烧结砖瓦原材料颗粒偏析现象浅析
王晋麟山西省建筑材料工业设计研究院
李金霞双鸭山东方墙材集团有限公司
摘要：烧结砖瓦颗粒组成良好的原材料，在生产的各环节、各工序都可能发生颗粒偏析现象。原材料颗粒偏析破坏了原材料的混合均匀度，能够严重影响坯体成型和坯体的结构，降低制品的质量，是砖瓦生产应该重视的问题，防止和消除颗粒偏析现象，确保生产运行正常和产品质量优良。
关键词：烧结砖瓦；原材料；颗粒偏析；缺陷
1 前言
生产烧结砖瓦原材料一经确定，那么它的矿物组成、化学成分就不会变化了，因此而决定的制砖工艺、产品性能也基本不变。这种原材料最终适合生产什么砖及如何生产制作，最终则由该原材料的颗粒状况决定。
对原材料颗粒状况分析研究的内容很多，比如颗粒的形状、颗粒的质量、颗粒的大小、临界颗粒的控制、颗粒的粒度级配、颗粒的分布、颗粒的亲水性能、颗粒的电磁性能、颗粒的热反应性能等。其中原材料颗粒粒度尺寸的分布，即原材料临界颗粒和颗粒级配的合理控制尤能表现出每种制品坯体的特征，对确定生产什么品种、规格的砖瓦和制定相应合理的生产工艺技术，选用适用的设备，以及对提高产品的性能、质量有极为重要的作用。因此，实际生产中一定要确定并控制好原材料的临界颗粒与颗粒级配。更重要的是要保证各生产环节对原材料的加工制备过程中，不能发生破坏原材料颗粒级配正常良好的状态，不能出现颗粒混合不均匀现象，也就是说要防止和消除颗粒偏析现象，确保生产运行正常和产品质量优良。
2 什么是颗粒偏析
颗粒偏析又称颗粒离析、粒度偏析，简称离析或偏析，是指原材料中颗粒粒径组成符合工艺规定，并且混合良好均匀的颗粒发生了一定程度的分离，按颗粒的大小（或轻重）各自聚集的现象，形成按颗粒的大、中、小（或轻、重）分层、分聚结构。颗粒偏析现象可能发生在原材料加工制备的各生产环节，极易发生在坯体的挤出成型过程。特别是那些硬质原材料粉碎较粗、细小粉料较少的生产线和两种以上不同原材料混合的生产线更容易发生。原材料发生颗粒偏析破坏了原材料的混合均匀度，能够严重影响坯体成型和坯体的结构，降低制品的质量，是砖瓦生产应该重视和防范的问题。
3 颗粒产生偏析的原因
生产砖瓦的原材料为细小散状粉体物料，它的物态特征除了具有与气态物质相类似的可压缩性、与固态物质相类似的抗变形能力外，同时还具有与液态物质相类似的流动性。它的流动性和颗粒的形状、大小、密度、表面状态、空隙率等有关。根据在生产各环节所受外力不同，它的流动形式可分为重力流动、压缩流动、离心力流动、液态化流动等形式，实际生产中多为是两种以上的流动形式混合共存。在这些不同形式的流动过程中，粉体物料会因颗粒不一致、不均匀而各自流动运行的方式和路线不同，最终形成颗粒偏析、分层。砖瓦生产过程形成颗粒偏析的原因很多，并且往往是在多种原因的同时作用下形成的，十分复杂。具体颗粒偏析产生的机理，尚有待于更多的深刻研究。特别是砖瓦行业对原材料颗粒偏析的评价标准，更有待大量研究、试验后得以科学的结论。
如果不考虑其他原因，单纯从颗粒组成状况分析原材料颗粒偏析现象，那么砖瓦生产中原材料形成颗粒偏析的情况有两种：
①、颗粒大小差异相对悬殊造成的颗粒偏析
原材料中的大粒径颗粒较大并且较多，小颗粒太小并且较少时极易造成颗粒偏析现象。或者较大和较小的颗粒含量都适当，但中等粒径的颗粒含量较少，也就是说当颗粒级配不当时容易造成颗粒偏析现象。这种细小颗粒含量较多的原材料往往塑性指数不低，使我们误认为其成型没有问题。但这种原材料在生产线各环节的运行过程中，大颗粒和小颗粒受到重力（或挤压力、离心力等）作用的大小差异较大时，会因缺少中等粒径颗粒的过渡、衔接作用，很容易分别离散而各自聚集到一起，破坏了原材料颗粒混合的均匀程度，造成颗粒偏析现象。
②、颗粒密度差异相对悬殊造成的颗粒偏析
这种情况多在两种以上不同原材料混合时发生。既便混合料按颗粒粒径级配良好，也有可能发生颗粒偏析现象。因为颗粒级配是按颗粒的粒径尺寸大小确定的，相同粒径的颗粒分属于不同种类的原材料时，它们颗粒的尺寸大小一样时但质量可能相差很大，比如粉煤灰类（密度700kg/m3左右）和页岩、煤矸石类（密度1300kg/m3左右）的混合料，这两类原材料的密度相差约1.5～2.0倍。即便把这两类原料按良好的粒径极配混合拌合的很均匀，但在生产线各生产环节运行过程中，尽管是粒径相同的颗粒会因轻的轻、重的重而受到的重力（或挤压力、离心力等）作用不同，使轻颗粒和重颗粒分别离散各自聚集到一起，破坏了混合料颗粒混合的均匀程度，造成颗粒偏析现象。
实际生产中发生颗粒偏析时，往往是上述两种现象同时混合出现，只不过其中有一种很明显，为主要原因，而另一种不明显，不是主要原因。特别是颗粒粒径比越大，或质量比、密度比越大的粉体混合料，就越容易发生较严重的颗粒偏析。
4 生产中容易生产颗粒偏析的环节
在烧结砖瓦的生产线上，原材料随生产流程运行过程中，在一些生产环节和产生工序很容易造成原材料颗粒偏析现象。
4.1 原材料在开采、运输过程形成的颗粒偏析
制砖原材料的开采方式一般有两种，一是平地开采，往下挖料；一是丘陵山地开采，往上挖料。这些原材料的状态可以说是原生态的，其颗粒组成未必恰当，甚至有可能存在严重的颗粒偏析情况。但在这个阶段对其颗粒组成可以不予重视，可待采挖以后送到生产工厂进行加工制备、掺配处理时再解决颗粒组成问题。这个阶段重点是选用矿物化学成分适用的原材料和排除有害杂质，不管是平地还是丘陵山地取料，不管采用哪种开采方法,都要保证采挖的原材料矿物化学成分均匀一致。原材料成分的均匀程度越好,该原材料颗粒组成均匀性良好的可能性就越大。
对原材料开采地紧邻生产工厂的企业，一定要多点式或多层式混合均匀的开采原材料，尽可能对原材料进行预均化处理，严禁无规划的现采现用，乱采乱用。这是保证生产工艺正常运行，保证产品质量的重要措施，也具有防止原材料颗粒偏析的效果。
如果原材料开采地离生产工厂距离较远，采挖以后的原材料是分散状集料，那么原材料在装车运输过程中会发生离析分层。这是因为运输车辆在运输途中，不同粒径（或密度）的颗粒受振动力和重力共同作用下发生离析分层，大的（或重的）落到下层，小的（或轻的）“浮”在上层。在这个过程中，粒径比（或密度比）越大，颗粒偏析就越严重；路途远颠簸振动越严重、时间越长，颗粒偏析就越严重。这种运输过程颠簸振动造成的原材料颗粒偏析一般是难以避免，但仅限于每辆运输车内，只要不是一进厂就直接倾卸到给料机或破碎机、搅拌机里使用，完全可以在进厂后的各生产环节和生产工序弥补消除。
4.2 原材料在堆积、存储过程形成的颗粒偏析
原材料在进厂后的卸料、堆积、存储过程中，因运输过程形成的颗粒偏析基本可以经混合后消除，但可能会形成新的颗粒偏析现象。在堆场卸料堆放过程中，原材料颗粒偏析的主要机制是休止角离析，一般是大颗粒、重颗粒往下面、往外围流散；小颗粒、轻颗粒在中心
和上部集中。随着料堆高度增加和倾角的增大，总体离析指数不断增大；当倾角达到休止角时，总体离析指数仍在增长，但各层离析指数趋于恒定。
采用料仓储料时的颗粒偏析机理与堆场堆积储料相似。由于松散状物料中不同颗粒之间的粒径、密度等差别，当物料从顶部落入料仓时，粗细（或轻重）颗粒就开始分层，细粒（或轻粒）集中在料仓的中央，粗粒（或重粒）则滚到周边，从而造成颗粒偏析现象。
如果堆积存储的料堆已经成为严重离析状态，那么铲运设备取料时是不可能将大堆原材料混合均匀的：先取得是料堆外围的大块料、重质料，后取得是料堆中心的细小料、轻质料。如果这样直接装卸到给料机或破碎机、搅拌机加工处理时，会造成生产线上运行的原材料一段和一段的成分及颗粒不一致。如果再没有其他有效的均化设备，则会影响坯体的成型操作和坯体的结构，降低坯体成型质量和产品性能质量。
防止原材料堆积存储过程或料仓卸料过程的颗粒偏析,最好采用多点卸料、布料，采取多处、多点、多层混合取料，尽可能提高取料的均匀性，防止和消除颗粒偏析现象。
4.3 原材料在配料、给料过程造成现成的颗粒偏析
生产中原材料准确定量配料和均匀给料的生产设备，本来是可以实现原材料最大程度的合理配比和混合均匀，可以在很大程度上避免和防止颗粒偏析。但是在这一环节如果工艺设计不当，或者操作运行不当，反而会形成原材料的混合不匀和颗粒偏析。比如有的生产企业对几种不同原材料的配比给料，不设置可以调节控制给料量的给料机，而是用装载车简单计量混合，难以保证每车、每铲的均匀准确计量；有的直接由人工下料给料，一会儿这种料多了，一会儿那种料少了，保证不了各种原材料同步、均匀按既定的比例混合给料，导致了颗粒级配混乱和颗粒偏析。
生产中的各种筛选设备、粉碎设备和搅拌设备可以很好把各种原材料混合均匀，但这些设备都是在一条生产流水线上连续性运行，原材料类似流水状动态依次经过这些设备，仅能把即时进入设备的物料混合均匀，无法把前一时段和后一时段的物料混合。所以，要想很好的控制原材料的颗粒级配和防止颗粒偏析，除了依靠原材料准确定量、配料和均匀混合给料的设备外，还应该在每台筛选设备、粉碎设备和搅拌设备之后设计一处物料积存设施，可以把该设备在一段较长时间加工的物料堆积混合，然后再输送到下一工序。这样可以适当防止流水线上前一时段和后一时段的物料的不均匀，同时还可以起到流水线上物料运行的缓存、周转作用。
4.4 原材料在陈化过程中形成的颗粒偏析
原材料进入陈化库从库顶抛洒落库的过程中也可能发生颗粒偏析，其机理和原材料堆积时产生离析的机理类似，只不过这时的原材料是已经加水的湿料而不是分散干料。这时颗粒粒径都比较小，又有水的粘合作用，颗粒相对结合紧密不易分散，颗粒偏析的现象不严重，往往也不会引起注意和重视。实际操作采用布料机水平横向动态移动卸料，多斗取料机纵向相对固定取料的方式，这样横向布料纵向取料的方式可以把不同时段投放到陈化库的原材料又混合一次，一般即可实现取料相对混合均匀，可以避免颗粒偏析。
4.5 原材料在挤出成型过程造成形成的颗粒偏析
原材料在进入挤出机之前的各生产环节，如果颗粒组成不当或之前已经发生颗粒偏析现象，往往不易发现,也就不会被注意和重视。生产工艺的常规质量检测也很少对这些环节的原材料取样进行颗粒组成检测。在这些环节，颗粒组成不当的缺陷还没有直接反映到坯体成型的好坏和产品质量性能的优劣，但这些缺陷已经成为影响坯体成型和产品质量性能的隐形因素，最终会在螺旋挤出机内坯体挤出成型时暴露而发生问题,影响到坯体的挤出成型和产品的质量。
原料在挤出坯体成型过程的颗粒偏析常见有两种情况：
①．挤出机挤出泥条不成型
这种情况表现为挤出机开机最先挤出的几条泥条成型尚好，之后挤出的泥条越来越差，机口的中心部位出料慢，两侧快，泥条一出机口就向两边开裂，不能愈合，无法成型。随后泥条越出越慢，泥缸发热，电机传动带打滑或跳闸，特别是挤出机螺旋铰刀主轴转速较快的时候更严重。如果不及时停机，可能会发生泥料撑破泥缸或铰刀破裂等严重事故。停机打开泥缸，可以发现靠近铰刀主轴中心粘满细小颗粒的泥料，而且比较密实；铰刀外缘泥料粘裹较少，较松软，颗粒也较大，是明显而典型的颗粒偏析现象。
②．挤出机挤出泥条断面分层
这种情况表现为泥料进入挤出机似乎可以正常挤出泥条，外观看不出严重质量缺陷，但坯体泥条断面有分层现象。这种分层实质上也是一种特殊的颗粒偏析现象，是一部分物料和另一部分物料分离，中间有微细但有害的空隙层，表现有多种层状纹理。最常见的分层现象为一环套一环的多层环形纹分层和“螺旋纹”形分层现象，此外常见的还有“S”形纹分层现象和“Y”形纹分层现象等。这些分层表现在刚成型的坯体上，有的严重较为明显，大多不严重较为隐匿，甚至被认为是合格产品。分层现象在烧结普通实心砖大面上较明显可见，在有孔砖面上较隐匿难见。但有分层现象的坯体在干燥和焙烧过程中容易生产裂纹，特别是烧成后制品强度会降低，制品耐久性、抗冻性和抗风化性降低，制品容易顺延分层纹理开裂、粉碎。按国家标准《烧结普通砖》GB5102规定：只要有“螺旋纹”的砖就是不合格品，是不容许出现在产品中的。
原材料颗粒在挤出机螺旋挤出过程中产生颗粒偏析，特别是分层现象是非常普遍的，几乎不可避免，只是严重程度不同而已。相对而言，原材料性能很好的坯体，或是没有特殊较高质量要求的砖瓦产品，可以忽视有这些因素造成的较轻微的分层。而对分层敏感性强的坯体原材料以及要求高质量的产品来说，这些因素造成的分层将会成为不可接受的质量缺陷。
造成这些颗粒偏析和分层的原因很多，可以肯定的是有成型真空挤出机设备的结构、性能和使用方面的原因。因为成型过程中原材料颗粒在螺旋铰刀挤出作用下，同时存在有压缩流动、离心力流动和液态化流动等形式，颗粒基本以流动分层的形式出现，都是在最高的应变区域内由于变形而引起，由不等轴颗粒的定向而引发的结果。坯体泥料颗粒会受到剪切、滑动、分离以及重新愈合所引发的物理过程的综合作用而生产颗粒偏析和分层。具体原因有螺旋绞刀和螺旋绞刀头的几何形状、螺距和螺旋导角，泥缸衬套、挤出机头、挤出机口和芯头芯架的形状及尺寸，挤出泥条的速度和温度，抽真空程度，挤出螺旋主轴的转速，泥条的行进方式，机头或机口的油润滑或水润滑等等，都可能单独或混合作用而形成颗粒偏析和分层。如果能够确定性、针对性的解决相应这些问题，是可以有效消除或减轻挤出成型过程的原材料颗粒偏析和坯体分层缺陷。比如，适当降低螺旋铰刀主轴转速，或者在挤出机上位于铰刀头后位置安装阻泥棒、在挤出机上机头位置安装导泥翼片等，都可以缓解坯体的螺旋纹分层缺陷。有关这方面详尽的精辟论述可参阅张文法、湛轩业翻译德国弗兰克·翰德乐所著《陶瓷材料挤出成型技术》、湛轩业翻译法国Michcl Kormmann所著《烧结砖瓦产品的制造及其产品性能》、李坡所著《挤出机设计理论和计算》及和其他文献著作。
5 结束语
烧结砖瓦原材料在生产过程的各环节、各工序都可能会产生颗粒偏析现象，特别是在螺旋挤出成型坯体的过程中，几乎不可避免都会产生不同程度的颗粒偏析和坯体分层缺陷，而且往往都是表现和暴露在坯体挤出成型过程中及成型的坯体中。其原因，首先有挤出机方面的种种原因，但绝不仅仅是挤出机方面的原因，必须要考虑到所有可能的影响因素，才能全面地解决问题。特别是要首先考虑到坯体原材料特性、颗粒状态及制备效果。因为在实际生产中，挤出成型过程的坯体颗粒偏析和坯体挤出成型分层的最起始原因和根本原因，大多还都是因为原材料在进入挤出机之前的颗粒极配不当或颗粒均匀性欠佳，这是经常可见的问题。这些问题多产生于挤出机之前的原材料配比和制备阶段：坯体原材料颗粒级配不合理，
配料控制不当、不均匀，搅拌不充分，在先前的捏合处理期间出现不均匀的剪切应力，在坯体原材料颗粒尺寸分布范围内出现的可塑性不一致，以及原材料颗粒组成的分散程度上的变化、非塑性成分的不均匀、原材料中添加剂搅拌分布不均匀等等因素，都可能是引发缺陷的原因。如果果真是这些因素造成的不可接受的质量缺陷，仅靠在真空挤出机组上采取相应措施的作用是甚微的，可能有的偶然显效，但根本上永久性地消除解决问题是不可能的，最终还必须解决好原材料在每个生产环节合理恰当的颗粒级配和良好的均匀混合。
大方坯轴承钢中心偏析的成因及预防措施 某钢特钢厂轴承钢生产流程为：50tUHPEAF(铁水热装比大于 50%)+50tLF+60tVD真空脱气+3机3流大方坯全弧形合金钢连铸机+铸坯入坑缓冷、部分连铸坯直接热送轧制成材。连铸机弧形半径为R11m/16m/32m，3点矫直，铸坯断面为180mm×220mm、260mm×300mm，采用全封闭无氧化保护浇注，结晶器液面自动控制，专用轴承钢结晶器保护渣保护浇注，二冷气雾冷却动态配水，结晶器+末端(M+F2EMS)复合式电磁搅拌，连铸坯重接部分切除、头尾坯优化等技术。连铸工艺生产轴承钢，铸坯表面质量良好，通过LF+VD真空处理和严格的无氧化保护浇注，钢中氧含量降低，平均氧的质量分数达到10×10-6以下，钢材热顶锻一次检验合格率达到100%。轴承钢生产中，中心碳偏析是其主要低倍缺陷。 中心偏析受钢水过热度、拉速、电磁搅拌、二冷区温度和连铸机的设备状况等因素影响。 连铸钢水的过热度对高碳铬轴承钢铸坯的质量有重要影响。因为高碳铬轴承钢固液两相区温度达到131℃，故中等过热度的钢液也有其柱状晶强烈增大趋势，在凝固后期由于连铸坯断面中心柱状树枝晶的搭桥而形成小钢锭的凝固结晶现象，铸坯产生中心偏析。过热度越低，中心偏析的评级越低。钢水中元素的偏析是随着凝固前沿的推移而逐渐产生的，影响偏析程度的主要因素为中间包钢水过热度和由过热度而决定的凝固前沿的温度梯度。在较高的温度梯度下，固液相线温差越大，使开始结晶和发生了结晶的固相成分差别愈大，体积收缩比也越大，偏析也愈严重。对轴承钢的低倍组织检验发现，在过热度较高的炉次产生中心增碳现象，该缺陷在钢材热酸蚀后的中心部位出现明显的黑色斑点。由于中间包钢水过热度的控制存在明显差异，导致连铸坯中心碳偏析存在较大差别。 拉速与连铸坯中心偏析评级有关。一般来讲，连铸坯的等轴晶区面积越大，中心偏析评级越低。降低拉速对铸坯质量有利，尤其是大方坯轴承钢，当铸坯在离开结晶器时，坯壳有足够的厚度以承受内部钢水的静压力，否则易产生鼓肚、致使枝晶间富集溶质的钢液向液相穴移动形成中心偏析。当断面和钢种一定时，
?烧结工艺流程 烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节，它是将铁矿粉、粉(无烟煤)和石灰按一定配比混匀。经烧结而成的有足够强度和粒度的烧结矿可作为炼铁的熟料。利用烧结熟料炼铁对于提高高炉利用系数、降低焦比、提高高炉透气性保证高炉运行均有一定意义。 由于烧结技术具体的作用和应用太广泛了, 以下介绍一下烧结生产在钢铁工业粉矿造块的意义和作用 我国的铁矿石大部分都是贫矿，贫矿直接入炉炼铁是很不合算b，因此必须将贫矿进行破碎、选出高品位的精矿后,再将精矿粉造块成为人造富矿才能入高炉冶炼。所以,粉矿造块是充分合理利用贫矿的不可缺少的关控环节。 富矿的开采过程中要产生粉矿,为了满足高炉的粒度要兔在整较过程中也会产生粉矿,粉矿直接入炉会51起高炉不顺。恶化高炉技术经济指标,因此粉矿也必须经过造块才能入炉。 粉矿经过迭决后，可以进一步控制相改善合铁原料的性肠获得气孔串高、还原性好、强度合适、软熔温度较高、成份稳定的优质冶金原料,有助于炉况的稳定和技术经济指标的改善。
粒矿造块过程中,还可以除去部份有害杂质，如硫、氟、砷、锌等,有利于提高生铁的质量。因为人造富矿比天然富矿更具有优越性,成为了现代商炉原料的主要来源。 粉矿迭块还可综合利用含铁、合被、台钙的粉状工业废料,如高炉炉尘、钢迢、轧钢皮、均热炉渣、硫酸渣、染料铁红、电厂烟尘灰笔适当配入可以成为廉价的高炉好原料,又可以减少环境污染,取得良好的经济效益和社会效益。 粉矿造铁是现代高炉冶炼并获得优质高产的基础,对于高炉冶炼有君十分重要的意义,是钢铁工业生产必不可少的重要工序，对钢铁生产的发展起着重要作用。 1.2粉矿造块的方法 粉矿造块方法很多,主要是烧结矿和球团矿。此外，还有压制方团矿、辊压团矿、蒸养球团t碳酸化球团,其成球方式和固结方法与球团矿不同，还有小球烧结,国外称为HPs球团化挠结矿，界于球团和烧结之间；还有铁焦生产，是炼焦和粉矿造块相结合。 球团矿的焙烧方法主要乞竖队带式焙烷仇链蓖机—回转窃。目前地方小铁厂还有平地堆烷的。 烧结方法主要有吹风烧结法和抽风烧结法两大类。吹风烧结有平地堆挠、饶结识、挠结盘，抽风烧结有路式侥结、艰面步进式烧绍机、带式烧结机、环形挠结机电即日本矢作式)。 国内外苫遍采用的是常式抽风烧结机,在我国地方小铁广还有相当一部分用平地吹风堆烧和箱式抽风烧结。比外，还有回转窑浇结法、悬浮烧结法。 所谓“烧结”就是指粉状物料加热到熔点以下而粘结成固体的现象. 烧结过程简单来说,就是把品位满足要求，但粒度却不满足的精矿与其他辅助原料混合后在烧结机上点火燃烧,重新造块,以满足高炉的要求。点火器就是使混合料在烧结机上燃烧的关键设备，控制好点火器的温度、负压等,混合料才能成为合格的烧结成品矿。 烧结的主要体系是,配料,混料,看火等。看火的经验:看火主要控制的三点温度是;点火温度,终点温度,和总管废气温度。一般来说把终点温度控制在倒数第２号风箱的温度。 铁矿粉造块 铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。 铁矿粉造块的目的： ◆综合利用资源,扩大炼铁用的原料种类。 ◆去除有害杂质,回收有益元素,保护环境。 ◆改善矿石的冶金性能，适应高炉冶炼对铁矿石的质量要求。 一、铁矿粉烧结生产
烧结砖厂生产工艺流程及原理 烧结砖生产工艺过程总的来讲有原料的制备、坯体成型、湿坯干燥和成品培烧四部分组成。各部分的重要性总的概括起来说,原料是根本，成型是基础，干燥是保证，焙烧是关键。这四部分是互相依存关系。 页岩→皮带机配内燃料→锤式破碎机破碎→笼筛筛分→双轴搅拌机搅拌→陈化库陈化→双轴搅拌机搅拌(两级）→真空挤砖机挤出成型→切条→切坯→分坯→机械码窑车→回车线自然干燥→隧道窑干燥焙烧→成品出窑→成品堆场。 一、原材料 (一) 原料化学成份 评价某种物料是否能生产出烧结砖,其主要取决于它的物理性能，而化学成份对制品的性能具有间接的影响。在判断原料性能时,化学的成份分析可以作为判断的参考依据。化学分析通常测定二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化 （二氧化硅)是烧结砖原料中的主要成份，钙、氧化镁、硫矸和烧失量等。SiO ２ 含量在55～70%之间,超过此含量时,原料的塑性大为降低制品的强度极限。Aｌ O３（三氧化二铝）在制品原料中的含量以１0~20%为宜，低于１０%时制品的2 力学强度降低，高于２0％时，虽然制品强度较高,但烧成温度也高，耗煤量加大,并使制品的颜色变淡。Ｆｅ2O3（三氧化二铁）是制砖原料中的着色剂,一般含量为3～10%为宜，含量过高时会降低制品的耐火度。CaO(氧化钙)在原料中的石灰石(CaCO3）的形成出现,是一种有害物质，含量不宜超过10％,如含量过高时将缩小烧结温度的范围。当氧化钙含量大于15％时，烧结范围将缩小25℃,给焙烧操作造成困难,其颗粒较大于2ｍm时更易形成酥砖或引起制品爆裂,可导致坯体严重变形，如吸潮、松解、粉化等。MgO(氧化镁）原料中的含量不超过３%,越少越好,其化合物如硫酸镁在制品中会产生一种白色的泛霜，影响产品的质量。SO3(硫矸）在原料中的含量一般不超过1%,越少越好。硫矸在焙烧过程中的逸出,使制品发生膨胀和产生气泡的原因。其它的含硫物也对制品有害,如硫酸钙引起制品泛白和起霜，硫酸镁能引起制品泛霜和膨胀。 (二)原料物理性能 原料物理性能测试时,通常测定颗粒组成、可塑性、收缩率、干燥敏感性，烧结性等项目名称。 1、颗粒组成：原料的颗粒组成就是不同角度的颗粒在制砖原料中含量的数量化。原料颗粒的组成直接影响制砖的可塑性、收缩率和烧结性等性能影响很大,
1， 2 热能工程
。过热度高，铸坯凝固前沿温度梯度大，保持定向传热的时间长，有利于柱状晶的生长，并可抑制等轴晶粒的形成。柱状晶发达会加重凝固过程的显微（枝晶）偏析，可导致尚未凝固的钢液杂质组元含量增加，加重中心偏析。 图1过热度对B类以上中心偏析比率的影响 如图1和图2所示，对铸坯硫印数据库进行统计，拉速为1.0m/min，铸坯尺寸为1450mm×230mm，相同冷却条件下，铸坯样本容量为99个，其中A类偏析2个，B类偏析76个，C类21个，所占比例依次为：2.0%，76.8%，21.2%，比较重的A类B类偏析共占78.8%。样本中的合格样品（B类0.5级以下）79个，合格率为79.8%。 图2钢水过热度对中心偏析合格率的影响 结果表明，随钢水过热度的增加，铸坯中心偏析程度增加。在所采用的浇铸条件下，当钢水过热度超过24℃后，铸坯中心偏析合格率急剧下降。 2.2拉速 拉速对铸坯中心偏析有重要影响，这是因为当拉速增加时，减少了钢水在结晶器内的停留时间，导致转移钢液过热量所需的时间增加，推迟了中心等轴晶的生产，有利柱状晶发展和轴向偏析。拉速增加，液相穴深度增大，更易形成凝固桥，造成中心偏析。 如图3所示，本研究统计了B类以上中心偏析出现的比率随拉速变化的规律。对硫印数据库整体进行统计，样本容量为318个，中心偏析A类3个，B类232个，C类83个，所占比例分别为0.9%，73.0%，26.1%。B类以上占73.9%。 图3拉速对B类以上中心偏析比率的影响 2.3辊道开口度 “鼓肚”理论认为，中心偏析的产生是由于铸坯在连铸过程中，凝固壳鼓肚或凝固收缩引起富集溶质残余液体流动，而使局部溶质聚集的结果。鼓肚与辊间距、辊子刚性、对中精度等有密切关系。鼓肚量与辊间距的4次方成正比，间距越大越容易鼓肚。另外，为减轻鼓肚，辊子要保持良好的刚性，防止变形，而且对中要好，要保持较高精度。缩小辊间距，特别是调整辊列系统的对中精度和保持夹辊的刚性,，对减轻鼓肚都十分有利。可见，辊子的开口度和对弧精度对中心偏析有很大影响。 经过计算，拉速为1m的铸坯的凝固终点在11～12段之间，约距结晶器弯月面21.9m。 2003年5月29日第11、12段的辊道开口度偏差值最小1.6mm，最大3.2mm。取数据库中前后７天的数据共12组进行分析，有11组合格，合格率为91.67%。2003年9月2日第11、12段的开口度偏差最小值1.6mm，最大值3.7mm。取数据库中前后7天的数据共20组进行分析，15组合格，合格率为75.00%。若取该日附近8组检验，5组合格，合格率为62.50%。分析可知，在凝固末端，辊道开口度控制精度偏差增大对中心偏析的改善不利，如图4所示。 图42003年9月2日辊道开口度变化 热能工程
钢铁生产工艺流程 炼焦生产流程:炼焦作业就是将焦煤经混合,破碎后加入炼焦炉内经干馏后产生热焦碳及粗焦炉气之制程。资源来源：台湾中钢公司网站。
烧结生产流程：烧结作业系将粉铁矿，各类助熔剂及细焦炭经由混拌、造粒后，经由布料系统加入烧结机,由点火炉点燃细焦炭,经由抽气风车抽风完成烧结反应,高热之烧结矿经破碎冷却、筛选后，送往高炉作为冶炼铁水之主要原料。资源来源:台湾中钢公司网站。
高炉生产流程:高炉作业就是将铁矿石、焦炭及助熔剂由高炉顶部加入炉内,再由炉下部鼓风嘴鼓入高温热风,产生还原气体,还原铁矿石,产生熔融铁水与熔渣之炼铁制程。资源来源：台湾中钢公司网站。
转炉生产流程:炼钢厂先将熔铣送前处理站作脱硫脱磷处理，经转炉吹炼后,再依订单钢种特性及品质需求，送二次精炼处理站（RH真空脱气处理站、Ｌadｌe Injｅction盛桶吹射处理站、ＶＯD 真空吹氧脱碳处理站、STN搅拌站等)进行各种处理，调整钢液成份,最后送大钢胚及扁钢胚连续铸造机，浇铸成红热钢胚半成品，经检验、研磨或烧除表面缺陷,或直接送下游轧制成条钢、线材、钢板、钢卷及钢片等成品.资源来源:台湾中钢公司网站。
连铸生产流程:连续铸造作业乃就是将钢液转变成钢胚之过程.上游处理完成之钢液,以盛钢桶运送到转台,经由钢液分配器分成数股，分别注入特定形状之铸模内,开始冷却凝固成形,生成外为凝固壳、内为钢液之铸胚，接着铸胚被引拔到弧状铸道中，经二次冷却继续凝固到完全凝固。经矫直后再依订单长度切割成块,方块形即为大钢胚,板状形即为扁钢胚.此半成品视需要经钢胚表面处理后,再送轧钢厂轧延。资源来源：台湾中钢公司网站。
生产工艺技术说明 生产的产品是煤矸石、黏土烧结多孔砖，利用制成坯体的煤矸石内残留碳的燃烧产生的热量，来供给坯体烧结所需的热量。为了保证生产线产品质量和产量，根据原料性能特点，本项目采用半硬塑挤出成型，一次码烧工艺，机械化自动码坯，隧道式干燥与焙烧，有利于提高了产品的成品率。原料处理采用混合料（煤矸石和页岩）集中处理，经过粗碎、细碎、高频振动筛筛选，筛上料再次细碎，筛下料加水搅拌进入陈化，陈化后的原料经搅拌搅拌挤出后，综合性能得到提高，可生产承重、非承重的空心砖或高档砖。干燥室采用二条内宽4.60m隧道式干燥室，焙烧窑采用二条内宽4.60m隧道窑。制品的干燥、焙烧过程实现微机监控，焙烧产生的余热用风机送进干燥室供坯体干燥脱水。在冬季，同时又可以将热风经换热器把冷水加热后用于取暖。为确保生产高质量的制品和各项工艺性能的可靠，主机及关键设备选用国内最先进的设备，主机选用能适应低塑性原料半硬塑挤出成型的高挤出压力、高真空度的双级真空挤砖机，全自动切条、切坯系统、自动码坯系统、窑车运转系统等。所有风机选型充分考虑即保证生产需要，又考虑节能环保的要求，主要风机加有变频装置。 表3-1 工作制度 序号工段名称年工作日日工作日班工作日备注 1 原料制备240 2 7.5 有效 工作日 2 成型车间240 2 7.5 3 干燥、焙烧240 3 8.0 4 配电240 3 8.0 生产工艺流程 3.3.1 工艺流程图（如下图）
3.3.2 工艺流程说明（1）原料制备
生产中选用煤矸石全部从周边煤矿运来，煤矸石中若含有大块砂岩、石灰石岩等杂质可人工捡出，以确保产品质量。可由装载机将煤矸石装入自卸车中，将煤矸石运到原料棚储存。页岩是委托社会车辆从附近的页岩山运输到厂内原料棚内。然后由装载机将两种原料按一定比例混合均匀并铲运到板式给料机中，板式给料机按工艺要求定量给料到胶带输送机上，输送到复摆型细碎颚式破碎机处进行破碎，破碎后的原料通过刮板给料机、圆盘给料机均匀喂料，再经反击锤式破碎机进行细碎，粉碎后物经过高频振动筛筛选，筛上料再次回到反击锤式破碎机进行细碎，筛下料输送到搅拌机中加水搅拌、混合，达到陈化的需要。 （2）原料陈化处理 混合料经双轴搅拌机加水搅拌处理后，通过胶带输送机运送到陈化库顶部的可逆移动配仓布料机上，将物料按一定班次规律均匀的堆存到陈化库中，物料的陈化时间应不少于3天。陈化的作用是使原料中水分均化程度提高，原料颗粒表面和内部性能更加均匀，更趋一致，颗粒变得容易疏解，物料的成型性能得到提高。 （3）挤出成型 经过陈化的混合料，由液压多斗取料机连续装运到胶带输送机上，运到成型车间的箱式给料机处，定量向双轴搅拌挤出机给料。原料通过再次加水搅拌，其水份控制在16～18%，输送到双级真空挤砖机；挤出成型采用高挤出压力的JKY60/60—40型双级真空挤出机，挤出压力达到4.0MPa，真空度达到≤-0.092MPa。挤出的泥条经自动切条机、自动切坯机切割成需要规格的砖坯，经翻坯机组进行翻坯、编组后，经砖坯输送机输送到机械码坯处，自动化码坯机将砖坯码放到窑车上，以备干燥。（4）干燥、焙烧 干燥与焙烧采用一次码烧工艺。
关于偏析概念及分类 合金液在铸型中凝固以后，铸件断面各个部分，以及晶粒内部，往往有化学成分不均匀的现象，这就是偏析。 偏析是一种铸造缺陷。由于铸件各部分化学成分不一致，势必使其机械及物理性能也不一样，这样就会影响铸件的工作效果和使用寿命。因此，在铸造生产中，必须防止合金在凝固过程中产生偏析。 偏析可分为三种类型，即晶内偏析、区域偏析和比重偏析。对于某一种合金而言，所产生的偏析往往有一种主要型式，但有时，由于铸造条件的影响，几种偏析也可能同时出现。 一、晶内偏析 晶内偏析，又称树枝状晶偏析，简称枝晶偏析。其特征是同一个晶粒内，各部分化学成分不一致，并且往往在初晶轴线上含有熔点较高的成分多。如锡青铜在晶粒轴线上往往含铜较多，含锡较少，而枝晶边缘则相反，这就是晶内偏析。 铸件内产生晶内偏析，一般有二个先决条件，第一，合金的凝固有一定的温度范围；第二，合金结晶凝固过程中原子扩散速度小于结晶生长速度。一般的情况下，合金的凝固温度范围愈大，铸件结晶及冷却速度愈快，则原子扩散愈难于进行完全，晶内偏析现象愈严重。因此，晶内偏析多产生于凝固温度范围较大，能形成固熔体的合金中。 为了防止某些合金的晶内偏析，可以采取细化晶粒措施，以缩短原子扩散距离；或适当提高浇注温度，延缓冷却速度，以延长原子扩散时间但浇注温度不得过高，否则会造成氧化、吸气、晶粒粗大等弊病。当铸件内已存在晶内偏析时，可考虑采用长则间的扩散退火热处理，以求得到改善。 二、区域偏析 区域偏析，即在整个铸件断面上，各部分化学成分不一致的现象，它主要由于合金进行选择凝固所引起的。区域偏析可分为正向和逆向偏析正向偏析是熔点较低的成分或合金元素熔质集中在铸件的中心和上部，其含量从铸件边缘至中心逐渐增加。逆向偏析则相反，熔点较低的成分或合金元素熔质集聚在铸件边缘。
过热度与中心偏析之间的关系 过热度的计算需要知道中包温度，液相线温度。根据经验公式： 中包标准温度=液相线温度+中包标准过热度 而液相线温度 T L=1536.6-(90%[C]+8%[Si]+5%[Mn]+30%[P]+25%[S]+3[Al]+5%[Cu]+1.5% [Cr]+4%[Ni]+2%[Mo]+80%[N]+18%[Ti] 可以通过钢水中各个成分的含量确定来计算出液相线温度，然后根据连铸过程中中间包的温度，计算出中包过热度。 图1 过热度分布散点图 通过对武钢2010年7月至2011年3月的Q345B共计947炉钢水的中包过热度分析，得出以下结论：中包液相线温度均值为1503℃，中间包温度的均值为1531℃，中包过热度集中在20~40℃区间内，均值为28.25℃。存在7炉钢水过热度高于50℃，4炉钢水的过热度低于15℃。选取了其中过热度较高的炉次分析发现C026468（过热度60.77℃）根据液相线公式计算，其液相线温度为1480℃，与实际液相线平均温度相差较大，可认为是其成分不太稳定。而其中过热度较低的炉次C131758（过热度6.4℃）则是因为其中包温度（1518.25℃）过低。
图2 中心偏析级别与过热度关系图 取武钢三炼钢2010年7月至12月的中心偏析程度C1.0~C2.0的Q345B硫印坯共32块，其中C1.0共17块，C1.5共12块，C2.0共4块，作其与过热度之间的柱状关系图。从图中可以明显的看出C1.0级别的过热度均值为25.0763℃，C1.5级别的过热度均值为26.2884℃，C2.0级别的过热度均值为28.9316℃。随着中心偏析程度的提高，过热度呈增加的趋势。考虑到要降低中心偏析，必须尽可能的降低过热度，但是对于低碳钢，特别是含铝、铬、钛较高的钢种，钢液发粘，过热度会应该较高些。建议过热度应尽量控制在20℃~22℃。
烧结工艺流程 烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节，它是将铁矿粉、粉（无烟煤）和石灰按一定配比混匀。经烧结而成的有足够强度和粒度的烧结矿可作为炼铁的熟料。利用烧结熟料炼铁对于提高高炉利用系数、降低焦比、提高高炉透气性保证高炉运行均有一定意义。 由于烧结技术具体的作用和应用太广泛了, 以下介绍一下烧结生产在钢铁工业粉矿造块的意义和作用 我国的铁矿石大部分都是贫矿，贫矿直接入炉炼铁是很不合算b，因此必须将贫矿进行破碎、选出高品位的精矿后，再将精矿粉造块成为人造富矿才能入高炉冶炼。所以，粉矿造块是充分合理利用贫矿的不可缺少的关控环节。 富矿的开采过程中要产生粉矿，为了满足高炉的粒度要兔在整较过程中也会产生粉矿，粉矿直接入炉会51起高炉不顺。恶化高炉技术经济指标，因此粉矿也必须经过造块才能入炉。 粉矿经过迭决后，可以进一步控制相改善合铁原料的性肠获得气孔串高、还原性好、强度合适、软熔温度较高、成份稳定的优质冶金原料，有助于炉况的稳定和技术经济指标的改
善。粒矿造块过程中，还可以除去部份有害杂质，如硫、氟、砷、锌等，有利于提高生铁的质量。因为人造富矿比天然富矿更具有优越性，成为了现代商炉原料的主要来源。 粉矿迭块还可综合利用含铁、合被、台钙的粉状工业废料，如高炉炉尘、钢迢、轧钢皮、均热炉渣、硫酸渣、染料铁红、电厂烟尘灰笔适当配入可以成为廉价的高炉好原料，又可以减少环境污染，取得良好的经济效益和社会效益。 粉矿造铁是现代高炉冶炼并获得优质高产的基础，对于高炉冶炼有君十分重要的意义，是钢铁工业生产必不可少的重要工序，对钢铁生产的发展起着重要作用。 1．2 粉矿造块的方法 粉矿造块方法很多，主要是烧结矿和球团矿。此外，还有压制方团矿、辊压团矿、蒸养球团t碳酸化球团，其成球方式和固结方法与球团矿不同，还有小球烧结，国外称为HPs球团化挠结矿，界于球团和烧结之间；还有铁焦生产，是炼焦和粉矿造块相结合。 球团矿的焙烧方法主要乞竖队带式焙烷仇链蓖机—回转窃。目前地方小铁厂还有平地堆烷的。 烧结方法主要有吹风烧结法和抽风烧结法两大类。吹风烧结有平地堆挠、饶结识、挠结盘，抽风烧结有路式侥结、艰面步进式烧绍机、带式烧结机、环形挠结机电即日本矢作式)。 国内外苫遍采用的是常式抽风烧结机，在我国地方小铁广还有相当一部分用平地吹风堆烧和箱式抽风烧结。比外，还有回转窑浇结法、悬浮烧结法。 所谓“烧结”就是指粉状物料加热到熔点以下而粘结成固体的现象. 烧结过程简单来说，就是把品位满足要求，但粒度却不满足的精矿与其他辅助原料混合后在烧结机上点火燃烧，重新造块，以满足高炉的要求。点火器就是使混合料在烧结机上燃烧的关键设备，控制好点火器的温度、负压等，混合料才能成为合格的烧结成品矿。 烧结的主要体系是,配料,混料,看火等。看火的经验:看火主要控制的三点温度是;点火温度,终点温度,和总管废气温度。一般来说把终点温度控制在倒数第2号风箱的温度。 铁矿粉造块 铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。 铁矿粉造块的目的： ◆综合利用资源，扩大炼铁用的原料种类。 ◆去除有害杂质，回收有益元素，保护环境。 ◆改善矿石的冶金性能，适应高炉冶炼对铁矿石的质量要求。 一、铁矿粉烧结生产
烧结砖生产工艺流程
烧结砖生产工艺流程 煤矸石、页岩、粘土、粉煤灰、江河淤泥、工业尾矿等新型制砖原料经汽车运输至原料场防雨堆存，根据原料的软硬程度及含水率不同，将以上制砖原料公为软质原料和硬质原料。为使生产工艺科学合理。不同制砖原料采用不同的原料破碎处理工艺，以达到最佳的破碎效果。 软质原料由装载机送入箱式给（ji）料机均匀定量配比，经皮带输送机送入齿辊或对辊机粗碎，然后进入对辊机主碎，最后进入细碎对辊机细碎，以达到制砖原料工艺要求。软质原料因质地软、塑性好、含水率偏高，通常采用三道对辊破碎的处理工艺，该破碎方式适用于粘土、软质页岩及泥质煤矸石等原料处理。硬质原料由装载机经颚式破碎机粗碎，进入链板式给料机均匀定量配比，由皮带输送机送入锤式破碎机进行细碎，再进入圆滚筛或振动筛进行筛选，筛下料直接进入下道工序，未达到工艺要求的筛上料再返回锤式破碎机破碎。硬质原料通常采用破碎机加筛选的处理工艺。该破碎方式适用于含水率及塑性偏低、质地较硬的原料处理。根据投资情况和制品要求，也可以采用粗碎加细碎两道对辊机或轮碾机取代筛选工序的方式进行破碎处理，比较先进的生产线大多采取此种方式。无论采用哪一种破碎处理工艺，都要与原料的特性相
吻合，确保工艺设备的科学配套，以达到原料优化处理的目的，使原料在整个破碎处理过程中达到预期的工艺粒度要求。 通过细碎处理后的制砖原料掺配定量的原煤或煤矸石等内燃料进入双轴搅拌机适量加水混合搅拌后，经由皮带输送机送到陈化库的可逆皮带机上均匀对陈化库进行布料，使原料中的水份有足够的时间进行渗透交换，并软化原料，进一步提高原料的均匀性和液塑性等综合性能指标，更利于原料挤出成型，减少设备磨损，降低能耗等。同时陈化库也起着中转储存的作用，将原料处理系统和砖坯成型系统分离，减少挤出机的频繁停机，提高设备工作性能及生产能力，延长设备使用寿命。陈化库环境是个相对封闭的空间，避免了原料与室外空气长时间接触而受气压、气温、风速、湿度等因素的影响失去了原料陈化的作用及目的。经过陈化处理的原料经过多斗挖土机均匀取料经皮带输送机进入箱式给料机均匀定量供料进入下一道工序。陈化库采用可逆皮带机均匀布料、多斗挖土机均匀取料、箱式给料机均匀供料的三均匀工艺，投资合理，机械化程度高，原料的匀化处理好，经陈化后的原料其综合性能指数会得到较大提高，更适用于各种原料烧结制砖的生产需要，保证了产品质量，可根据生产要求灵活处理，为生产各种新型墙材烧结制品创造了必要条件。
偏析相关 合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析。焊接熔池一次结晶过程中，由于冷却速度快，已凝固的焊缝金属中化学成分来不及扩散，造成分布不均，产生偏析。 根据铸锭的范围，偏析分为两大类： 1. 显微偏析。 2. 区域偏析（宏观偏析） 显微偏析指发生在一个或几个晶粒之内，包括枝晶偏析、晶间偏析、晶界偏析和胞状偏析。 宏观偏析则发生在铸锭宏观范围内这一部分和那一部分之间。可分为正常偏析、反常偏析、比重偏析三类。 晶内偏析：该情况取决于浇铸时的冷却速度,偏析元素扩散能力和固相线倾斜度等.可以通过退火将偏析消除;. 区域性偏析：在较大范围内化学成分不均匀的现象,退火无法将该情况消除,这种偏析与浇温、浇速等有关；比重偏析：合金凝固时析出的初晶与余下的液体存在较大的比重差，最终导致材料出现分层、化学成分不均匀的情况。可采用降低浇温加大冷却速度，加入微量元素形成比重适当等。 扩散退火能消除偏析,均匀化学成分; 扩散退火又称均匀化退火，是将钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。其主要作用和目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的成分偏析，使成分和组织均匀化。 扩散退火加热温度高、保温时间长，所以加工效率低、成本高，也容易产生粗晶、氧化、脱碳等缺陷。因此，扩散退火只是用于一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭，并且扩散退火后可以进行一次完全退火或正火，以细化晶粒、消除缺陷。 成分偏析需要重熔才能够消除。 组织偏析需要长时间奥氏体化（即均匀化退火）
1、一般严重偏析很难消除，但是对于个别的，如碳化物聚集等，可以通过压缩比和正火进行改善。（其实在均热坑延长加热时间就是扩散退火的过程）高温扩散、塑性加工可以在后期减轻偏析。 2、晶界偏析和晶内偏析都是微观偏析。晶界偏析是由于溶质原子富集在最后凝固区域造成的（k大于0的情况）。受溶质含量，结晶速度等的影响。这类偏析可以用均匀化退火（扩散退火）消除。 3、偏析一般是无法避免的，其中的枝晶偏析可经高温塑性变形和扩散退火后消除，而区域偏析主要是方框形偏析和点状偏析，无法消除，将影响钢板质量、甚至导致钢板报废！ 3、扩散退火（均匀化退火0，其目的是消除晶内偏析，使成分均匀化，扩散退火的实质是使钢在奥氏体中进行充分扩散。所以扩散退火的温度高、时间长。扩散退火加热温度选择在Ac3或Acm以上150~300℃，保温时间通常是根据钢件最大截而厚度按经验公式来计算，一般不超过15h。保温后随炉冷却,冷至350℃以下可以出炉（必须指出的是经扩散退火后，奥氏体晶粒十分粗大，因此必须进行一次完全退火或正火处理．以细化晶粒，消除过热缺陷。）。 4、还应该注意的是偏析区因碳、硫和磷等元素的富集而脆化，在热处理过程中由相变时间不同产生较大的组织应力而容易引起开裂。偏析裂纹一般沿偏析带开裂。这就是说我们要限制热处理升温速度。 结论：偏析是很容易发生裂纹的，如果是S，P等杂质元素的偏析，一般在晶结偏析，使晶界脆化，产生沿晶裂纹，如果是带状组织偏析，产生很大的组织应力，很容易产生裂纹。对偏析不大，可以正火加以改善，严重的要扩散退火，再加以正火细化晶粒。对于很严重的，要锻造加以改善
烧结砖生产工艺流程 煤矸石、页岩、粘土、粉煤灰、江河淤泥、工业尾矿等新型制砖原料经汽车运输至原料场防雨堆存，根据原料的软硬程度及含水率不同，将以上制砖原料公为软质原料和硬质原料。为使生产工艺科学合理。不同制砖原料采用不同的原料破碎处理工艺，以达到最佳的破碎效果。 软质原料由装载机送入箱式给（ji）料机均匀定量配比，经皮带输送机送入齿辊或对辊机粗碎，然后进入对辊机主碎，最后进入细碎对辊机细碎，以达到制砖原料工艺要求。软质原料因质地软、塑性好、含水率偏高，通常采用三道对辊破碎的处理工艺，该破碎方式适用于粘土、软质页岩及泥质煤矸石等原料处理。硬质原料由装载机经颚式破碎机粗碎，进入链板式给料机均匀定量配比，由皮带输送机送入锤式破碎机进行细碎，再进入圆滚筛或振动筛进行筛选，筛下料直接进入下道工序，未达到工艺要求的筛上料再返回锤式破碎机破碎。硬质原料通常采用破碎机加筛选的处理工艺。该破碎方式适用于含水率及塑性偏低、质地较硬的原料处理。根据投资情况和制品要求，也可以采用粗碎加细碎两道对辊机或轮碾机取代筛选工序的方式进行破碎处理，比较先进的生产线大多采取此种方式。无论采用哪一种破碎处理工艺，都要与原料的特性相吻合，确保工艺设备的科学配套，
以达到原料优化处理的目的，使原料在整个破碎处理过程中达到预期的工艺粒度要求。 通过细碎处理后的制砖原料掺配定量的原煤或煤矸石等内燃料进入双轴搅拌机适量加水混合搅拌后，经由皮带输送机送到陈化库的可逆皮带机上均匀对陈化库进行布料，使原料中的水份有足够的时间进行渗透交换，并软化原料，进一步提高原料的均匀性和液塑性等综合性能指标，更利于原料挤出成型，减少设备磨损，降低能耗等。同时陈化库也起着中转储存的作用，将原料处理系统和砖坯成型系统分离，减少挤出机的频繁停机，提高设备工作性能及生产能力，延长设备使用寿命。陈化库环境是个相对封闭的空间，避免了原料与室外空气长时间接触而受气压、气温、风速、湿度等因素的影响失去了原料陈化的作用及目的。经过陈化处理的原料经过多斗挖土机均匀取料经皮带输送机进入箱式给料机均匀定量供料进入下一道工序。陈化库采用可逆皮带机均匀布料、多斗挖土机均匀取料、箱式给料机均匀供料的三均匀工艺，投资合理，机械化程度高，原料的匀化处理好，经陈化后的原料其综合性能指数会得到较大提高，更适用于各种原料烧结制砖的生产需要，保证了产品质量，可根据生产要求灵活处理，为生产各种新型墙材烧结制品创造了必要条件。 陈化后的原料再次进入辊式细碎机碾练把关，进入双轴
特殊钢中的偏析问题 1绪论 1.1特殊钢的定义 对特殊钢尚无统一的定义和概念，一般认为特殊钢是指具有特殊的化学成分（合金化）、采用特殊的工艺生产、具备特殊的组织和性能、能够满足特殊需要的钢类。 1.2特殊钢的特点及分类 特点：与普通钢相比，特殊钢具有更高的强度和韧性、物理性能、化学性能、生物相容性和工艺性能。 分类：我国将特殊钢分成优质碳素钢、合金钢、高合金钢（合金元素大于10％）三大类，其中合金钢和高合金钢占特殊钢产量的70％，主要钢种有特殊碳素结构钢、碳素工具钢、碳素弹簧钢、合金弹簧钢、合金结构钢、滚珠轴承钢、合金工具钢、高合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热钢，以及高温合金、精密合金、电热合金等。 1.3特殊钢的发展现状 1949年前，中国年产特殊钢仅5000吨左右。1952年特殊钢产量约为3.5万吨，其中合金钢2.5万吨。经过30年的建设，1982年特殊钢产量占全国钢产量的7％。1952～1982年，特殊钢产量平均每年递增15％，其中合金钢递增14％。按1981年产量计，各类特殊钢种的构成比例是:碳素结构钢占15.3％、碳素工具钢占4.3％、合金结构钢占41％、合金工具钢占3.8％、高速工具钢占1.5％、弹簧钢占17％、滚珠轴承钢占 15％、不锈耐酸钢、耐热钢占2％、其他钢种占0.1％。在特殊钢的加工方面，可以生产10000多个规格的特殊钢材，板、管、丝、带、型、盘饼、环等品种基本齐全，合金结构钢、高速工具钢、轴承钢及其制品已经有少量出口。 到1982年，特殊钢生产布局已经展开。为了提高特殊钢产品质量，许多企业采取了先进的检验手段，建立了全面质量管理体系，高速工具钢、滚珠轴承钢、钎子钢、不锈钢冷轧板、小口径地质钢管等产品，已经分别达到或接近国际先进水平。 2偏析概述 铸件(锭)中化学成分不均匀的现象称为偏析。由于金属凝固过程中的选分结晶，导致晶体中的偏析是不可避免的。 2.1偏析问题的产生 在工业上，几乎所有金属都要经过由液态到固态的凝固过程。当合金凝固时，由 于发生溶质的重新分配，先凝固的部分与后凝固的部分成分不同，就产生了溶质的偏 析现象。偏析问题在高温合金中具有普遍性，尤其在合金化程度较高，锭型较大的条 件下更容易发生。 2.2偏析的分类 偏析分为两种： (1)微观偏析—晶粒尺寸范围（包括晶界）里的化学成分不均匀现象。微观偏析：晶内
炼铁工艺是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例装入高炉，并由热风炉向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧，原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降。在炉料下降和煤气上升过程中，先后发生传热、还原、溶化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的溶剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气、炉渣两种副产品，高炉渣水淬后全部作为水泥生产原料。 高炉是用焦炭、铁矿石和熔剂炼铁的一种竖式的反应炉（如图2-3）。高炉是一个竖立的圆筒形炉子，其内部工作空间的形状称为高炉内型，即通过高炉中心线的剖面轮廓。现代高炉内型一般由圆柱体和截头圆锥体组成，由下而上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五段。由于高炉炼铁是在高温下进行的，所以它的工作空间是用耐火材料围砌而成，外面再用钢板作炉壳。 1-炉底耐火材料； 2-炉壳； 3-生产后炉内砖衬侵蚀线； 4-炉喉钢砖； 5-煤气导出管； 6-炉体夸衬； 7-带凸台镶砖冷却壁； 8-镶砖冷却壁； 9-炉底碳砖； 10-炉底水冷管；
11-光面冷却壁； 12-耐热基墩； 13-基座 l图2-3 高炉的结构 在高炉炉顶设有装料装置，通过它将冶炼用的炉料（由焦炭和矿石按一定比例组成）按批装入炉内。在高炉下部炉缸的上沿，沿圆周均匀地布置了若干个风口（100m3小高炉有 8-10个，4000m3以上的大高炉则有36-42 个）。加热到1000℃
以上的热风，经铜质水冷风口送入炉内，供焦炭燃烧形成高温煤气。在炉缸的底部设有铁口，可周期性或连续性地排放出液态生铁和炉渣。在风口和铁口之间还设有渣口以排放部分炉渣，减轻铁口负担。 l现代高炉采用优质耐火材料，例如炉底、炉缸部位用微碳孔碳砖，炉身下部和炉腰部位用铝碳砖或碳化硅砖，其它部位用优质高铝砖和高致密度的粘土砖等作炉衬。炉壳用含锰的高强度低合金钢制作，安装有性能好的含铬耐热铸铁、球墨铸铁或铜质立式冷却器，或铜质的卧式冷却器。 l4 工艺流程： 高炉冶炼过程是一个连续的生产过程，全过程是在炉料自上而下，煤气自下而上的相互接触过程中完成的。如图2-4所示。 l炉料从受料斗进入炉腔。在高炉底部的炉缸和炉腹中装满焦炭。炉腰和炉身中则是铁矿石、焦炭和石灰石，层层相间，一直装到炉喉。 l从风口鼓入的热风温度高达1000-1300℃，炉料中焦炭在风口前燃烧，迅速产生大量的热，使风口附近炉腔中心温度高达1800℃以上。 l由于底部焦炭很厚，燃烧不完全，因此，炉气中存在大量CO气体，在炉内造成了良好的还原性气氛，产生的CO气体在炉体中上升。同时，由于下部的焦炭燃烧产生空隙，上面的焦炭、矿石和熔剂在炉体内缓慢下降，速度大约为 0.5-1mm/s。炽热的CO气体在炉内上升过程中加热缓慢下降的炉料，并把铁矿石中铁氧化物还原为金属铁，铁矿石在570-1200℃之间受到CO气体和红热焦炭的还原，形成了海绵铁。海绵铁在1000-1100℃的高温下溶入大量的碳，因而铁的熔点下降，形成了生铁。生铁的熔点约为1200℃，以液体状态滴入炉缸。矿石中未被还原的物质形成熔渣，实现渣铁分离。最后调整铁液的成分和温度达到终点，定期从炉内排入炉渣和生铁。上升的高炉煤气流，由于将能量传给炉料而温度不断下降，最终形成高炉煤气从炉顶导出管排出。
烧结作业区管理流程图 一、管理步骤 来料验收-----卸车储备－－---混匀布料、混匀供料-－--－烧结生产 二、流程图 1、验收 2、储备 3、混匀布料、供料工艺 ａ、铁料
4、烧结工艺 白灰窑
现作业区以创建“书香型”作业区、全力打造视觉文化为目标，提出“科学管理、管理科学”的全新理念，统筹安排生产工作,坚持纵向贯通、横向协同的管理思路,加强生产协调的核心作用,控制好各生产工序的稳定,服务好其它作业区的保供、做到各工序间的无缝连接,保证产品质量，并与先进行业指标对标挖潜,寻找差距、降低成本、创新工艺、提升产品质量。打造烧结先进的指标,构建和谐顺畅的生产流程，使烧结机利用系数突破１.30 t/㎡·h已达１.482t/㎡·h,年产量163万吨，且各项指标都在接近全国最高指标水平，基本满足高炉正常生产。 先将各流程做一简单的介绍： 1、从PＬ-2皮带把混匀矿打到配料室１#、2#、3#、４#铁料仓；
2、从白灰窑把－３mｍ粒级大于8５％以上的生石灰通过手动葫芦吊打入配 料室1１#生石灰仓; 3、通过PL-６皮带将-3mm粒级大于85%的石灰石打入配料室９#、10＃仓； 4、通过ＰＬ-３皮带将-３mm粒级在80%-85%的焦粉打入配料室7#、8＃仓； 5、按正常配比将混匀矿、焦粉、石灰石、生石灰、烧结返矿通过ＰＬ-12、 Z4-1、H-1运输到一次混合机里面,在混合机加水、混匀通过ZL－1皮带运输到制粒机，在制粒机配加蒸汽以提高料温;物料(混合料)在制粒机里面混匀制粒６分钟通过Ｚ5-1、Ｓ-１皮带,在通过梭布小车均匀布料到烧结小矿槽。 6、在烧结机上先布一层粒级10－２０mm的烧结矿10mm作为底料，混合料 在通过圆辊及六辊布料到烧结机,料层布到６50mm,在通过圧料器把料通过点火器点火烧结。 7、混合料在烧结机上烧结50分钟左右，通过单齿辊破碎到环冷机，在环冷 机冷却１个小时左右，通过Z６-1、LＳ-１在成品筛分室通过振动筛将-5ｍm烧结返矿通过Ｚ２－1、ＰL-9、PL-1０皮带运输到配料室5#、6＃仓内;将1０-２0mm烧结矿通过Ｚ5－2、Ｚ7-1、S-２皮带打到底料仓;将大于２0mm粒级烧结矿通过Z8-1输送到高炉 8、在烧结上料之前先开启机头、机尾电场及主抽风机。
偏析 编辑 合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析。焊接熔池一次结晶过程中，由于冷却速度快，已凝固的焊缝金属中化学成分来不及扩散，造成分布不均，产生偏析。 目录 1基本概念 2金属学上的词语 3焊缝中的偏析现象 ?显微偏析 ?区域偏析 ?层状偏析 1基本概念编辑 合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析。焊接熔池一次结晶过程中，由于冷却速度快，已凝固的焊缝金属中化学成分来不及扩散，造成分布不均，产生偏析。 2金属学上的词语编辑 根据铸锭的范围，偏析分为三大类： 1. 显微偏析。 2. 区域偏析（宏观偏析） 3.通道偏析（channel segregation） 其中， 显微偏析指发生在一个或几个晶粒之内，包括枝晶偏析、晶间偏析、晶界偏析和胞状偏析。 宏观偏析则发生在铸锭宏观范围内这一部分和那一部分之间。可分为正常偏析、反常偏析、比重偏析三类。 晶内偏析：该情况取决于浇铸时的冷却速度,偏析元素扩散能力和固相线倾斜度等.可以通过退火将偏析消除;. 区域性偏析：在较大范围内化学成分不均匀的现象,退火无法将该情况消除,这种偏析与浇温、浇速等有关；比重偏
析：合金凝固时析出的初晶与余下的液体存在较大的比重差，最终导致材料出现分层、化学成分不均匀的情况。可采用降低浇温加大冷却速度，加入微量元素形成比重适当等。 通道偏析：凝固时，浓度较大的液态对流引起的偏析。溶质和浓度梯度影响了液态的密度。 你可以判断出现偏析的种类，并针对性的采取一些措施。 3焊缝中的偏析现象编辑 焊缝中的偏析现象有以下三种： 显微偏析 熔池一次结晶时，最先结晶的结晶中心金属最纯，后结晶部分含其它合金元素和杂质略高，最后结晶部分，即结晶的外端和前缘所含其它合金元素和杂质最高。在一个柱状晶粒内部和晶粒之间的化学成分分布不均现象称为显微偏析。 区域偏析 熔池一次结晶时，由于柱状晶体的不断长大和推移，会把杂质“赶”向熔池中心，使熔池中心的杂质含量比其它部位多，这种现象称为区域偏析。 焊缝的断面形状对区域偏析的分布影响很大。窄而深的焊缝，各柱状晶的交界在其焊缝的中心，因此焊缝中心聚集有较多的杂质。这种焊缝在其中心部位极易产生热裂纹。宽而浅的焊缝，杂质则聚集在焊缝的上部，这种焊缝具有较高的抗热裂能力。 层状偏析 熔池在一次结晶的过程中，要不断地放出结晶潜热，当结晶潜热达到一定数值时，熔池的结晶就出现暂时的停顿。 以后随着熔池的散热，结晶又重新开始，形成周期性的结晶，伴随着出现结晶前沿液体金属中杂质浓度的周期变动，产生周期性的偏析称为层状偏析。层状偏析集中了一些有害元素，因此缺陷往往出现在层状偏析中。由层状偏析所造成的气孔。
连铸坯中心偏析控制技术的发展 1电磁搅拌技术 电磁搅拌技术是20世纪60年代开发的一种电磁冶金技术，其实质是借助电磁力的作用，强化铸坯液相穴中钢水的运动，从而改善钢水凝固过程中的流动、传热和迁移过程，达到改善铸坯质量的目的。电磁搅拌按安装位置有：结晶器电磁搅拌(M-EMS)、二冷区电磁搅拌(S-EMS)、凝固末端电磁搅拌(F-EMS)、结晶器及足辊区电磁搅拌(MI-EMS)，为了生产的需要还可以将其任意组合来使用。搅拌形式有：旋转型、直线型、螺旋型。使用电磁搅拌技术，特别是结晶器电磁搅拌和二冷区电磁搅拌，可以显著增加连铸坯的等轴晶率，等轴晶率的提高有利于减少连铸坯的“晶桥”现象，从而减轻铸坯中心偏析。 实际生产中，对于铸坯凝固末端电磁搅拌技术，由于安装位置一定，而浇注钢种、拉坯速度等工艺参数发生变化，使得最佳的搅拌区位置偏离设备的位置，电磁搅拌效果差；同时，在该区域如果搅拌强度过于强烈，会导致铸坯液相穴中的轻相物质(如碳元素)向中心集聚，导致中心偏析更为严重。为此，可以采用长距离的弱搅拌方法或采用行波磁场型的F-EMS技术，使钢水在较大范围内进行上下交换，以改善中心偏析。 另外，冶金工作者还开发出一种水口注流电磁搅拌技术，在浸入式水口对钢液进行电磁搅拌，水口外壁通气冷却，为强化冷却效果，水口外壁开有许多凹槽。该技术中，既能保证钢水温降较大，实现低过热度浇注，又可防止水口堵塞。试验结果表明，该技术可以起到很好地控制铸坯中心偏析的作用。 2 低过热度浇注技术 连铸过程中，采用低过热度浇注时，钢水过冷度减小，临界形核半径变小，形核率高，晶核数量多，铸坯等轴晶率大幅度提高，有利于抑制晶桥的产生及铸坯凝固末端枝晶间钢液的不合理流动。但是，钢水过热度较低时，水口易堵塞，而且钢中夹杂物不易上浮。对于钢液中的夹杂物不易上浮问题，可以采用二次精炼手段及中间包冶金技术，提高钢液纯净度。对于钢水低温浇注时温度波动带来的浇注困难，冶金工作者开发出了中间包等离子加热技术及中间包电磁感应加热技术，可以保持钢液浇注温度的稳定。 3 结晶器插入钢带技术 O. V. Nosochenko和O. B. Isaev等人采用在板坯连铸结晶器插入钢带的技术来控制铸坯中心偏析。其基本原理是在结晶器内插入厚度为1.5mm厚的钢带，将钢带作为冷却剂，利用钢带的吸热和熔化，降低结晶器内钢水的过热度，实现提高铸坯等轴晶率，减小中心偏析程度的目的，同时还可实现微合金化。 该研究表明，钢带的碳含量在0.25%～0.40%时比较合适，应用的实际浇注钢种也多些，这是因为碳含量低于0.1%时，钢带强度亦低，熔点高，会导致结晶器内出现较多的较大未熔碎钢片，给浇注及铸坯质量带来不利影响。 受插入钢带宽度的影响，这一技术用在板坯连铸中较为合适，对方坯连铸而言，因断面尺寸小，应用这一技术存在空间不足的局限性；