年产2万吨镁碳砖生产车间设计【含CAD图纸+文档】
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年产2万吨镁碳砖生产车间设计摘 要 镁碳砖是70年代初出现的,先是在超高功率电炉,接着在转炉、炉外精炼炉上使用,获得了非常好的效果。由此,人们才认识到石墨、碳素材料和高温耐火氧化物之间结合所产生的作用。断裂韧性差、高温剥落、抗渣渗透性差,这是高温烧成耐火制品的致命缺点,含碳耐火制品的出现突破了这些弱点。在镁碳砖中氧化镁和石墨之间彼此相互包裹,不存在传统概念中的所谓烧结;石墨具有热传导系数高,弹性模量低,热膨胀系数小,不容易被熔渣浸润等优点,因此,由于石黑的引入,使炉衬耐火制品的断裂韧性和抗渣渗透性有本质的改善。镁碳砖的主要特征是在微观结构上形成碳的结合物,这种结合是由有机结合剂在高温下结焦碳化形成的。镁碳砖是一种不烧制品,其理化指标为:MgO7085,Cl020,显气孔率3,体积密度2.87gcm3,耐压强度4050MPa,1400抗折强度l015MPa。本设计共涉及转炉镁碳砖MT10A 10000吨/年和转炉镁碳砖MT14B 10000吨/年,概述了镁碳砖的发展概况、生产过程、在钢包渣线的应用及生产车间的设计规划,并对其发展前景进行了展望。在设计中确保做到方案科学可行,技术经济合理,并不断对方案优化。在以上工作的基础上,绘制了年产2000吨镁碳砖厂总平面布置图、车间平面布置图及相应的纵横剖面布置图共计12张。关键词: 镁碳砖;生产工艺;钢包;转炉用镁碳砖;耐火制品 Abstract Magnesia carbon brick is appeared in the early 70s, first in the ultra high power electric arc furnace, and then in the converter, refining furnace, obtained very good effect. Thus, people realized between the graphite, carbon materials and high temperature refractory oxide combined effect. The fracture toughness is poor, high-temperature spalling, slag penetration resistance is poor, this is high temperature firing the fatal disadvantage of refractory products appear, carbon containing refractory products through these weaknesses. In the MgO-C brick Magnesium Oxide and graphite inclusions between each other, there is no so-called sintering the traditional concept of; graphite has high thermal conductivity, low elastic modulus, low coefficient of thermal expansion, is not easy to slag infiltration etc., therefore, the black stone is introduced, the fracture toughness of Lu Chennai fire products and slag there are essential to improve permeability. The main characteristics of magnesia carbon brick is formed with carbon at the micro structure, this kind of combination is formed coke carbonization at high temperature by the organic binder. Magnesia carbon brick is a kind of unfired products, its physical and chemical indicators: MgO70 85%, C 20% l0 3%, apparent porosity, volume density of 2.87g / cm3, the compressive strength of 40 50MPa, 1400 flexural strength of l0 15MPa. This design involving a total of magnesia carbon brick for converter MT10A 10000 tons and magnesia carbon brick for converter MT14A 10000 tons / year, outlines the development of magnesia carbon brick, production process, application in ladle slag line and production workshop design and planning, and its development prospect. In the design to ensure that the project is scientific and feasible, economic and reasonable, and constantly to the plan optimization. On the basis of the above work, drawing an annual output of 2000 tons of magnesium carbon brick factory general layout, workshop layout and cross section layout corresponding to a total of 12.Key words: Magnesia-carbon bricks, Process, Magnesia carbon brick used in ladle, Refractory product目 录摘要目录1 绪论1 1.1 镁碳砖的发展历史1 1.2 镁碳砖的组成及性能11.3镁碳砖的应用21.4镁碳砖的现状和发展前景32 工艺部分42.1理论基础42.1.1镁砂的选择52.1.2石墨52.1.3防氧化剂62.1.4结合剂62.2 生产工艺要点62.2.1 原料62.2.2破粉碎72.2.3 筛分82.2.4 物料的贮存82.2.5 配料82.2.6 混练82.2.7 成型92.2.8 干燥92.2.9 成品仓库92.3 工艺流程92.3.1 工艺流程简述112.3.2 工艺流程论证112.4 工艺参数122.5 物料平衡计算132.6 生产设备172.7 仓库设施183 生产技术检查系统说明193.1 检选193.2 检查方法193.3 检查制度204 车间安装检修与维护措施205 生产车间除尘及安全措施216 本设计的主要特点21致 谢22参考文献23附 录24计算部分241.物料的平衡计算242.原料仓库的选择计算323.破粉碎混合设备的选择计算344.成型设备选择计算355干燥工段的计算366成品仓库的计算38 1 绪论1.1 镁碳砖的发展历史镁碳砖是20世纪70年代兴起的新型耐火材料,最早由日本九洲耐火材料公司渡边明首先开发,它是以镁砂(高温烧结镁砂或电熔镁砂)和碳素材料为原料,用各种碳质结合剂制成的耐火材料。由于MgOC砖具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特性而被广泛应用于钢铁企业,如转炉炼钢和电炉炼钢。 在日本研发出树脂结合MgOC砖后,西欧开发了沥青结合的MgOC砖,其残碳量约为10%,由于价格低于树脂结合MgOC砖,故被成功地用于水冷电炉中的高温热点部位,同时也用于转炉。 我国在1980前后年开始研究含碳耐火材料,并被列入国家“七五”(19851989)科技攻关项目。1987年鞍钢三炼钢厂在转炉上试用MgOC砖后,仅用一年时间就超额完成了“七五”转炉炉龄达千次的攻关目标。发展到目前,全国各大中小钢厂已普遍推广使用MgOC质耐火材料作为转炉和电炉的炉衬。 随着冶炼技术的进步对耐火材料的新要求,低碳镁碳耐火材料成为镁碳耐火材料新的发展热点。低碳MgOC砖一般是指总含碳量不超过8%、由镁砂与石墨通过有机结合剂结合而成的MgOC砖,降低碳含量可明显降低材料的热导率。近年来,对精炼钢包用低碳量、性能优异的低碳镁碳砖的开发受到国内外业界的重视,这方面的研究开发工作已取得一定的成果,展现了良好的发展前景。1.2 镁碳砖的组成及性能镁碳砖镁碳砖是以镁砂和石墨为主要原料外加适量结合剂经高压成型,低温热处理而成的耐火制品。主要用于炼钢用转炉、电炉工作衬、炉外精炼钢包的工作衬。 镁碳砖含氧化镁60%90%,碳10%40%。具有优良的抗渣侵蚀性、熔渣渗透性、热震稳定性和导热性。显气孔率为3%10%。采用高纯镁砂粉粒、碳素材料(包括石墨)和焦油沥青或树脂等为原料,经配料、热混、成型后,再经低温焙烧而成。为抑制砖中的碳的氧化,常添加铝、硅、镁等金属或氮化硼,加入量不超过5%。表1.1为生产镁碳砖用镁砂的理化指标。 表1.1 原料技术条件原料名称牌号MgO%SiO2%CaO%IgL%水份%颗粒体积密度 g/cm3颗粒组成mmFC%挥发份%DMS97.597.51.01.40.33.45050DMS96962.22.00.33.45050MS98980.51.50.33.3000MS97971.01.50.33.30050MS96961.51.60.33.25050LG100-960.5粒径100m961.20LG100-950.5粒径100m951.201.3镁碳砖的应用镁碳砖主要应用在转炉和钢包上,转炉的各部位炉衬的工作条件不同,所以用的镁碳砖有所不同。图1.1是钢包用镁碳砖。图1.1 镁碳砖砖型图1.2是转炉示意图1.4镁碳砖的现状和发展前景我国镁碳砖的生产现状是以镁砂、石墨为基料,用树脂作结合剂复合而成的一种高效、节能的新型耐火材料。 随着钢铁冶炼技术的发展,冶炼操作条件越来越苛刻,因此,对炉衬的质量要求也越来越高。我国的炼钢业今后主要发展顶底复吹氧气转炉和高功率电炉炼钢,因此,今后在炉衬材料方面也应该明确采用碳结合碱性材料为其发展方向。近年来,虽然在这方面做了大量工作,但还是处于发展的较低级阶段。继续对原使用的镁砂、石墨、结合剂等原材料进行综合研究,主要方向是以低碳和高强度碳的镁碳砖,以取得最佳的使用效果。低碳镁炭砖是镁炭砖的发展方向之一。对于低碳镁炭砖来说,最为关键的还是要提高其抗热剥落性能和抗渣渗透性能。基于复合结合剂和纳米结构基质开发的低碳镁碳砖可以有效地解决碳含量降低以后材料抗结构剥落和抗渣渗透性差的问题,同时又可使材料的导热率大幅度减低,从而有效地解决传统镁碳砖在应用过程中存在的主要问题。在低碳镁碳质耐火材料的开发过程中应重视以下几方面科学与技术问题的研究:(1) 研究开发材料在使用环境下能原位形成纳米炭纤维的结合剂;其主要研究内容包括如何在酚醛树脂中引入适当种类的炭素前驱体、结合剂的炭化机制及其控制等。(2) 研究开发适合工业化生产的复合石墨化炭黑的制备技术;复合石墨化炭黑在酚醛树脂以及在材料基质组成中的分散技术。(3) 低碳镁碳砖基质组成的优化以及纳米结构基质对材料热力学性能影响机理的研究。2 工艺部分2.1理论基础(1)原料要求:镁碳砖是指以镁砂和石墨为主要原料生产的耐火制品。为了提高制品质量和抗侵蚀能力,本次设计生产中利用的是电熔镁砂。 (2)颗粒组成:颗粒组成确定的原则应符合最紧密堆积原理和有利于烧结。一般粗颗粒、中颗粒、细颗粒按照所需砖的要求科学配比,使镁碳砖的性能最大程度得到发挥,满足使用的需求。 (3)配料:将不同的颗粒组成的各种物料包括废砖、结合剂和添加剂等进行配料。在镁碳砖的制作中,除了电熔镁砂外,通常加入适量废砖,节约成本,也能使资源得到再利用。 (4)混合:目前混炼过程采用两类混炼设备高速混炼机、行星式混炼机或湿碾机。由于高速混炼机、行星式混炼机混出的料成分均匀,夹杂气体少,成型性能好,且设备对物料完全封闭,防尘性能好。因此本设计采用高速混炼机进行物料的混合。 (5)成型:首先要选择合适吨位的压力机。成型时要准确控制泥料重量、确保布料均匀,打击次数及轻重需要满足要求。镁砂是瘠性物料,且配料水分含量少,一般不会出现因空气被压缩而产生的过压废品,因此可采用高压成型。(6)干燥:坯体干燥是砖坯中除去水分的过程。砖坯干燥的目的,通过干燥排除水分,是砖坯增加机械强度,以减少运输和搬运过程中的机械损失,并使砖坯在装窑之后进行烧成时,使砖坯具有必要的强度,承受一定的应力作用,提高烧成成品率,并且为烧成提供有益条件。砖坯在干燥过程中,会产生一些物理变化,有的产生表面硬化,有的产生体积收缩,当干燥速度过快时,各个部位排水不一致,就可能发生裂纹。因此,砖坯干燥时要求:干燥速度不要超过一定的数值,否则产品会裂开,在定制合理的干燥制度时,即要干燥速度尽可能快,又不能发生大于破坏力的应力,选择合适的干燥设备尤为重要。镁碳砖一般不用烧成,工艺比较简单,可以节约能源,我国的镁砂和石墨资源比较丰富,所以镁碳砖在我国的生产数量和质量都在不断提高。2.1.1镁砂的选择国外最初生产镁碳砖时采用的是高纯烧结镁砂,随着对镁碳砖使用过程的深入研究发现,高温下有如下反应:MgO+CMg+CO这个反应一般在1650开始,到l750时反应加剧,这是镁碳砖使用过程中损耗的重要原因之一,也是镁碳砖在1700以上使用损耗明显加剧的原因。镁砂中的杂质SiO2,Fe2O3等对上述反应有促进作用,因此,希望镁砂有较高的纯度。电熔镁砂相对烧结镁砂来说,结晶结构更完整,对碳的还原作用也更稳定,特别是大结晶电熔镁砂这些特征表现得更为突出,所以镁碳砖的生产开始转向使用电熔镁砂。考虑到碳的结合状态和结合剂的浸润性,也可以电熔镁砂烧结镁砂混合使用。我国的镁碳砖基本上是使用电熔镁砂。镁碳砖的使用结果表明,用MgO含量高、方镁石相结晶颗粒大、钙硅比大于2的镁砂,生产镁碳砖效果最好。 2.1.2石墨 石墨是镁碳砖中另一个基本组分。石墨具有很好的耐火材料基本特性,主要理化指标:固定碳8598,灰分132(主要成分SiO2,Al2O3等),相对密度209223,熔点3640K(挥发)。由于石墨非常容易被氧化,所以长期以来没有引起人们的重视。镁碳砖使用过程中,石墨的氧化有三种原因:(1)空气中氧对石墨的氧化;(2)渣中氧化物对石墨的氧化;(3)石墨本身所含杂质氧化物对石墨的氧化。这些氧化物主要指SiO2和Fe2O3。镁碳砖中杂质氧化物和石墨反应后,造成砖体结构疏松,透气性增大、强度下降,这是镁碳砖损毁的内因。因此,生产镁碳砖大都选用纯度高、磷片结晶大的石墨。2.1.3防氧化剂在镁碳砖的损毁过程中,石墨的氧化是最主要的原因之一。由于氧化失碳,致使砖体结构疏松,强度下降。损毁过程遵循氧化失碳结构疏松侵蚀冲刷溶损的路途。为了提高镁碳砖的抗氧化性,可以加入一定量的添加物,包括硅粉、铝粉、FeSi合金、CaSi合金、SiC,Si3N4,B4C等。添加物的另一个作用是在耐火氧化物和石墨之间“搭桥”,使石墨和耐火氧化物形成牢固的结合,这种作用是由于添加物在一定温度下形成新的矿物相促成的。我国生产镁碳砖及其他含磷耐火制品,最常用的添加物是铝粉、硅粉和SiC粉。2.1.4结合剂 结合剂对镁碳砖及其他含碳耐火制品来说,作用至关重要。石墨和耐火氧化物之间没有互溶关系,也不可能相互烧结,常温下他们要靠结合剂粘接固化。高温下,结合剂则要结焦碳化,和石墨形成碳结合,一般这种结合剂是指树脂类、沥青类等有机物。结合剂高温结焦碳化后形成约3左右的碳,这个量虽然不多,但在镁碳砖或其他含碳制品中却是最具有活力的组成部分,对制品的高温性能有重要影响。我国镁碳砖或其他含碳制品生产过程和产品质量不够稳定,其中一个重要原因是结合剂不稳定造成的。2.2 生产工艺要点2.2.1 原料1电熔镁砂和石墨的技术指标如表2-1和表2-2所示。表2-1电熔镁砂的技术指标 指标牌号MgOSiO2CaO%颗粒体积密度g/cm3备注DMS97.597.51.01.43.45表2-2鳞片石墨的技术指标 指标牌号固定碳/%挥发分/%水分/%粒度/m筛余量/%鳞片状石墨LG()100-95951.200.51007502.2.2破粉碎在外力的作用下,固体物质克服各质点间的内聚力,使其碎裂的过程称为粉碎。施加外力的方法一般是以人力、机械力、电力或爆破等。矿山开采大多采用爆破的方法,而将大块物料破碎为小粒状物料,多数采用机械的方法。根据处理物料要求的不同,一般可将粉碎分为破碎和粉磨两个阶段。破碎又可分为粗碎、中碎和细碎三类。粉磨又可分为粗磨、细磨、超细磨三类。破粉碎就是利用颚式破碎机初破,在经过圆锥破碎机进行二次破碎,破碎成粒度料(颗粒粒度为53mm、31mm、10mm)进入对应粒度料仓,根据库存量选择哪种进入管磨机磨细粉。在耐火材料生产过程中,泥料是由各种不同大小粒径和不同含量的物料组成,因此,各种原料都需要经过粉碎筛分这一工序。2.2.3 筛分筛分是指颗粒大小不同的混合物料通过单层或多层筛面按粒度分成若干个不同粒级的作业。物料中粒度大于筛孔尺寸的颗粒留在筛面上成为筛上物,物料中粒度小于筛孔尺寸的颗粒透过筛面成为筛下物。通常用一个筛面可以得到两种产物,用几个筛孔尺寸依次不同的筛面进行筛分时,可得到不同粒度级别的产物。通过筛分所得到产物的数目比筛面数目多一个。2.2.4 物料的贮存 原料经过破粉碎、细磨、筛分后,一般则是存放在贮料仓内以供配料时使用。当物料进入料槽时,粗细颗粒开始分层,粗的颗粒滚到料槽的周边,细粉在卸料口中央部位。当物料卸料时,中间料先从卸料口流出,四周料下沉,而且分层流向中间,后从卸料口流出。2.2.5 配料为了力高砖坯的致密程度,镁碳质制品生产中采用多级配料,可获得较高的体积密度,尤其是适当增大粗颗粒及细粉配比,相应减少中间颗粒的比例。所以要想提高砖坯的致密度,必须符合紧密堆积原理的颗粒组成。2.2.6 混练加料顺序一般要求:镁砂粗颗粒、中颗粒(5-3,3-1,1-0)、酚醛树脂、石墨、镁砂细粉、添加剂。生产镁碳砖较理想的泥料是镁砂颗粒的表面应完全均匀地被结合剂润湿,外面紧紧地挤压而包裹一层被结合剂润湿的石墨(石墨层越厚越好)其余分散的石墨或镁砂粉等均匀地被结合剂润湿,各种添加剂及镁砂细粉都分散均匀,泥料温度适度,这就为成型提供了良好的条件。2.2.7 成型成型是指借助于摩擦压砖机和相应的镁碳砖砖形模具将坯料加工成规定尺寸和形状的坯体过程借助于外力和模型将坯料加工成规定尺寸和形状的坯体过程。镁碳砖成型应采用大压力压砖机,国内多采用摩擦压砖机主要是由于摩擦压砖机可以根据需要,反复加压多次。成形时要准确控制泥料重量、确保布料均匀, 加压应先轻后重的打法,模套上可以设计排气缝隙的方法排气。还可以采用真空脱气的模套。2.2.8 干燥坯体干燥是砖坯中去除部分水分、提高坯体相应强度的过程。砖坯需经干燥车送入隧道干燥器在250300之间高温下作用,排除水分,物料与结合剂固化,热处理工序是影响树脂结合的镁碳砖强度和残碳量的重要工序,因而需要严密确定与结合剂相适应的热处理温度和热处理时间等热工制度,以便使镁碳砖获得足够的低温强度。2.2.9 成品仓库 成品仓库是存放车间生产的成品镁碳砖等成品的仓库,成品库可以按照成品的生产批次、出库频率、砖型等来分开存放。还可以存放其他常用工具和日常物品。成品库面积除设有贮存量占用面积外,还留有成品检选、废品堆放和运输通道所需最小面积。成品一般按照品种、级别、砖型批号等来分类贮放,堆放方式和堆放高度均按标准进行。成品库面积除设有贮存量占用面积外,还留有成品检选、废品堆放和运输通道所需最小面积,在设计中尽量计算准确以做到即满足工厂本身产量的需要同时也不浪费。2.3 工艺流程镁碳砖工艺流程 镁 砂 颚 破 石墨 其它料 皮带输送机 除 铁 振动筛 颗 粒 颗 粒 颗 粒 (5-3) (1-3) (1-0)配料 混练 结合剂(酚醛树脂) 成型 干燥 不合格品 回头料仓 入干燥窑 出干燥窑 检验 不合格品 回头料仓 包装 入库2.3.1 工艺流程简述钢包用镁碳砖的生产工艺,原料包括电熔镁砂、石墨、树脂和防氧化剂。首先,利用桥式抓斗起重机将原料送到PEF250400颚式破碎机粗破碎(破碎的粒度要符合圆锥破碎机的给料粒度),经带式输送机送到900短头圆锥破碎机的料仓中,破碎好的料由斗式提升机提升到五楼,经振动筛筛分,本次设计中每个振动筛由三层筛网组成,筛网孔径分别为5mm、3mm、1mm,筛上料返回圆锥破碎机继续破碎,筛中料、筛下料进入各自的料仓,根据料仓的存料情况多余的颗粒料经可逆带式输送机进入管磨机磨细粉,产生的细粉由斗式提升机送到五楼经过溜槽送到三楼的螺旋输送机,经螺旋输送机送到细粉料仓,石墨、Al粉利用电梯运到三楼后再用叉车送入料仓,用电子配料车将颗粒料、细粉、石墨、防氧化剂配料,在600L高速混练机中混合,同时酚醛树脂用定量罐定量后也倒入到混练机中。混练结束后,用电动平板车将装有泥料的泥料罐运到成型车间,用起重机将泥料送到压砖机供料仓7台摩擦压砖机成型,成型的废品送至原料仓库集中处理,半成品放在干燥车上,顺着干燥车道送到干燥工段的存放处等待干燥,用3吨带推杆电拖车将干燥车推入隧道干燥器,干燥后的砖坯等到冷却后进行检选,合格的砖坯由工人进行包装外卖,检选不合格的砖坯送到原料仓库集中处理,以备其他用途。2.3.2 工艺流程论证1原料仓库.由于存放时间过长容易产生酌减高的原因,原料在原料仓库存放时间较短,本设计的原料有电熔镁砂97.5、石墨、酚醛树脂、防氧化剂Al粉和一定量的废砖。原料仓库采用封闭式单侧卸料的方式,不同种原料之间设有挡墙来防止原料混料。2破碎工段原料经过抓斗等工具抓入颚式破碎机进行粗破,然后通过传送带到圆锥破碎机细碎,接着通过振动筛筛分,筛上料返回圆锥破碎机再次破碎,筛下料进入各自料仓。生产中所需要的粉料通过管磨机进行磨粉。3混料工段生产时根据需要采用微机控制三斗称量车进行自动称料,自动卸料进入混练机实行全自动机械化生产。湿碾机为间歇式混合设备,能使泥料混拌均匀和使颗粒间捏合密实。混合设备内的混合作业,常分两个阶段,一般先是干料混拌均匀,然后加入结合剂,促使颗粒间相互紧密接触,成为具有塑性的泥料。有时亦可将部分物料随结合剂加入,细分最后加入。镁碳砖的加料顺序一般要求为:镁砂粗颗粒镁砂中颗粒酚醛树脂镁砂细粉+石墨+金属铝粉,必须确保总混炼时间。4. 热处理工段选用电加热干燥器,和燃料式干燥器相比,节能,环保,可以控制温度,不会产生有害物质影响制品质量。 由于产量比较大,本设计选用了3条电加热隧道干燥器,干燥后制品水分一般控制小于1%。2.4 工艺参数本设计的粒度配比见表2-3。表2-3 镁碳砖配料比砖种配比 (%)外加量(%)金属铝粉外加量(%)酚醛树脂电熔镁砂97.5石墨MT10A901033MT14B861433本设计镁碳砖生产的混合制度见表2-4,干燥制度见表2-5。 表2-4 混合制度项目砖种混合量(千克/次)混合周期(分钟)MT10A100020MT14B 100020 表2-5 干燥制度干燥器类型长宽高(mm)数量(条)干燥装砖(kg车)干燥时间(h)干燥废品率(%)干燥前水分(%)干燥后水分(%)热风进口温度()热风 出口温()2450012001650310001533.04.00.520040502.5 物料平衡计算制砖部分物料平衡计算参数见表2-6。表2-6 物料平衡计算参数计算参数电炉镁碳砖MT10A(%)转炉镁碳砖MT14B(%)名称符号原料在仓库中的存放损失L122原料水分W155原料洗涤损失L4原料干燥或风干后的水分W3原料的灼减量L2原料加工、运输损失(包括破粉碎、配料、混合成型工序)L322 配比P1-Pq1 10 903 14 863管磨机加入量q33025泥料水分W4泥料的循环混练量F31010结合剂贮运损失L522干燥综合废品率F233干燥废品回收率T9595车间生产班制见表2-7。 表2-7 生产班制工作班制原料仓库粉碎磨碎混合成型干燥成品库年工作日365365365365365365日工作班222232班工作时888888制砖部分物料平衡计算参数见表2-8。表2-8 物料平衡计算参数计算参数钢包镁碳砖MT14B,%钢包镁碳砖MT10A,%名称符号原料在仓库中的存放损失L10.50.5原料水分W1W20.50.5原料洗涤损失L4原料干燥或风干后的水分W300原料的灼减量L20.30.3原料加工、运输损失(包括破粉碎、配料、混合成型工序)L322配比P1-Pq1q214863%3%10903%3%管磨机加入量q32424泥料水分W4泥料的循环混练量F31010结合剂贮运损失L522干燥综合废品率F244干燥废品回收率T9595MT10A制砖部分物料平衡见表2.9。表2.9 MT10A制砖部分物料平衡表生产工序项目符号生产班制日/班/时物料量/吨年日班小时原料仓库原料仓库总存放量其中:电熔镁砂97.5废砖废坯石墨Q13Q14Q15Q16365/2/8365/2/8365/2/8365/2/817973.314957.6499.482516.348.24 40.98 1.37 6.8924.6220.489 0.68 3.453.082.561 0.090.43树脂库树脂总存放量Q8365/2/8309.281.440.720.09破、粉碎总破粉碎量其中电熔镁砂97.5、废砖废坯Q10Q11365/2/8365/2/817883.415379.849.00 42.1424.50 21.06 3.06 2.63磨碎总磨碎量Q13365/2/84292.011.765.880.73配料总配料量其中:电熔镁砂97.5石墨外加树脂Q5Q6Q7Q8365/2/8365/2/8365/2/8365/2/817525.715072.12453.6525.848.02141.296.721.4424.0020.73.360.723.002.590.420.09混合成型热处理成品库总混合量总成型量(指成型后的合格砖坯)总热处理量总成品量Q4Q3Q2Q365/2/8365/2/8365/3/8365/2/819473.017525.717525.71000053.3548.02 48.0246.58 26.6824.01 24.0123.293.33 3.003.002.91 表2.10 MT14B制砖部分物料平衡表生产工序符号生产班制日/班/时物料量,吨年日班小时原料仓库原料仓库总存放量其中:电熔镁砂97.5 废砖废坯石墨Q13Q14Q15Q16365/2/8365/2/8365/2/8365/2/88458.0 7377.12235.1845.823.1720.210.642.3211.5910.11 0.321.161.451.260.040.14树脂库树脂总存放量Q17365/2/8252.50.690.350.04破、粉碎总破粉碎量其中电熔镁砂97.5、废砖废坯Q10Q11365/2/8365/2/88415.7 7574.223.0620.7511.5310.381.441.30磨碎总磨碎量Q12365/2/82019.85.532.770.35配料总配料量其中:电熔镁砂97.5石墨外加树脂 Q6Q7Q8Q9365/2/8365/2/8365/2/8365/2/88247.4 7422.7824.7 247.422.60 20.342.260.6811.30 10.171.13 0.341.411.27 0.140.04混合成型热处理成品库总混合量总成型量(指成型后的合格砖坯)总热处理量总成品量Q4Q3Q2Q365/2/8365/2/8365/3/8365/2/89163.88247.48247.41000025.1122.6022.6021.9212.5511.3011.30 10.961.571.411.411.372.6 生产设备根据设备的选型计算得到主机平衡表,见表2-11。表2-11主机平衡表工序名称设备及规格主机作业率%生产能力/吨时设备台数/台要求主机产量主机台时产量要求主机台数设计台数破碎PEF250400颚式破碎机805.62912-150.4691粉碎900短头圆锥破碎机807.5054-4.51.8762磨碎12004500管磨机750.460.982.5-3.02.5-3.00.1840.3922混合600L高速混练机707.002.702.593成型800吨摩擦压砖机1000吨摩擦压砖机 1200吨液压机7干燥干燥器24.5米3条703辅助设备(提升和运输设备)见表2-12。表2-12辅助设备表设备名称及规格数量备注7B=500皮带输送机2 L=27000mm带式输送机1L=30000mm带式输送机1L=45000mmTD250斗式提升机2L=27300mm热处理设备见表2-13。表2-13热处理设备名称规格(长宽高)/m数目/条/辆干燥器24.51.21.653干燥车成型工段1.20.851.4514干燥器内60晾砖场地24检修场地2班制原因242.7 仓库设施本设计的原料仓库为封闭式,单侧卸料。其中各种原料的运输方式见表2-147】。 表2-14 各种原料的运输方式原料运料方式搬运方式电熔镁砂97.5汽车抓斗石墨汽车叉车废砖、废坯叉车抓斗各种原料和成品贮量、堆放方式及仓库的规格见表2-15。 表2-15 原料和成品贮量堆放方式及仓库的规格仓库名称物料名称堆放形式贮存天数/天长度/米宽度/米原料仓库电熔镁砂97.5堆放3018.9524石墨带装306成品库成品砖堆放3054243 生产技术检查系统说明3.1 检选主要拣选设备工具:平板、卷尺、塞尺等。工艺技术规定:砖的尺寸允许偏差和外观要求按国标和用户要求执行;制品不允许有断裂层面;出窑时轻拿轻放,高提不捞,保证不掉边角;轻度扭曲不良品,加工合格后再包装落垛;检出的不合格品用叉车送到原料仓库集中处理6 7。成品车间的生产技术检查内容见表3-1。表3-1 检查内容品种测试内容转炉镁碳砖MT10A体积密度、显气孔率、常温耐压强度、抗氧化性、高温抗折强度转炉镁碳砖MT14B体积密度、显气孔率、常温耐压强度、抗氧化性、高温抗折强度3.2 检查方法1 测试方法各种耐火制品检验制样规定应按国家颁布标准和有关规定的内容执行,部分名称及其代号如下:GB /T 13246 含碳耐火材料化学分析CYDTA 容量法测定氧化镁含量GB 5072 致密定形耐火制品常温耐压强度试验方法GB/T 13243 含碳耐火材料高温抗折强度试验方法GB/T 13244 含碳耐火材料抗氧化性试验方法GB/T 13245 含碳耐火材料化学分析方法 燃烧重量法测定含碳量GB 2997 致密定形耐火制品显气孔率、吸水率、体积密度和真气孔率试验方法表3-2 耐火材料测试次数品种化学分析荷重软化温度显气孔率常温耐压强度抗氧化性钢包用镁碳砖1/2111/5钢包用镁碳砖1/2111/53.3 检查制度生产技术检查制度如表3-37 表3-3 检查制度检查项目试样数量,个试样形状及规格,毫米检验化验数量化学分析10.088-0.1 mm粉料68件/次荷重软化温度显气孔率3体积为50-200 cm3棱长小于80 mm5件/次常温耐压强度3正方体或圆柱体1个/次抗热震稳定性3(251)mm(251)mm(1250.5)mm立方体2件/炉4 车间安装检修与维护措施安装、检修与维护的原则如下:1车间厂房内所有设备的安装、出入大门、通道、楼层、设备提升时用的孔洞,以及各层设备安装、检修时用的起吊设备等需统筹配置。2检修时放置检修设备或其部件的场地,不小于最大更换部件所需放置面积的两倍及其他拆卸附件所需的面积,并留有检修工必要的操作面积。3需经常检修的设备部件,凡超过200公斤以上的需设有检修起重梁。4为车间设备的维修,各工段设有维修用的工具、器材、润滑油及常用小备件等的存放间。5检修用单轨梁的位置,须在起重设备或主要起重部件的中心部位,应避免斜吊6各工段考虑电焊电源及36伏局部安全照明需要,以便工段内检查工作和小量修补与维修等使用。7安装或检修设备而在上方设置起重吊钩时,起吊高度应使被起吊件能离开设备基座,在外力作用下的横向位移不受设备其他部分的阻碍。当设置单轨行车时,起吊高度应大于位移线上最高设备的高度。5 生产车间除尘及安全措施除尘设备应远离变电所、化验室等。采用合理的工艺流程,减少物料搬运环节,降低物料落差。同时加强设备、管道和料仓的密闭,减少漏风,提高机械化、自动化水平,减少人工操作,选择适当的排风量。主要除尘方法:物料加湿、设备密封。 主要除尘设备是旋风除尘器其优点是:设备构造简单,价格便宜,除尘效率高(可达70-80%)特别是对粉尘粒度大,含尘浓度高的含尘气体,有良好的除尘效果。安全措施:1耐火材料厂生产厂房为高层,楼梯应有护拦。在阴暗处应设有照明设施。2对设备应定期检查以防隐患。3生产车间应设有安全员,定期对职工进行安全教育。在容易发生事故的地方,设有提示语。6 本设计的主要特点本设计的主要特点如下:(1)工艺流畅,布局合理并考虑扩大生产的需要。(2)采用除尘设备,改善工人工作环境。(3)原料仓库,颚式破碎机至于地下,方便进料,无须抓斗,降低成本。(4)考虑经济效益,废砖回收再利用,降低了生产成本。致 谢通过在青花集团的参观和现场实地的实践、学习和李国华老师的指导,初步了解耐火材料工业的生产现状、工艺流程和设备性能,加深了我对课本上所学知识的记忆,培养了我对本专业更大的钻研兴趣。在这三个多月毕业设计时间里,在李国华老师的精心细致的指导下,在众多同学的帮助下,通过个人的努力基本顺利地完成了学校给予的毕业设计任务,在此对李国华老师表示深深的谢意。同时也给本次设计提供帮助的李国华老师表示最真诚的敬意和感谢! 感谢所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献,如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发,我将很难完成自己的设计。感谢我的同学和朋友,在我所做设计的过程中给予我了很多素材,还在设计和排版等过程中提供热情的帮助。在本设计中,由于知识水平有限,难免出现一些不足之处,敬请各位老师批评指正。 参考文献1张文杰,李楠碳复合耐火材料北京:科学出版社,1990:1-22吴淑芳.镁碳砖的使用生产工艺.冶金用含碳耐火材料论文集.贝金冶金工业部耐火材料编辑部1988,543 王诚训MgO-C质耐火材料M北京:冶金工业出版社,1995.104 全跃,镁制材料生产与应用M. 北京:冶金工业出版社,2008.25 王维邦,耐火材料工艺学M. 北京:冶金工业出版社,2007.8.6 耐火材料工厂设计参考资料编写组 耐火材料工厂设计参考资料上册M 北京:冶金工业出版社1980.4.7 耐火材料工厂设计参考资料编写组 耐火材料工厂设计参考资料上册M 北京:冶金工业出版社1980.4. 附录1物料的平衡计算一 MT10A电炉镁碳砖10000吨/年1、物料种类的配比DMS 97.5石墨酚醛树脂Al粉90%10%33注:酚醛树脂为结合剂,铝粉为抗氧化剂。DMS 97.5颗粒级配533110DMS97.5细粉352510302、计算(1)总成品量:Q=10000吨/年(2)总热处理量:Q2= Q/(1-F2) 式中:F2干燥综合废品率 F2=3% Q2=10000/(1-0.03)=10309.28吨/年 热处理废品量:f2= Q2-Q=QF2/(1-F2) f2=100000.03/(1-0.03)=309.28吨/年(3)总成型量:Q3=Q2=10309.28吨/年(4)总混合量:Q4=Q/K(1-F2)(1-F3) 式中:F3包括成型废坯和不合格泥料的循环混练量 F3=10% K镁碳砖的配比系数 K=1-P(L2+W3- L2 W3)+(1-P)W1 式中:P石墨的配比,P =10% L2石墨灼减量,L2=0% W1:DMS 97.5水分,W1=0% W3配料时石墨水分,W3=0 K=1-0.10(0+000)+(1-0.10)0=1 Q4=10000/1(1-0.03)(1-0.1)=11454.75吨/年(5)总配料量:Q5=Q/K(1-F2) Q5=10000/1(1-0.03)=10309.28吨/年 A:其中电熔镁砂DMS 97.5的配料量:Q6=Q(1-P)/K(1-F2) Q6=10000(1-0.10)/1(1-0.03)=9278.35吨/年 B:石墨的配料量:Q7=QP/K(1-F2) Q7=100000.10/1(1-0.03)=9278.35吨/年 C:外加酚醛树脂:Q8= Qq1/K(1-F2) 式中:q1酚醛树脂外加量 ,q1=3% Q8=100000.03/1(1-0.03)=309.28吨/年 D:外加防氧化剂金属铝粉:Q9 =Qq2/K(1F2) 式中:q2金属铝粉的外加量,q2=3% Q9=100000.03/1 (10.03) =309.28吨 /年(6)总破粉碎量:Q10=Q/K(1-F2)(1-L3) 式中:L3原料加工运输损失 ,L3=2% Q10=10000/1(1-0.03)(1-0.02)=10519.67吨/年 电熔镁砂(包括回收的废砖和干燥废坯)的破粉碎量 Q11=Q(1-P)/K(1-F2)(1-L3) Q11=10000(1-0.10)/1(1-0.03)(1-0.02)=9467.70吨/年(7)总磨碎量:Q12= Qq3/K(1-F2)(1-L3) 式中
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