성형 내화물의 생산 공정

형상 내화물 생산 공정

내화 제품은 성형(성형) 또는 무형(모놀리식/캐스터블)일 수 있습니다. 산성, 중성, 염기성 또는 복합 재료로 만들 수 있습니다. 내화물 생산에 사용되는 재료는 첨가제를 포함하거나 포함하지 않을 수 있습니다. 추가 모양의 내화물은 여러 모양으로 만들 수 있으며 일반적으로 내화 벽돌이라고 합니다. 내화물 생산 공정에서 사용되는 일반적인 생산 흐름은 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1 내화물 생산 공정의 일반적인 흐름

무형상 내화물은 일반적으로 내화물 제조공장에서 내화물이 아닌 내화물로서 사용현장에서 혼합, 성형, 숙성, 건조, 예열 등의 과정을 거쳐야 내화물이 되는 내화물로 출고됩니다. 즉, 무형상 내화물의 경우 성형 내화물 제조 공정의 일부가 사용 현장으로 이동합니다.

내화 벽돌 제조의 기본은 시간이 지나도 변하지 않았습니다. 그러나 기술 발전으로 현대 벽돌 공장이 훨씬 더 효율적으로 만들어졌고 제품의 전반적인 품질이 향상되었습니다. 이러한 내화물의 제조는 내화성, 열 안정성, 내식성, 열팽창 및 기타 중요한 품질과 같은 필요한 특성을 생산된 내화물에 부여할 화합물과 광물의 조합을 아는 것을 기반으로 합니다. 원료 및 그 특성에 대한 보다 완전한 지식, 소성 제어 개선, 녹색 내화물 소성에 사용되는 개선된 가마 설계 및 보다 진보된 기계화는 모두 내화 벽돌 산업의 발전에 기여했습니다.

주어진 내화물 제조의 기술적 목표는 의도한 용도에 대한 특성과 성능을 얻는 것입니다. 이러한 목적을 달성하기 위해 내화물 제조의 기본 구성요소는 적절한 원료 선택, 가공 방법 및 제조 중 기술 매개변수의 유지로 구성됩니다. 제조에 대한 통찰력은 공정을 통해 개발되고 사용 중 제품 특성과 거동을 담당하는 상 구성 및 미세 구조(총체적으로 재료 특성으로 알려짐)의 기능과 관련이 있습니다.

원재료

  잘 선택된 원료는 만족스러운 내화물 제품의 개발과 생산을 위한 중요한 부분입니다. 원료 특성은 중요한 내화 특성에 직간접적으로 영향을 미칩니다. 고성능 내화 제품을 생산하려면 원자재가 다음 6가지 특성과 일치해야 합니다.

• 충분한 초기 입자 크기
• 밀도/다공도
• 주요 광물/산화물 점유율
• 환원성 산화물 및/또는 융제 산화물의 한계
• 중요 산화물의 몰 균형
• 주요 광물/산화물의 결정 크기

밀도, 다공성, 투과성, 파쇄 강도, 파열 계수 및 탄성과 같은 내화물의 다양한 특성과 열충격 저항성은 주로 내화물의 생산 공정 외에도 원료에 의해 결정됩니다.

내화물 제조에 사용되는 원료에는 다양한 유형의 점토(천연 또는 하소된 형태), 그로그(샤모트라고도 함), 가공된 원료(하소, 소결, 연소 또는 융합), 매트릭스 화학물질이라고도 하는 첨가제( 고체, 액체 또는 콜로이드 형태일 수 있음) 및 결합 재료 등

원재료 가공

내화물 제조를 위한 원료 가공은 다음과 같은 단계로 구성됩니다.

• 파쇄 및 분쇄
• 체질 또는 채점
• 부철의 자기 분리
• 일괄 계량
• 일괄 혼합

분쇄 및 분쇄 작업은 1차, 2차 및 미세 분쇄/분쇄 장치에서 수행되어 내화 배치 구성에 대한 원하는 입도에 따라 다양한 원료 입자 크기의 요구 사항을 충족합니다. 1차 분쇄 및 10-12mm의 최소 입자 크기를 위해 일반적으로 조 크러셔 및 회전식 크러셔가 사용됩니다. 롤러 크러셔, 디스크 크러셔, 임팩트 밀 및 다양한 유형의 해머 밀이 약 4mm의 최소 입자 크기를 달성하기 위한 2차 파쇄에 사용됩니다. 어트리뷰션 밀, 볼 밀, 로드 밀, 튜브 밀 등 다양한 유형의 분쇄기가 최소 200메쉬 크기까지 미세 분쇄에 사용됩니다. 진동 밀, 제트 밀, 미분화기 등이 일부 특수 제품에 사용되며 일부 원료의 최대 10미크론 이하 크기의 초미세 분말이 필요합니다.

분쇄 및 분쇄된 원료는 체로 거르거나 생산 중인 내화물의 요구 사항에 따라 다양한 크기로 분류됩니다. 이것은 진동 또는 회전 스크린 또는 공기 분류기를 통과하여 수행됩니다. 진동 스크린의 경우 원하는 대로 한 세트의 스크린이 진동 프레임에 고정되어 작동 중에 여러 분수가 얻어집니다. 회전식 스크린은 일련의 여러 크기의 스크린으로 구성된 회전식 실린더 형태이며 공통 경사 축에 설정되어 있으며 설정의 더 큰 개구부는 하단 또는 배출 말단을 향하고 있고 가장 작은 개구부는 상단 또는 피드 끝. 이 유형의 스크린은 주로 더 거친 부분을 분류하는 데 적합합니다. 미세 분획에 대해 공기 분류가 수행됩니다. 공기 분류기는 직경이 몇 ~ 10마이크로미터 정도인 미세 입자에 편리합니다. 분리의 경우 원심 또는 '사이클론' 유형이 일반적입니다. 여기서 더 큰 입자는 시스템으로 재순환되고 미세한 입자는 사일로로 공급됩니다.

크기 분류는 다양한 크기 부분을 다른 저장 빈으로 전환하기 위해 수행되며 편리한 계층 수와 선택한 화면 크기 또는 메쉬 수 세트를 사용하여 수행할 수 있습니다. 입자가 불규칙하고 모양이 들쭉날쭉하거나 길거나 납작할 수 있는 작은 문제. 표준 스크린은 정사각형 개구부와 함께 사용됩니다. 그들은 통과하고 그들이 원하는 것을 보류합니다. 더 미세한 크기의 경우 스크린이 끈적거리고 스크린의 블라인드가 발생하여 일부 또는 모든 더 미세한 입자가 통과하는 것을 방지할 수 있습니다. 이것은 더 미세한 재료에 대한 스크리닝을 수행할 때 일반적인 관찰입니다. 이것이 미세 크기에 대해 건식 선별이 거의 실행되지 않는 이유입니다. 습식(즉, 슬러리) 스크리닝은 분류 목적을 위해 실명을 완화할 수 있습니다.

파쇄 및 분쇄된 재료에 들어오는 자유 철 또는 트램프 철은 자기 분리에 의해 재료에서 제거됩니다. 부랑자 철 조각은 영구자석이나 전자석이 있는 도르래 또는 매달린 유형인 자기 분리기를 사용하여 제거합니다. 다리미를 제거할 분쇄된 재료는 자기 롤러 위를 지나가는 움직이는 벨트에 놓거나 철을 제거하기 위해 단일 또는 직렬로 회전하는 자기 롤러에 직접 떨어지도록 합니다.

내화 벽돌은 배치로 생산됩니다. 원료 배치는 필요한 양(비율)의 미세, 중간 및 거친 부분으로 구성됩니다. 배치 칭량 카는 일반적으로 저장 빈에서 적절한 크기의 분수로 필요한 재료의 정확한 양을 추출하는 데 사용됩니다. 소량 배치의 경우 일반적으로 계량기를 사용하여 수동으로 수행됩니다.

칭량된 재료는 적합한 믹서를 사용하여 철저히 혼합됩니다. 여러 유형의 믹서를 사용하여 배치에서 재료를 혼합할 수 있습니다. 이들은 팬 믹서, 트로프 믹서, 드럼 믹서, 퍼그 밀, 역류 믹서 등이 있습니다. 일반적으로 반 건식 및 소성 성형 공정을 위해 내화 점토 내화물 배치는 트로프 믹서 및 퍼그 밀에서 혼합됩니다. 향류식 혼합기는 특히 수분 함량이 10% 미만인 고알루미나 또는 염기성 내화물의 건식 가공용 혼합물을 생산하는 데 사용됩니다.

내화물 제조용 혼합 혼련기는 일반적으로 (i) 고정 용기 유형과 (ii) 구동 용기 유형의 두 가지 유형이 있습니다. 내화벽돌 생산용 혼합혼련기는 바인더의 양이 최소이기 때문에 건식 및 반건식 프레스 전용입니다. 따라서 혼합 및 반죽 기계에는 혼합 블레이드 또는 뮬러 휠이 장착되어 있습니다.

형성 또는 형성

내화 벽돌은 수동 성형 또는 프레스를 포함하는 다양한 유형의 성형 및 성형 기계를 포함하는 다양한 방법으로 성형됩니다. 채택되는 몰딩 유형은 내화물의 모양과 크기 및 수량에 따라 다릅니다. 성형/프레스 방법은 크게 (i) 반건식 프레스 또는 스티프 머드 공정, (ii) 플라스틱 성형 또는 소프트 머드 공정, (iii) 건식 프레스 공정의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 성형 벽돌을 녹색 벽돌이라고 합니다.

뻣뻣한 진흙이나 압출 공정에서 10%~15% 범위의 물이 혼합되어 가소성을 생성합니다. 혼합 후 내화 혼합물은 375mm ~ 725mm 수은의 진공을 유지하는 탈기 챔버를 거칩니다. Deairing은 기포와 기포를 제거하여 내화 혼합물에 작업성과 가소성을 증가시켜 강도를 높입니다. 그 후, 내화 혼합물은 혼합물의 기둥을 생성하기 위해 다이를 통해 압출됩니다. 믹스 컬럼이 다이를 떠날 때 텍스처 또는 표면 코팅이 적용될 수 있습니다. 그런 다음 자동 절단기가 믹스 컬럼을 절단하여 개별 벽돌을 만듭니다. 절단기 간격과 다이 크기는 건조 및 소성 중에 발생하는 정상적인 수축을 보상하기 위해 신중하게 계산해야 합니다. 대부분의 내화 벽돌은 일반적으로 압출 공정으로 생산됩니다.

부드러운 진흙 또는 플라스틱 성형 공정은 뻣뻣한 진흙 공정으로 압출하기에 너무 많은 물을 함유한 내화 혼합물에 특히 적합합니다. 내화물 혼합물은 20~30%의 수분을 함유하도록 혼합된 다음 주형에서 모양으로 형성됩니다. 내화 혼합물이 들러붙는 것을 방지하기 위해 주형은 모래 또는 물로 윤활되어 '모래 충격' 또는 '물 충격' 벽돌을 생성합니다. 벽돌은 이러한 방식으로 기계나 손으로 생산할 수 있습니다.

건식 압착은 중장비 프레스의 고압에서 또는 특히 미세한 입자 혼합물의 경우 충격 및 압착 작용에 의해 달성됩니다. 이 공정은 가소성이 매우 낮은 내화 혼합물에 주로 적합합니다. 내화 혼합물은 최소량의 물(최대 10%)과 혼합된 다음 수압 프레스 또는 압축 공기 램으로 3.4~10.3MPa의 압력으로 강철 주형으로 압축됩니다.

건조 및 소성

성형기나 절단기에서 나온 젖은 벽돌은 성형 과정에 따라 많은 양의 수분을 함유하고 있습니다. 소성 과정이 시작되기 전에 이 물의 대부분은 약 40°C ~ 200°C 범위의 온도에서 건조기 챔버에서 증발되어 수분 함량을 바람직하게는 1% 미만인 수준으로 낮춥니다. 내화 혼합물에 따라 달라지는 건조 시간의 범위는 일반적으로 24~48시간입니다. 특히 드라이어 챔버에서 열이 발생할 수 있지만 일반적으로 열효율을 극대화하기 위해 가마의 배기열에서 공급됩니다. 모든 경우에 열과 습도는 녹색 벽돌에 금이 가지 않도록 주의 깊게 조절되어야 합니다. 다루기 힘든 큰 벽돌은 폐연도 가스나 증기에 의해 아래에서 가열되는 뜨거운 바닥에서 건조됩니다.

내화 벽돌 및 모양 생산의 최종 작업은 소성입니다. 소성하는 동안 벽돌을 원하는 온도로 가열하고 해당 온도에서 일정 시간 동안 유지하여 벽돌을 제대로 숙성시킵니다.

여러 유형의 용광로/가마가 사용됩니다. 용광로/가마는 간헐적, 반연속적 및 연속적으로 크게 나눌 수 있습니다. 가장 일반적인 유형은 터널 가마이며, 그 다음이 간헐 가마입니다. 연료는 석유, 가스, 석탄 또는 이들 연료의 조합일 수 있습니다.

간헐적 가마는 장전, 소성, 냉각 및 하역 후 동일한 단계를 반복하는 가마입니다. 건조된 벽돌은 뜨거운 가마 가스의 순환을 허용하는 규정된 패턴에 따라 이러한 가마에서 설정됩니다. 이 가마는 일반적으로 소규모 제조 단위에서만 사용되는 다운 드래프트 가마입니다. 다운 드래프트 가마는 내화 벽돌 더미를 수용하도록 설계되었습니다. 이들은 원형 또는 직사각형이며 가마 주위에 다수의 화실(석탄 연소용) 또는 버너 포트(가스 또는 오일 연소용)가 제공됩니다. 지붕의 높이는 지붕 아래의 벽돌 더미 위에 비어 있는 공간 내에서 연소 가스의 양을 수용할 수 있도록 제공됩니다. 화염과 함께 연소 가스는 지붕으로 향하고 바닥과 아래에 제공된 채널과 굴뚝을 통해 아래쪽으로 반사됩니다. 이러한 가마에서는 연소 가스가 추가 기능을 수행하지 않고 굴뚝으로 빠져나가기 때문에 열 손실이 막대합니다. 또한 간헐적인 특성으로 인해 가마가 소성될 때마다 로 구조를 가열하는 데 많은 양의 열이 손실됩니다. 이러한 가마의 열효율은 약 15%로 좋지 않습니다.

반 연속 가마는 링 챔버 가마와 셔틀 가마입니다. 연속 가마는 터널 가마입니다. 연속 가마는 내화물 산업에서 가장 일반적인 가마로 터널의 길이를 따라 온도 프로파일이 유지되고 벽돌이 레일의 터널 내부에서 차를 타고 이동하기 때문입니다.

가마 차나 가마에 벽돌 모양을 얹는 과정을 해킹이라고 합니다. 가마 차의 벽돌 수는 가마 크기에 따라 결정됩니다. 벽돌은 바람직하게는 기계적 수단으로 배치됩니다. 설정 패턴은 외관에 약간의 영향을 미칩니다. 마주보는 벽돌은 십자형이나 마주보는 벽돌보다 더 균일한 색상을 제공합니다.

벽돌의 소성은 가마 유형 및 기타 변수에 따라 10시간에서 40시간 사이에 이루어집니다. 터널 가마에서 가마 자동차에 적재된 벽돌은 터널을 통과하면서 다양한 온도대를 통과합니다. 각 구역의 열 조건은 세심하게 제어되며 가마는 연속적으로 작동됩니다.

소성은 (i) 최종 건조(자유수 증발), (ii) 탈수, (iii) 산화, (iv) 유리화, (v) 플래싱 또는 환원 소성의 5가지 일반적인 단계로 나눌 수 있습니다. 플래싱을 제외한 모든 것은 가마의 온도 상승과 관련이 있습니다. 실제 온도는 내화 혼합물의 유형에 따라 다르지만

내화 혼합물은 일반적으로 천천히 연화되고 온도가 상승하면 점차 녹거나 유리화됩니다. 유리화는 혼합물이 상대적으로 흡수율이 낮은 단단하고 단단한 덩어리가 되도록 합니다. 용융은 세 단계, 즉 (i) 혼합 입자가 냉각될 때 덩어리로 서로 달라붙을 정도로 충분히 부드러워지는 초기 융합, (ii) 광범위한 플럭싱이 발생하고 덩어리가 단단하고 단단하며 비흡수성이 되는 유리화 단계로 진행됩니다. iii) 점성 융합, 혼합물 덩어리가 분해되어 용융되어 벽돌이 변형됩니다. 소성 공정의 핵심은 초기 융합 및 부분 유리화가 발생하지만 점성 융합은 방지되도록 가마의 온도를 제어하는 ​​것입니다. 온도 변화의 속도는 신중하게 제어되어야 하며 생산되는 벽돌의 크기와 경화뿐만 아니라 원료에 따라 달라집니다. 가마에는 일반적으로 다양한 단계에서 소성 온도를 제어하는 ​​온도 센서가 장착되어 있습니다. 마지막에 브릭을 번쩍여 색상 변형을 생성할 수 있습니다.

온도가 최고조에 달하고 정해진 시간 동안 유지되면 냉각 과정이 시작됩니다. 냉각 시간은 터널 가마의 경우 10시간을 초과하는 경우가 거의 없으며 간헐 가마의 경우 5~24시간입니다. 냉각 속도는 벽돌의 색상에 직접적인 영향을 미치기 때문에 냉각은 벽돌 제조에서 중요한 단계입니다. 냉각 후 벽돌을 검사하고 분류하고 등급을 매기고 발송을 위해 포장합니다.