年产30000吨铝镁碳和30000吨镁碳砖砖生产车间设计

毕业设计论文任务书课题方向无机非金属材料课题名称年产60000吨镁碳砖生产车间设计设计类论文类生产实际科研实际社会实际其它来源课题类别课题来源一、毕业设计论文要求、设计参数1、产品方案LMT76电炉用铝镁碳砖30000吨/年MT10A电炉用镁碳砖30000吨/年2、产品理化指标项目AL2O3MGOMGOC显气孔率体积密度G/CM3常温耐压强度MPA02MPA荷重软化开始温度高温抗折强度/MPA1400，30MINLMT767614882905516706MT10A80104310403、原料技术条件指标牌号AL2O3FE2O3CAOMGOK2ONA2OMGOSIO2CAOIGL水份体积密度G/CM3组成MMFC挥发份GA185851804044310GA17070802006065275DMS979715015003345050LG1009505100M9512酚醛树脂124液体乌洛托品粉状金属AL粉200M4、设计内容工艺流程图1张，生产车间总平面图1张，生产车间平面图35张，剖面图45张，设备表1张，设计说明书一份。二、毕业设计论文专题部分指导教师签字月日院长系主任签字年月日年产30000吨铝镁碳和30000吨镁碳砖砖生产车间设计摘要本设计主要阐述了年产3万吨铝镁碳质和3万吨镁碳质耐火砖厂在设计中的重大问题以及方案的选择。首先，根据设计要求，设计原则，产品镁碳砖的工厂的规模和生产方法，确定出生产的工艺过程，原料配比和颗粒的组成，各个车间的工作制度等。其次，进行物料平衡计算，主机平衡计算，根据计算结果进行设备选型。再根据设备在工厂中的安装要求及检修要求进行车间房布置。本设计具有厂房布局合理，空间利用充分，有利于日后生产规模扩大，选用除尘设备改善工作环境保证工人的身体健康，对废砖坯进行回收处理利用，降低成本，厂区接近原料产地，原料的存放时间相对较短等特点。关键词工艺设计；铝镁碳砖；镁碳砖；便于规模扩大THEDESIGNOF30000TONSALUMINUMMAGNESIUMCARBONAND30000TONSMAGNESIUMCARBONTRANSFERFACTORYABSTRACTTHISDESIGNMAINLYFRUSTRATEDTHEANNUALOUTPUTOF30000TONSOFALUMINUMMAGNESIUMCARBONREFRACTORYBRICKANDMAGNESIUMCARBONREFRACTORYBRICKFACTORIESONMAJORISSUESANDSOLUTIONSINTHEDESIGNOFCHOICEFIRSTOFALL,ACCORDINGTOTHEDESIGNREQUIREMENTS,DESIGNPRINCIPLES,THEPRODUCTOFMAGNESIACARBONBRICKFACTORYSCALEANDPRODUCTIONMETHODS,THEPROCESSOFPRODUCTION,RAWMATERIALPROPORTIONINGANDPARTICLECOMPOSITION,EACHWORKSHOPWORKINGSYSTEM,ETCSECOND,MATERIALBALANCECALCULATION,THEHOSTBALANCECALCULATIONS,EQUIPMENTSELECTIONACCORDINGTOCALCULATIONRESULTSACCORDINGTOEQUIPMENTINSTALLATIONANDREPAIRREQUIREMENTSOFWORKSHOPINTHEFACTORYROOMLAYOUTTHISDESIGNHASTHEFACTORYRATIONALLAYOUT,SPACEUSEFULLY,ISADVANTAGEOUSTOTHESCALEOFPRODUCTIONEXPANDEDINTHEFUTURE,DUSTREMOVALEQUIPMENTTOIMPROVEWORKINGCONDITIONSSELECTEDTOENSURETHATWORKERSHEALTH,TORECYCLINGUSEOFWASTEBRICKS,REDUCECOST,THEFACTORYCLOSETOTHERAWMATERIAL,RAWMATERIALSTORAGETIMEISRELATIVELYSHORT,ETCKEYWORDSPROCESSDESIGN；AL2O3MGOCBRICKS；MGOCBRICKS；EASYTOSCALE目录摘要1ABSTRACT2目录3绪论511镁碳砖的发展历史212镁碳砖的组成及性能213镁碳砖的应用214镁碳砖的现状和发展前景22工艺部分221生产工艺要点2211原料2212破粉碎2213筛分2214物料的贮存2215配料2216混练2217成型2218干燥2219成品仓库222工艺流程2221工艺流程简述2222工艺流程论证223工艺参数224物料平衡计算225生产设备226仓库设施23生产技术检查系统说明231检查内容232检查方法233检查制度24车间安装、检修与维护措施25生产车间除尘及安全措施26本设计的主要特点2致谢2参考文献2附录311物料的平衡计算312原料仓库的选择计算383破粉碎设备的选择计算394成型设备选择计算415干燥工段的计算436成品仓库的计算44绪论11镁碳砖的发展历史镁碳砖是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1。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2，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。随着炉外精炼和连铸等新技术的发展，钢水温度提高及钢水在钢包内停留时间延长，使钢包内衬耐火材料侵蚀更加严重。铝镁碳砖因具有良好的抗渣侵蚀性和抗热震性而广泛用于精炼钢包3，80年代曾推广应用铝镁质整体浇铸内衬。这种内衬整体性好，但其因粘渣钢使内衬拆除困难，同时侵蚀不均匀，使用寿命短。当铝镁碳砖问世后，许多大中型钢包相继采用铝镁碳砖取代整体打钢包，从而提高了钢包寿命。在高铝质基质中，掺加MGO粉，可以在高温下形成铝镁尖晶石，提高砖的使用性能为了提高铝镁质不烧砖的抗渣性、热展稳定性，掺加了适量的碳素材料，为了提高砖的抗氧化性，掺加了适量的抗氧化剂。添加金属铝粉的铝镁碳砖中，由于金属铝在700OC以上生成AL4C3，同时AL2O3可以与MGO反应生成MGAL2O4当温度进一步升高时AL4C3可以直接分解或者与CO反应生成AL2O3，新生成的A12O3和MGAL2O4并产生体积膨胀，填充了气孔，有效地阻止了石墨的氧化。由于石墨的存在增大了砖与炉渣的润湿角，阻碍了熔渣向砖内的渗透，所以砖的抗渣侵蚀性明显提高。加之如果原料为电熔棕刚玉中的AI2O3，含量比铝矾土的高，而且结晶大，晶体之间连接紧密，杂质含量少，故其在高温下比较稳定，而且其在高温下形成的低熔物较铝矾土的要少4。所以，含有电熔棕刚玉的铝镁碳砖的抗渣性比加铝矾土的强，也即棕刚玉含量高，铝矾土含量低将提高铝镁碳砖的抗渣侵蚀性能。5铝镁碳砖具有抗侵蚀、抗剥落、抗氧化、不粘渣等特点。现在，铝镁碳在连铸钢包上大量使用，并在一定程度上缓解了连铸钢包寿命低的矛盾。因此，开发更加优良的铝镁碳砖便成为了可以促进连铸行业向前发展的动力和必须。12镁碳砖的组成及性能镁碳砖是以MGO为基质的碳系耐火材料。以镁砂为主,加入适量电熔镁砂、鳞片状石墨及液体酚醛树脂做结合剂,经机压成型,制成的不烧耐火制品。铝镁碳砖是以AL2O3为基质的碳系耐火材料。以优质高铝矾土熟料为主,加入适量电熔镁砂、鳞片状石墨及液体酚醛树脂做结合剂,经机压成型,制成的不烧耐火制品。为了能够抵抗高温钢水和渣液的剧烈冲刷和化学侵蚀，特选用矾土作主原料，并适量配入镁砂和石墨，使之在使用过程中，基质部分能形成熔点高、抗渣性能良好的MA尖晶石熔点2135这样整个工作衬实际上是以矾土作骨料，基质部分由AL2O3、MA尖晶石和石墨所组成，石墨能起到抗渣液和钢水侵透的作用，AL2O3,MA尖晶石在基质中形成骨架。配料中加入少量镁砂是为了提高砖的抗渣性,增加砖的高温塑性。加入少量石墨的作用是在于提高砖的抗渣浸润与氧化镁在高温下可以生成耐火度较高的镁铝尖晶石,使砖的高温稳定性提高。但加入石墨后为避免其低温氧化反应破坏材料的各项性能，以低碳为宜。结合剂采用酚醛树脂结合剂。铝镁碳砖的矿物组成主要是镁铝尖晶石、刚玉、莫来石、碳素与玻璃相等。在性能上这种砖较之高铝砖具有更高的热震稳定性与抗渣性。不仅强度高,耐渣蚀,且有不收缩、不崩裂、不剥落、耐冲刷、不粘渣、不污染钢液等优点,是一种优质的碳系耐火材料。613镁碳砖的应用镁碳砖以其耐火度高、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中炉衬部分。铝镁碳砖主要应用在转炉和钢包上。图11是钢包用镁碳砖。图12是用于转炉生产的铝镁碳砖砖型。钢包一般包括永久层、工作层、渣线层、包底砖、塞棒、座砖和水口砖等。由钢壳、耐火材料内衬和启闭控制系统构成，其截面一般为圆形。大型钢包为增大容量，采用椭圆形，以不改变吊车龙门钩跨距，桶的整个外型呈上大下小的圆台形。钢包底面，小型为平面，大型桶则为凸面。图111为钢包结构图7。图111钢包结构图11镁碳砖砖型图12铝镁碳砖14镁碳砖的现状和发展前景MGOC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，以镁砂高温烧结,具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特性。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8。20世纪90年代初，随着我国矾土基合成铝镁尖晶石这种耐火原料投入工业化生产，我国的多家耐火材料科研机构和生产企业相继开发出了多种使用性能不同的钢包用矾土基铝镁尖晶石浇注料。由于这类浇注料中配入了一定比例的预合成镁铝尖晶石，使浇注料的抗侵蚀性能和抗剥落性能大大提高，其使用性能优于水玻璃结合的铝镁浇注料。在各类钢包上使用取得了良好的使用效果。铝镁碳砖是以特级高铝矾土熟料，电熔镁砂、烧结镁砂和石墨为原料，以液体酚醛树脂做结合制成的不烧制品。含碳钢包衬砖在使用过程中会造成钢水增碳，对冶炼洁净钢、低碳钢和超低碳钢非常不利。为了满足洁净钢、低碳钢和超低碳钢冶炼的需要，开发了高档铝镁不烧砖（无碳不烧砖）。高档铝镁不烧砖在钢包上使用取得了良好的效果，使用寿命达到甚至超过了含碳钢包衬砖，同时减少了钢水增碳。高档铝镁（尖晶石）浇注料高档铝镁（尖晶石）浇注料所用原料有刚玉（电熔刚玉、烧结刚玉等）、高纯电熔镁砂、高纯铝镁尖晶石（电熔和烧结）等。结合剂有纯铝酸钙水泥、AL2O3微粉、高纯SIO2微粉等。在对于各种氧化镁含量添加到钢包用铝链碳砖中的作用进行的研究。各种组分均表明在任何给定的温度下，随着温度的提高和加热周期次数的增加，其残余膨胀呈逐新增加，随着镁含量的增加永久膨胀的量也增加。经三种温度下的加热周期循环以后X射线衍射的试样表明，尖晶石的形成量制约了永久性膨胀即随着温度的升高和镁含量的增加形成的尖晶石量也随之增加。在任何温度下随着周期次数的增加尖晶石的量也增加。增加镁含量提高了铝镁碳砖的耐铝和耐硅镇静渣的能力。92工艺部分21生产工艺要点（1）原料要求铝镁碳砖是指以矾土及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，使铝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。在铝镁碳砖的制作中，除了高铝矾土及电熔镁砂外，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。矾土是瘠性物料，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，使砖坯增加机械强度，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，我国的矾土及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。211原料1矾土及电熔镁砂和石墨的技术指标如表211。表211原料技术条件指标牌号AL2O3FE2O3CAOMGOK2ONA2OMGOSIO2CAOIGL水份体积密度G/CM3组成MMFC挥发份GA185851804044310DMS979715015003345050LG1009505100M9512酚醛树脂124液体金属AL粉200M2原料的选择1矾土的选择铝矾土又称矾土或铝土矿,主要成分是氧化铝,系含有杂质的水合氧化铝,是一种土状矿物。白色或灰白色,因含铁而呈褐黄或浅红色。密度394G/CM3,硬度13,不透明,质脆。极难熔化。不溶于水,能溶于硫酸、氢氧化钠溶液。用铝矾土数量的技术条件等级化学成分/耐火度体积密度AL2O3CAOFE2O3特级85179030一级80179028二级甲70801790265二级乙60701770255三级506017702452镁砂的选择烧结镁砂由菱镁矿、水镁矿或从海水中提取的氢氧化镁经高温煅烧而成。抗水化能力强。系菱镁矿等镁质原料经高温处理达到烧结程度的产物的统称。用竖窑、回转窑等高温设备一次煅烧或二步煅烧工艺，以天然菱镁矿为原料烧制的镁砂称为烧结镁砂；以菱镁矿等为原料经电弧炉熔炼达到熔融状态冷却后形成的称为电熔镁砂；从海水中提取氧化镁制成的称为海水镁砂。镁砂是耐火材料最重要的原料之一，用于制造各种镁砖、镁碳砖、捣打料、补炉料等。含有杂质较多的，用于铺筑炼钢炉底等。在生产传统的镁质耐火材料时，所强调的是镁砂的高温强度和耐蚀性能。因此，注重镁砂的纯度以及化学成分中的CAO/SIO2比和B2O3含量。CAO/SIO2过低，系统中就会出现CMS，C3MS2等低熔点含镁硅酸盐液相，从而增加了液相量若CAO/SIO22，则形成C2S高温相，液相量少，因此，CAO/SIO22是必要的，镁砂中的B2O3含量与熔损指数之间表现出很强的相关性，随着B2O3含量的增加，熔损指数增大。由于B2O3存在于方镁石的晶界上，使晶界的耐火性能降低，并形成较多的低熔点硅酸盐矿物，熔渣很容易沿着晶界侵入，将方镁石分离成小单晶体，从而促进了方镁石向熔渣中流失。另外，由于B2O3的存在，促进了MGO和C的反应，使砖的组织结构劣化，加速了砖的损耗。因此，用作镁碳砖的镁砂，B2O3含量要严格控制在07以下。我国的天然镁砂基本上不含B2O3，这是我国镁砂在制造镁碳砖方面具有很大的优越性。电熔镁砂主晶相方镁石晶粒发育良好，晶体粗大，直接结合程度高，结构致密，而少量硅酸盐和其他结合矿物相呈孤立状分布。这一结构特点使使电熔镁砂比烧结镁砂更耐高温，在氧化氛围中，能在2300以下保持稳定，高温结构强度、抗渣性和常温下抗水化性均较烧结镁砂优越，电熔镁砂更充分的地发挥出方镁石的一些优越性能。表221为各国电熔镁砂的理化指标，为了便于电熔镁砂的生产和选择使用，对电熔镁砂按理化指标划分成，其理化指标见表222。综上所述，欲生产出高质量高强度的镁碳砖，须选择电熔镁砂，CAO/SIO22，体积密度334G/CM3，结晶发育良好，镁砂本身气孔率3的镁砂。所以本设计选用电熔镁砂表221各国电熔镁砂的理化指标10化学成分/中国加拿大法国奥地利日本MGO98509706978197319858CAO085168129108099FE2O3038063025027008AL2O3020017075065008SIO2038047031020027CAO/SIO2224357430540367体积密度/GCM3352354353358351平均晶体直径/M222454222235530本设计中选择表222电熔镁砂的技术指标指标牌号MGOSIO2CAO颗粒体积密度G/CM3备注DMS979715153453石墨的选择石墨是碳质元素结晶矿物，它的结晶格架为六边形层状结构。每一网层间的距离为340，同一网层中碳原子的间距为142。属六方晶系，具完整的层状0A0A解理。解理面以分子键为主，对分子吸引力较弱，故其天然可浮性很好。将碳加入镁质耐火材料中的思想起源于这种观点即碳不易受到熔渣的润湿。事实上，碳能阻止熔渣进入砖的结构中。石墨材料具有很高的热稳定性而不熔化，特别具有挠性。在镁质耐火材料中配入一定数量的石墨有利于提高耐蚀能力和抗熔渣渗透能力，含15石墨的MGOC砖耐蚀性能好，高于15石墨的MGOC砖，由于容易受到环境气氛的影响，其耐蚀性能则在很宽的范围内变化。配入MGOC砖中石墨的数量是随炉子的种类，同一种炉子中不同的使用部位以及各自的操作条件而异。当采用通用配方生产MGOC砖时，炉渣中氧化铁含量和出钢温度愈高，其含碳量应愈低。但是，当采用全碳基质配方生产MGOC砖时，其碳含量提高到20以上，炉渣中氧化铁的含量、冶炼温度和出钢温度高时，却有利于提高MGOC砖的使用寿命。当使用大粒度（88741用两堆镁砂每月堆积量（2765570460928）/12268875吨/月268875/2112803688741用两堆L118952379米L218952379米石墨每月堆放量（32209032209）/1253682吨/月L3取6米废砖坯每月堆放量（1187511875）/1219792吨/月L4取6米铝粉每月堆放量（9422062814）/1213086吨/月L5取6米酚醛树脂每月堆放量（9566395663）/1215944吨/月L6取6米仓库的总长度LL1L2L3L4L5L6NF2L端N料堆间隔数目N5F料堆间的距离，料堆间设隔离墙F1米L仓库端部无效区15LL1L2L3L4L5L6NF2L端379379666651251148原料仓库长为115米宽为24米，石墨、废砖、树脂和铝粉采用相对堆放，实际原料仓库长为108米，宽为24米。3破粉碎设备的选择计算1、颚式破碎机的选择主机要求产量GN吨/小时GYK1K2K3K18小时/班，K22班/天，K3365天/年，主机作业率80求出GN镁（28699478316）/（8236580）717吨/小时GN矾23915/（8236580）512吨/小时主要设备规格颚式破碎机PEF400600，生产能力1520吨/小时（高铝矾土），2025吨/小时（镁砂）设备台数N1GN镁/G台717/20036取1台N2GN矾/G台512/15034取1台破碎镁砂和矾土共需2台颚式破碎机。2、900短头圆锥破碎机主机要求产量GNGYK1K2K3K18小时/班，K22班/天，K3365天/年，主机作业率70选择设备规格选择设备规格900短头圆锥破碎机，生产能力4045吨/小时（镁砂），3540吨/小时（矾土）求出GN镁（28699478316）/（8236570）819吨/小时GN矾23915/（8236570）585吨/小时设备台数N1GN镁/G台819/40205取3台N2GN矾/G台585/35167取2台共需4台圆锥破碎机1管磨机GN镁（637755478316）/（8236575）255吨/小时GYK1K2K3GN矾159439/（8236575）036吨/小时GYK1K2K3K18小时/班，K22班/天，K3365天/年，主机作业率75选择设备规格15005700管磨机生产能力2530吨/小时（镁砂），2025吨/小时（矾土）设备台数N1GN镁/G台255/25102取2台N2GN矾/G台036/20018取1台共需2台管磨机2混练机选择设备规格750L高速混练机，混合能力28吨/小时K18小时/班，K22班/天，K3365天/年，主机作业率70主机要求产量GN（34722223472222）/（8236570）GY1GY2K1K2K31699吨/小时设备台数NGN/G台1699/28607取7台4成型设备选择计算砖号长宽高体积CM3T120230150/1207523288T7030075/651503150T42301726525714T8738080/6022559850要求制品体积密度按照30G/CM3计算。MT10A选T120型砖，230150/1207523288立方厘米和T70型砖，30075/761503150立方厘米各50产量用630吨摩擦压砖机GH台QM1F/TGH台为压砖机的小时产量，T/H台，Q为压砖机的台班砖坯生产的块数550块/班台，M为每块砖坯重量M12328830699KG/块，M2315030945KG/块，F为砖坯的废品率4，T为每班生产时间一般按65H计GH台为压砖机每小时产量T120型砖GH1550699（14）/650568吨/小时T70型砖GH2550945（14）/650768吨/小时GH台GH1GH2056807681336GN131250/8236507764吨/小时GY1K1K2K3N1GN1/1336764/1336572取6台LMT76选T4型砖2301726525714立方厘米和T87型砖38080/6022559850立方厘米产量各50用1000吨摩擦压砖机M125714307714KG/块，M2598503017955KG/块GH台为压砖机每小时产量T120型砖GH15507714（14）/650627吨/小时T70型砖GH255017955（14）/651462吨/小时GH台GH1GH2062714622089GN31250/3652807764设备台数N764/2089366取1000T摩擦压砖机4