年產2.8萬噸鎂碳磚生產車間設計【含CAD圖紙+文檔】

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摘要 鎂碳磚是70年代初出現(xiàn)的，先是在超高功率電爐，接著在轉爐、爐外精煉爐上使用，獲得了非常好的效果。由此，人們才認識到石墨、碳素材料和高溫耐火氧化物之間結合所產生的作用。斷裂韌性差、高溫剝落、抗渣滲透性差，這是高溫燒成耐火制品的致命缺點，含碳耐火制品的出現(xiàn)突破了這些弱點。在鎂碳磚中氧化鎂和石墨之間彼此相互包裹，不存在傳統(tǒng)概念中的所謂燒結；石墨具有熱傳導系數(shù)高，彈性模量低，熱膨脹系數(shù)小，不容易被熔渣 浸潤等優(yōu)點，因此，由于石黑的引入，使爐襯耐火制品的斷裂韌性和抗渣滲透性有本質的改善。鎂碳磚的主要特征是在微觀結構上形成碳的結合物，這種結合是由有機結合劑在高溫下結焦碳化形成的。 關鍵詞：鎂碳磚，生產工藝，車間設計 Abstract Magnesia carbon brick is appeared in the early 70 s, first in ultra high power electric furnace, and then used in the converter, the refining furnace stove, obtained the very good effect. As a result, people realize the combination between graphite, carbon materials and high temperature refractory oxide generated by the function. Poor fracture toughness, high temperature peeling, slag resistance is poor, it is high temperature firing the fatal defects of refractory products, carbon refractory products breakthrough of these weaknesses. Magnesium oxide in magnesia carbon brick each other between graphite and packages, there is no so-called sintering in traditional concept; Graphite with high heat transfer coefficient, low elastic modulus, thermal expansion coefficient is small, not easy to slag Infiltration, etc, therefore, due to the introduction of the graphite, the fracture toughness of lining refractory products and the nature of the resistance to slag penetration has improved. The main characteristic of magnesia carbon brick is in the combination of the carbon content is formed on the microstructure, the combination is formed by coking organic binder in high temperature carbonization. Key Words: Magnesia carbon brick, production technology, workshop design 目 錄 摘要 I Abstract Ⅱ 1 緒論 1 1.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史及其應用 1 1.1.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史 1 1.1.2 鎂碳磚的應用 1 1.2 鎂碳磚的分類、性能及其損毀機理 3 1.2.1 鎂碳磚的分類 3 1.2.2 鎂碳磚的性能 5 1.2.3 鎂碳磚的損毀機理 5 1.3 鎂碳磚的發(fā)展前景 6 2 工藝部分 7 2.1 生產工藝要點 7 2.1.1 原料選擇 7 2.1.2 破粉碎 10 2.1.3 篩分 11 2.1.4 物料的貯存 11 2.1.5 配料 11 2.1.6 混練 12 2.1.7 成型 12 2.1.8 干燥 12 2.1.9 成品倉庫 13 2.2 工藝流程 13 2.2.1 工藝流程簡述 13 2.2.2 工藝流程論證 13 2.3 工藝參數(shù) 15 2.4 物料平衡計算 16 2.5 生產設備 21 2.6 倉庫設施 23 3 生產技術檢查系統(tǒng)說明 24 3.1 檢查內容 24 3.2 檢查方法 24 3.3 檢查制度 25 4 車間安裝、檢修與維護措施 26 5 生產車間除塵及安全措施 27 6 本設計的主要特點 28 致謝 29 參考文獻 30 附 錄 31 一. MT-14B轉爐煉鋼用鎂碳磚計算 31 二. MT-10A轉爐煉鋼用鎂碳磚計算 34 三．原料倉庫的選擇計算 38 四．破粉碎設備的選擇計算 40 五．成型設備選擇計算 42 六．干燥工段的計算 43 七．成品倉庫的計算 45 1 緒論 1.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史及其應用 1.1.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史 自上世紀70年代起, 鎂碳磚行業(yè)不斷發(fā)展。日本的渡邊明等人首先研制成功了鎂碳磚。1988年島田康平等提出將高純燒結鎂砂制鎂碳磚用于轉爐上。同年, 聯(lián)邦德國的Arno Gardziella 博士提出耐火制品中作為結合劑和碳形成劑的酚醛樹脂的選擇標準; Tadeusz Rymon Lipinski等 研究了吹氧轉爐鎂碳磚中金屬添加物的反應。意大利的 B.DE Benedetti等研究了樹脂結合鎂碳磚的耐侵蝕性。1991年鹿野弘等對鎂碳磚的透氣性進行了一系列的研究。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構的影響。1998年國外研究人員發(fā)現(xiàn)高粘性玻璃添加物可提高鎂碳磚的抗氧化性和抗水化能力。我國于上世紀80年代開始研究鎂碳磚, 1991 年黃向東等人對鎂碳磚用結合劑合成工藝及性能進行了研究。1994年胡超群等使用鎂碳磚代替原有材料作電弧爐內襯, 提高了爐襯的使用壽命。1998 年謝建明等研制出鋁鎂碳磚用瀝青結合劑。1999 年姚金甫等人研制出中間包等離子加熱用導電鎂碳磚,并投入實際應用[1]。 1.1.2 鎂碳磚的應用 鎂碳磚廣泛應用于轉爐、電爐和鋼包爐內襯以及鋼包渣線等部分。圖1.1是鋼包結構示意圖及各部位所用耐火材料見表1.1。圖1.2是轉爐結構示意圖，表1.2是轉爐使用的耐火材料[2]。 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） 表 1 .1 鋼包用耐火材料 渣線 包壁 耳軸 包殼 永久襯 包底 透氣塞 水口 包沿 圖 1.1 鋼包結構示意圖 圖1.1是鋼包結構示意圖 2 圖 1.2 轉爐結構示意圖 表1.2 轉爐工作襯各部分的性能要求及所用耐火材料 部位 要求 爐口部位 應砌筑具有較高抗熱震性和抗渣性，耐熔渣和高溫爐氣沖刷，并不易粘鋼。即使粘鋼也易于清理的鎂碳磚。 爐帽部分 應砌筑抗熱震性和抗渣性能好的鎂碳磚。主要用MT-14B 爐襯的裝料側 除應具有較高抗渣性和高溫強度外，還應耐熱震性好。一般砌筑添加氧化劑的鎂碳磚。主要用MT-14A。 爐襯的出鋼側 受熱震影響較小，但受鋼水的熱沖刷作用，采用與裝料側相同級別的鎂碳磚，厚度可稍薄些。 兩側耳軸部分 除受吹煉過程的侵蝕外，其表面無渣層覆蓋，因此襯磚中的碳極易被氧化，此外又不太好修補，所以侵蝕嚴重。主要用MT-14A 渣線部分 這個部位與熔渣長時間接觸，是受熔渣侵蝕的嚴重的部位。出鋼側渣線隨出鋼時間而變化，不夠明顯；但排渣側，由于強烈的熔渣侵蝕作用，再加上吹煉過程中轉爐腹部遭受的其他作用，這兩種繁榮共同作用，侵蝕較為嚴重。主要用MT-14A 熔池部分 在吹煉過程中雖然受鋼水的沖蝕作用，但與其他部位相比，損傷較輕。主要用MT-14B 出鋼口部分 出鋼口受高溫鋼水侵蝕和溫度急劇變化的影響，損毀較為嚴重，因此應砌筑具有耐沖蝕性好，抗氧化性高的鎂碳磚，一般產用整體鎂碳磚，或組合磚的MT-14A 1.2 鎂碳磚的分類、性能及其損毀機理 鎂碳磚是用鎂砂加石墨的碳結合高溫復合材料。由于石墨的存在, 碳結合的鎂碳磚提高和改進了鎂磚的性能。鎂碳磚對液態(tài)渣不浸潤, 比鎂磚具有更良好的抗侵蝕性能。特別是具有鎂磚不具備的, 非常良好的抗渣性、抗熱沖擊性能, 這是鋼鐵用耐火材料需要的最重要的性質。 1.2.1 鎂碳磚的分類 國標將目前生產的鎂碳磚分為7類，含碳量為5%、8%、10%、12%、14%、16%、18%。含碳量高，其抗氧化和抗浸蝕性能越好，這就是碳在鎂碳磚中最重要的作用（見表1.3）[3]。含碳量增加到25%~30%，強度降低，耐磨性差，但用在電弧爐和轉爐耳軸部位時也取得較好的效果。每類又可以按鎂砂MgO含量分級，每類又分A、B、C三種，因而共有21種牌號（見表1.4）[4]。 表 1.3 三種含碳量不同的鎂碳磚脫碳層深度變化 鎂碳磚碳含量 顯氣孔率 % 碳含量 % 熱傳導率 W·m·K 鎂砂含量 MgO% SiO2含量 % 脫碳層深度mm，1200下1小時 未加石墨 8.5 3.30 4~8 99.05 0.10 5 10%石墨 8.5 12.0 11~15 98.10 0.75 2 20%石墨 8.5 22.0 18~22 97.30 1.35 1 表 1.4 不同牌號鎂碳磚理化性能 產品 顯氣孔率/% ≤ 體積密度/(g/cm3) 常溫耐壓強度/MPa 高溫抗折強度 （1400℃,30min） /MPa w(MgO) /% ≥ w(C) /% ≥ MT-5A 5.0 3.15±0.08 50 — 85 5 MT-5B 6.0 3.10±0.08 50 — 84 5 MT-5C 7.0 3.00±0.08 45 — 82 5 MT-8A 4.5 3.12±0.08 45 — 82 8 MT-8B 5.0 3.08±0.08 45 — 81 8 MT-8C 6.0 2.98±0.08 40 — 79 8 MT-10A 4.0 3.10±0.08 40 6 80 10 MT-10B 4.5 3.05±0.08 40 — 79 10 MT-10C 5.0 3.00±0.08 35 — 77 10 MT-12A 4.0 3.05±0.08 40 6 78 12 MT-12B 4.0 3.02±0.08 35 — 77 12 MT-12C 4.5 3.00±0.08 35 — 75 12 MT-14A 3.5 3.03±0.08 40 10 76 14 MT-14B 3.5 2.98±0.08 35 — 74 14 MT-14C 4.0 2.95±0.08 35 — 72 14 MT-16A 3.5 3.00±0.08 35 8 74 16 MT-16B 3.5 2.95±0.08 35 — 72 16 MT-16C 4.0 2.90±0.08 30 — 70 16 MT-18A 3.0 2.97±0.08 35 10 72 18 MT-18B 3.5 2.92±0.08 30 — 70 18 MT-18C 4.0 2.87±0.08 30 — 69 18 以產品原料質量來劃分，鎂碳磚可分為高、中、低3檔，如表1.5[5]. 表 1.5 鎂碳磚的劃分 品種 主要原料 高檔鎂碳磚 大結晶電熔鎂砂、98電熔鎂砂、96以上天然鱗片石英 中檔鎂碳磚 97電熔鎂砂、94以上天然鱗片石英 抵擋鎂碳磚 重燒鎂砂、高純鎂砂、94以上天然鱗片石英 1.2.2 鎂碳磚的性能 1) 低氣孔率和密實結構：磚越致密，氣孔率越低。原料越純，越能抗熔渣侵蝕，。電熔鎂砂比燒結鎂砂致密，方鎂石結晶較大，因而電熔鎂砂耐化學腐蝕和氧化鎂被還原蒸汽的性能得到改善。 2) 抗熱沖擊性能：鎂碳磚具有良好的抗熱沖擊性能。從微觀上來看，在于方鎂石和石墨膨脹不一致產生微小裂紋，宏觀上卻阻止了裂紋的發(fā)展。因為石墨和方鎂石間結合比較弱，這就很容易設想裂紋將不能通過石墨，所以鎂碳磚具有優(yōu)良的抗熱沖擊性能。另外良好的熱傳導率，也是提高抗熱沖擊性能的一個因素。 3) 熱傳導率：鎂碳磚熱傳導率較高，是其它磚的三到四倍，石墨的含量對熱傳導率大小有關。熱傳導率的提高提高了鎂碳磚的熱擴散率，提高了鎂碳磚的抗熱沖擊性能。 4) 抵抗鋼水和渣侵蝕的性能: 石墨的潤濕角大,使鎂碳磚對鋼水和渣不浸潤。鎂碳磚的熱穩(wěn)定性很好, 使用時磚在熱狀態(tài)下磚縫連接得緊密, 這些性質和條件使鎂碳磚具有良好的 耐浸蝕性能[6]。 1.2.3 鎂碳磚的損毀機理 鎂碳磚對鋼水和渣不浸潤, 工作面內沒有明顯的變質層。鎂碳磚損毀的機理是由于受爐內FeO、CO2 、O2的氧化脫碳作用。損毀過程是脫碳疏松腐蝕沖刷浸蝕。高碳鎂磚含有較多的抗氧化的石墨，所以爐襯壽命長。鎂碳磚在使用中要盡可能避免與空氣中CO2 、O2 等氣體產生氣相接觸脫碳。在使用時磚的背面應涂上防氧化層, 或用磚料填充, 以免背面氧化脫碳[7]。 1.3 鎂碳磚的發(fā)展前景 自鎂碳磚問世以來，已經歷了 40 多年的歷程。雖然鎂碳磚的技術發(fā)展已進入了高峰時期，但是隨著冶金行業(yè)的不斷發(fā)展，對鎂碳磚的要求不斷提高，特別是在鎂碳磚力學性能和抗氧化性能方面的要求越來越高。以前傳統(tǒng)的生產工藝和配方設計已經很難滿足工業(yè)生產的需要。 我國鎂碳磚的生產現(xiàn)狀是以鎂砂、石墨為基料，用酚醛樹脂作結合劑復合而成的一種高效、節(jié)能的新型耐火材料，但還是處于發(fā)展的較低級階段。我們可以通過以下方法改進鎂碳磚。 1）我們可以從原料下手，把主要的研究方向放在新型結合劑、抗氧化劑、低碳化進行綜合研究。 2）工藝條件的改進如粒度分布調整、調整壓制方法等方法，并通過對試樣密度以及耐壓強度的測量分析研究總結規(guī)律，從而提高鎂碳磚的力學性能，以取得最佳的使用效果。 3）利用新工藝對廢棄鎂碳磚的中和利用，減少耐火材料的廢棄，增大耐火材料的利用率，以提高經濟效益和社會效益，構建“節(jié)約型社會”，走可持續(xù)性發(fā)展道路。 2 工藝部分 2.1 生產工藝要點 （1）原料要求：鎂碳磚是指以鎂砂和石墨為主要原料生產的耐火制品。為了提高制品質量和抗侵蝕能力，本次設計生產中利用的是電熔鎂砂。 （2）顆粒組成：顆粒組成確定的原則應符合最緊密堆積原理和有利于燒結。一般粗顆粒、中顆粒、細顆粒按照所需磚的要求科學配比，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、結合劑和添加劑等進行配料。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，且設備對物料完全封閉，防塵性能好。因此本設計采用高速混煉機進行物料的混合。 （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)因空氣被壓縮而產生的過壓廢品，因此可采用高壓成型。 （6）干燥：坯需經干燥車送入隧道干燥器在250~300℃之間高溫下作用,排除水分，物料與結合劑固化。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數(shù)量和質量都在不斷提高。 2.1.1 原料選擇 鎂碳磚的主要原料包括：燒結鎂砂或電熔鎂砂，鱗片狀石墨，金屬鋁粉，以及有機結合劑酚醛樹脂。 （1）原料的選取 1）鎂砂的選取 優(yōu)質鎂砂原料的條件：SiO2<1%，CaO、SiO2的值應該在1.8~2.8的范圍內，F(xiàn)e2O3+Al2O3含量小于1%，B2O3<0.05%，盡可能選擇SiO2含量低的鎂砂。 鎂砂可分為電熔鎂砂，燒結鎂砂，鎂碳磚中主要使用的是電熔鎂砂，這是因為電熔鎂砂方鎂石發(fā)育完全，結晶粒粗大、顆粒的體積密度大，是生產鎂碳磚中主要選用的原料, 化學成分見表2.1。 表 2.1 鎂砂化學成分 指標 鎂砂 MgO％ ≥ SiO2％ ≤ CaO% ≤ Al2O3% ≤ Fe2O3% ≤ 燒失% 體積密度g/cm3 ≥ 電熔鎂砂 98.5 97.0 0.4 1.5 1.0 1.5 0.2 0.3 0.4 0.8 — 3.5. 3.45 燒結鎂砂 97.5 95.0 — 1.6 — 1.6 — — — — 0.3 0.3 3.30 3.20 近年來, 有日本學者對電熔鎂砂中的MgO 含量與侵蝕深度之間的關系（如圖2.1），以及鎂碳磚的抗渣性與鎂砂中方鎂石晶粒大小之間關系（如圖2.2），進行研究。 圖 2.1 鎂砂化學成分與侵蝕深度之間的關系 圖2.2鎂碳磚抗渣性與鎂砂中方鎂石晶粒大小之間的關系 從圖2.2中可以看出，生產鎂碳磚不僅要注意鎂砂的純度, 而且還要注意選用大結晶的電熔鎂砂,并希望CaO/SiO2>≥2。在充分考慮上述因素后, 鎂碳磚選用方鎂石結晶晶粒大、結合力強、雜質少的高氧化鎂含量的鎂砂作為主要原料, 這種鎂砂不僅能降低方鎂石晶體被硅酸鹽相分割程度, 減少熔渣對晶界的侵蝕速度, 還可以提高鎂砂與石墨高溫共存時的穩(wěn)定性。此外, 由于其體積密度大、結合力強, 在鎂砂加工過程中可得到邊界棱角鮮明的顆粒, 加強與基質的鑲嵌結合, 提高鎂砂顆粒在鎂碳磚中的穩(wěn)定性。 鎂碳磚在生產過程中鎂砂顆粒的大小非常關鍵,其蝕損過程大致為以下3個方面: a) 方鎂石顆粒與石墨在高溫真空下產生固相反應如下: MgO+ C Mg + CO 生成的鎂蒸汽和CO 揮發(fā)。 b) 方鎂石顆粒被熔渣化學熔損, 包括外來爐渣及鎂砂雜質中的各類氧化物的熔損。 c) 鎂碳磚工作層基質氧化脫碳后, 其結合強度降低。在爐渣的滲透及沖刷下, 方鎂石顆粒脫離磚體被沖刷裹進爐渣內[8]。 2）石墨的選取 鎂碳磚的碳源選用石墨, 碳鋼液難潤濕能防止爐渣向磚內浸入, 有益于提高磚的抗侵蝕性。鎂碳磚一般選用天然鱗片狀石墨。鱗片狀石墨的熔點在 3700℃左右，其具有片層狀的結構、導熱率高以及熱膨脹系數(shù)和彈性模量低等特點，是優(yōu)秀的制備鎂碳磚的碳素原料。石墨的鱗片厚度隨純度的提高而提高，抗氧化性能也隨之提高，高溫失重變小，但是其價格也就越高。在鎂碳磚生產中需要根據(jù)實際的情況來確定石墨的用量和品質，選用的石墨應分為兩個檔次, 易損部位如耳軸、渣線、裝料側的加長磚宜選用L197 牌號石墨; 其他部位宜選用L195 牌號石墨。對石墨中SiO2 含量應控制在最低范圍。 鎂碳磚的許多性能與石墨有密切的關系，隨著石墨用量增加時，鎂碳磚的熱導系數(shù)和熱穩(wěn)定性提高了，但是體積密度、常溫機械強度、熱膨脹系數(shù)有所下降。 3）結合劑 由于碳素材料的潤濕性差，很難與鎂砂形成高強度復合材料。結合劑是生產鎂碳磚的關鍵材料?，F(xiàn)在生產鎂碳磚多數(shù)選用合成酚醛樹脂作為結合劑。 結合劑具備以下條件[9]： a）常溫下能保持適當?shù)恼扯群土鲃有? 對鎂砂和石墨有良好的潤濕性和親和性, 不產生時效硬化。 b）在熱處理過程中能進一步聚合, 使制品具有較高的強度 c）在升溫過程中應有較高的殘?zhí)夹? 并與其他碳素材料聚合, 使制品有良好的高溫性能。 d）常溫下硬化速度可以控制 e）有害物質含量少，可改善作業(yè)環(huán)境 4）抗氧化劑 鎂碳磚的氧化脫碳是導致其蝕損的重要原因。鎂碳磚脫碳后, 造成了基質疏松、結合強度降低, 被爐渣滲透熔損, 鎂砂骨料脫落。因此向鎂碳磚中添加一些與氧的親和力大于碳的粉末, 可大大提高鎂碳磚的抗氧化能力及高溫強度。 目前主要通過抗氧化劑金屬鋁粉，提高鎂碳磚抗氧化性能?？寡趸瘷C理： a）金屬鋁粉與與氧反應，避免碳與氧反應 b）新生成物相產生體積膨脹，封閉氣孔，磚的致密度增高，阻止熔渣滲透。 c）新生成物相在石墨和氧化鎂間“搭橋”，使其形成牢固結構?？寡趸瘎┑募尤肓恳话銥?%~6%。 2.1.2 破粉碎 （1）粗碎：在原料倉庫內內進行，減小粉碎工段的噪音，粗碎設備選用顎式破碎機。 （2）粉碎：用于制磚生產的原料，由于配料粒度組成要求，一般采用短頭圓錐破碎機，其粒度組成較穩(wěn)定。粉碎后的物料中間顆粒較少，有利于控制磚坯和制品的體積密度和強度。 （3）細磨：細磨粉的細度一般控制在小于0.088mm的大于90%，采用的細磨設備為管磨機。 2.1.3 篩分 篩分就是利用多層的篩子把物料按需求進行分級。達到規(guī)格的篩下料根據(jù)不同的粒度進入相應的料倉，篩上料則是重返破粉碎工段重新破碎。震動篩按照所需要的物料粒度，顆粒粒度為5~3mm、3~1mm、1~0mm，規(guī)定篩網孔徑大小，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。 2.1.4 物料的貯存 原料經過破粉碎、細磨、篩分后，一般則是存放在貯料倉內以供配料時使用。當物料進入料槽時，粗細顆粒開始分層，粗的顆粒滾到料槽的周邊，細粉在卸料口中央部位。當物料卸料時，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。 2.1.5 配料 （1）鎂碳質制品生產中采用多級配料，可獲得較高的體積密度，特別是適當增大粗顆粒及細粉配比，相應減少中間顆粒的比例，可顯著提高磚坯的致密程度。只有符合緊密堆積原理的顆粒組成，才可能獲得致密的坯體結構。多級配料應滿足“兩頭大中間小”原則，盡量減少中間顆粒。 （2）鎂砂的粒度比一般鎂磚粗，這樣可以減少鎂砂粉的表面積，增加其化學穩(wěn)定性，粗顆粒可采用8~0.5mm的顆粒65%，石墨粉18~22%（粒度<100~200目），鎂砂筒磨粉12~14%（粒度<0.1mm）。酚醛樹脂的加入量為5%~8%（以干量計算），再加入之前可加入烏洛托品（六次甲基四胺）0.3%~0.4%，促進樹脂交聯(lián)產生固化作用。 （3）配料時可加入一部分廢磚，但加入量過多影響制品體積密度和高溫性能，加入量一般控制在10%~20%。 （4）為使配料精確，采用重量配料。 配料槽成排分布，料槽數(shù)量應滿足品種和儲存量的要求。并留有1~3個機動料槽。配料料槽的形狀及加料口的位置應有利于減輕顆粒料的偏析?？紤]到顆粒料偏析對配料的影響，每個配料槽的的儲量應按實際儲量的60%~70%計。配料的設備用微機控制的配料車。配料靈活，精確度高。 2.1.6 混練 泥料混練的效果直接關系著制品的質量。因此混煉注意事項: 1) 結合劑預熱至30~ 40 ℃ , 增加流動性。 2) 嚴格控制樹脂加入量,要確保其均勻的潤濕泥料并防止結團,要保證泥料的陳腐時間。 加料順序一般要求為，先加顆粒料待干混均勻后加入結合劑潤濕其表面，然后加入細粉混合至攪拌均勻，這樣可以使細粉均勻的包裹在顆粒表面，有助于保證混料的均勻性及減少細粉的結球。鎂質原料屬于瘠性料，故泥料須強化連混，混合時間一般為15~30分鐘，必須確保總混煉時間。鎂碳磚混料順序為： 鎂砂粗顆粒→鎂砂中顆?！尤渲V砂細粉→金屬鋁粉 2.1.7 成型 成型是指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。鎂碳磚成型應采用大壓力壓磚機，國內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，反復加壓多次。成形時要準確控制泥料重量、確保布料均勻, 加壓應先輕后重的打法，模套上可以設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生層裂。 2.1.8 干燥 磚坯需經干燥車送入隧道干燥器在250~300℃之間高溫下作用,排除水分，物料與結合劑固化，熱處理工序是影響樹脂結合的鎂碳磚強度和殘?zhí)剂康闹匾ば?，因而需要嚴密確定與結合劑相適應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[10]。 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數(shù)量和質量都在不斷提高。 2.1.9 成品倉庫 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準進行。成品庫面積除設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，在設計中盡量計算準確以做到即滿足工廠本身產量的需要同時也不浪費。 2.2 工藝流程 2.2.1 工藝流程簡述 根據(jù)產品的技術要求來指導生產，生產鎂碳磚的原料主要包括電熔鎂砂、石墨、金屬鋁粉、結合劑酚醛樹脂。首先，由汽車將原料運到原料倉庫，電熔鎂砂用丙種堆積方式堆積，袋裝石墨、鋁粉、結合劑普通堆積于原料倉庫。塊狀電熔鎂砂，通過鏟車送料于PEF250400顎式破碎機入口。使原料經PEF250400顎式破碎機粗破，破碎后物料粒度要符合圓錐破碎機的給料粒度，物料經帶式輸送機輸送到破粉碎車間，由帶式輸送機將鎂砂物料輸送到Ф900短頭圓錐破碎機的供料倉進行破碎，原料被破碎后，由TD250斗式提升機提升到樓上，經三層振動篩篩分，鎂砂篩中、下料分別進入5.0~3.0mm，3.0~1.0mm和1.0~0mm的貯料倉，與此同時不合格的篩上料送到Ф900短頭圓錐破碎機的供料倉進行再破碎。部分篩下料1.0~0mm經B=500mm可逆帶式輸送機進到管磨機的供料槽，通過螺旋輸送機進入管磨機進一步的磨碎。，使物料在管磨機中細磨成小于0.088mm的細粉，磨好的細粉由螺旋輸送機送到細粉料倉，等待配料。金屬鋁粉，石墨，通過客貨電梯送到料倉層，由電動葫蘆運送到相應的料倉中。結合劑酚醛樹脂由手動托盤運送到外加劑料倉中。物料準備就緒后用電子配料車將各種粒度的電熔鎂砂顆粒，細粉，石墨，金屬鋁粉進行配料，配好的物料直接進入600L高速混練機，經15-20min的混練后，泥料倒入泥料灌，不合格泥料返回高速混練機重新混合。用橋式起重機將泥料罐吊到壓磚機供料倉，用壓磚機成型，成型成品放在干燥車上，送到干燥工段的存放處等待干燥，采用隧道式電加熱干燥器干燥，干燥后經3噸電拖車將窯車拉到干燥車存放處，磚坯冷卻后進行檢選，不合格的廢磚運回原料倉庫以備后用，合格的磚坯包裝后進入成品庫。 2.2.2 工藝流程論證 （1）原料倉庫. 由于接近原料產地和產量大的原因，原料在原料倉庫存放時間較短，本設計的原料有電熔鎂砂97.5、電熔鎂砂96、石墨、酚醛樹脂、防氧化劑Al粉。原料倉庫采用單側封閉式卸料的方式，原料之間設有擋墻來防止原料混料。 （2） 破碎工段 顎式破碎機為間歇作業(yè)，效率較低，在相同產量條件下與其他破碎機相比，允許入料塊度較大。 短頭圓錐破碎機具有產品中間顆粒少，揚塵較少及破碎部件磨損較輕的特點，其缺點是破碎比小。 管磨機用于磨碎各種原料、熟料、廢坯及廢磚，為混合工序。根據(jù)工藝不同，入磨料可用粉碎后未經篩分的料、或篩分后的篩上料、篩中料、及篩下料。耐火廠的磨碎系統(tǒng)，一般不配置篩分設施，而用加料量控制出料細度。一般規(guī)定<0.088毫米的細粉應不少于85%，操作較好是，可達90~95% 原料是經過推車送入顎式破碎機進行粗破，然后通過傳送帶到短頭圓錐破碎機細碎，接著通過振動篩篩分，篩上料返回圓錐破碎機再次破碎，篩下料進入各自料倉。生產中所需要的粉料通過管磨機進行磨粉。 （3）配料工段 生產時根據(jù)需要采用微機控制三斗稱量車進行自動稱料，自動化程度高，生產效率高，產品質量好。 （4） 混料工段 濕碾機為間歇式混合設備，能使泥料混拌均勻和使顆粒間捏合密實?；旌显O備內的混合作業(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合劑加入，細分最后加入。 鎂碳磚的加料順序一般要求為： 鎂砂粗顆粒→鎂砂中顆?！尤渲V砂細粉+石墨+金屬鋁粉，必須確?？偦鞜挄r間。 （5） 成型設備 成型設備應滿足磚坯組織致密和均勻，外型光潔整齊、無夾層及裂紋等要求。磚坯質量的優(yōu)劣除與顆粒配合及泥料的塑性等因素有關外，還取決于成型壓力與壓制工藝等因素。摩擦壓磚機機體結構簡單、維修方便、換模迅速以及設備較低，用于壓制磚型較大，外形復雜的磚。 （6） 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，不會產生有害物質影響制品質量。 由于產量比較大，本設計選用了5條電加熱隧道干燥器，干燥后制品水分一般控制小于1%。 2.3 工藝參數(shù) 本設計的粒度配比見表2-3。 表2-3 鎂碳磚配料比 磚　　種 配　比 (%) 外加劑(%) 電熔鎂砂97.5 石墨 金屬鋁粉 酚醛樹脂 MT-14A 86 14 3 3 MT-10C 90 10 3 5 本設計鎂碳磚生產的混合制度見表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) MT-14A 900 20 MT-10C 900 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 (%) 熱風進 口溫度 (℃) 熱風 出口溫(℃) 24500×1200×1650 3 1000 14 2 3.0~4.0 ＜0.5 200 40~50 2.4 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) 轉爐鎂碳磚 MT14A 鎂碳磚 MT10C 名稱 符號 干燥綜合廢品率 F2 2 2 泥料的循環(huán)混練量 F3 10 10 鎂碳磚的配比系數(shù) K 1 1 石墨配比 P 14 10 石墨的灼減量 L2 0 0 石墨在原料倉庫中的水分 W2 0.5 0.5 配料時石墨的水分 W3 0 0 電熔鎂砂水分 W1 0 0 酚醛樹脂外加量 q1 3 3 金屬鋁粉的外加量 q2 2 2 原料加工、運輸損失（包括破粉碎、配料、混合成型工序） L3 2 2 管磨機加入量 q3 20 20 原料在倉庫中的存放損失 L1 0.5 0.5 干燥廢品回收率 T 95 95 換算系數(shù) K1 K1=K K1=K 酚醛樹脂的貯運損失 L5 2 2 鋁粉貯運損失 L6 2 2 車間生產班制見表2-7 表 2-7 生產班制 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 MT-14A制磚部分物料平衡見表2-8。 表 2-8 MT-14A制磚部分物料平衡表 生產工序 項　　　目 符號 生產班制 日／班／時 物料量，噸 年 日 班 時 原料倉庫 原料倉庫總存放量 其中：電熔鎂砂97.5 回收廢磚坯 石墨 酚醛樹脂 金屬鋁粉 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 Q17 365/2/8 20944 17611 388 2945 625 416 57.38 48.25 1.06 8.07 1.71 1.14 2.87 24.12 0.53 4.03 0.86 0.57 3.59 3.02 0.066 0.50 0.11 0.071 破碎 總破碎量DMS97.5 Q10 365/2/8 17909 49.07 24.53 3.07 磨碎 總磨碎量DMS97.5 Q11 365/2/8 4165 11.41 5.71 0.71 配料 總配料量 其中：電熔鎂砂97.5 石墨 酚醛樹脂 金屬鋁粉 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 365/2/8 20408 17551 2857 612 408 55.91 48.08 7.83 1.68 1.12 27.96 24.04 3.91 0.84 0.56 3.49 3.01 0.49 0.10 0.070 混合 成型 總混合量 總成型量（指成型后的合格磚坯） Q4 Q3 365/2/8 22676 20408 62.13 55.91 31.06 27.96 3.88 3.49 干燥 成品庫 總干燥量 總成品量 Q2 Q1 365/3/8 20408 20000 55.91 54.80 18.64 18.26 2.33 2.28 MT-10C制磚部分物料平衡見表2-9。 表2-9 MT-10C 制磚部分物料平衡表 生產工序 項　　　目 符號 生產班制 日／班／時 物料量，噸 年 日 班 時 原料倉庫 原料倉庫總存放量 其中：電熔鎂砂96 回收廢磚坯 石墨 酚醛樹脂 金屬鋁粉 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 Q17 365/2/8 20940 18449 388 2103 625 416 57.37 50.55 1.06 5.76 1.71 1.14 28.69 25.27 0.53 2.88 0.86 0.57 3.59 3.16 0.066 0.36 0.11 0.071 破碎 總破碎量DMS96 Q10 365/2/8 18742 51.34 25.67 3.21 磨碎 總磨碎量DMS96 Q11 365/2/8 4165 11.41 5.71 0.71 配料 總配料量 其中：電熔鎂砂96 石墨 酚醛樹脂 金屬鋁粉 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 365/2/8 20408 18367 2041 612 408 55.91 50.32 5.59 1.68 1.12 27.96 25.16 2.80 0.84 0.56 3.49 3.15 0.35 0.10 0.070 混合 成型 總混合量 總成型量（指成型后的合格磚坯） Q4 Q3 365/2/8 22676 20408 62.13 55.91 31.06 27.96 3.88 3.49 干燥 成品庫 總干燥量 總成品量 Q2 Q1 365/3/8 20408 20000 55.91 54.80 18.64 18.26 2.33 2.28 MT-14A制磚部分物料平衡系數(shù)見表2-12。 表 2-12 MT-14A 制磚部分物料平衡系數(shù)表 電熔鎂砂97.5與石墨比 綜合成品率 6.14:1 98% 破、粉碎 總破、粉碎量 DMS97.5 17909 干燥 總干燥量 干燥廢品量 20408 408 總磨粉量DMS97.5 4165 原料倉庫 總存放量 DMS97.5 廢磚廢坯 石墨 外加酚醛樹脂 外加鋁粉 20944 17611 388 2945 625 416 總成型量（系指合格磚坯量） 配比系數(shù)（k值） 總混合量 20408 1 22676 配料 總配料量 DMS97.5 石墨 外加酚醛樹脂 鋁粉 20408 17551 2857 612 408 酚醛樹脂 625 MT-10C制磚部分物料平衡系數(shù)見表2-13。 表2-13 MT-10C制磚部分物料平衡系數(shù)表 電熔鎂砂97.5與石墨比 綜合成品率 9:1 95% 破、粉碎 總破、粉碎量 電熔鎂砂96 18742 干燥 總干燥量 干燥廢品量 20408 408 總磨粉量 4165 原料倉庫 總存放量 電熔鎂砂96 廢磚坯 石墨 外加酚醛樹脂 外加鋁粉 20940 18449 388 2103 625 416 總成型量（系指合格磚坯量） 配比系數(shù)（k值） 總混合量 20408 1 22676 配料 總配料量 電熔鎂砂96 石墨 外加酚醛樹脂 外加鋁粉 20408 18367 2041 612 408 樹脂存放量 625 2.5 生產設備 根據(jù)設備的選型計算得到主機平衡表，見表2-14。 表 2-14 主機平衡表 工序 名稱 設備及規(guī)格 產品 主機作業(yè)率 （%） 　　生產能力（噸／時） 　　設備臺數(shù)（臺） 要求主機產量 主機臺時產量 要求主機臺數(shù) 設計的臺數(shù) 破碎 PEF250×400顎式破碎機 MT14A MT10C 80 3.8 4 12~15 0.32 0.33 1 粉碎 Ф900短頭圓錐破碎機 MT14A MT10C 60 5.1 5.3 4~4.5 1.3 1.33 3 磨碎 Φ1500×5700管磨機 MT14A MT10C 75 0.95 0.95 2.5~3 0.38 0.38 1 混合 600L高速混練機 MT14A MT10C 70 5.5 5.5 2.7 2.03 2.03 5 成型 1000噸摩擦壓磚機 1200噸液壓壓磚機 MT14A MT10C 70 90 4.9 3.8 1 1 4.9 3.8 5 4 干燥 干燥器24.5米5條 — 100 4.7 0.7 4.3 5 輔助設備（提升和運輸設備）見表2-15 表 2-15 輔助設備表 設備名稱及規(guī)格 數(shù)量 備注 B=500可逆皮帶輸送機 2 — 帶式輸送機 2 — Φ1000×3500單倉空氣輸送泵 螺旋輸送機 1 — TD250斗式提升機 4 — 熱處理設備見表2-16 表2-16 熱處理設備 名稱 規(guī)格（長×寬×高）m 數(shù)目/輛 干燥器 24.5×1.2×1.65 3 干燥車 成型工段 1.2×0.85×1.45 18 干燥器內 100 等待干燥 38 晾磚場地 38 檢修場地 2 2.6 倉庫設施 本設計的原料倉庫為封閉式，單側卸料。其中各種原料的運輸方式見表2-17。 表2-17 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 推車 石墨 汽車 推車 Al粉 汽車 推車 廢磚、廢坯 推車 推車 各種原料和成品貯量、堆放方式及倉庫的規(guī)格見表2-18。 表 2-18 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 丙種堆積 30 18.95 24 石墨 帶裝 30 6 Al粉 帶裝 30 6 成品庫 成品磚 堆積 30 84 24 3 生產技術檢查系統(tǒng)說明 3.1 檢查內容 成品車間的生產技術檢查內容見表3-1。 表 3-1 檢查內容 品種 測試內容 轉爐煉鋼用鎂碳磚MT-14B 體積密度、顯氣孔率、常溫耐壓強度、 抗氧化性、高溫抗折強度 轉爐煉鋼用鎂碳磚MT-10A 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)定應按國家頒布標準和有關規(guī)定的內容執(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 （2）YB耐火材料測試次數(shù)見表3-2[11] 表 3-2 耐火材料測試次數(shù) 品種 化學分析 荷重軟化溫度 顯氣孔率 常溫耐壓強度 抗氧化性 轉爐煉鋼用鎂碳磚MT-14A 1/2 1/4 1 1 1/5 轉爐煉鋼用鎂碳磚MT-10C 1/2 1/4 1 1 1/5 3.3 檢查制度 生產技術檢查制度如表3-3[12]。 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 化學分析 1 0.088-0.1 mm粉料 6～8件/次 荷重軟化溫度 1 Ф36×50圓柱體 1件/爐 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、檢修與維護措施 （1）安裝，檢修與維護措施如下： 1） 車間廠房內所有設備的安裝、出入大門、通道、樓層、設備提升時用的孔洞，以及各層設備安裝、檢修時用的起吊設備等需統(tǒng)籌配置。 2） 高層廠房，當樓上安裝有設備的情況下，一般設安裝口。 3） 需經常檢修的設備部件，凡超過200公斤以上的設有檢修起重梁。 4） 檢修時放置檢修設備或其部件的場地，不小于最大剛換部件所需放置面積的兩倍及其他拆卸附件所需的面積，并留有檢修工段必要的的操作面積。 5） 各車間設備的維修，各工段設有維修用的工具、器材。潤滑油及常用小備件的存放間。 6） 各工段考慮電焊電源及36伏局部安全照明，以便工段內檢查工作和小量修補與維修等使用。 （2） 生產車間安全措施 設計把塵源車間設在最小頻率風向的上風側，并且與住宅區(qū)、變電所、化驗室等保持適當距離。合理的工藝流程減少了物料搬運環(huán)節(jié)，降低物料落差。同時加強設備、管道和料倉的密閉，減少漏風，提高機械化。自動化水平，減少人工操作，選擇適當?shù)呐棚L量。 安全措施： （1） 在耐火材料工廠車間內，生產廠房為高層廠房，樓梯應有護欄。 （2） 在陰暗處應設有照明設施。 （3） 對設備應定期檢查以防隱患。 （4） 生產車間應設有安全員，定期對職工進行安全教育。 （5） 在容易放生事故的地方，設有提示語。 5 生產車間除塵及安全措施 設計把塵源車間設在最小頻率風向的上風側，并且與住宅區(qū)、變電所、化驗室等保持適當距離。合理的工藝流程減少了物料搬運環(huán)節(jié)，降低物料落差。同時加強設備、管道和料倉的密閉，減少漏風，提高機械化、自動化水平，減少人工操作，選擇適當?shù)呐棚L量。 主要除塵方法： （1）物料加濕； （2）設備密封； （3）灑水清掃和濕抹設備。 主要用除塵設備是旋風除塵器其優(yōu)點是：設備構造簡單，價格便宜，除塵效率高（可達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）在耐火材料工廠車間內，生產廠房為高層廠房，樓梯應有護攔。 （2）在陰暗處應設有照明設施。 （3）對設備應定期檢查以防隱患。 （4）生產車間應設有安全員，定期對職工進行安全教育。 （5）在容易發(fā)生事故的地方，設有提示語。 6 本設計的主要特點 本設計的主要特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面： （1）采用了流槽或流管輸送物料，避免了物料自由墜落，設法減少物料的落差，從而減少物料在倒運和處理過程中的飛散量，改善工人工作環(huán)境。 （2）原料倉庫，顎式破碎機至于地下，方便進料，無須抓斗，降低成本。 （3）工藝流暢，布局合理。 （4）考慮經濟效益，廢磚回收再利用。 致謝 在田琳老師以及其他老師的的精心指導和嚴格要求下，我基本上完成了這次畢業(yè)設計，綜合能力有所提高，貫穿了四年所學的知識得到了應用，對無機非金屬材料工程有了進一步的了解。 在畢業(yè)設計期間，老師不厭其煩的指導我，使我的設計不斷完善，此次設計傾注了導師大量的心血。導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，平易近人的人格魅力對我影響深遠，使我掌握了基本的研究方法，是我今后學習工作的動力。在此，謹向各位導師表示崇高的敬意和衷心的感謝。同時也感謝各位同學對我的關心和幫助。 參考文獻 [1]王世峰, 陳士冰.鎂碳磚發(fā)展及生產工藝改進的研究[J].山東輕工業(yè)學院學報,2010,24(3)：1. 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