粉末冶金课程设计最终版

1、1昆明理工大学 设计（论文）专用纸粉末冶金材料工艺与设备 课 程 设 计 题 目：年产180吨YG ，20吨YT硬质合金生产 线的设计 指导老师： 鲍 瑞 专业班级： 材料xxx班 姓 名： xxx 学 号： 20121160xxxx 471昆明理工大学 设计（论文）专用纸 粉末冶金材料工艺与设备课程设计任务书题目：年产150吨YG，YT硬质合金生产线的设计要求：（1）确定产品方案（2）设计工艺路线（3）计算物料平衡（4）计算和选定设备（5）设计车间平面布置、并绘制平面布置图（6）确定工厂所需电、水、气的供应目录粉末冶金材料工艺与设备1目录2第一章 概述41.1粉末冶金41.2硬质合金51.2

2、.1硬质合金发展概况61.3国外硬质合金的研究进展71.4我国硬质合金的研究进展81.5先进硬质合金材料9 1.51超粗硬质合金9第二章 工艺流程的选择与论证112.1工艺流程图见图112.11 YG12的工艺流程图112.12 YT15的工艺流程图12第三章 物料平衡计算133.1年产200吨YG合金的平衡计算133.1.1烧结加工工序133.1.2压制半检工序143.1.3混合工序153.1.4碳化钨的制备163.1.5钨粉的制备163.2年产20吨YT15合计的物料平衡的计算183.2.1烧结加工工序193.2.2压制半检工序203.2.3混合工序203.2.4复式碳化物的制备213.2

3、.5 碳化钨的制备223.2.6钨粉的制备23第四章 设备的选型和计算254.1 选型原则254.1.1 生产车间及设备简述254.1.2设备的选型原则254.1.3设备的分类254.1.4设备计算264.2 年产180吨YG12的设备选择274.2.1还原电炉274.2.2碳化炉284.2.3球磨机304.2.4振动过筛机314.2.5成型压力机324.2.6 真空烧结炉334.3年产20吨YT15合金的设备选择与计算354.3.1还原电炉354.3.2碳化炉364.3.3 球磨机384.3.4 振动过筛机394.3.5 成型压力机40第五章 工厂用电量435.1还原炉用电量435.2炭化炉

4、用电量435.3球磨机用电量435.4过筛机用电量435.5压力机用电量445.6烧结炉用电量445.7全产一年的用电量44第六章 总结与体会45附录4647第一章 概述1.1粉末冶金 粉末冶金是一门既古老又现代的材料制备技术。 古代炼块铁技术和陶瓷制备技术是粉末冶金的雏形，1819世纪欧洲采用粉末冶金法制铂,是古老粉末冶金技术的复兴和近代粉末冶金技术的开端，近代粉末冶金兴起于19 世纪末20 世纪初，20世纪,粉末冶金进入蓬勃发展时期,各种新材料和新技术层出不穷。至20世纪30年代，粉末冶金整套技术逐步形成，工业生产初具规模，对工艺过程及其机理的研究也取得了一定成果。20世纪中期，粉末冶金生

5、产技术发展迅速，产品应用领域不断扩大，成为现代工业的重要组成部分。并在此基础上，为适应科学技术飞速发展对材料性能和成形技术提出的更高要求，开发了多项粉末冶金新工艺，包括:热等静压、燃烧合成、快速凝固、喷射成形、机械合金化、粉末注射成形、温压成形、快速全向压制、粉末锻造、热挤压、爆炸固结、大气压力烧结、微波烧结等等。 至今，粉末冶金已成为新材料科学和技术中最具有发展活力的领域之一。粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金的发展曾给人类社会带来一些重要变革，如1909年用粉末冶金制造的钨

6、丝装配成白炽灯，给人类带来了光明；20世纪20年代典型的粉末冶金制品硬质合金问世，使金属切削效率提高了几十倍，引起了机械加工的一次革命；含油轴承的普遍使用引起了机械设计和机械制造业的变革和进步。随 着全球工业化的蓬勃发展。粉末冶金行业发展迅速,粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航天、航空等领域。粉末冶金材料粉末冶金技术具有显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，适合于大批量生产。此外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和难以加工的零件也可用粉末冶金技术来制备，故而备受工业界的重视。1.2硬质合金 硬质合金 (Cemented carbide)是以难熔金

7、属碳化物(WC、TIC等)为基体，铁族金属(Co、Fe、Ni等)作粘结剂，用粉末冶金方法制造的一种多相组合材料。 硬质合金具有很高的硬度、耐磨性、抗压强度和弹性模量，并具有一定的抗冲击性和小的热膨胀系数，其良好的耐腐蚀性、导热导电性是区别非金属硬质材料的显著特征。 世界上人工制成的第一种硬质合金诞生于1923年，德国人施勒特尔1往碳化钨粉末中加进10%20%的钴做粘结剂，发明了硬度仅次于金刚石的碳化钨和钴的新合金，即是硬质合金，并很快将这种新技术运用到刀具的生产中。随后的1929年美国人施瓦茨科夫在原有成分中加进了一定量的碳化钨和碳化钛的复式碳化物，改善了刀具切削钢材的性能，这是硬质合金发展史

8、上的又一成就。从此，硬质合金开始在工业的各个领域中得到广泛的应用。硬质合金经过70多年的发展，经历了普通合金、亚微细晶粒合金、超细及纳米晶粒合金3大发展阶段，到如今已经取得了惊人的进步：它由小规模的生产发展为一个完整的独立的工业体系，它的触角几乎伸到所有的工业和技术部门，己成为现代工业部门和新技术领域不可缺少的工具材料和结构材料。 硬质合金具有以下的主要特点：(1)具有很高的硬度和耐磨性，尤其可贵的是在较高的温度下仍有很高的硬度；(2)具有很高的抗压强度，可高达6000MPa；(3)具有很高的弹性模量，在常温下刚性好；(4)具有较稳定的化学性，耐腐蚀性和抗氧化性好，耐酸，耐碱，600-800时

9、不发生明显氧化；(5)冲击韧性较低，且导热系数及导电系数与铁及其合金接近。 由于硬质合金具有很高的硬度，常温下可达8993HRA，而且可以在800以上的高温下进行工作，使其切削效率比高速钢高很多，它的诞生引起了金属切削加工工业的技术革命，它被看作是工具材料发展中，继碳素工具刚和高速钢之后的第三个阶段的标志。与高速钢刀具相比，硬质合金较脆，可加工性差，过去仅限于用在车刀与面铣刀，但近年已扩展到整体与镶齿钻头、铰刀、立铣刀、正面刃铣刀和螺纹、齿轮刀具等，因为硬质合金与工具钢、高速钢相比，有自身的优点4；(1)很大程度上提高了工具寿命，如切削工具寿命提高了5-80倍，量具寿命提高了20-150倍，模

10、具寿命提高了50-100倍；(2)使金属切削速度和地壳钻进速度提高了几倍，甚至几十倍，从而提高了劳动效率；(3)提高了工件的精度和光洁度；(4)某些难加工材料的切削加工得以实现；(5)能够制成某些耐高温或抗腐蚀的耐磨零件，从而提高了在特殊恶劣条件下的零件的寿命。1.2.1硬质合金发展概况 现代硬质合金作为一种新型工具材料，自1926年由德国克虏伯公司开始工业生产以来，迄今已有80多年的发展历史，其间主要经历了四个发展阶段5。 第一阶段(1927一1936)世界硬质合金的形成阶段 1926年德国的克虏伯公司将K施律特尔制得的具有高强度、硬度的硬质合金投放入市场，随后美国、奥地利、英国、苏联、日本

11、等国相继研究成功并生产硬质合金。同时为了解决钢材加工问题，一些国家开始研究通过在WCCo硬质合金中添加其它难熔化合物来改善其性能6。 第二阶段(1937一1949)世界硬质合金工业的发展阶段 第二次世界大战刺激了硬质合金工业的大发展，在这一阶段，为了满足军工生产的需要，硬质合金品种不断扩大，质量不断升高，不仅在生产中广泛应用含铌的硬质合金，而且开发了无钨合金以解决缺钨的问题。 第三阶段(1950-1969)硬质合金工业的成熟阶段 战后经济的恢复和发展，硬质合金工业进入了新的发展阶段，其应用领域也迅速扩大。随着硬质合金生产和应用的扩大，对硬质合金提出了更高的要求。具体体现在以下几个方面7：(l)

12、完善硬质合金生产工艺，研制并推广一些新型工艺设备；(2)在硬质合金材质方面，用WC- TaC(NbC)-Co和WC-TiC-TaC(NbC)-Co硬质合金来代替WC-Co和WC-TiC-Co合金；(3)在硬质合金刀具形状方面，采用可转位刀片。 第四阶段(1970年今）世界硬质合金工业的产品精密化阶段 进入到七、八十年代以后，世界硬质合金工业无论在生产技术和工艺装备方面，还是在材质和品种方面都取得了一些新的进展，采用了一些新技术和新设备，从而进一步推动了硬质合金工业的发展。在生产技术领域中主要是进一步完善和推广七十年代出现的新工艺和新设备，诸如喷雾干燥、搅拌球磨、各种成形方法，热等静压、真空烧结

13、等工艺与设备，并开发成功一些新工艺，诸如钨钴复合氧化物直接碳化衬取WC-Co化学混合料的工艺，毫微相WC-Co混合料的化学生产工艺、流化床制粒工艺、烧结热等静压工艺，以及各种硬质合金后续处理技术等。这些工艺和改进和新工艺的推广应用，大大地提高了硬质合金质量，扩大了硬质台金的应用领域。在产品开发方面，研制并推广一些新型硬质合金，诸如新型超细硬质台金、碳氮化钛基硬质合金、低钨少担硬质合金、新型钢结硬质合金、新型粘结剂硬质合金、新型间隙硬质合金、新型多元硼化物基硬质合金WC-Ni-Fe高比重合金为基础添加硼化物制取的新型无钴非传统硬质合金、二硼化钛基金属陶瓷硬质合金等。这些新型硬质合金的开发，不仅对

14、于满足工业发展的需要，特别是满足新技术领域的某些特殊需要起了重要的作用，而且也扩大了硬质合金的品种，开拓了新的应用领域。与此同时，硬质合金产品结构也发生了一些明显的变化，切削工具和地质矿山工具的硬质合金用量有下降的趋势，而模具和耐磨零件的硬质合金用量则呈增长的倾向。其间硬质合金的发展有三个突出的特点8：(l)涂层硬质合金发展迅速，其产量大幅度增加，应用领域不断扩大，已成功地应用于铣削等重加工工序；(2)研制成功并迅速普及了低压热等静压技术；(3)硬质合金制品向精密化、小型化的方向发展，己出现微型麻花钻头、点阵打印针、精密工模具等高新产品。1.3国外硬质合金的研究进展 近10多年来，世界硬质合金

15、的研究与发展取得了举世瞩目的成绩。新结构、新晶粒尺寸范围、新概念、新涂层硬质合金，新结构硬质合金刀具，硬质合金新材料，硬质合金生产新技术、新设备(如微波烧结设备、放电等离子体快速烧结设备)不断涌现。美国的Nanodyne公司采用喷雾转化系列专利技术，己能大规模工业生产WC-Co纳米复合粉，目前已达到了年产500吨的生产水平；瑞典的Sandvik于1999年5月10日在新闻发布会上隆重推出了晶粒度为0.2um的新型纳米硬质合金PN90，从而在国际上开创了工业规模生产0.2um超细硬质合金的先河；德国的Konrad Fried richs KG硬质合金工厂(世界最著名的硬质合金挤压棒生产企业)也推

16、出了牌号为 KFK55SFspecial晶粒度为0.2um的超细硬质合金，用这种合金可以制造直径为0.1mm的PCB微钻，而且此公司还采用先进的硬质合金挤压技术，已能工业规模生产直径达38毫米的带或不带精确螺旋冷却孔的棒材，而目前我国只能生产直径小于20毫米的棒材；美国Kennametal公司开发出一种铣削高速钢用的多层涂层硬质合金刀片(KC792M)，这种涂层刀片可进行平稳切削，并可使用较尖的刀头，降低功率消耗，延长使用寿命9。1.4我国硬质合金的研究进展 我国硬质合金工业的发展始于本世纪五十年代初期。1958年，苏联援建的我国第一家硬质合金厂株洲硬质合金厂(当时称株洲六O一厂)的建成投产，

17、开创了我国硬质合金工业发展的新篇章。随着国民经济发展以及国内有关技术人才队伍的成长壮大，我国第二个硬质合金厂南昌硬质合金厂相继投产。1965年，我国自行设计的第二大硬质合金厂自贡硬质合金厂破土动工，尽管时值文革，但在党和政府的关怀及株洲硬质合金厂的大力支持下，于1970年正式试车投产。从此，我国硬质合金工业步入了一个大的发展阶段。经过50多年的风风雨雨，我国硬质合金工业大致经历了五个阶段，即雏形期(1958年以前)、发展壮大期(19581980年)、技改期(19801990年)、繁荣期(19902000年)、战略重组与竞争期(2000年以来)。 从上世纪70年代中期，我国就开始起步研究超细硬质

18、合金，但由于技术基础和工艺装备水平起点较低等原因，与国外先进水平的差距逐渐拉开。80-90年代，国内的株洲硬质合金集团有限公司和自贡硬质合金有限责任公司都对亚微米和超细硬质合金的研究投入了大量的人力、物力。“九五”期间，在国际纳米材料发展热潮的推动下，国家“863计划”立项支持武汉理工大学、株洲硬质合金集团有限公司、北京科技大学、清华大学联合开发“超细晶粒WC基硬质合金的工业化制备技术”，试图在创新性的超细硬质合金材料制备技术方面缩短与国际先进水平的差距。经过5年时间的努力，可以制备出了细小、均匀的纳米复合WC-Co原料粉末。“十五”期间国家“863计划”继续支持复合粉工艺的完善和工程化“火炬

19、计划”和“国家重点新产品计划”则支持优化传统的混合粉工艺制备超细硬质合金。在超细粉末原料方面，厦门金鹭特种合金有限公司、株洲硬质合金集团有限公司、自贡硬质合金有限责任公司等单位都己掌握了制备 BET粒度约为0.1-0.2um级别纳米WC粉末的技术、武汉理工大学采用流化床技术可获得50nm左右的WC-Co复合纳米粉末。 通过“七五”、“八五”、“九五”和“十五”期间的建设、技术引进与改造，以及科技攻关，国内硬质合金工业已形成了覆盖大半个中国(从广东至黑龙江、从上海至四川陕西均有硬质合金生产企业)的合理格局，工艺技术与装备水平不断提高，有的设备已能自主设计与制造，与国外同行的差距正在逐渐缩小。目前

20、国内硬质合金企业生产的牌号已达320个以上。规格型号也达40000个以上，产品种类丰富齐全，硬质合金切削工具、地矿合金、耐磨零件、异型制品等被广泛应用于工程、机械、汽车、地质勘探、石化、煤炭、筑路、电力、电子、纺织等国民经济的各个领域，部分产品还出口到东南亚、欧美等国，质优价廉已成为我国硬质合金产品的一个重要“标志”。1.5先进硬质合金材料 1.51超粗硬质合金关于超粗晶粒硬质合金的研究是近几年的事情，并已经有商业化应用，但国内还没有开展这方面的研究。超粗硬质合金是指WC平均截线晶粒度大于6um的硬质合金是理想的用于冲击负荷大的凿岩工具和金属冷加工模具，如冷敦模、冷端模等，以及热加工工具，如钢

21、的热轧轧辊等。低钴超粗硬质合金可用于极端工况条件下软岩的连续开采，、现代化公路、桥梁的连续作业以及地下工程盾构施工，还可用于聚晶金刚石球齿的基体。具有优异的热传导性、抗冲击性、和抗热疲劳性。 与细晶硬质合金相比，超粗硬质合金WC晶粒度大，比表面积小，使合金中钴层增厚，从而提高合金的冲击韧性。当合金中钴含量减少时，WC含量增加，提高合金的耐磨性。另外有研究表明热量在晶界的传导速度的传导速度小于其在纯WC晶粒内的传导，粗晶粒合金具有比细晶粒合金更少的WC/WC和WC/Co晶界从而具有更好的热导率；高温硬度测试表明从400度起晶粒分布集中的粗晶粒合金硬度的下降速度远低于晶粒较细或者更不均匀的合金。在

22、含钴量相同的条件下，与传统的中、粗粒硬质合金相比，超粗、特粗晶粒硬质合金具有极高的导热率，较高的断裂韧性与红硬性，较好的抗疲劳与抗热冲击性能，主要用于极端工况条件下软岩的连续开采与现代化公路、桥梁的连续作业。 铝热法是一种生产超粗晶粒WC的特殊方法。它将钨精矿（黑钨精矿和白钨精矿）、扎钢铁鳞、铝粉、CaC2等配料混合，加入少量的高氯酸钾做引燃物。物料发生放热反应，温度高达25003000度，反应结束后随炉冷却。生成物上层为铝酸钙渣等，下层为含WC的金属铁块。铁块中含WC65%左右，铁块经清洗破碎后，用热硫酸和盐酸溶液除铁，得到超粗晶WC颗粒。超粗晶粒硬质合金已广泛应用于矿用凿岩工具、轧辊和冲压

23、模具领域。凿岩用硬质合金的工作环境恶劣工作对象岩层的状况复杂多变，因此其损坏和失效的方式也不一样研究发现凿岩时合金发生失效有下述几种主要形式：冲击疲劳、磨粒磨损和热疲劳。对于硬岩层来说，磨粒磨损程度相对低一些，比如花岗岩(采用冲击式或旋转冲击式钻机)，合金失效主要由冲击和冲击疲劳导致。合金的抗压强度和抗弯强度直接与合金抗冲击疲劳性能相关；此外，还与合金纯净度、WC晶粒度和Co相平均自由程相关。第2章 工艺流程的选择与论证2.1工艺流程图见图2.11 YG12的工艺流程图2.12 YT15的工艺流程图第3章 物料平衡计算3.1年产200吨YG合金的平衡计算计算年产180吨YG类硬质合金的烧结车间

24、设计，其中YG类硬质合金为WC-Co(其中Co含量为12%)硬质合金。采用“自下而上”的方法计算。日产量的计算：根据硬质合金厂主要设备的特点，除去设备的检修及停炉时间，每年实际工作日数定为330天。则日产量为：产品的产出率及损失率见表。 YG12合金的产出率、损失率表序号工序名称工 序 损 失 率工序总损失率（%）产出率（%）可返回损失率（%）不可返回损失率（%）1钨粉的的制备1.20.31.598.92碳化钨的制备1.20.31.598.43混合料的制备1.30.41.798.34压制、半检1.20.21.498.65烧结、加工1.40.11.598.56总损失率（%）6.11.37.47总

25、出产率（%）92.6注：为了简化计算过程，可返回残料的损失率没有单独列出，而把它作为可返回率一同计算。3.1.1烧结加工工序 工序产出量为545.45kg，烧结加工工序的损失量为1.5%，其中可返回量为1.4%，不可返回量为0.1% 计算可得：545.45÷98.5%=553.76（kg）实际进入本工序不含胶压坯量=553.76-7.75=546.01(kg)橡胶量的计算汽油橡胶溶液的浓度为10.2%，其比重为0.613kg/L，100kg料加入汽油橡胶溶液容量为13.57L。因此100kg料加入汽油橡胶溶液的重量为：。8.318kg的汽油橡胶溶液中含橡胶重量为：。实际进入本工序的含

26、胶压坯量：其中橡胶挥发物：YG12合金烧结工序物料平衡表见下表YG12合金烧结工序物料平衡表进 料出 料序号物料名称物料量（kg）序号物料名称物料量（kg）1干燥压坯（含胶）550.641产品产出量545.452可返回料7.752可返回料7.7533损失料0.5544橡胶挥发物4.635合计558.395合计558.393.1.2压制半检工序工序产出量为550.64kg，工序总损失率为1.4%；其中，可返回损失率1.2%，不可返回损失率0.2%，工序出产率为98.6%。则进入本工序的料量：；可返回料量：；不可返回料量：；实际进料量：558.57-6.70 =551.87(kg）；YG12合金压

27、制半检工序物料平衡表见表YG12合金压制半检工序物料平衡表进 料出 料序号物料名称物料量（kg）序号物料名称物料量（kg）1混合料551.871产品产出量550.642可返回料6.702可返回料6.7033损失料1.234合 计558.574合 计558.573.1.3混合工序工序产出量551.87kg，工序总损失率为1.7；其中，可返回损失率为1.3%，不可返回损失率为0.4%，工序产出率为98.3%。则进去本工序的料量：可返回料量：不可返回料量：混合料中含橡胶量：混合粉末实际总进料量：561.41-7.30-4.76=549.35（kg）YG12合金中，含钴量为12%，故，钴粉进料量： 碳

28、化钨进料量：549.35-65.92=483.43（kg）YG12合金混合料工序物料平衡表见表。YG12合金混合料工序物料平衡表进 料出 料序号物料名称物料量（kg）序号物料名称物料量（kg）1金属钴粉65.921混合料551.872碳化钨粉484.432可返回料7.303橡胶4.763损失料2.244可返回料7.3045合 计561.415合 计561.413.1.4碳化钨的制备 工序产出量484.43kg，工序总损失率为1.5；其中，可返回损失率为1.2%，不可返回损失率为0.3%，工序产出率为98.5% 则进去本工序的料量：可返回料量：不可返回料量：实际进入的WC的量：491.81-5.

29、90=485.91(k g)所需的钨的含量：所需的碳的含量YG12合金碳化钨制备工序物料平衡表见表。YG12合金碳化钨制备工序物料平衡表进 料出 料序号物料名称物料量（kg）序号物料名称物料量（kg）1钨粉456.161产品产出量484.432碳29.752可返回料5.903可返回料5.903损失料1.484合 计491.814合 计491.813.1.5钨粉的制备 工序产出量456.16kg，工序总损失率为1.5；其中，可返回损失率为1.2%，不可返回损失率为0.3%，工序产出率为98.5% 则进去本工序的料量：可返回料量：不可返回料量：实际所需的钨粉的量：463.11-5.56=457.5

30、5(k g)所需的三氧化钨的含量：所需氢气的含量：生成的水的含量：YG12合金钨粉是制备工序物料平衡表见表。YG12合金钨粉的制备工序物料平衡表进 料出 料序号物料名称物料量（kg）序号物料名称物料量（kg）1三氧化钨576.911产品产出量456.162可返回料5.562可返回料5.563氢气14.923损失料1.3944损失的水134.285合 计597.395合 计597.39YG12合金生产物料平衡总表见表。 YG12合金生产物料平衡总表编号工序名称进 料出 料物料名称物料量（kg）物料名称物料量（kg）1烧结干燥压坯（含胶）550.64产品产出量545.45可返回料7.75可返回料7

31、.75损失料0.55橡胶挥发物4.63合 计558.39合 计558.392压制混合料551.87产品产出量550.64可返回料6.70可返回料6.70损失料1.23合计558.57合计558.573混料碳化钨粉484.43混合料551.87金属钴粉65.92可返回料7.30橡胶4.76损失料2.24可返回料7.30合 计561.41合 计561.414碳化钨的制备钨粉456.16产品产出量484.43碳29.75可返回料5.90可返回料5.90损失料1.48合计491.81合计491.815钨的制备三氧化钨576.91产品产出量456.16可返回料5.56可返回料5.56氢气14.92损失料

32、1.39损失的水134.28合计597.39合计597.393.2年产20吨YT15合计的物料平衡的计算计算年产20吨YT类硬质合金的烧结车间设计，其中YT类硬质合金为WC-TiC-Co(其中TiC的含量为15%，Co含量为6%)硬质合金。采用“自下而上”的方法计算。日产量的计算：根据硬质合金厂主要设备的特点，除去设备的检修及停炉时间，每年实际工作日数定为330天。则日产量为：产品的产出率及损失率见表。 YT15合金的产出率、损失率表序号工序名称工 序 损 失 率工序总损失率（%）产出率（%）可返回损失率（%）不可返回损失率（%）1三氧化钨还原1.30.41.798.32碳化钨的制备1.20.

33、31.598.53碳化物制备1.10.31.498.64混合料的制备1.40.31.798.35压制、半检1.30.21.598.56烧结、加工1.40.21.698.47总损失率（%）7.71.79.48总出产率（%）90.6注：为了简化计算过程，可返回残料的损失率没有单独列出，而把它作为可返回率一同计算。3.2.1烧结加工工序 工序产出量为60.61kg，烧结加工工序的损失量为1.6%，其中可返回量为1.4%，不可返回量为0.2% 计算可得：60.61÷98.4%=61.60（kg）实际进入本工序不含胶压坯量=61.60-0.86=60.74(kg)橡胶量的计算汽油橡胶溶液的浓度

34、为10.2%，其比重为0.613kg/L，100kg料加入汽油橡胶溶液容量为13.57L。因此100kg料加入汽油橡胶溶液的重量为：。8.318kg的汽油橡胶溶液中含橡胶重量为：。实际进入本工序的含胶压坯量：其中橡胶挥发物：YT8合金烧结工序物料平衡表见下表YT15合金烧结工序物料平衡表进 料出 料序号物料名称物料量（kg）序号物料名称物料量（kg）1干燥压坯（含胶）61.261产品产出量60.612可返回料0.862可返回料0.8633损失料0.1244橡胶挥发物0.525合计62.125合计62.123.2.2压制半检工序工序产出量为61.26kg，工序总损失率为1.5%；其中，可返回损失

35、率1.3%，不可返回损失率0.2%，工序出产率为98.5%。则进入本工序的料量：；可返回料量：；不可返回料量：；实际进料量：62.20-0.81=61.39(kg）；YT15合金压制半检工序物料平衡表见表YT15合金压制半检工序物料平衡表进 料出 料序号物料名称物料量（kg）序号物料名称物料量（kg）1混合料61.391产品产出量61.262可返回料0.812可返回料0.8133损失料0.134合 计62.204合 计62.203.2.3混合工序工序产出量61.39kg，工序总损失率为1.7；其中，可返回损失率为1.4%，不可返回损失率为0.3%，工序产出率为98.3%。则进去本工序的料量：可

36、返回料量：不可返回料量： 混合料中含橡胶量： 混合粉末实际总进料量：62.45-0.87-0.53=61.05（kg）YT15合金中，TiC的含量为15%，含钴量为6%， 故，钴粉进料量： 碳化钛进料量：61.05×15%=9.16（kg） 因为进入工序的是TiC饱和度为28.75%的WC-TiC复式碳化物，可知WC的量是不足的，我们必须额外添加WC的量。进入工序的WC-TiC的量：9.16÷28.75%=31.86（kg）WC-TiC中的WC的量：31.86-9.16=22.70（kg）所以额外加的WC的量：61.05-3.66-31.86=25.53（kg）YT15合金

37、混合料工序物料平衡表见表。YT15合金混合料工序物料平衡表进 料出 料序号物料名称物料量（kg）序号物料名称物料量（kg）1金属钴粉3.661混合料61.392复式碳化物31.862可返回料0.873橡胶0.533损失料0.194碳化钨25.5345可返回料0.8756合 计62.456合 计62.453.2.4复式碳化物的制备 工序的复式碳化物产出量31.86kg，工序总损失率为1.4；其中，可返回损失率为1.1%，不可返回损失率为0.3%，工序产出率为98.6% 则进去本工序的料量： 可返回料量： 不可返回料量： 实际反应生成的料量：32.31-0.36=31.95(kg) 要生产31.9

38、5kg的复式碳化钨所需要的原料的量 复式碳化物中TiC的量： 复式碳化物中WC的量： 原料中所需的TiO2的量： 原料中所需的碳的含量： 生成的二氧化碳的量： YT15合金复式碳化物的制备工序物料平衡表见表。YT15合金复式碳化物制备工序物料平衡表进 料出 料序号物料名称物料量（kg）序号物料名称物料量（kg）1碳黑3.681复式碳化物31.862二氧化钛12.252可返回料0.363碳化钨22.763损失料0.104可返回料0.364二氧化碳6.755合 计39.055合 计39.053.2.5 碳化钨的制备 工序产出量分为两部分生成复式碳化物的和额外添加的 所以有：22.76+25.53=

39、48.29(kg) 工序产出量为48.29，工序总损失率为1.5；,其中，可返回损失率为1.2%，不可返回损失率为0.3%，工序产出率为98.5%。 则进去本工序的料量： 可返回料量： 不可返回料量： 实际进入的WC的量：49.03-0.59=48.44(kg) 所需的钨的含量： 所需的碳的含量：YT15合金碳化钨制备工序物料平衡表见表。YT15合金碳化钨制备工序物料平衡表进 料出 料序号物料名称物料量（kg）序号物料名称物料量（kg）1钨粉45.471产品产出量48.292碳2.972可返回料0.593可返回料0.593损失料0.154合 计49.034合 计49.033.2.6钨粉的制备

40、工序产出量45.47kg，工序总损失率为1.3；其中，可返回损失率为1.3%，不可返回损失率为0.4%，工序产出率为98.3% 则进去本工序的料量：可返回料量：不可返回料量：实际所需的钨粉的量：46.26-0.60=45.66(k g)所需的三氧化钨的含量：所需氢气的含量：生成的水的含量：YT15合金钨粉是制备工序物料平衡表见表。YT15合金钨粉的制备工序物料平衡表进 料出 料序号物料名称物料量（kg）序号物料名称物料量（kg）1三氧化钨57.571产品产出量45.472可返回料0.602可返回料0.603氢气1.493损失料0.1944损失的水13.405合 计59.665合 计59.66Y

41、T15合金生产物料平衡总表见表。 YT15合金生产物料平衡总表编号工序名称进 料出 料物料名称物料量（kg）物料名称物料量（kg）1烧结干燥压坯（含胶）61.26产品产出量60.61可返回料0.86可返回料0.86损失料0.12橡胶挥发物0.52合 计62.12合 计62.122压制混合料61.39产品产出量61.26可返回料0.81可返回料0.81损失料0.13合计62.20合计62.203混料金属钴粉3.66混合料61.39碳化钨粉25.53可返回料0.87橡胶0.53损失料0.19复式碳化物31.86可返回料7.39合 计62.45合 计62.454复式碳化物制备碳黑3.68复式碳化物3

42、1.86二氧化钛12.25可返回料0.36碳化钨粉22.76损失料0.10可返回料0.36二氧化碳6.75合 计39.05合 计39.055碳化钨的制备钨粉45.47产品产出量48.29碳2.97可返回料0.59可返回料0.59损失料0.15合计49.03合计49.036钨的制备三氧化钨57.57产品产出量45.47可返回料0.60可返回料0.60氢气1.49损失料0.19损失的水13.40合计59.66合计59.66第4章 设备的选型和计算4.1 选型原则4.1.1 生产车间及设备简述在物料衡算的基础上进行设备设计，以确定车间内工艺设备类型、规格、尺寸和台数，并为施工图设计提供条件。工艺流程

43、设计是设计的核心，而设备选型及计算，则是工艺流程设计的主体，因为工艺流程的先进与否，往往取决于所用设备是否先进。设备直接影响生产能力、产品质量、原料及公用工程的单耗等。在建设投资及生产成本中，设备费用占有相当比重。设备选型和配台计算，一般与选型生产方法，确定工艺流程同时进行。在工艺设计中对有关设备，特别是主机设备必须逐一落实。4.1.2设备的选型原则设备的选型原则与确定技术路线和工艺流程一样，也应从技术、经济和我国的具体情况方面考虑。主要有三个方面：（1）技术上先进、经济上合理；（2）设备的可靠性；（3）设备要立足于国内。4.1.3设备的分类依据设备在生产工程中的作用和供应渠道其生产设备可分为

44、：专用设备、通用设备、非标准设备及运输车辆。专用设备一般是指生产过程中主物料、半成品、产品直接经过的，并有一定生产技术参数要求的设备。材料生产过程中的各种成型、加工设备，这些专用设备因直接与物料接触，大部分为连续运转，对机械性能和材质的要求较高，加工技术性强。因此，一般由专业厂家生产，都是定型产品（定型设备）。专业设备一般又分为主机和辅机。直接成型的机械为主机，其余为辅机。选定的设备要详尽了解其主要规格与性能。因为设备的技术规格是车间布置设计以及建筑、结构、电气等专业开展工作时必不可少的条件。通用设备一般是指由机械工业部系统主管及生产的泵、通风机、压缩机、离心机、螺旋输送机、皮带输送机等。非标

45、准设备一般是指规格不定型、材质不确定的设备。加工精度要求不太高，供货渠道也不固定，多属于储料容器。这类设备应尽量在己有的非标准设备中进行选择。4.1.4设备计算设备计算是在工厂设计中不可缺少的工作。主要是根据选型设备的生产能力计算所需设备的台数，以及非定型设备的计算。由于材料工厂生产所用的设备大多是定型设备，在设计工作中无需逐台设备进行单机计算只要根据总的生产任务和设备单机生产能力，计算总的台数即可。但在配备台数时，必须考虑实际开工天数及生产效率，从长远发展规划着眼，要留有余地。对于非定型设备一般计算出容积、生产能力、台数等。其设备计算的步骤为：（1）确定计算任务；（2）画出工艺流程示意图；（

46、3）进行物料衡算；（4）设备台数的确定；（5）填写设备汇总表。4.2 年产180吨YG12的设备选择4.2.1还原电炉 把三氧化钨还原为钨粉，需要氢还原电炉，根据综合比较，我们选用了湖南顶立科技有限公司的型号THY-300/40-5-2的2管还原炉，单台还原炉炉管的根数为2。具体参数见下表产品型号及规格THY-300/40-5-2THY-300/40-4-2THY-300/40-5-4THY-320/40-5-8最高温度（）1100950950950工作温度（）1050850850700加热功率（kw）180180240320产量（kg/天）中粗颗粒300500细颗粒100200细颗粒2003

47、00细颗粒400600炉管截面尺寸（mm）300×40300×40300×40300×40加热区数五区 五区五带十区五带十区推舟方式气动舟皿尺寸（mm）400×250×35×2，装料量：2-5kg/舟炉体外形尺寸（mm）13500×2240×170012200×2200×200013600×2200×200013600×3200×2000 保温时间为2小时，舟皿的填装系数为0.9，WO3的松装密度为2g/3，采用连续气动推舟方式。所以可以计算出一

48、个舟皿的装粉量为推舟速度为：推出一个舟皿的间隔时间1小时1根炉管推出的舟皿数个舟皿所以，一台设备推出的舟皿数2一台设备1小时处理的物料量：一台设备一天处理的物料量为所需设备数：台故，所需设备台数为2台设备利用率为设备储存率为 型号为THY-300/40-5-2的还原炉4.2.2碳化炉要把钨粉转化为碳化钨，需要用到碳化炉，这里我们选用了湖南顶立科技有限公司，型号为AMH-150/230-3的设备全自动碳化炉产品规格/Main specification参数型号AMH-150/230-3AMH-300/160-3AMH-300/230-6炉膛有效尺寸（W×H）（mm）150&#

49、215;230300×160300×230加热区数336加热炉体长度320032006400最高温度（）160016001600温度均匀性（）±5±5±5加热功率（kW）120150360工艺气体N2/3H2+N2/H2/ArN2/3H2+N2/H2/ArN2/3H2+N2/H2/Ar以上全自动碳化炉各参数按钨粉碳化计算得出，可根据工艺要求进行调整，不作为验收依据，具体以技术方案和协议为准。 舟皿的尺寸设计为500×100×200保温时间为2小时，舟皿的填装系数为0.9，钨粉的松装密度为1.5g/3，采用连续气动推舟方式。所以可以计算出一个舟皿的装粉量为实际加热区为推舟速度为：推出一个舟皿的间隔时间1小时1根炉管推出的舟皿数个舟皿一台设备1小时处理的物料量：一台设备一天处理的物料量为所需设备