常較非受壓方向增加0.51%；而對(duì)燒成膨脹的制品，其受壓方向的縮尺率就應(yīng)小些。(2)模板安裝應(yīng)有錐度，下口小、上口大、對(duì)稱，并要保證制品尺寸合格。模型安裝后的錐度一般為千分之五。有的磚型尺寸公差要求小，模板安裝也可沒有錐度，采用活動(dòng)模板的辦法解決。內(nèi)模板外側(cè)設(shè)計(jì)錐度，坯體出模時(shí)連同內(nèi)模一起頂出，外模板固定。(3)模板必須表面光潔、平整、

47、并有較高的硬度。(4)盡可能使該制品的最大面積作為受壓面。(5)模型內(nèi)的溝棱處帶弧度，模板死角處帶12圓弧。(6)有模底凸出部分，盡量做成活楔。(7)不平的面應(yīng)做成活底。(8)厚度超過150的制品，應(yīng)考慮兩面加壓。第四節(jié) 磚坯的干燥磚坯干燥的目的是為了提高半成品的強(qiáng)度，以便能夠安全運(yùn)輸，堆放和裝窯。濕坯經(jīng)干燥后還能保證在燒成初期可快速升溫。特別是在水分含量高的磚坯，若干燥不好，燒成時(shí)就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重開裂和變形。一、磚坯的干操過程磚坯的干燥過程實(shí)質(zhì)上是經(jīng)預(yù)熱后的熱空氣(或熱煙氣)把熱量傳遞給坯體，坯體吸收熱量而提高溫度，從而使水分蒸發(fā)逸出坯體，并隨熱氣體排出干燥器。水分從坯體排除的過程，一般分兩個(gè)階

48、段進(jìn)行，即等速干燥階段和減速干燥階段。在等速干燥階段中，主要是排除磚坯表面的物理水，水分蒸發(fā)在坯體表面進(jìn)行。隨著水分排除，坯體相應(yīng)地收縮。故此階段的干燥速度應(yīng)慢些，以免坯體急劇收縮而產(chǎn)生開裂，這對(duì)含水量高的大型或特異型制品尤為重要。當(dāng)?shù)人俑稍镫A段基本結(jié)束進(jìn)入減速干燥階段時(shí)，水分的蒸發(fā)便由坯體表面逐漸移向坯體內(nèi)部，這時(shí)坯體的干燥速度受溫度、孔隙數(shù)量及其大小等因素影響，磚坯從載熱體中吸收的熱量，一方面提高坯體溫度，同時(shí)供給水分蒸發(fā)。在這個(gè)階段中磚坯的干燥速度與磚坯的溫度，以及水蒸氣自孔隙向外傳遞的速度有關(guān)。水分在孔隙中蒸發(fā)以后，自坯體的內(nèi)部移向表面，然后擴(kuò)散至載熱體中。當(dāng)坯體溫度升高，而水分蒸發(fā)量

49、恰為水蒸氣自孔隙中向外傳遞的最大量時(shí)，此時(shí)坯體的安全干燥速度最大。因此，在這個(gè)階段內(nèi)，若溫度過低，會(huì)使水分蒸發(fā)量減少，干燥過程就延緩；若溫度過高，則會(huì)造成坯體內(nèi)部蒸發(fā)的大量水分來不及排出，從而使磚坯產(chǎn)生毛細(xì)裂紋，甚至開裂。因此，磚坯干燥時(shí)，首先要選擇和控制適宜的載熱體溫度和濕度，以保證磚坯具有最大的安全干燥速度。磚坯干燥時(shí)，伴隨著水分蒸發(fā)過程還常有一些物理化學(xué)變化發(fā)生。例如，在硅酸鋁制品的泥料中，通常還加入少量的亞硫酸紙漿廢液，在干燥時(shí)濃縮而對(duì)坯體中顆粒進(jìn)行膠結(jié)，使坯體強(qiáng)度增加；硅磚中由膠體狀態(tài)的Ca(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶水化物Ca(OH)2·H2O以及它與活性SiO2作用所生成的含水

50、硅酸鹽(CaO·SiO2·nH2O)等，均使硅磚坯體強(qiáng)度增加；用水玻璃結(jié)合的不燒制品，干燥時(shí)水玻璃發(fā)生縮聚作用，使坯體的強(qiáng)度得到顯著提高等等。二、干燥方法及干燥設(shè)備目前我國耐火材料廠所用的干燥方法主要有以下幾種。1.隧道干燥器干燥隧道干燥器干燥是大、中型耐火材料廠使用最普遍的一種干燥方法。它是屬于連續(xù)式生產(chǎn)的干燥設(shè)備。其熱源(載熱體)通常用熱煙氣或用預(yù)熱器將空氣預(yù)熱后，由干燥器一端(出車端)用鼓風(fēng)機(jī)送入，從另一端(進(jìn)車端)用抽風(fēng)機(jī)排出。載熱體的溫度規(guī)定視制品種類、形狀、大小和坯體內(nèi)水分含量多少等因素而異，一般送風(fēng)溫度120200，排氣溫度6090。隧道干燥器常用的規(guī)格為：高

51、1.65m、寬0.95m，其長度波動(dòng)較大，視各廠廠房具體條件而定，一般在2530m左右。磚坯在隧道干燥器內(nèi)的干燥時(shí)間一般以推車時(shí)間表示，其波動(dòng)范圍較大，通常推車間隔時(shí)間為1545分鐘左右。對(duì)大型或特異型制品，在進(jìn)入隧道干燥器以前，應(yīng)在室溫條件下先進(jìn)行自然干燥2448小時(shí)，然后再進(jìn)入隧道干燥器干燥，以防干燥時(shí)因收縮過快而開裂。干燥后磚坯的殘余水分一般要求為：粘土制品21.0%；硅質(zhì)制品少于10.5%；鎂質(zhì)制品小于1.0%。2.室式干燥器干燥室式干燥器(或稱格子干燥器)是一種間歇式干燥設(shè)備，干燥小車推入后，送入載熱體進(jìn)行干燥。由于這種干燥器內(nèi)載熱體的溫度和濕度易于調(diào)整，因此適宜于干燥大型和特異型制

52、品。此類干燥器的熱源一般也采用預(yù)熱器預(yù)熱的空氣，也有在干燥器內(nèi)壁安設(shè)暖氣管道，直接加熱干燥器內(nèi)的空氣進(jìn)行干燥。耐火材料制品大部分采用機(jī)壓成型，成型后磚坯水分含量較低，在干燥過程中收縮不大，因而干燥比較容易，甚至有的工廠將粘土磚、高鋁磚等磚坯直接碼垛在帶有干燥段的隧道窯窯車上進(jìn)行燒成。這樣，可以縮短生產(chǎn)周期，減少運(yùn)輸廢品。三、造成干燥廢品的原因磚坯由于干燥造成的廢品主要有開裂和變形兩項(xiàng)。磚坯在干燥過程中，隨坯體內(nèi)水分含量不同而發(fā)生不同程度的收縮，濕坯的水分越大，干燥后收縮也越大。磚坯在干燥時(shí)，一般來說，表面溫度高，收縮大；而中心部位則溫度低，收縮小。這種收縮的不均勻性導(dǎo)致磚坯內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)這種

53、應(yīng)力超過磚坯本身的機(jī)械強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)造成磚坯干燥開裂和變形。磚坯干燥時(shí)收縮的不均勻性也可能由泥料的不均勻性引起；而變形也可能是磚坯放置不平等造成。但是，在干燥對(duì)初期溫度應(yīng)低些，使坯體內(nèi)水分緩慢排出，然后再在較高溫度下干燥，這是防止磚坯產(chǎn)生干燥開裂的基本方法。四、半成品檢查經(jīng)干燥后的磚坯，通常又稱之為半成品。它們?cè)谘b窯前一般都要按半成品技術(shù)條件規(guī)定進(jìn)行檢查。其目的是不使已經(jīng)損壞或不合格的磚坯裝入窯內(nèi)焙燒，以提高成品合格率和免除不必要的燃料消耗。半成品的檢查項(xiàng)目主要有外形尺寸公差、缺角、缺棱、扭曲變形和層裂等。檢查出來的廢品，可以經(jīng)粉碎后按一定比例摻入泥料內(nèi)搭配使用。.造成半成品不合格的原因，大致有

54、以下幾種：機(jī)壓成型磚坯：1)因泥料顆粒過粗或泥料混練不均，造成粗顆粒集中部位表面粗糙(麻面)或邊角脫落。2)模板安裝不好或壓磚操作不當(dāng)，造成裂紋或尺寸不合格。3)泥料水分不合適，造成層裂或裂紋等。手工成型磚坯：1)脫模不當(dāng)而造成微細(xì)裂紋或缺角缺棱。2)因磚板不平造成扭曲變形等。其他，如干燥不當(dāng)造成開裂，或者裝卸搬運(yùn)不小心，運(yùn)輸過程中振動(dòng)太大等而造成磚坯邊角脫落。半成品的檢查除外形項(xiàng)目，還有坯體的氣孔率、體積密度檢驗(yàn)。第五節(jié) 燒成燒成是指對(duì)磚坯進(jìn)行煅燒的熱處理過程。磚坯經(jīng)過燒成，可使其中的某些組分發(fā)生分解和化合等化學(xué)反應(yīng)，使磚坯燒結(jié)形成玻璃質(zhì)或晶體結(jié)合的制品，從而使制品獲得較好的體積穩(wěn)定性和強(qiáng)度

55、，以及其他特性。耐火制品的性質(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。燒成是耐火制品生產(chǎn)過程中的重要一道工序，無論是制品的質(zhì)量或是企業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，如產(chǎn)品質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率、單位產(chǎn)品燃料消耗定額和產(chǎn)品成本等，都在很大程度上取決于燒成的好壞。所以，燒成是耐火材料生產(chǎn)過程中特別關(guān)鍵的工序。一、燒成窯爐類型耐火材料燒成窯爐的種類很多，但目前耐火制品燒成時(shí)，最常用的燒成設(shè)備有隧道窯、梭式窯、倒焰窯和熱處理窯，如圖3-12和圖3-13所示。此外還有用于特種要求的窯爐，如電加熱式窯爐，根據(jù)需要控制窯爐內(nèi)的氣氛。通常采用氣體燃料（如天然氣、煤氣）和液體燃料（如重

56、油、輕柴油等），我國已基本取締直接使用固體燃料。（一）隧道窯隧道窯屬于連續(xù)作業(yè)的窯爐，是目前耐火材料生產(chǎn)中比較先進(jìn)和普遍使用的窯爐。它的主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)能力較大，熱效率也高。但隧道窯在燒制不同品種的磚時(shí)，其燒成制度的更換不如梭式窯和倒焰窯靈活。隧道窯沿窯長度方向有預(yù)熱帶、燒成帶和冷卻帶。根據(jù)制品類型和工藝要求，有普通隧道窯和高溫隧道窯兩大類型。高溫隧道窯燒成溫度可達(dá)18001900，窯長50130m，窯寬1.13.2m，年生產(chǎn)能力500032000噸，單位產(chǎn)品熱耗66006900KJ/Kg。典型超高溫隧道窯的技術(shù)規(guī)格和性能指標(biāo)見表3-4。表3-4 典型超高溫隧道窯的技術(shù)規(guī)格和性能指標(biāo)序號(hào)隧道窯規(guī)格（長×寬×高）/m窯車規(guī)格（長×寬）/m燒 成 品 種生產(chǎn)能力/（t·a-1）燒成溫度/燃 料1156×3.2×1.13.2×3.1鎂磚、鎂鉻磚450001650重油21