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年產(chǎn)2萬噸鎂碳磚生產(chǎn)車間設(shè)計 1 緒論 1.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史 鎂碳磚是20世紀70年代興起的新型耐火材料，最早由日本九洲耐火材料公司渡邊明首先開發(fā)，它是以鎂砂（高溫燒結(jié)鎂砂或電熔鎂砂）和碳素材料為原料，用各種碳質(zhì)結(jié)合劑制成的耐火材料。由于MgO–C磚具有耐火度高、抗熱震性優(yōu)良和抗侵蝕能力強等優(yōu)良特性而被廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)，如轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼。 在日本研發(fā)出樹脂結(jié)合MgO–C磚后，西歐開發(fā)了瀝青結(jié)合的MgO–C磚，其殘?zhí)剂考s為10%，由于價格低于樹脂結(jié)合MgO–C磚，故被成功地用于水冷電爐中的高溫熱點部位，同時也用于轉(zhuǎn)爐。 我國在1980前后年開始研究含碳耐火材料，并被列入國家“七五”(1985~1989)科技攻關(guān)項目。1987年鞍鋼三煉鋼廠在轉(zhuǎn)爐上試用MgO–C磚后，僅用一年時間就超額完成了“七五”轉(zhuǎn)爐爐齡達千次的攻關(guān)目標。發(fā)展到目前，全國各大中小鋼廠已普遍推廣使用MgO–C質(zhì)耐火材料作為轉(zhuǎn)爐和電爐的爐襯。 隨著冶煉技術(shù)的進步對耐火材料的新要求，低碳鎂碳耐火材料成為鎂碳耐火材料新的發(fā)展熱點。低碳MgO–C磚一般是指總含碳量不超過8%、由鎂砂與石墨通過有機結(jié)合劑結(jié)合而成的MgO–C磚，降低碳含量可明顯降低材料的熱導(dǎo)率。近年來，對精煉鋼包用低碳量、性能優(yōu)異的低碳鎂碳磚的開發(fā)受到國內(nèi)外業(yè)界的重視，這方面的研究開發(fā)工作已取得一定的成果，展現(xiàn)了良好的發(fā)展前景。 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，低溫熱處理而成的耐火制品。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。 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 1.3鎂碳磚的應(yīng)用 鎂碳磚主要應(yīng)用在轉(zhuǎn)爐和鋼包上，轉(zhuǎn)爐的各部位爐襯的工作條件不同，所以用的鎂碳磚有所不同。圖1.1是鋼包用鎂碳磚。 圖1.1 鎂碳磚磚型 圖1.2是轉(zhuǎn)爐示意圖 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(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 國外最初生產(chǎn)鎂碳磚時采用的是高純燒結(jié)鎂砂，隨著對鎂碳磚使用過程的深入研究發(fā)現(xiàn)，高溫下有如下反應(yīng)：?MgO+C→Mg↑+CO↑?? 這個反應(yīng)一般在1650℃開始，到l750℃時反應(yīng)加劇，這是鎂碳磚使用過程中損耗的重要原因之一，也是鎂碳磚在1700℃以上使用損耗明顯加劇的原因。鎂砂中的雜質(zhì)SiO2，F(xiàn)e2O3?等對上述反應(yīng)有促進作用，因此，希望鎂砂有較高的純度。? 電熔鎂砂相對燒結(jié)鎂砂來說，結(jié)晶結(jié)構(gòu)更完整，對碳的還原作用也更穩(wěn)定，特別是大結(jié)晶電熔鎂砂這些特征表現(xiàn)得更為突出，所以鎂碳磚的生產(chǎn)開始轉(zhuǎn)向使用電熔鎂砂?？紤]到碳的結(jié)合狀態(tài)和結(jié)合劑的浸潤性，也可以電熔鎂砂燒結(jié)鎂砂混合使用。我國的鎂碳磚基本上是使用電熔鎂砂。鎂碳磚的使用結(jié)果表明，用MgO含量高、方鎂石相結(jié)晶顆粒大、鈣硅比大于2的鎂砂，生產(chǎn)鎂碳磚效果最好。 2.1.2石墨 石墨是鎂碳磚中另一個基本組分。石墨具有很好的耐火材料基本特性，主要理化指標：固定碳85％～98％，灰分13％～2％(主要成分SiO2，Al2O3等)，相對密度2．09～2．23，熔點3640K(揮發(fā))。由于石墨非常容易被氧化，所以長期以來沒有引起人們的重視。鎂碳磚使用過程中，石墨的氧化有三種原因：(1)空氣中氧對石墨的氧化；(2)渣中氧化物對石墨的氧化；(3)石墨本身所含雜質(zhì)氧化物對石墨的氧化。這些氧化物主要指SiO2和Fe2O3。鎂碳磚中雜質(zhì)氧化物和石墨反應(yīng)后，造成磚體結(jié)構(gòu)疏松，透氣性增大、強度下降，這是鎂碳磚損毀的內(nèi)因。因此，生產(chǎn)鎂碳磚大都選用純度高、磷片結(jié)晶大的石墨。 2.1.3防氧化劑 ?在鎂碳磚的損毀過程中，石墨的氧化是最主要的原因之一。由于氧化失碳，致使磚體結(jié)構(gòu)疏松，強度下降。損毀過程遵循氧化失碳→結(jié)構(gòu)疏松→侵蝕→沖刷溶損的路途。為了提高鎂碳磚的抗氧化性，可以加入一定量的添加物，包括硅粉、鋁粉、FeSi合金、CaSi合金、SiC，Si3N4，B4C等。添加物的另一個作用是在耐火氧化物和石墨之間“搭橋”，使石墨和耐火氧化物形成牢固的結(jié)合，這種作用是由于添加物在一定溫度下形成新的礦物相促成的。我國生產(chǎn)鎂碳磚及其他含磷耐火制品，最常用的添加物是鋁粉、硅粉和SiC粉。? 2.1.4結(jié)合劑 結(jié)合劑對鎂碳磚及其他含碳耐火制品來說，作用至關(guān)重要。石墨和耐火氧化物之間沒有互溶關(guān)系，也不可能相互燒結(jié)，常溫下他們要靠結(jié)合劑粘接固化。高溫下，結(jié)合劑則要結(jié)焦碳化，和石墨形成碳結(jié)合，一般這種結(jié)合劑是指樹脂類、瀝青類等有機物。結(jié)合劑高溫結(jié)焦碳化后形成約3％左右的碳，這個量雖然不多，但在鎂碳磚或其他含碳制品中卻是最具有活力的組成部分，對制品的高溫性能有重要影響。我國鎂碳磚或其他含碳制品生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定，其中一個重要原因是結(jié)合劑不穩(wěn)定造成的。 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)指標如表2-1和表2-2所示。 表2-1電熔鎂砂的技術(shù)指標 指標 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 指標 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 在外力的作用下，固體物質(zhì)克服各質(zhì)點間的內(nèi)聚力，使其碎裂的過程稱為粉碎。施加外力的方法一般是以人力、機械力、電力或爆破等。礦山開采大多采用爆破的方?法，而將大塊物料破碎為小粒狀物料，多數(shù)采用機械的方法。根據(jù)處理物料要求的不同，一般可將粉碎分為破碎和粉磨兩個階段。破碎又可分為?粗碎、中碎和細碎三類。粉磨又可分為粗磨、細磨、超細磨三類。破粉碎就是利用顎式破碎機初破，在經(jīng)過圓錐破碎機進行二次破碎，破碎成粒度料（顆粒粒度為5~3mm、3~1mm、1~0mm）進入對應(yīng)粒度料倉，根據(jù)庫存量選擇哪種進入管磨機磨細粉。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。 2.2.3 篩分 篩分是指顆粒大小不同的混合物料通過單層或多層篩面按粒度分成若干個不同粒級的作業(yè)。物料中粒度大于篩孔尺寸的顆粒留在篩面上成為篩上物，物料中粒度小于篩孔尺寸的顆粒透過篩面成為篩下物。? 通常用一個篩面可以得到兩種產(chǎn)物，用幾個篩孔尺寸依次不同的篩面進行篩分時，可得到不同粒度級別的產(chǎn)物。通過篩分所得到產(chǎn)物的數(shù)目比篩面數(shù)目多一個。 2.2.4 物料的貯存 原料經(jīng)過破粉碎、細磨、篩分后，一般則是存放在貯料倉內(nèi)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。 2.2.5 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，尤其是適當增大粗顆粒及細粉配比，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。 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?，因而需要嚴密確定與結(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。 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準進行。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)可逆帶式輸送機進入管磨機磨細粉，產(chǎn)生的細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。混練結(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行檢選，合格的磚坯由工人進行包裝外賣，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行粗破，然后通過傳送帶到圓錐破碎機細碎，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(chǎn)中所需要的粉料通過管磨機進行磨粉。 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行自動稱料，自動卸料進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砂細粉+石墨+金屬鋁粉，必須確?？偦鞜挄r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3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 MT14B 86 14 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 MT14B 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 (%) 熱風進 口溫度 (℃) 熱風 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) 電爐鎂碳磚 MT10A（%） 轉(zhuǎn)爐鎂碳磚 MT14B（%） 名稱 符號 原料在倉庫中的存放損失 L1 2 2 原料水分 W1 5 5 原料洗滌損失 L4 — — 原料干燥或風干后的水分 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 14 86 3 管磨機加入量 q3 30 25 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 3 3 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 MT14B，% 鋼包鎂碳磚 MT10A，% 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 — — 原料干燥或風干后的水分 W3 0 0 原料的灼減量 L2 0.3 0.3 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 14 86 3% 3% 10 90 3% 3% 管磨機加入量 q3 24 24 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制磚部分物料平衡見表2.9。 表2.9 MT10A制磚部分物料平衡表 生產(chǎn)工序 項目 符號 生產(chǎn)班制 日/班/時 物料量/噸 年 日 班 小時 原料倉庫 原料倉庫總存放量 其中：電熔鎂砂97.5 廢磚廢坯 石墨 Q13 Q14 Q15 Q16 365/2/8 365/2/8 365/2/8 365/2/8 17973.314957.6 499.482516.3 48.24 40.98 1.37 6.89 24.62 20.489 0.68 3.45 3.08 2.561 0.09 0.43 樹脂庫 樹脂總存放量 Q8 365/2/8 309.28 1.44 0.72 0.09 破、粉碎 總破粉碎量 其中電熔鎂砂97.5、廢磚廢坯 Q10 Q11 365/2/8 365/2/8 17883.4 15379.8 49.00 42.14 24.50 21.06 3.06 2.63 磨碎 總磨碎量 Q13 365/2/8 4292.0 11.76 5.88 0.73 配料 總配料量 其中：電熔鎂砂97.5 石墨 外加樹脂 Q5 Q6 Q7 Q8 365/2/8 365/2/8 365/2/8 365/2/8 17525.7 15072.1 2453.6 525.8 48.02141.29 6.72 1.44 24.00 20.7 3.36 0.72 3.00 2.59 0.42 0.09 混合 成型 熱處理 成品庫 總混合量 總成型量(指成型后的合格磚坯) 總熱處理量 總成品量 Q4 Q3 Q2 Q 365/2/8 365/2/8 365/3/8 365/2/8 19473.017525.717525.7 10000 53.35 48.02 48.02 46.58 26.68 24.01 24.01 23.29 3.33 3.00 3.00 2.91 表2.10 MT14B制磚部分物料平衡表 生產(chǎn)工序 符號 生產(chǎn)班制 日/班/時 物料量，噸 年 日 班 小時 原料倉庫 原料倉庫總存放量 其中：電熔鎂砂97.5 廢磚廢坯 石墨 Q13 Q14 Q15 Q16 365/2/8 365/2/8 365/2/8 365/2/8 8458.0 7377.12235.1 845.8 23.17 20.21 0.64 2.32 11.59 10.11 0.32 1.16 1.45 1.26 0.04 0.14 樹脂庫 樹脂總存放量 Q17 365/2/8 252.5 0.69 0.35 0.04 破、粉碎 總破粉碎量 其中電熔鎂砂97.5、廢磚廢坯 Q10 Q11 365/2/8 365/2/8 8415.7 7574.2 23.06 20.75 11.53 10.38 1.44 1.30 磨碎 總磨碎量 Q12 365/2/8 2019.8 5.53 2.77 0.35 配料 總配料量 其中：電熔鎂砂97.5 石墨 外加樹脂 Q6 Q7 Q8 Q9 365/2/8 365/2/8 365/2/8 365/2/8 8247.4 7422.7 824.7 247.4 22.60 20.34 2.26 0.68 11.30 10.17 1.13 0.34 1.41 1.27 0.14 0.04 混合 成型 熱處理 成品庫 總混合量 總成型量(指成型后的合格磚坯) 總熱處理量 總成品量 Q4 Q3 Q2 Q 365/2/8 365/2/8 365/3/8 365/2/8 9163.88247.4 8247.4 10000 25.11 22.60 22.60 21.92 12.55 11.30 11.30 10.96 1.57 1.41 1.41 1.37 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 3 成型 800噸摩擦壓磚機 1000噸摩擦壓磚機 1200噸液壓機 — — — — 7 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 14 干燥器內(nèi) 60 晾磚場地 24 檢修場地 2 班制原因 24 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 54 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MT14B 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)按國家頒布標準和有關(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[7] 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措施 安裝、檢修與維護的原則如下： 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，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：物料加濕、設(shè)備密封。 主要除塵設(shè)備是旋風除塵器其優(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)習和李國華老師的指導(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，在李國華老師的精心細致的指導(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)，在此對李國華老師表示深深的謝意。同時也給本次設(shè)計提供幫助的李國華老師表示最真誠的敬意和感謝！ 感謝所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成自己的設(shè)計。感謝我的同學(xué)和朋友，在我所做設(shè)計的過程中給予我了很多素材，還在設(shè)計和排版等過程中提供熱情的幫助。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 [1]張文杰，李楠．碳復(fù)合耐火材料．北京：科學(xué)出版社，1990：1-2 [2]吳淑芳.鎂碳磚的使用生產(chǎn)工藝.冶金用含碳耐火材料論文集.貝金冶金工業(yè)部《耐火材料編輯部》1988，54 [3] 王誠訓(xùn)．MgO-C質(zhì)耐火材料[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1995.10． [4] 全躍，鎂制材料生產(chǎn)與應(yīng)用[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2008.2 [5] 王維邦，耐火材料工藝學(xué)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2007.8. [6] 《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. [7] 《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 1物料的平衡計算 一· MT—10A電爐鎂碳磚10000噸/年 1、物料種類的配比 DMS 97.5 石墨 酚醛樹脂 Al粉 90% 10% 3﹪ 3﹪ 注：酚醛樹脂為結(jié)合劑，鋁粉為抗氧化劑。 DMS 97.5顆粒級配 5～3 3～1 1～0 DMS97.5細粉 35﹪ 25﹪ 10﹪ 30﹪ 2、計算 （1）總成品量：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=3% Q2=10000/（1-0.03）=10309.28噸/年 熱處理廢品量：f2= Q2-Q=QF2/（1-F2） f2=10000×0.03/（1-0.03）=309.28噸/年 （3）總成型量：Q3=Q2=10309.28噸/年 （4）總混合量：Q4=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% K—鎂碳磚的配比系數(shù) K=1-[P（L2+W3- L2 W3）+（1-P）W1] 式中：P—石墨的配比，P =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=1-[0.10（0+0—0×0）+（1-0.10）×0]=1 Q4=10000/1×（1-0.03）×（1-0.1）=11454.75噸/年 （5）總配料量：Q5=Q/K（1-F2） Q5=10000/1×（1-0.03）=10309.28噸/年 A：其中電熔鎂砂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噸/年 B：石墨的配料量：Q7=QP/K（1-F2） Q7=10000×0.10/1×（1-0.03）=9278.35噸/年 C：外加酚醛樹脂：Q8= Q×q1/K（1-F2） 式中：q1—酚醛樹脂外加量 ，q1=3% Q8=10000×0.03/1×（1-0.03）=309.28噸/年 D：外加防氧化劑金屬鋁粉：Q9 =Q×q2/K(1－F2) 式中：q2金屬鋁粉的外加量，q2=3% Q9=10000×0.03/1 ×(1－0.03) =309.28噸 /年 （6）總破粉碎量：Q10=Q/K（1-F2）（1-L3） 式中：L3—原料加工運輸損失 ，L3=2% Q10=10000/1×（1-0.03）（1-0.02）=10519.67噸/年 電熔鎂砂（包括回收的廢磚和干燥廢坯）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噸/年 （7）總磨碎量：Q12= Qq3/K（1-F2）(1-L3) 式中：q3—管磨機細粉的加入量 ，q3=24% Q12=10000×0.24/ 1×（1-0.03）（1-0.02）=2524.72噸/年 （8）原料倉庫總存放量：Q13=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% W3—配料時石墨的水分 ，W3=0% L3—原料加工運輸損失 ，L3=2% F2—干燥綜合廢品率 ，F(xiàn)2=3% Q13=10000×[(1-0)+0.10×(0-0)]/1×(1-0.03)×(1-0.02)×(1-0.005)×(1-0) =10572.538噸/年 A：其中電熔鎂砂DMS 97.5的存放量Q14 Q14=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)，K1=K F1—燒成系數(shù)， F1=0 L1—原料倉庫中的損失，L1=0.5% P—石墨的配比，P =10% F2—干燥綜合廢品率，F(xiàn)2=3% L3—原料加工運輸損失，L3=2% Q14=10000×(1-0.10)/1×(1-0.03)×（1-0.02）×（1-0.005）-10000×0.95[0.03+1×0（1-0.03）]/1×(1-0.03)=9221.47噸/年 B：其中回收的廢磚廢坯存放量: Q15=Tf2/K1 Q15=309.28×0.95/1=235.052噸/年 C：石墨存放量Q16=QP(1-W3)/K（1-F2）(1-L3)(1-L1)(1-W2) L1—原料倉庫中的損失，L1=0.5% P—石墨的配比，P =10% F2—干燥綜合廢品率，F(xiàn)2=3% L3—原料加工運輸損失，L3=2% 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% W3—配料時石墨的水分，W3=0% Q16=10000×0.10/1×(1-0.03) ×(1-0.02) ×(1-0.005) ×(1-0)=1057.25噸/年 D：酚醛樹脂的存放量 Q17=Qq1/K(1-F2)(1-L5) 式中：L5—酚醛樹脂的貯運損失，L5=2% q1—酚醛樹脂外加量，q1=3% Q17=10000×0.03/1×(1-0.03)×(1-0.02)=315.59噸/年 E：防氧化劑金屬鋁粉的存放量Q18= Qq2/K(1-F2)(1-L6) L6—鋁粉貯運損失，L6=2% q2—鋁粉外加量，q2=3% Q18=10000×0.03/1×（1-0.03）×（1-0.02）=315.59噸/年 二· MT—14B轉(zhuǎn)爐鎂碳磚,10000噸/年 1、物料種類的配比 DMS97.5 石墨 酚醛樹脂 Al粉 86﹪ 14﹪ 3﹪ 3﹪ 注：酚醛樹脂為結(jié)合劑，鋁粉為抗氧化劑。 DMS97.5的顆粒級配 5～3 3～1 1～0 DMS97.5細粉 27﹪ 25﹪ 10﹪ 24﹪ 2、計算 （1）總成品量：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=3% Q2=10000/（1-0.03）=10309.28噸/ 熱處理廢品量：f2= Q2-Q=QF2/（1-F2） f2=10000×0.03/（1-0.03）=309.28噸/年 （3）總成型量：Q3=Q2=10309.28噸/年 （4）總混合量：Q4=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% K—鎂碳磚的配比系數(shù) K=1-[P（L2+W3- L2 W3）+（1-P）W1] 式中：P—石墨的配比，P =14% 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=1-[0.14（0+0—0×0）+（1-0.14）×0]=1 Q4=10000/1×（1-0.03）×（1-0.1）=11454.75噸/年 （5）總配料量：Q5=Q/K（1-F2） Q5=10000/1×（1-0.03）=10309.28噸/年 A：其中電熔鎂砂DMS 97.5的配料量：Q6=Q（1-P）/K（1-F2） Q6=10000×（1-0.14）/1×（1-0.03）=8865.98噸/年 B：石墨的配料量：Q7=QP/K（1-F2） Q7=10000×0.14/1×（1-0.03）=1443.30噸/年 C：外加酚醛樹脂：Q8= Q×q1/K（1-F2） 式中：q1—酚醛樹脂外加量 ，q1=3% Q8=10000×0.03/1×（1-0.03）=309.28噸/年 D：外加防氧化劑金屬鋁粉：Q9 =Q×q2/K(1－F2) 式中：q2金屬鋁粉的外加量，q2=3% Q9=10000×0.03/1 ×(1－0.03) =309.28噸 /年 （6）總破粉碎量：Q10=Q/K（1-F2）（1-L3） 式中：L3—原料加工運輸損失 ，L3=2% Q10=10000/1×（1-0.03）（1-0.02）=10519.67噸/年 電熔鎂砂（包括回收的廢磚和干燥廢坯）的破粉碎量 Q11=Q(1-P)/K（1-F2）（1-L3） Q11=10000×(1-0.14)/1×(1-0.03)×(1-0.02)=9046.92噸/年 （7）總磨碎量：Q12= Qq3/K（1-F2）(1-L3) 式中：q3—管磨機細粉的加入量 ，q3=24% Q12=10000×0.24/ 1×（1-0.03）（1-0.02）=2524.72噸/年 （8）原料倉庫總存放量：Q13=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% W3—配料時石墨的水分 ，W3=0% L3—原料加工運輸損失 ，L3=2% F2—干燥綜合廢品率 ，F(xiàn)2=3% Q13=10000×[(1-0)+0.14×(0-0)]/1×(1-0.03