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年產(chǎn)1.9萬噸鎂碳磚生產(chǎn)車間設(shè)計
摘 要
鎂碳磚在耐火材料中起著重要的角色，而且被廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如轉(zhuǎn)爐、電爐、轉(zhuǎn)爐、中間包、出鋼口、高功率電爐墻熱點部位以及爐外精煉爐內(nèi)襯等。鎂碳磚是以氧化鎂和碳為主要成的耐火材料。 鎂碳磚具有優(yōu)良的耐高溫性、抗熔渣侵蝕性、抗熔渣滲透性、熱震穩(wěn)定性等性質(zhì)。本設(shè)計主要產(chǎn)品為鋼包用鎂碳磚，分為MT10A，MT18B兩種牌號。本設(shè)計研究鎂碳磚的發(fā)展、性質(zhì)、分生產(chǎn)工藝等，詳細(xì)的敘述了本次設(shè)計產(chǎn)品的工藝流程，設(shè)備選取和布置。通過計算選取出生產(chǎn)過程中所需的主要設(shè)備，對輔助設(shè)備進(jìn)行了合理的選則。本設(shè)計的主要特點是布局合理，成本低，生產(chǎn)工藝流暢。
關(guān)鍵詞：；鎂碳磚；生產(chǎn)工藝；物料平衡計算
Abstract
Magnesia-carbon bricks plays an important role in refractory material， and used in various applications，such as steel ladles、electric furnace、convertor 、bakie、steel mouth， high-power electric furnace hot parts of the wall，and the furnace，refining furnace lining．Magnesia and graphite is main raw materials of Magnesia-carbon bricks. Magnesia- carbon bricks possesses excellent anti-erosion of slag，slag permeability，thermal shock stability．The main products designed for the ladle Magnesia-carbon bricks，brand is MT14B， MT18C．The design study magnesia-carbon brick through the development and nature of production processes，a detailed description of this process of product design，equipment selection and layout．Calculated to select the necessary equipment and materials in volume．The main features of this design is a rational layout，low cost production，process smooth．
Keywords： Steel ladles；Magnesia-carbon bricks; Production technology; Calculation of equilibrium
目 錄
摘 要 Ⅰ
目 錄 Ⅲ
1 緒論 1
1.1鎂碳磚的發(fā)展歷史 1
1.2 鎂碳磚的組成及性能 1
1.3鎂碳磚的應(yīng)用 2
1.4鎂碳磚的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 3
2 工藝部分 4
2.1理論基礎(chǔ) 4
2.1.1鎂砂的選擇 5
2.1.2石墨 5
2.1.3防氧化劑 6
2.1.4結(jié)合劑 6
2.2 生產(chǎn)工藝要點 6
2.2.1 原料 6
2.2.2破粉碎 7
2.2.3 篩分 8
2.2.4 物料的貯存 8
2.2.5 配料 8
2.2.6 混練 8
2.2.7 成型 9
2.2.8 干燥 9
2.2.9 成品倉庫 9
2.3 工藝流程 9
2.3.1 工藝流程簡述 11
2.3.2 工藝流程論證 11
2.4 工藝參數(shù) 12
2.5 物料平衡計算 13
2.6 生產(chǎn)設(shè)備 17
2.7 倉庫設(shè)施 18
3 生產(chǎn)技術(shù)檢查系統(tǒng)說明 19
3.1 檢選 19
3.2 檢查方法 19
3.3 檢查制度 20
4 車間安裝檢修與維護(hù)措施 21
5 生產(chǎn)車間除塵及安全措施 21
6 本設(shè)計的主要特點 21
致 謝 21
參考文獻(xiàn) 22
附 錄 23
計算部分 23
1.物料的平衡計算 23
2.原料倉庫的選擇計算 31
3.破粉碎混合設(shè)備的選擇計算 32
4.成型設(shè)備選擇計算 35
5．干燥工段的計算 37
6．成品倉庫的計算 38
1緒論
1.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史及其應(yīng)用
1.1.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史
第一次使用氧化物和碳的復(fù)合耐火材料是在15世紀(jì)初所制造的碳-氧化物坩
堝。隨著連鑄的推廣應(yīng)用，廣泛使用的滑板、水口磚、浸入式水口磚等也都是由
氧化物（主要是Al2O3）和碳復(fù)合起來的耐火材料。自上世紀(jì)70年代起，鎂碳磚行業(yè)不斷發(fā)展。日本當(dāng)時研制鎂碳磚是作為電爐應(yīng)用而開發(fā)的。1977年，日本川崎鋼鐵公司千葉廠引進(jìn)了Q-POB轉(zhuǎn)爐，其轉(zhuǎn)爐爐底及風(fēng)口選用樹脂結(jié)合不燒成的鎂碳質(zhì)耐火材料，取得了巨大的成功，從而開創(chuàng)了含石墨的復(fù)合耐火材料在轉(zhuǎn)爐上應(yīng)用的先例[1]。1988年島田康平等提出將高純燒結(jié)鎂砂制鎂碳磚用于轉(zhuǎn)爐上[2]。同年，聯(lián)邦德國的Arno Gardziella博士提出耐火制品中作為結(jié)合劑和碳形成劑的酚醛樹脂的選擇標(biāo)準(zhǔn)[3]；Tadeusz Rymon Lipinski等研究了吹氧轉(zhuǎn)爐鎂碳磚中金屬添加物的反應(yīng)[4]。意大利的B.DE Benedetti等研究了樹脂結(jié)合鎂碳磚的耐侵蝕性[5]。1991年鹿野弘等[6]對鎂碳磚的透氣性進(jìn)行了一系列的研究。1992年Gunar Klop等研究了不同碳含量及鎂砂成分對鎂碳磚微觀結(jié)構(gòu)的影響[7]。我國于上世紀(jì)80年代開始研究鎂碳磚，1991年黃向東等人對鎂碳磚用結(jié)合劑合成工藝及性能進(jìn)行了研究[8]。1994年胡超群等使用鎂碳磚代替原有材料作電弧爐內(nèi)襯，提高了爐襯的使用壽命[9]。1998年謝建明等研制出鋁鎂碳磚用瀝青結(jié)合劑[10]。1999年姚金甫等人研制出中間包等離子加熱用導(dǎo)電鎂碳磚，并投入實際應(yīng)用[11]。
1.1.2鎂碳磚的組成及性能
鎂碳磚鎂碳磚是以鎂砂和石墨為主要原料外加適量結(jié)合劑經(jīng)高壓成型，低溫?zé)崽幚矶傻哪突鹬破?。主要用于煉鋼用轉(zhuǎn)爐、電爐工作襯、爐外精煉鋼包的工作襯。
鎂碳磚含氧化鎂60%～90%，碳10%～40%。具有優(yōu)良的抗渣侵蝕性、熔渣滲透性、熱震穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性。顯氣孔率為3%～10%。采用高純鎂砂粉粒、碳素材料（包括石墨）和焦油瀝青或樹脂等為原料，經(jīng)配料、熱混、成型后，再經(jīng)低溫焙燒而成。為抑制磚中的碳的氧化，常添加鋁、硅、鎂等金屬或氮化硼，加入量不超過5%。表1.1為生產(chǎn)鎂碳磚用鎂砂的理化指標(biāo)。
表1.1 原料技術(shù)條件
原料名稱
牌號
MgO%
≥
SiO2%
≤
CaO
%
≤
IgL
%
≤
水份
%
≤
顆粒體積密度 ≥
g/cm3
顆粒
組成
mm
F·C
%
≥
揮發(fā)份%
≤
DMS97.5
97.5
1.0
1.4
0.3
3.45
0~50
DMS96
96
2.2
2.0
0.3
3.45
0~50
MS98
98
0.5
1.5
0.3
3.30
0~
0
MS97
97
1.0
1.5
0.3
3.30
0~50
MS96
96
1.5
1.6
0.3
3.25
0~50
LG100-96
0.5
粒徑100μm
96
1.20
LG100-95
0.5
粒徑100μm
95
1.20
1.1.3鎂碳磚的應(yīng)用
鋁鎂碳磚廣泛應(yīng)用于電爐和鋼包爐內(nèi)襯等部分。圖1.1是鋼包結(jié)構(gòu)示意圖及表1.1用耐火材料[12]。
渣線
包壁
耳軸
包殼
永久襯
包底
透氣塞
水口
包沿
圖1.1鋼包結(jié)構(gòu)示意圖
表1.1鋼包用耐火材料
鋼包部位
渣線
包壁
包底
包底用耐火材料
用耐火材料
鎂碳磚
鋁鎂碳磚
低碳鎂碳磚
鋁鎂碳磚
鋁鎂不燒磚
鋁鎂澆注料
鋁鎂碳磚
鋁鎂澆注料
剛玉尖晶石澆注料
水口座磚
透氣磚
透氣座磚
引流砂（鉻礦+硅石）
1.4鎂碳磚的現(xiàn)狀和發(fā)展前景
我國鎂碳磚的生產(chǎn)現(xiàn)狀是以鎂砂、石墨為基料，用樹脂作結(jié)合劑復(fù)合而成的一種高效、節(jié)能的新型耐火材料。
隨著鋼鐵冶煉技術(shù)的發(fā)展，冶煉操作條件越來越苛刻，因此，對爐襯的質(zhì)量要求也越來越高。我國的煉鋼業(yè)今后主要發(fā)展頂?shù)讖?fù)吹氧氣轉(zhuǎn)爐和高功率電爐煉鋼，因此，今后在爐襯材料方面也應(yīng)該明確采用碳結(jié)合堿性材料為其發(fā)展方向。近年來，雖然在這方面做了大量工作，但還是處于發(fā)展的較低級階段。
繼續(xù)對原使用的鎂砂、石墨、結(jié)合劑等原材料進(jìn)行綜合研究，主要方向是以低碳和高強度碳的鎂碳磚，以取得最佳的使用效果。
低碳鎂炭磚是鎂炭磚的發(fā)展方向之一。對于低碳鎂炭磚來說，最為關(guān)鍵的還是要提高其抗熱剝落性能和抗渣滲透性能?；趶?fù)合結(jié)合劑和納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)開發(fā)的低碳鎂碳磚可以有效地解決碳含量降低以后材料抗結(jié)構(gòu)剝落和抗渣滲透性差的問題，同時又可使材料的導(dǎo)熱率大幅度減低，從而有效地解決傳統(tǒng)鎂碳磚在應(yīng)用過程中存在的主要問題。在低碳鎂碳質(zhì)耐火材料的開發(fā)過程中應(yīng)重視以下幾方面科學(xué)與技術(shù)問題的研究：
(1) 研究開發(fā)材料在使用環(huán)境下能原位形成納米炭纖維的結(jié)合劑；其主要研究內(nèi)容包括如何在酚醛樹脂中引入適當(dāng)種類的炭素前驅(qū)體、結(jié)合劑的炭化機制及其控制等。
(2) 研究開發(fā)適合工業(yè)化生產(chǎn)的復(fù)合石墨化炭黑的制備技術(shù)；復(fù)合石墨化炭黑在酚醛樹脂以及在材料基質(zhì)組成中的分散技術(shù)。
(3) 低碳鎂碳磚基質(zhì)組成的優(yōu)化以及納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)對材料熱力學(xué)性能影響機理的研究。
2 工藝部分
2.1理論基礎(chǔ)
（1）原料要求：鎂碳磚是指以鎂砂和石墨為主要原料生產(chǎn)的耐火制品。為了提高制品質(zhì)量和抗侵蝕能力，本次設(shè)計生產(chǎn)中利用的是電熔鎂砂。
（2）顆粒組成：顆粒組成確定的原則應(yīng)符合最緊密堆積原理和有利于燒結(jié)。一般粗顆粒、中顆粒、細(xì)顆粒按照所需磚的要求科學(xué)配比，使鎂碳磚的性能最大程度得到發(fā)揮，滿足使用的需求。
（3）配料：將不同的顆粒組成的各種物料包括廢磚、結(jié)合劑和添加劑等進(jìn)行配料。在鎂碳磚的制作中，除了電熔鎂砂外，通常加入適量廢磚，節(jié)約成本，也能使資源得到再利用。
（4）混合：目前混煉過程采用兩類混煉設(shè)備—高速混煉機、行星式混煉機或濕碾機。由于高速混煉機、行星式混煉機混出的料成分均勻，夾雜氣體少，成型性能好，且設(shè)備對物料完全封閉，防塵性能好。因此本設(shè)計采用高速混煉機進(jìn)行物料的混合。
（5）成型：首先要選擇合適噸位的壓力機。成型時要準(zhǔn)確控制泥料重量、確保布料均勻，打擊次數(shù)及輕重需要滿足要求。鎂砂是瘠性物料，且配料水分含量少，一般不會出現(xiàn)因空氣被壓縮而產(chǎn)生的過壓廢品，因此可采用高壓成型。
（6）干燥：坯體干燥是磚坯中除去水分的過程。磚坯干燥的目的，通過干燥排除水分，是磚坯增加機械強度，以減少運輸和搬運過程中的機械損失，并使磚坯在裝窯之后進(jìn)行燒成時，使磚坯具有必要的強度，承受一定的應(yīng)力作用，提高燒成成品率，并且為燒成提供有益條件。
磚坯在干燥過程中，會產(chǎn)生一些物理變化，有的產(chǎn)生表面硬化，有的產(chǎn)生體積收縮，當(dāng)干燥速度過快時，各個部位排水不一致，就可能發(fā)生裂紋。因此，磚坯干燥時要求：干燥速度不要超過一定的數(shù)值，否則產(chǎn)品會裂開，在定制合理的干燥制度時，即要干燥速度盡可能快，又不能發(fā)生大于破壞力的應(yīng)力，選擇合適的干燥設(shè)備尤為重要。
鎂碳磚一般不用燒成，工藝比較簡單，可以節(jié)約能源，我國的鎂砂和石墨資源比較豐富，所以鎂碳磚在我國的生產(chǎn)數(shù)量和質(zhì)量都在不斷提高。
2.1.1鎂砂的選擇
一般選用含氧化鎂95%～99%的電熔鎂或燒結(jié)鎂砂。 CaO/SiO2（物質(zhì)的量比）大于2和雜質(zhì)含量少。MgO含量越高，雜志相對越少，硅酸鹽相分割程度降低，方鎂石直接結(jié)合程度越高，鎂碳磚的抗渣侵蝕性越強（在組織結(jié)構(gòu)方面要求鎂砂高密度并且結(jié)晶大）菱鎂礦等為原料經(jīng)電弧爐熔煉達(dá)到熔融狀態(tài)冷卻后形成的稱為電熔鎂砂；從海水中提取氧化鎂制成的稱為海水鎂砂。鎂砂是耐火材料最重要的原料之一，用于制造各種鎂磚、鎂鋁磚、搗打料、補爐料等。電熔鎂砂是用精選的特A級天然菱鎂石或高純輕燒鎂顆粒，在電弧爐中熔融制得。該產(chǎn)品具有純度高，結(jié)晶粒大，結(jié)構(gòu)致密，抗渣性強材料，熱震穩(wěn)定性好，是一種優(yōu)良的高溫電氣絕緣材料，也是制作高檔鎂磚，鎂碳磚及不定形耐火材料的重要原料。 2.1.2石墨
一般選用結(jié)晶發(fā)育完整且純度高達(dá)92%～99%的天然鱗片狀石墨。石墨越純，固定碳含量越高，則灰分及揮發(fā)分越少，生產(chǎn)出來的鎂碳磚在高溫下使用時結(jié)構(gòu)好，高溫抗折強度大，耐侵蝕性越好。鎂碳磚的碳源選用石墨，碳能防止?fàn)t渣向磚內(nèi)浸入，有益于提高磚的抗侵蝕性；但另一方面碳容易氧化又是其固有屬性。眾所周知，當(dāng)磚中的碳被氧化時，磚的特性也隨之消失。氧化越劇，損毀越快。
2.1.3防氧化劑
在MgO-C磚中，由于碳的氧化是損毀的主要原因，在MgO-C磚中添加少量的比碳更容易氧化的金屬或非金屬化合物作為添加劑是生產(chǎn)抗氧化性能高的MgO-C磚的一項重要的技術(shù)發(fā)展。作為金屬及添加劑有金屬Al、Si、Mg、Ca，也可以用Al- Mg、Al-Mg-Ca、Si-Mg-Ca等二元或三元合金來作為添加劑，其中Al、Si通常被作為MgO-C磚的防氧化劑。它們可以減少開口氣孔率；將CO（g）還原成C(S)，以抑制碳的消耗速度。生成碳化物和氧化物時則可使耐火材料致密化；形成表面保護(hù)層；提高熱態(tài)強度；促進(jìn)石墨的結(jié)晶長大。MgO-C磚的抗氧化能力隨著Al的添加量的增加而提高。提高M(jìn)gO-C磚的強度，較粗顆粒的Al粉則是先熔融擴散再氧化，熔化后余留的氣孔則難于愈合。但是Al粉粒度過細(xì)，會因氧化過快，導(dǎo)致MgO-C磚的殘余膨脹速度過快，膨脹量大，使制品內(nèi)部的瞬時應(yīng)力太大，從而導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生拱裂。因此，MgO-C磚規(guī)定Al粉的粒度為-150目或-200目[4]。
2.1.4結(jié)合劑
結(jié)合劑是指固結(jié)磨具中各類結(jié)合劑與磨料粘結(jié)的材料。固結(jié)磨具通常采用陶瓷、樹脂、橡膠、菱苦土四大類別結(jié)合劑。結(jié)合劑能夠直接影響到MgO-C磚氣孔率以及常溫強度等指標(biāo)，酚醛樹脂作為耐火材料結(jié)合劑，具有熱硬性，干燥強度高；固定碳含量高，能形成牢固的碳結(jié)合結(jié)構(gòu)；對石墨和各種耐火材料有良好的潤濕性；與焦油瀝青相比對環(huán)境危害小。因此被廣泛用于碳復(fù)合耐火材料中作結(jié)合劑。張文杰通過試驗得到如下結(jié)論[13]：試樣的顯氣孔率隨樹脂量的增加而降低，在樹脂量為5%～6%的區(qū)間有急劇的降低。綜上所述，生產(chǎn)鎂碳磚時，酚醛樹脂一般添加5%左右為宜[14】。
2.2 生產(chǎn)工藝要點
2.2.1 原料
1．電熔鎂砂和石墨的技術(shù)指標(biāo)如表2-1和表2-2所示。
表2-1電熔鎂砂的技術(shù)指標(biāo)
指標(biāo)
牌號
MgO％
≥
SiO2％
≤
CaO%
≤
顆粒體積密度g/cm3
≥
備注
DMS97.5
97.5
1.0
1.4
3.45
表2-2鱗片石墨的技術(shù)指標(biāo)
指標(biāo)
牌號
固定碳/%
≥
揮發(fā)分/%
≥
水分/%
≤
粒度
/μm
篩余量/%
≥
鱗片狀石墨LG(—)100-95
95
1.20
0.5
100
750
2.2.2破粉碎
破粉碎就是利用顎式破碎機初破，在經(jīng)過圓錐破碎機進(jìn)行二次破碎，破碎成粒度料（顆粒粒度為5~3mm、3~1mm、1~0mm）進(jìn)入對應(yīng)粒度料倉，根據(jù)庫存量選擇哪種進(jìn)入管磨機磨細(xì)粉。在耐火材料生產(chǎn)過程中，泥料是由各種不同大小粒徑和不同含量的物料組成，因此，各種原料都需要經(jīng)過粉碎篩分這一工序。常用的粉碎設(shè)備有短頭圓錐破碎機，雙輥式破碎機以及兩者的聯(lián)合機組。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，并綜合粉碎粒度要粒度呈棱角狀，中間顆粒少，而且粒度組成較穩(wěn)定，宜采用短頭圓錐破碎機，可以簡化流程，節(jié)省基建投資。粉碎后的硅石及廢磚廢坯一般采用單層篩篩分，篩上料回到粉碎設(shè)備，組成閉路偱環(huán)系統(tǒng)，篩下料用于制磚配料。常用的粉碎設(shè)備有短頭圓錐破碎機，雙輥式破碎機，反擊式破碎機等，由于粘土熟料硬度較大反擊式破碎機的反擊板和打擊板易磨損，維修量大，且顆粒組成不穩(wěn)定，雙輥式破碎機很容易損壞，而且為不均勻損壞，需要調(diào)整，生產(chǎn)能力低，且粒度不理想，而使用短頭圓錐破碎機時，可連續(xù)粉碎生產(chǎn)能力高，功耗小，顆粒組成均勻，中間顆粒小，有利于顆粒級配，唯一缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備費用較高。因此綜合各種因素，采用圓錐破碎機，破碎形式采用閉路形式粉碎。篩分設(shè)備常用振動篩和回轉(zhuǎn)篩。振動篩為高頻振動，篩分能力和篩分效率高于其他篩分設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，曬面利用率高，功耗小，體積小，輕便，價格低，強烈振動使篩分不會完全堵塞。根據(jù)原料品種、性能配料和使用性能等要求統(tǒng)一。
2.2.3 篩分
篩分就是利用多層的篩子把物料按需求進(jìn)行分級。達(dá)到規(guī)格的篩下料根據(jù)不同的粒度進(jìn)入相應(yīng)的料倉，不符合粒度要求的返回破碎機重新破碎。震動篩按照所需要的物料粒度規(guī)定篩網(wǎng)孔徑大小，一般比臨界粒度稍大些。篩子的傾斜角度也必須考慮，通常的傾角在15度到20度之間。
2.2.4 物料的貯存
原料經(jīng)過破粉碎、細(xì)磨、篩分后，一般則是存放在貯料倉內(nèi)以供配料時使用。當(dāng)物料進(jìn)入料槽時，粗細(xì)顆粒開始分層，粗的顆粒滾到料槽的周邊，細(xì)粉在卸料口中央部位。當(dāng)物料卸料時，中間料先從卸料口流出，四周料下沉，而且分層流向中間，后從卸料口流出。
2.2.5 配料
為了力高磚坯的致密程度，鎂碳質(zhì)制品生產(chǎn)中采用多級配料，可獲得較高的體積密度，尤其是適當(dāng)增大粗顆粒及細(xì)粉配比，相應(yīng)減少中間顆粒的比例。所以要想提高磚坯的致密度，必須符合緊密堆積原理的顆粒組成。
2.2.6 混練
加料順序一般要求：鎂砂粗顆粒、中顆粒（5-3，3-1，1-0）、酚醛樹脂、石墨、鎂砂細(xì)粉、添加劑。
生產(chǎn)鎂碳磚較理想的泥料是鎂砂顆粒的表面應(yīng)完全均勻地被結(jié)合劑潤濕，外面緊緊地擠壓而包裹一層被結(jié)合劑潤濕的石墨（石墨層越厚越好）其余分散的石墨或鎂砂粉等均勻地被結(jié)合劑潤濕，各種添加劑及鎂砂細(xì)粉都分散均勻，泥料溫度適度，這就為成型提供了良好的條件。
2.2.7 成型
成型是指借助于摩擦壓磚機和相應(yīng)的鎂碳磚磚形模具將坯料加工成規(guī)定尺寸和形狀的坯體過程借助于外力和模型將坯料加工成規(guī)定尺寸和形狀的坯體過程。鎂碳磚成型應(yīng)采用大壓力壓磚機，國內(nèi)多采用摩擦壓磚機主要是由于摩擦壓磚機可以根據(jù)需要，反復(fù)加壓多次。成形時要準(zhǔn)確控制泥料重量、確保布料均勻, 加壓應(yīng)先輕后重的打法，模套上可以設(shè)計排氣縫隙的方法排氣。還可以采用真空脫氣的模套。脫氣的目的主要是避免磚坯產(chǎn)生層裂。
2.2.8 干燥
坯體干燥是磚坯中去除部分水分、提高坯體相應(yīng)強度的過程。磚坯需經(jīng)干燥車送入隧道干燥器在250~300℃之間高溫下作用,排除水分，物料與結(jié)合劑固化，熱處理工序是影響樹脂結(jié)合的鎂碳磚強度和殘?zhí)剂康闹匾ば颍蚨枰獓?yán)密確定與結(jié)合劑相適應(yīng)的熱處理溫度和熱處理時間等熱工制度，以便使鎂碳磚獲得足夠的低溫強度[6]。
鎂碳磚一般不用燒成，工藝比較簡單，可以節(jié)約能源，我國的資源比較豐富，所以鎂碳磚在我國的生產(chǎn)數(shù)量和質(zhì)量都在不斷提高。
2.2.9 成品倉庫
成品倉庫是存放車間生產(chǎn)的成品鎂碳磚等成品的倉庫，成品庫可以按照成品的生產(chǎn)批次、出庫頻率、磚型等來分開存放。還可以存放其他常用工具和日常物品。成品庫面積除設(shè)有貯存量占用面積外，還留有成品檢選、廢品堆放和運輸通道所需最小面積。成品一般按照品種、級別、磚型批號等來分類貯放，堆放方式和堆放高度均按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。成品庫面積除設(shè)有貯存量占用面積外，還留有成品檢選、廢品堆放和運輸通道所需最小面積，在設(shè)計中盡量計算準(zhǔn)確以做到即滿足工廠本身產(chǎn)量的需要同時也不浪費。
2.3 工藝流程
鎂碳磚工藝流程
鎂 砂
顎 破 石墨 其它料
皮帶輸送機
除 鐵
振動篩
顆 粒 顆 粒 顆 粒
（5-3） （1-3） （1-0）
配料
混練 結(jié)合劑（酚醛樹脂）
成型
干燥 不合格品 回頭料倉
入干燥窯
出干燥窯
檢驗 不合格品 回頭料倉
包裝
入庫
2.3.1 工藝流程簡述
鋼包用鎂碳磚的生產(chǎn)工藝，原料包括電熔鎂砂、石墨、樹脂和防氧化劑。首先，利用橋式抓斗起重機將原料送到PEF250×400顎式破碎機粗破碎（破碎的粒度要符合圓錐破碎機的給料粒度），經(jīng)帶式輸送機送到Φ900短頭圓錐破碎機的料倉中，破碎好的料由斗式提升機提升到五樓，經(jīng)振動篩篩分，本次設(shè)計中每個振動篩由三層篩網(wǎng)組成，篩網(wǎng)孔徑分別為5mm、3mm、1mm，篩上料返回圓錐破碎機繼續(xù)破碎，篩中料、篩下料進(jìn)入各自的料倉，根據(jù)料倉的存料情況多余的顆粒料經(jīng)可逆帶式輸送機進(jìn)入管磨機磨細(xì)粉，產(chǎn)生的細(xì)粉由斗式提升機送到五樓經(jīng)過溜槽送到三樓的螺旋輸送機，經(jīng)螺旋輸送機送到細(xì)粉料倉，石墨、Al粉利用電梯運到三樓后再用叉車送入料倉，用電子配料車將顆粒料、細(xì)粉、石墨、防氧化劑配料，在600L高速混練機中混合，同時酚醛樹脂用定量罐定量后也倒入到混練機中?；炀毥Y(jié)束后，用電動平板車將裝有泥料的泥料罐運到成型車間，用起重機將泥料送到壓磚機供料倉7臺摩擦壓磚機成型，成型的廢品送至原料倉庫集中處理，半成品放在干燥車上，順著干燥車道送到干燥工段的存放處等待干燥，用3噸帶推桿電拖車將干燥車推入隧道干燥器，干燥后的磚坯等到冷卻后進(jìn)行檢選，合格的磚坯由工人進(jìn)行包裝外賣，檢選不合格的磚坯送到原料倉庫集中處理，以備其他用途。
2.3.2 工藝流程論證
1．原料倉庫.
由于存放時間過長容易產(chǎn)生酌減高的原因，原料在原料倉庫存放時間較短，本設(shè)計的原料有電熔鎂砂97.5、石墨、酚醛樹脂、防氧化劑Al粉和一定量的廢磚。原料倉庫采用封閉式單側(cè)卸料的方式，不同種原料之間設(shè)有擋墻來防止原料混料。
2．破碎工段
原料經(jīng)過抓斗等工具抓入顎式破碎機進(jìn)行粗破，然后通過傳送帶到圓錐破碎機細(xì)碎，接著通過振動篩篩分，篩上料返回圓錐破碎機再次破碎，篩下料進(jìn)入各自料倉。生產(chǎn)中所需要的粉料通過管磨機進(jìn)行磨粉。
3．混料工段
生產(chǎn)時根據(jù)需要采用微機控制三斗稱量車進(jìn)行自動稱料，自動卸料進(jìn)入混練機實行全自動機械化生產(chǎn)。濕碾機為間歇式混合設(shè)備，能使泥料混拌均勻和使顆粒間捏合密實?；旌显O(shè)備內(nèi)的混合作業(yè)，常分兩個階段，一般先是干料混拌均勻，然后加入結(jié)合劑，促使顆粒間相互緊密接觸，成為具有塑性的泥料。有時亦可將部分物料隨結(jié)合劑加入，細(xì)分最后加入。
鎂碳磚的加料順序一般要求為：
鎂砂粗顆?！V砂中顆?！尤渲V砂細(xì)粉+石墨+金屬鋁粉，必須確保總混煉時間。
4. 熱處理工段
選用電加熱干燥器，和燃料式干燥器相比，節(jié)能，環(huán)保，可以控制溫度，不會產(chǎn)生有害物質(zhì)影響制品質(zhì)量。
由于產(chǎn)量比較大，本設(shè)計選用了2條電加熱隧道干燥器，干燥后制品水分一般控制小于1%。
2.4 工藝參數(shù)
本設(shè)計的粒度配比見表2-3。
表2-3 鎂碳磚配料比
磚 種
配 比 (%)
外加量(%)
金屬鋁粉
外加量(%)
酚醛樹脂
電熔鎂砂97.5
石墨
MT10A
90
10
3
3
MT8B
82
18
3
3
本設(shè)計鎂碳磚生產(chǎn)的混合制度見表2-4，干燥制度見表2-5。
表2-4 混合制度
項目
磚種
混 合 量(千克/次)
混合周期(分鐘)
MT10A
1000
20
MT8B
1000
20
表2-5 干燥制度
干燥器類型
長×寬×高
(mm)
數(shù)
量
(條)
干燥
裝磚
(kg／車)
干燥
時間
(h)
干燥
廢品率
(%)
干燥
前水分
(%)
干燥
后水分
(%)
熱風(fēng)進(jìn)
口溫度
(℃)
熱風(fēng) 出口溫(℃)
24500×1200×1650
3
1000
15
3
3.0~4.0
＜0.5
200
40~50
2.5 物料平衡計算
制磚部分物料平衡計算參數(shù)見表2-6。
表2-6 物料平衡計算參數(shù)
計算參數(shù)
鋼包鎂碳磚
MT10A（%）
鋼包鎂碳磚
MT8B（%）
名稱
符號
原料在倉庫中的存放損失
L1
0.5
0.5
原料水分
W1
0.5
0.5
原料洗滌損失
L4
—
—
原料干燥或風(fēng)干后的水分
W3
—
—
原料的灼減量
L2
—
—
原料加工、運輸損失（包括破粉碎、配料、混合成型工序）
L3
2
2
配比
P
1-P
q1
10
90
3
18
82
3
管磨機加入量
q3
20
20
泥料水分
W4
—
—
泥料的循環(huán)混練量
F3
10
10
結(jié)合劑貯運損失
L5
2
2
干燥綜合廢品率
F2
4
4
干燥廢品回收率
T
95
95
車間生產(chǎn)班制見表2-7。
表2-7 生產(chǎn)班制
工作班制
原料倉庫
粉碎磨碎
混合
成型
干燥
成品庫
年工作日
365
365
365
365
365
365
日工作班
2
2
2
2
3
2
班工作時
8
8
8
8
8
8
制磚部分物料平衡計算參數(shù)見表2-8。
表2-8 物料平衡計算參數(shù)
計算參數(shù)
鋼包鎂碳磚
MT14A，%
鋼包鎂碳磚
MT10C，%
名稱
符號
原料在倉庫中的存放損失
L1
0.5
0.5
原料水分
W1
W2
0.5
—
0.5
—
原料洗滌損失
L4
—
—
原料干燥或風(fēng)干后的水分
W3
—
—
原料的灼減量
L2
—
—
原料加工、運輸損失（包括破粉碎、配料、混合成型工序）
L3
2
2
配比
P
1-P
q1
q2
10
90%
3%
18
82%
3%
管磨機加入量
q3
20
20
泥料水分
W4
—
—
泥料的循環(huán)混練量
F3
10
10
結(jié)合劑貯運損失
L5
2
2
干燥綜合廢品率
F2
4
4
干燥廢品回收率
T
95
95
MT10A和MT18B制磚部分物料的總總平衡見表2.9
表2.9 MT10A和MT18B制磚部分物料的總平衡表
生產(chǎn)工序
符號
生產(chǎn)班制
物料量，噸
日/班/時
年
日
班
小時
原料倉庫
原料倉庫總存放量
Q13
365/2/8
20297.1
55.6
10148.6
1268.6
其中：電熔鎂砂97.5
Q14
365/2/8
17515.4
48.0
8757.7
1094.7
廢磚廢坯
Q15
365/2/8
752.1
2.1
376.1
47.0
石墨
Q16
365/2/8
1903.8
5.2
951.9
119.0
樹脂庫
樹脂總存放量
Q17
365/2/8
605.9
1.7
303.0
37.9
破、粉碎
總破粉碎量
Q10
365/2/8
20195.6
55.3
10097.8
1262.2
其中電熔鎂砂97.5、廢磚廢坯
Q11
365/2/8
18267.5
50.0
9133.8
1141.7
磨碎
總磨碎量
Q12
365/2/8
4039.2
11.1
2019.6
252.5
配料
總配料量
Q6
365/2/8
19791.7
54.2
9895.9
1237.0
其中：電熔鎂砂97.5
Q7
365/2/8
17515.4
48.0
8757.7
1094.7
石墨
Q8
365/2/8
1903.8
5.2
951.9
119.0
外加樹脂
Q9
365/2/8
605.9
1.7
303.0
37.9
混合
總混合量
Q4
365/2/8
21990.8
60.2
10995.4
1374.4
成型
總成型量(指成型后的合格磚坯)
Q3
365/2/8
19000
52.1
9500.0
1187.5
熱處理
總熱處理量
Q2
365/3/8
19791.7
54.2
6597.2
824.7
成品庫
總成品量
Q
365/2/8
19791.7
54.2
9895.9
1237.0
2.6 生產(chǎn)設(shè)備
根據(jù)設(shè)備的選型計算得到主機平衡表，見表2-11。
表2-11主機平衡表
工序
名稱
設(shè)備及規(guī)格
主機作業(yè)率
%
生產(chǎn)能力/噸／時
設(shè)備臺數(shù)/臺
要求主機產(chǎn)量
主機臺時
產(chǎn)量
要求主機臺數(shù)
設(shè)計臺數(shù)
破碎
PEF250×400顎式破碎機
80
5.629
12-15
0.469
1
粉碎
Φ900短頭圓錐破碎機
80
7.505
4-4.5
1.876
2
磨碎
Φ1200×4500管磨機
75
0.46
0.98
2.5-3.0
2.5-3.0
0.184
0.392
2
混合
600L高速混練機
70
7.00
2.70
2.59
2
成型
800噸摩擦壓磚機
1000噸摩擦壓磚機
1200噸液壓機
—
—
—
—
6
干燥
干燥器24.5米3條
70
—
—
—
3
輔助設(shè)備（提升和運輸設(shè)備）見表2-12。
表2-12輔助設(shè)備表
設(shè)備名稱及規(guī)格
數(shù)量
備注[7]
B=500皮帶輸送機
2
L=27000mm
帶式輸送機
1
L=30000mm
帶式輸送機
1
L=45000mm
TD250斗式提升機
2
L=27300mm
熱處理設(shè)備見表2-13。
表2-13熱處理設(shè)備
名稱
規(guī)格（長×寬×高）/m
數(shù)目/條/輛
干燥器
24.5×1.2×1.65
3
干燥車
成型工段
1.2×0.85×1.45
12
干燥器內(nèi)
60
晾磚場地
24
檢修場地
2
班制原因
19
2.7 倉庫設(shè)施
本設(shè)計的原料倉庫為封閉式，單側(cè)卸料。其中各種原料的運輸方式見表2-14[7】。
表2-14 各種原料的運輸方式
原料
運料方式
搬運方式
電熔鎂砂97.5
汽車
抓斗
石墨
汽車
叉車
廢磚、廢坯
叉車
抓斗
各種原料和成品貯量、堆放方式及倉庫的規(guī)格見表2-15。
表2-15 原料和成品貯量堆放方式及倉庫的規(guī)格
倉庫名稱
物料名稱
堆放形式
貯存天數(shù)/天
長度/米
寬度/米
原料倉庫
電熔鎂砂97.5
堆放
30
18.95
24
石墨
帶裝
30
6
成品庫
成品磚
堆放
30
42
24
3 生產(chǎn)技術(shù)檢查系統(tǒng)說明
3.1 檢選
主要揀選設(shè)備工具：平板、卷尺、塞尺等。
工藝技術(shù)規(guī)定：磚的尺寸允許偏差和外觀要求按國標(biāo)和用戶要求執(zhí)行；制品不允許有斷裂層面；出窯時輕拿輕放，高提不撈，保證不掉邊角；輕度扭曲不良品，加工合格后再包裝落垛；檢出的不合格品用叉車送到原料倉庫集中處理[6] [7]。
成品車間的生產(chǎn)技術(shù)檢查內(nèi)容見表3-1。
表3-1 檢查內(nèi)容
品種
測試內(nèi)容
轉(zhuǎn)爐鎂碳磚MT10A
體積密度、顯氣孔率、常溫耐壓強度、抗氧化性、高溫抗折強度
轉(zhuǎn)爐鎂碳磚MT18B
體積密度、顯氣孔率、常溫耐壓強度、抗氧化性、高溫抗折強度
3.2 檢查方法
1． 測試方法
各種耐火制品檢驗制樣規(guī)定應(yīng)按國家頒布標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)定的內(nèi)容執(zhí)行，部分名稱及其代號如下：
GB /T 13246 含碳耐火材料化學(xué)分析CYDTA 容量法測定氧化鎂含量
GB 5072 致密定形耐火制品常溫耐壓強度試驗方法
GB/T 13243 含碳耐火材料高溫抗折強度試驗方法
GB/T 13244 含碳耐火材料抗氧化性試驗方法
GB/T 13245 含碳耐火材料化學(xué)分析方法 燃燒重量法測定含碳量
GB 2997 致密定形耐火制品顯氣孔率、吸水率、體積密度和真氣孔率試驗方法
表3-2 耐火材料測試次數(shù)
品種
化學(xué)分析
荷重軟化溫度
顯氣孔率
常溫耐壓強度
抗氧化性
鋼包用鎂碳磚
1/2
1
1
1/5
鋼包用鎂碳磚
1/2
1
1
1/5
3.3 檢查制度
生產(chǎn)技術(shù)檢查制度如表3-3[15]
表3-3 檢查制度
檢查項目
試樣數(shù)量，個
試樣形狀及規(guī)格，毫米
檢驗化驗數(shù)量
化學(xué)分析
1
0.088-0.1 mm粉料
6～8件/次
荷重軟化溫度
顯氣孔率
3
體積為50-200 cm3棱長小于80 mm
5件/次
常溫耐壓強度
3
正方體或圓柱體
1個/次
抗熱震穩(wěn)定性
3
（25±1）mm×（25±1）mm×（125±0.5）mm
立方體
2件/爐
4 車間安裝檢修與維護(hù)措施
安裝、檢修與維護(hù)的原則如下：
1．車間廠房內(nèi)所有設(shè)備的安裝、出入大門、通道、樓層、設(shè)備提升時用的孔洞，以及各層設(shè)備安裝、檢修時用的起吊設(shè)備等需統(tǒng)籌配置。
2．檢修時放置檢修設(shè)備或其部件的場地，不小于最大更換部件所需放置面積的兩倍及其他拆卸附件所需的面積，并留有檢修工必要的操作面積。
3．需經(jīng)常檢修的設(shè)備部件，凡超過200公斤以上的需設(shè)有檢修起重梁。
4．為車間設(shè)備的維修，各工段設(shè)有維修用的工具、器材、潤滑油及常用小備件等的存放間。
5．檢修用單軌梁的位置，須在起重設(shè)備或主要起重部件的中心部位，應(yīng)避免斜吊
6．各工段考慮電焊電源及36伏局部安全照明需要，以便工段內(nèi)檢查工作和小量修補與維修等使用。
7．安裝或檢修設(shè)備而在上方設(shè)置起重吊鉤時，起吊高度應(yīng)使被起吊件能離開設(shè)備基座，在外力作用下的橫向位移不受設(shè)備其他部分的阻礙。當(dāng)設(shè)置單軌行車時，起吊高度應(yīng)大于位移線上最高設(shè)備的高度。
5 生產(chǎn)車間除塵及安全措施
除塵設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)離變電所、化驗室等。采用合理的工藝流程，減少物料搬運環(huán)節(jié)，降低物料落差。同時加強設(shè)備、管道和料倉的密閉，減少漏風(fēng)，提高機械化、自動化水平，減少人工操作，選擇適當(dāng)?shù)呐棚L(fēng)量。主要除塵方法：物料加濕、設(shè)備密封。
主要除塵設(shè)備是旋風(fēng)除塵器其優(yōu)點是：設(shè)備構(gòu)造簡單，價格便宜，除塵效率高（可達(dá)70-80%）特別是對粉塵粒度大，含塵濃度高的含塵氣體，有良好的除塵效果。
安全措施：
1．耐火材料廠生產(chǎn)廠房為高層，樓梯應(yīng)有護(hù)攔。在陰暗處應(yīng)設(shè)有照明設(shè)施。
2．對設(shè)備應(yīng)定期檢查以防隱患。
3．生產(chǎn)車間應(yīng)設(shè)有安全員，定期對職工進(jìn)行安全教育。在容易發(fā)生事故的地方，設(shè)有提示語。
6 本設(shè)計的主要特點
本設(shè)計的主要特點如下：
（1）工藝流暢，布局合理并考慮擴大生產(chǎn)的需要。
（2）采用除塵設(shè)備，改善工人工作環(huán)境。
（3）原料倉庫，顎式破碎機至于地下，方便進(jìn)料，無須抓斗，降低成本。
（4）考慮經(jīng)濟效益，廢磚回收再利用，降低了生產(chǎn)成本。
致 謝
通過在青花集團的參觀和現(xiàn)場實地的實踐、學(xué)習(xí)和田琳老師的指導(dǎo)，初步了解耐火材料工業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀、工藝流程和設(shè)備性能，加深了我對課本上所學(xué)知識的記憶，培養(yǎng)了我對本專業(yè)更大的鉆研興趣。在這三個多月畢業(yè)設(shè)計時間里，在田琳老師的精心細(xì)致的指導(dǎo)下，在眾多同學(xué)的幫助下，通過個人的努力基本順利地完成了學(xué)校給予的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，在此對田琳老師表示深深的謝意。同時也給本次設(shè)計提供幫助的張玲、田琳、陳樹江、李國華、欒艦、郭玉香老師表示最真誠的敬意和感謝！
在本設(shè)計中，由于知識水平有限，難免出現(xiàn)一些不足之處，敬請各位老師批評指正。
參考文獻(xiàn)
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[15] 《耐火材料工廠設(shè)計參考資料》編寫組 耐火材料工廠設(shè)計參考資料《上冊》[M] 北京：冶金工業(yè)出版社1980.4.
附 錄
計算部分
1.物料的平衡計算
1)鋼包鎂碳磚MT10A,10000噸/年
1、 物料種類的配比
DMS97.5：90 %
石墨：10 %
酚醛樹脂：3 %（外加）
Al小寫粉 ：3%（外加）
2、顆粒級配
顆粒：5~3：25% 3~1：15% 1~0：10%
細(xì)粉：DMS97.5：20%
3.計算
（1） 總成型品量Q=10000噸/年
（2） 總熱處理量Q2=Q/（1-F2）
式中：F2—干燥綜合廢品率 F2=4%
干燥制品量Q2=10000/（1-0.04）=10416.7噸/年
其中干燥廢品量f2= QF2/（1-F2）
f2=10000×0.04/（1-0.04）=416.7噸/年
(3)總的成型量Q3=Q2=10416.7噸/年
(4)總混合量Q5=Q/K（1-F2）（1-F3）
式中：F3—包括成型廢坯和不合格泥料的循環(huán)混練量 F3=10%
L2—石墨灼減量，L2=0%
W1—:DMS 97.5水分，W1=0%
W3—配料時石墨水分，W3=0
K=鎂碳磚的配比系數(shù) K=1-[P（L2+W3- L2 W3）+（1-P）W1]=1
Q5=10000/1×（1-0.04）×（1-0.1）=11574.1噸/年
（5）總配料量Q6=Q/K（1-F2 ）
Q6=10000/1×（1-0.04）=10416.7噸/年
其中電熔鎂砂的配料量Q7=Q（1-P）/K（1-F2）
式中：P—石墨配比10%
Q7=10000×（1-0.10）/1×（1-0.04）=9375噸/年
石墨的配料量Q8=QP/K（1-F2）
Q8=10000×0.10/1×（1-0.04）=1041.7噸/年
酚醛樹脂Q9= Qq1/K（1-F2）
式中：q1—酚醛樹脂外加量，q1=3%
Q9=10000×0.03/1×（1-0.04）=312.5噸/年
外加防氧化劑金屬鋁粉Q10
Q10= Q×q1/K(1－F1)(1－F2)
式中q1金屬鋁粉的外加量，q1=3%
Q10=10000×3%/1×(1－0) ×(1－4%) =312.5噸 /年
（6）總破粉碎量Q11=Q(1-P)/K(1-F2)(1-L3)
式中：L3—原料加工運輸損失 L3=2%
Q11=10000/1×（1-0.04）（1-0.02）=10629.3噸/年
電熔鎂砂（包括回收的廢磚和干燥廢坯）的破粉碎量
Q12=Q(1-P)/K(1-F2)(1-L3)
Q12=10000×(1-0.10)/1×(1-0.04) ×(1-0.02)=9566.3噸/年
(7)總磨碎量Q13= Qq2/K（1-F2）(1-L3)
式中：q2—管磨機細(xì)粉的加入量q2=20%
Q13=10000×0.20/ 1×（1-0.04）（1-0.02）=2125.9噸/年
（8） 原料倉庫總存放量
Q14=Q[(1-W2)+P(W2-W3)]/ K（1-F2）(1-L3)(1-L1)(1-W2)
式中：L1—原料倉庫中的損失 L1=0.5%
W2—石墨在原料倉庫中的水分 W2=0.5%
W3—配料時石墨的水分 W3=0.5%
Q14=10000(1-0.005)/(1-0.04)(1-0.02)(1-0.005)(1-0.005)=10682.7
噸/年
1. 其中電熔鎂砂的存放量
Q15=Q(1-P)/K（1-F2）(1-L3)(1-L1)-QT[F2+K1F1(1-F2)]/K1(1-F2)
式中：T—干燥廢品回收率 T=95%
K1—換算系數(shù)，取K1=K
Q15=10000× (1-0.10)/ 1×（1-0.04）（1-0.02）×(1-0.005) -10000×0.95×0.04/1×(1-0.04)=9218.6噸/年
2. 其中回收的廢磚廢坯存放量
Q16= QT[F2+K1F1(1-F2)]/K1(1-F2)
10000×0.95×0.04/1×(1-0.04)=395.8噸/年
3. 石墨存放量Q17=QP(1-W3)/K（1-F2）(1-L3)(1-L1)(1-W2)(1-L1)
Q17=10000×0.10/1×(1-0.04) ×(1-0.02) ×(1-0.005) ×(1-0.005)=1030.7噸/年
Q18=Qq1/K(1-F2)(1-L5)
式中：L5—酚醛樹脂的貯運損失 L5=2%
Q18=10000×0.03/1×(1-0.04)(1-0.02)= 318.9噸/年
4. 防氧化劑金屬鋁粉的存放量Q19= Qq2/K(1-F2)(1-L6)
L6—鋁粉貯運損失，L6=2%
q2—鋁粉外加量，q2=3%
Q19=10000×0.03/1×（1-0.03）×（1-0.02）=315.6噸/年
1)鋼包鎂碳磚MT18B,9000噸/年
1、 物料種類的配比
DMS97.5：82 %
石墨：18 %
酚醛樹脂：3 %（外加）
Al小寫粉 ：3%（外加）
2、顆粒級配