年产48000吨铝镁碳砖生产车间设计【含CAD图纸+文档】
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年产
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年产48000吨铝镁碳砖生产车间设计摘 要本设计主要阐明了年产48000吨铝镁碳质耐火砖厂在设计中的问题和设计方案的选择。首先，根据设计要求、设计原则、铝镁碳砖的生产规模和生产方法，确定出生产的工艺过程、原料配比和颗粒的组成和各个车间的工作制度等。其次，进行物料平衡计算计算、主机平衡计算，根据计算结果选择设备型号，再根据设备在工厂中的安装及检修要求进行车间布置。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，降低成本等特点。关键词：设计；铝镁碳砖；工艺过程 Abstract This design mainly elaborated the annual output of 48000 tons of aluminum magnesium carbon refractory brick factories on issues and solutions in the design of choice. First of all, according to the design requirements, design principles, alumina magnesia carbon brick factory scale and production methods, the process of production, raw material proportioning and particle composition, working system of every workshop etc. Second, material balance calculation, main engine balance calculations, according to calculation results of equipment selection. According to equipment installation and repair requirements of workshop in the factory room layout. This design has the factory rational layout, space use fully, is advantageous to the scale of production expanded in the future, dust removal equipment to improve working conditions selected to ensure that workers health, to recycling use of waste bricks, reduce cost etc.Keywords： Design ；Al2O3-MgO-C Bricks ；Process of crafts目 录摘 要IAbstractII目 录1 绪 论11.1 铝镁碳砖的发展历史11.2 铝镁碳砖的组成及性能21.3 铝镁碳砖的应用21.4 铝镁碳砖的发展现状和前景42 工艺部分52.1 工艺的理论基础52.1.1 原料62.1.2 破粉碎92.1.3 筛分102.1.4 物料的贮存102.1.5 配料102.1.6 混练102.1.7 成型112.1.8 干燥112.1.9 成品仓库112.2 工艺流程112.2.1 工艺流程简述112.2.2 工艺流程论证122.3 工艺参数122.4 物料平衡计算132.5 生产设备172.6 仓库设施183 生产技术检查系统说明193.1 检查内容193.2 检查方法194 车间安装，检修与维护措施205 生产车间除尘及安全措施216 本技术的主要特点21致 谢22参考文献23附 录24一、物料平衡计算部分24二原料仓库的选择计算27三破粉碎设备的选择计算31四成型设备选择计算32五干燥工段的计算32六成品仓库的计算34 1 绪 论1.1 铝镁碳砖的发展历史 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1，80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，国内一些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,如宝钢、武钢、马钢、首钢等。其中，宝钢的钢包最高寿命高达200次，一般包龄均在70次以上。太钢第二炼钢厂由于连铸钢比例不断增加，RH真空处理产量的逐步提高，传统的整体打结包已无法适应二钢生产的需求。为此，在原有铝镁碳砖生产线上，研制开发出了铝镁碳不烧砖取得了预期效果，1997年该砖逐步取代了高铝质耐火浇注料，平均包龄达到75次，1998年之后用量达到了60%，单包寿命达到99次，因此铝镁钢包砖以成本适中，砌筑简单，拆包方便，使用效果好。根据生产需要，钢包砖必须具有良好的综合使用性能，为此，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。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。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。1.2 铝镁碳砖的组成及性能铝镁碳砖是以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。1.3 铝镁碳砖的应用铝镁碳砖主要应用在转炉和钢包上。图1.1是钢包用铝镁碳砖。图1.2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1.3为钢包结构图2。 图1.1 铝镁碳砖砖型 图1.2铝镁碳砖砖型 图1.3钢包结构1.4 铝镁碳砖的发展现状和前景铝镁整体捣打料是以特级高铝矾土熟料做骨料、以特级高铝矾土熟料粉和烧结镁砂粉的混合粉做基质、以液体水玻璃做结合剂配制成的一种可塑性良好的不定形耐火材料。继铝镁捣打料之后，我国又开发了以优质高铝矾土熟料和烧结镁砂为原料，以液体水玻璃做结合剂的铝镁浇注料。该浇注料在“六五”期间首先在小型钢包上推广应用，取得了良好的使用效果。除铝镁捣打料、铝镁浇注料之外，我国还开发了水玻璃结合的铝镁不烧砖，在钢包上使用，寿命比传统的硅酸铝质钢包砖长。本钢160t钢包使用铝镁不烧砖，平均寿命40.56次，比使用三等高铝砖（寿命18.5次）提高1倍多。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、Al 2O3 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3。2 工艺部分2.1 工艺的理论基础（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。铝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，所以铝镁碳砖在我国的生产数量和质量都在不断提高。2.1.1 原料1矾土及电熔镁砂和石墨的技术指标如表2.1。表2.1原料的技术条件 指标牌号Al2O3%Fe2O3%CaO+ MgO%K2O+Na2O%MgO%SiO2%CaO%IgL%水份%体积密度g/cm3组成mmFC%挥发份%GA1-85851.80.40.443.10GA1-7070802.00.60.652.75DMS97971.501.500.33.45050LG()100-950.5100m951.22. 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3.94g/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：（表2.2）。表2.2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850.617903.0一 级800.617902.8二级甲70800.817902.65二级乙60700.817702.55（2）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0.7%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2.4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2.3。综上所述，欲生产出高质量高强度的铝镁碳砖，须选择电熔镁砂，CaO/SiO22，体积密度3.34g/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2.3电熔镁砂的技术指标指标牌号MgOSiO2CaO%颗粒体积密度g/cm3备注DMS97971.51.53.45表2.4各国电熔镁砂的理化指标4化学成分/%中国加拿大法国奥地利日本MgO98.5097.0697.8197.3198.58CaO0.851.681.291.080.99Fe2O30.380.630.250.270.08Al2O30.200.170.750.650.08SiO20.380.470.310.200.27CaO/SiO22.243.574.305.403.67体积密度 /gcm33.523.543.533.583.51平均晶体直径/m2224542222355303.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3.40，同一网层中碳原子的间距为1.42。属六方晶系，具完整的层状解理。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MgO-C砖耐蚀性能好，高于15%石墨的MgO-C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MgO-C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MgO-C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MgO-C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MgO-C砖的使用寿命。当使用大粒度（1mm）石墨时，在MgO-C砖成型过程中产生残余的变形，由于它的校正和石墨的拉制作用，使破坏能增大，因而提高了MgO-C砖的耐剥落性能。当使用细粒子石墨（0.03mm）时，可提高MgO-C砖的致密度。同时其透气度也低。因而难以发生化学反应，从而提高了MgO-C砖的耐蚀性和氧化性能。天然鳞片状石墨六角网状平面中的和平面层的结合力相差很大，因此他具有挠性，石墨破裂通过结构片是非常不容易的。石墨的重要特性是非线性变形，热导率、线膨胀系数和耐压性取决于结构特性，呈各向异性。(1)、热导率：平行于层状方向垂直于层状方向；(2)、线膨胀系数垂直于层状方向平行于层状方向；(3)、耐压性：垂直于层状方向平行于层状方向。天然鳞片状石墨的这种性能对提高镁碳砖的抗热震性有利。此外与熔融金属之间界面张力小，与熔渣之间有很大的湿润角。碳可以减少渣中氧化铁提高渣的熔点。天然鳞片状石墨优异的特性赋予镁制含碳制品良好的抗侵蚀性和耐剥落性，技术指标见表3.1。表2.5 天然鳞片状石墨技术指标名称LG100-98LG100-97LG100-96LG100-95固定碳98979695挥发分1.001.201.201.20水分0.500.500.500.50筛余量757575754.结合剂由于碳素材料的润湿性差，很难与镁砂形成高强度复合材料。酚醛树脂作为耐火材料结合剂，具有热硬性，干燥强度高；固定碳含量高，能形成牢固的碳结合结构；对石墨和各种耐火材料有良好的润湿性；与焦油沥青相比对环境危害小。因此被广泛用于碳复合耐火材料中作结合剂。张文杰通过试验得到如下结论5：试样的显气孔率随树脂量的增加而降低，在树脂量为5%6%的区间有急剧的降低。综上所述，生产镁碳砖时，酚醛树脂一般添加5%左右为宜45.抗氧化剂铝镁碳砖采用金属添加剂的作用在于抑制碳的氧化，被称为抗氧化剂。2.1.2 破粉碎1）粗碎：在原料仓库内进行，减小粉碎工段的振动和噪音粗碎设备应选用颚式破碎机。2）粉碎筛分流程的确定。用于制砖生产的原料，由于配料粒度组成要求严格，一般采用短头圆锥破碎机，其粒度组成较稳定。粉碎后的物料中间颗粒较少，有利于控制砖坯和制品的体积密度和强度。根据镁质制品的配料要求，铝镁砖料一般需双层筛分，为简化生产并保证铝镁砖配料要求，一般设置双层振动筛。粉碎筛分流程见图3-1。3）磨碎：根据镁质制品性质及要求，铝镁砖配料用的电熔镁砂不单独磨碎成细粉；为满足基质中成分形成镁铝尖晶石的要求，铝镁砖的生产采用电熔镁砂和高铝熟料混合磨碎。混合粉中的Al2O3含量一般控制在16%20%。细磨粉的细度一般控制在小于0.088mm的大于90%，采用的磨碎设备为管磨机。混合磨碎时，供料槽应不少于3个，以保证烧结镁砂，废砖，高铝熟料三种料的需要。2.1.3 筛分筛分就是利用多层的筛子把物料按需求进行分级。达到规格的筛下料根据不同的粒度进入相应的料仓，筛上料则是重返破粉碎工段重新破碎。震动筛按照所需要的物料粒度，颗粒粒度为53mm、31mm、10mm，规定筛网孔径大小，一般比临界粒度稍大些。筛子的倾斜角度也必须考虑，通常的倾角在15度到20度之间。2.1.4 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。2.1.5 配料铝镁碳质制品生产中采用多级配料，可获得较高的体积密度，特别是适当增大粗颗粒及细粉配比，相应减少中间颗粒的比例，可显著提高砖坯的致密程度。只有符合紧密堆积原理的颗粒组成，才可能获得致密的坯体结构。2.1.6 混练加料顺序为：高铝矾土酚醛树脂石墨筒磨细粉（预混小料），必须确保总混炼时间。2.1.7 成型成型是指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。2.1.8 干燥坯体干燥是砖坯中去除水分、提高强度的过程。2.1.9 成品仓库成品一般按照品种、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。2.2 工艺流程2.2.1 工艺流程简述钢包用铝镁碳砖的生产工艺，原料包括高铝矾土、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PEF400600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），破碎好的物料经带式输送机送到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，5mm的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电动葫芦送入料仓，用电子配料车将颗粒料、细粉、石墨、防氧化剂根据配方配料，在700L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，用电动平板车和叉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12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。2.2.2 工艺流程论证1原料仓库.由于接近原料产地和产量大的原因，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、高铝矾土85、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，原料之间设有挡墙来防止原料混质。2破碎工段原料是经过抓斗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，自动化程度高，生产效率高，产品质量好。4. 热处理工段由于产量比较大，本设计选用了6条电加热隧道干燥器，干燥后制品水分一般控制小于1%。2.3 工艺参数本设计的粒度配比见表2.6：表2.6 铝镁砖配料比砖种配比 (%)添加剂总量(%)外加量(%)酚醛树脂电熔镁砂97石墨高铝矾土85LMT-74129852.063LMT-76149852.063本设计铝镁碳砖生产的混合制度见表2.7，干燥制度见表2.8： 表2.7 混合制度项 目砖 种混合量(千克/次)混合周期(分钟)LMT-74100015LMT-76100015 表2.8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()245001200165061000 1523.04.0120040502.4 物料平衡计算制砖部分物料平衡计算参数见表2.9。 表2.9 物料平衡计算参数（ % ）计算参数铝镁碳砖LMT74铝镁碳砖LMT76名称符号原料在仓库中的存放损失L10.50.5原料水分W10.50.5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 L21.21.2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-Pq189238923管磨机加入量q22020泥料水分W433泥料的循环混练量F31010结合剂贮运损失L522干燥综合废品率F222干燥废品回收率T9595车间生产班制见表2.10 表2.10生产班制表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888888LMT74制砖部分物料平衡见表2.11表2.11 LMT74制砖部分物料计算平衡表生产工序项目符号生产班制日班时物料量，吨年日班时原料仓库原料仓库总存放量其中：电熔镁砂97废砖废坯石墨高铝矾土85金属铝粉Q14Q16Q17Q18Q16Q20365/2/825115.16352689.2195465.30613155.17132019.309617928.1368.87.371.278.645.5349.1234.43.690.644.322.7724.562.150.230.040.270.171.54树脂库树脂总存放量Q19365/2/8749.68762.051.030.06破、粉碎总破、粉碎量电熔镁砂97高铝矾土85Q10Q11Q11365/2/824989.58773259.514421730.076368.468.9359.5334.234.4729.772.140.281.86磨碎总磨碎量Q13365/2/84248.229911.645.820.73配料总配料量其中：电熔镁砂97高铝矾土85石墨外加树脂乌洛托品Q6Q7Q7Q8Q9.1Q9.2365/2/824489.79592938.775519346.93881959.1837734.693914.767767.108.0553.015.372.040.040533.554.0326.512.681.020.02032.090.513.130.170.060.0013混合成型总混合量总成型量（指成型后的合格砖坯）Q5Q3365/2/827210.884424489.795993.1983.8746.5941.935.825.24干燥成品库总干燥量总成品量Q2Q365/3/824489.7959 2400067.1065.7522.3721.921.401.37LMT76制砖部分物料平衡见表2.12：表2.12 LMT76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 高铝矾土85废砖废坯石墨金属铝粉Q15Q16Q16Q17Q18Q20365/2/825115.16352689.219517928.13465.30612019.3096492.257268.817.3749.121.275.531.3534.403.6824.560.642.770.672.150.231.530.040.170.04树脂库树脂总存放量Q19365/2/8749.68762.051.030.06破、粉碎总破、粉碎量其中电熔镁砂97高铝矾土-85Q10Q11Q11365/2/824989.58773802.763321186.824468.4610.4258.0534.235.2129.032.140.331.81磨碎总磨碎量Q13365/2/83748.438210.275.140.64配料总配料量其中:电熔镁砂97高铝矾土85石墨外加树脂乌洛托品Q6Q7Q8Q9Q9.1Q9.2365/2/824489.795918857.142819102.04091959.1837734.693914.767783.8751.6652.335.372.040.040541.9325.8326.172.681.020.02035.243.231.640.170.060.0013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Q5Q3Q2Q365/2/8365/3/827210.884424489.795924489.79592400046.5983.8767.1065.7546.5941.9322.3721.925.825.241.401.37LMT74制砖部分物料平衡系数见表2.13：表2.13 LMT74制砖部分物料平衡系数表电熔镁砂97与石墨比综合成品率1.5:198%破、粉碎总破、粉碎量电熔镁砂9724989.58773295.3302干燥总干燥量干燥废品量24489.7959489.7959总磨粉量4248.2299原料仓库总存放量电熔镁砂97废砖废坯石墨25115.16352689.2195465.30612019.3096总成型量（系指合格砖坯量）配比系数（k值）总混合量24489.7959127210.8844配料总配料量电熔镁砂97石墨树脂外加量24489.79592938.77551959.1837734.6939树脂存放量749.6876LMT76制砖部分物料平衡系数见表2.14 表2.14 LMT76制砖部分物料平衡系数表电熔镁砂97与石墨比综合成品率1.75:198%破、粉碎总破、粉碎量电熔镁砂9724989.58773844.5519干燥总干燥量干燥废品量24489.7959489.7959总磨粉量3748.4382原料仓库总存放量电熔镁砂97废砖废坯石墨25115.16352689.2195465.30612019.3096总成型量（系指合格砖坯量）配比系数（k值）总混合量24489.7959127210.8844配料总配料量电熔镁砂97高铝矾土85石墨树脂外加量24489.79593478.571418857.14281959.1837734.6939树脂存放量749.68762.5 生产设备根据设备的选型计算得到主机平衡表，见表2.156:表2.15 主机平衡表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1台时产量要求主机台数设计的台数破碎PEF400600颚式破碎机8010.70150.711粉碎 900短头圆锥破 碎机 70 12.2371.752磨碎15005700管磨机752.52.280.912混合700L高速混练机7013.312.84.755成型1000吨摩擦压砖机13干燥干燥器24.5x1.2x1.656辅助设备（提升和运输设备）见表2.16:表2.16 辅助设备表设备名称及规格数量备注B=500皮带输送机1L=27000mmB=500皮带输送机1L=27000mm带式输送机1L=30000mm带式输送机1L=45000mmTD250斗式提升机4L=27300mm 热处理设备见表2.17：表2.17热处理设备名称规格（长宽高）m数目干燥器24.51.21.656条干燥车成型工段1.20.851.4526台干燥器内120台晾砖场地45台检修场地3台2.6 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2.18表2.18 各种原料的运输方式原料运料方式搬运方式电熔镁砂97汽车抓斗高铝矾土85汽车抓斗石墨汽车推车AL粉汽车推车废砖、废坯酚醛树脂乌洛托品叉车汽车汽车抓斗推车推车各种原料和成品贮量、堆放方式及仓库的规格见表2.19: 表2.19 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丙种堆积3018.957125高铝矾土85丙种堆积3057石墨袋装306AL粉酚醛树脂乌洛托品袋装桶装袋装3030306 6 6成品库成品砖堆积3050483 生产技术检查系统说明3.1 检查内容主要拣选设备工具：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电炉用铝镁碳砖LMT-76体积密度、显气孔率、常温耐压强度、抗氧化性、高温抗折强度电炉用铝镁碳砖LMT-74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2YB耐火材料测试次数见表3.2。表3.2 耐火材料测试次数，次/批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电炉用铝镁碳砖LMT-761/2111/5电炉用铝镁碳砖LMT-741/2111/53. 生产技术检查制度如表3.3：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 mm 1个/次常温耐压强度3正方体或圆柱体1个/次抗热震稳定性3641）mm（641）mm（1140.5）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。8. 设备在检修及维护时应在控制开关（电源）位置挂起明显标示牌，比如设备检修，禁止合闸。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。4. 劳动保护用品应发放及时和足量（口罩 工作服 安全帽等）6 本技术的主要特点本设计的主要特点如下：本次设计铝镁碳砖和镁碳砖产量比较大，工作量比较大，工厂整体布局合理，设计中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，因为厂区接近原料产地，原料的存放时间相对较短。厂房空间宽敞，便于日后产量增加时扩建规模。致 谢通过在青花集团现场实地的实践、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，在李国华和其他指导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栾舰、罗旭东、张玲、郭玉香、田琳老师表示最真诚的敬意和感谢！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 周治军耐火材料M大连：大连美顿耐火材料有限公司，2010,44（5）3723742 王诚训钢包用耐火材料M北京：冶金工业出版社，2003.113 刘凤霞国外耐火材料M北京：冶金工业出版社 1998.7 18224 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，2007.86 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1980.47 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下册M 北京：冶金工业出版社1980.4附 录一、物料平衡计算部分（一）LMT-74(电炉用铝镁碳砖，年产24000吨)物料种类的配比高铝矾土GAL-85：74% 大颗粒5-3: 30% 中颗粒3-1: 14% 小颗粒1-0: 30%DMS97 0.088：12%GAL-85 0.088: 5%鳞片状石墨： 9%酚醛树脂 : 3%金属铝粉： 2%乌洛托品： 0.06%计算（1）总成品量Q=24000吨/年（2）总热处理量Q2=Q/ (1F2) 式中：F2：热处理废品率 F2=2%，Q2=24000/（1-0.02）=24489.7959吨/年其中干燥废品量f2= QF2/（1-F2）f2=240000.02/（1-0.02）=489.7959吨/年（3）总成型量Q3=Q2=24489.7959吨/年（4）总混合量Q5=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=铝镁碳砖的配比系数K=1-P（L2+W3- L2 W3）+（1-P）W1=0.99441 式中：L2 对应的石墨酌减 L2 = 1.2% W1 石墨的水分 W1 =0.5% W3 镁砂的水分， W3 =0 P 石墨配比 P = 9% Q5=24000/1(1-0.02)(1-0.08)=27210.8844吨/年（5）总配料量Q6=Q5(1-F3)Q6=27210.8844 (1-0.1)=24489.7959吨/年 其中电熔镁砂的配料量是 Q7镁=24489.79590.12=2938.7755高铝矾土配料量是 Q7铝=24489.79590.79=19346.9388石墨的配料量Q8=Q6P式中：P石墨配比9% Q8=24489.79590.09=2204.0816吨/年酚醛树脂Q9= Q6q1式中：q1酚醛树脂外加量 ，q1=3%Q9=24489.79590.03=734.6939吨/年外加防氧化剂金属铝粉Q9.1=Q6q2式中q2金属铝粉的外加量，q2=2% Q9.1=24489.79590.02=489.7959吨/年乌洛托品Q9.2=Q6q3式中q3外加固化剂乌洛托品的量， q3=0.06% Q9.2=24489.79590.06%=14.6939吨/年（6）总破粉碎量Q10=Q6/（1-L3） 式中：L3原料加工运输损失 L3=2% Q10=24489.7959/（1-0.02）=24989.5877吨/年其中镁砂 3295.3302吨/年 矾土1373.0543吨/年（7）总磨碎量Q13= Q10q4式中：q4细粉的加入量17%Q13=24989.58770.17=4248.2299吨/年其中镁砂2998.7505吨/年矾土1249.4794吨/年（8）原料仓库总存放量 Q15=Q(1-W2)+P(W2-W3)/ K（1-F2）(1-L3)(1-L1)(1-W2) 式中：L1原料仓库中的损失 L1=0.5% W2石墨在原料仓库中的水分 W2=0 W3配料时石墨的水分 W3=0Q15=24000/(1-0.02)(1-0.02)(1-0.005) =25115.1635吨/年其中电熔镁砂高铝矾土的存放量Q16=Q(1-P)/K（1-F2）(1-L3)(1-L1)-QTF2+K1F1(1-F2)/K1(1-F2) 式中：T干燥废品回收率 T=95% K1换算系数，取K1=KQ16=24000(1-0.08)/1(1-0.02)(1-0.02）(1-0.005)-240000.950.02/1(1-0.02)=22410.1625吨/年Q16镁=22410.16250.12=2689.2195Q16铝=22410.16250.79 =17704.0284其中回收的废砖废坯存放量Q17=QTF2+K1F1(1-F2)/K1（1-F2)=240000.950.02/1(1-0.02)=465.3061吨/年石墨存放量Q18=QP(1-W3)/K（1-F2）(1-L3)(1-L1)(1-W2)(1-L1)Q18=240000.09/1(1-0.02)(1-0.02)(1-0.005)(1-0.005)=2271.7233吨/年树脂的存放量Q19=Qq1/K(1-F2)(1-L5) 式中：L5酚醛树脂的贮运损失 L5=2%Q19=240000.03/1(1-0.02)(1-0.02)=749.6876吨/年防氧化剂金属铝粉存放量Q20Q20= Q9.1/(1L1)=489.7959/(1-0.005)=492.2572吨/年固化剂乌洛托品存放量Q21Q21= Q9.2/(1- L1)= 14.7677吨/年（二）LMT-76(电炉用铝镁碳砖，年产24000吨)物料种类的配比高铝矾土GAL-85: 76% 大颗粒5-3: 30% 中颗粒3-1: 16% 小颗粒1-0: 30%DMS970.088: 14%GAL-85887.41 用三堆L0=18.953=56.85取L0=57米镁砂每月堆积量（2689.2195+2689.2195）/12=448.2032吨/月448.2032/1.6=280.1270887.41 用一堆L1=18.95米石墨每月堆放量（2271.7233+2271.7233）/12=378.6206吨/月 L2取6米废砖坯每月堆放量（489.7959+489.7959）/12=81.6327吨/月 L3取6米铝粉每月堆放量（489.7959+489.7959）/12=81.6327吨/月 L4取6米酚醛树脂每月堆放量（734.6939+734.6939）/12=122.4490吨/月 L5取6米仓库的总长度L=L0+ L1+L2+ L3+ L4+ L5+nf+2l端n：料堆间隔数目 n=4f：料堆间的距离，料堆间设临时隔离墙f=1米 l：仓库端部无效区f=5米L= L0+L1+L2+ L3+ L4+ L5+nf+2l端=57+18.95+6+6+6+6+41+25=114米原料仓库长为 114 宽为 24 米三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K1=8小时/班，K2=2班/天，K3=365天/年，主机作业率80%求出Gn=49979.1754/（8236580%）=10.697610.70吨/小时主要设备规格：颚式破碎机 PEF400600，生产能力1520吨/小时设备台数 n= Gn/G台=10.70/15=0.7133 取1台因需破碎两种物料，为提高作业率取2台比较合适2、900短头圆锥破碎机主机要求产
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