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1、第十一章 车间工艺流程和设备的选择本章节所讲述的车间工艺流程和设备的选择，是对工艺设计原则的具体运用。在选择工艺流程时应根据工厂规模、原料性质、产品品种、生产方法、投资多少，选用的设备以及机械化程度等因素决定。如进厂原料的杂质情况，块度大小就可决定原料的处理加工方式和工艺流程；砖坯水分的情况，决定是否需要干燥设备；产品批量较大的主要产品，应考虑机械化程度较高，要采用生产效率较高的设备进行生产，如隧道窑等。实际上工厂的工艺设计是与选择工艺流程、工艺计算和设备的布置同步进行的，因为车间的工艺布置直接取决于所选定的工艺流程和设备，而工艺布置反过来又对工艺流程和设备的选型起了很大的作用。由于工艺布置的
2、要求，如粉料的输送距离较远时，不宜采用机械输送机输送。虽然粉料输送距离较近，但厂区不设空气压缩机站时不宜采用风动泵输送。为此，要确保工艺设计能顺利进行、保证设计质量，设计中必须把工艺流程、设备的选型和车间的工艺布置统盘考虑，切忌顾此失彼。为了叙述方便，本章按各个生产工序阐述其工艺流程和适用条件。第一节 物料的加工一、物料的破碎1物料的破碎进厂的块状原料必须经过破碎，破碎后的物料可以提高下一工序粉碎设备的效率，同时便于物料的拣选和输送。破碎系统进料块度和出料粒度的确定。耐火厂所用的各种原料最大块度一般不大于300mm。各种型式规格的破碎机，对进料最大块度有不同的要求。一般来说，破碎机的进料口尺寸
3、都必须大于原料的最大块度。如颚式破碎机适宜破碎原料的最大块度为进料口宽度的0.80.85倍。破碎机的出料粒度的大小，主要取决于下一工序选用的粉碎机对进料粒度的要求。各种不同型式、规格的粉碎机，它们都有各自的产品粒度特性曲线，对进料粒度、物料性质有一定的要求。只有进粉碎机的物料粒度和性质选用合适，才可以提高产品产量和降低能耗。2破碎流程和破碎机的选择破碎流程和破碎机的选择如下：(1)厂区地形、工厂规模和原料仓库型式，直接影响破碎车间的位置和标高。如选用机械化原料仓库时，破碎车间一般布置在其中；选用露天堆放的仓库，并用汽车运进原料，这时破碎车间布置在车间附近为宜。(2)破碎机的破碎比的大小将影响破
4、碎系统中破碎机破碎的次数和破碎机的选型。当破碎机的破碎比能满足系统的要求时，应该采用一段破碎。因为一段破碎具有所采用设备台数少、扬尘点少、工艺流程及其布置简单，基建投资和生产成本低等优点。当要求破碎机的破碎比较小，为36时，宜选用颚式破碎机或圆锥破碎机，而要求破碎比在1015时，选用反击式破碎机。(3)根据物料平衡计算算出对破碎车间要求物料的小时加工量来选择破碎机的型式、规格和台数。(4)耐火厂加工的各种原料大部分属中硬性，少数属高硬性，为减少设备的磨损，宜选- 113 -耐火材料工厂设计概论 第十一章 车间工艺流程和设备的选择用低速运转的颚式破碎机；对中硬性原料的破碎，也可选用高速运转的反击
5、式破碎机，但破碎机的磨损件必须采用耐磨高锰钢制作。当破碎质软、粘性大的软质粘土时，如选用颚式破碎机，容易造成机腔下部的堵塞，故使用这种破碎机时，除要特别注意给料均匀外，还必须控制原料水分小于10。个别厂有用辊式破碎机破碎软质或半软质粘土。据国外资料报道，这种工艺也可采用破碎兼烘干流程(向破碎机通入热气)。破碎废坯时，一般单独设置破碎机，并采用人工给料。(5)耐火厂破碎系统都采用开路流程(不设筛分设备)的一段破碎，多采用颚式破碎机。二、物料的粉碎在耐火材料生产过程中，泥料是由各种不同大小粒径和不同含量的物料组成的。因此，各种原料都需要经过粉碎筛分这一工序。粉碎流程和粉碎设备的选择：(1)根据物料
6、平衡计算，算出对粉碎车间要求小时物料的加工量，相应地选取粉碎机的型式、规格和台数。(2)物料的性质、粉碎机的产量和粒度组成等都影响到粉碎筛分流程的确定和设备的选型。例如，产品产量小而品种多，当选用的单机设备的产量和粒度组成都能满足要求时。宜采用的粉碎设备为单机的闭路粉碎筛分流程，如图11-1所示。这种流程选用的设备台数少，设备布置简单、扬尘点少、占地面积小、基建投资和生产成本较低，劳动生产率高。当产品产量较大，粉碎品种较单一，选择粉碎系统可由机组组成闭路流程，如图11-2所示，因为粉碎后的合格粒度随时筛出，筛上料通过另一种粉碎机粉碎使其加料粒度较小而且均匀，因此整个粉碎系统的生产能力得以充分发
7、挥。如一般900mm短头圆锥破碎机单机产量为33.5th，而采用900mm短头圆锥破碎机和750mm500mm双辊破碎机联合组成机组时，其产最可达910th，而且粉碎后的粒度组成较稳定，中间颗粒较少，有利于控制制品的密度和强度。原料管磨机配料仓筛分机斗式提升机粉碎机筛下料筛上料图11-1 粉碎机的闭路粉碎筛分流程粉碎粒度要求呈棱角状、中间颗粒少，而且粒度组成较稳定，宜选用短头圆锥破碎机。当破碎脆性物料，要求粉碎后细颗粒较少时，选用双辊破碎机，但要求辊筒磨损件为锰钢耐磨材料制成。当粉碎软质粘土或半软质粘土(小于10水分)要求粉碎细度较粗时，选用笼形粉碎机，它与悬辊粉碎机相比，其结构简单，使用较经
8、济。悬辊粉碎机适用于生产批量少、品种多，粉碎后粒度要求较细的产品。当原料水分超过l015时，应预先经过干燥后，再进入粉碎机。干碾粉碎机虽然具有粉碎的颗粒呈圆球状并细颗粒多、扬尘大等缺点，但是由于生产灵活、管理方便，目前在中小型厂仍广泛采用。反击破碎机虽然具有破碎比大、产量高、电耗少、结构简单等优点，但由于锤头和反击板易磨损，颗粒组成变化较大，因此目前尚未广泛被人们所采用。- 114 -耐火材料工厂设计概论 第十一章 车间工艺流程和设备的选择原料管磨机配料仓筛分机斗式提升机粉碎机筛下料筛上料粉碎机图11-2 粉碎机机组的闭路粉碎筛分流程(3)通常在破粉碎流程中，粉碎机的能力一般应比破碎机大，但由
9、于设备选型的具体原因，如粉碎机的粉碎能力小于破碎机，或粉碎机的台数多于破碎机时，则必须在粉碎机前设置中间料仓以作缓冲或进行分料，仓内物料通过仓底的给料设备喂入粉碎机进行粉碎。(4)在粉碎机运转时，若落入铁件，将会损坏粉碎机并且影响产品质量。因此，粉碎机操作中除注意防止铁件掉入外，在设计上必须考虑在破碎、粉碎后的胶带输送机上装置电磁除铁装置和手选设施，以除去进料中的铁质夹杂物。电磁除铁装置可选用电磁胶带轮、CF悬挂式电磁分离器。对于其他锰钢件，因靠电磁除铁装置不能排除，故可用金属探测器探测。在探知后，停机用人工除去。三、物料的筛分筛分是把物料中大小不同粒度进行分级。筛分流程和筛分设备的选择如下：
10、(1)为提高破碎机的生产效率和节约能量，筛分流程在破碎车间有两种作用：1)在破碎机供料仓的进料口处固定格筛，防止过大块度的物料进入破碎机。筛孔尺寸应与破碎机允许最大进料块度相吻合，格筛可用工字钢等型钢焊接而成。仓内的物料通过仓底设的给料设备进入破碎机。2)当物料块度绝大多数等于或小于破碎机的排矿口尺寸时，在破碎机前设台固定倾斜条筛，使多数物料不进破碎机而直接进粉碎机粉碎，从而可节省能量。(2)经过粉碎后的物料根据配料或使用要求，按大小粒径进行筛分。筛上料一般返回粉碎机组成闭路循环系统。筛上料返回粉碎机的途径有：1)直接经溜管返回粉碎机；2)经溜管进入中间过渡仓，通过仓底给料设备和溜管进入粉碎机
11、；3)经水平运输设备进入粉碎机的供料仓；4)经运输设备送入管磨机（也称筒磨机）的供料仓。筛分机的生产能力应稍大于粉碎机的最大给料量，应包括粉碎机的循环量，即筛上料返回粉碎机的物料量。筛分流程图如图11-3所示。回流量可按式11-l和式11-2计算： 粉碎G2G1G1G1+G2图11 3筛分流程图12GG 1 G =+ (11-1)- 115 -耐火材料工厂设计概论 第十一章 车间工艺流程和设备的选择NhGnG=理台(11-2)式中，为粉碎机的给料量，th；为循环量，th；1G2G为粉碎机产品中，小于要求产品粒度的含量百分数，以小数表示，按粉碎机产品粒度特性曲线确定；为筛分效率，以小数表示(可参
12、阅有关筛分技术资料)。筛网层数可根据原料品种、特性、配料和使用要求等来确定。一般对于配料的粒度组成要求不高，可采用连续粒度配料的砖种，选用单层筛较宜，因其流程简单，并可降低厂房高度。对配料粒度要求严或必须采用多级颗粒配料的砖种，宜采用双层筛。应当指出：采用双层筛时，工艺流程较复杂，厂房相应要增高。耐火厂常用的筛分设备，有筛分效率较高的自定振动筛，个别中小型厂选用的固定斜筛，固定斜筛与振动筛相比，具有操作维修简单、占地面积小，厂房振动负荷小的特点。当前已生产出TZS、ZS等系列电机振动筛，它是一种理想筛分设备，与其他类型振动筛相比，它具有以下优点：1)结构合理、重量轻。该设备是把两台振动电机直接
13、装在筛子框架上，利用两台振动电机的自同步振动；将振动力传递到筛面上，不需要驱动装置。2)调整简单、方便。只要任意调整振动电机轴两端偏心块，来改变激振力和振幅的大小，使筛分能力得到调节。同时该设备又配有整套电器控制箱通过适当的电器的控制，使之改变振动频率，从而以适应不同粒度的筛分。3)操作性能稳定、筛分效率高。4)密封可靠、防尘效果好。目前。TZS、ZS等系列电机振动筛已经被采用到工厂的设计中，TZS型振动筛技术规格见表11-1，图11-4为TZS振动筛的示意图。表11-11 TZS型振动技术规格型号筛框尺寸宽长/ mmmm功率kW振动电机型号筛分能力/ t.h-1设备质量/kg备注TZS-50
14、0-1.250012000.4TZD-21-4185TZS-600-1.260012000.8TZD-21-4270TZS-750-1.575015001.5TZD-41-4410TZS-800-1.680016001.5TZD-41-4450TZS-900-1.890018003TZD-41-8850TZS-900-2.490024003TZD-41-81200TZS-1200-2.4120024004.4TZD-51-81500TZS-100-3120030004.4TZD-51-81700TZS-1500-3150030007.4TZD-61-82400TZS-3500-3.615003
15、6007.4TZD-61-82600TZS-1500-4.81500480011TZD-71-83900TZS-1800-4.81800480015TZD-81-84900(3)在混合设备进行混合时，为了防止掉入铁件或形成泥团的泥料进入压砖机，则在混台设备后或压砖机前设置圆盘筛或格筛。筛孔尺寸应以不影响砖坯质最为前提，一般选用1015mm筛孔。- 116 -耐火材料工厂设计概论 第十一章 车间工艺流程和设备的选择图1-4 TXS型振动筛四、物料的磨细在耐火材料制砖生产中，往往要求配入3540的细粉。细粉中小于0.088mm为85%90以上。因此，细粉的制备需要经过磨细工序。1、磨细流程和磨细设
16、备的选择磨细流程和磨细设备的选择如下：(1)物料的性质。进磨机的物料性质，直接影响到磨机的产量和质量(细度)。物料的性质主要指水分、硬度和块度。(2)所选用的磨细设备的型式、规格和台数必须满足由物料平衡计算算出磨细工序加工量的要求。(3)所选用的磨细流程和设备力求操作可靠、防尘设施好，便于实现自动化并具有良好的耐磨性能。(4)所选用磨细流程力求占地面积小、所需空间小且基建投资低。(5)所选用的磨细设备力求降低设备运转时噪音，且往细料中增加的铁量要小。实际上没有一种磨细流程能在上述各因素中都具有最好的指标，因此，只能根据具体条件，选择最优的磨细流程。2、不同磨细流程和设备的比较耐火厂物料磨细流程
17、都选用干法开路流程，开路流程比闭路流程简单，占地面积小、操作管理方便。广泛采用1500nm5700mm管磨机；当磨氧化铁粉时宜选用900mm1800mm管磨机；磨小于0.5mm硬度大的烧结料时，可选用1500mm3000mm管磨机。无论哪种管磨机对进磨物料的水分都要求较严，一般控制在25左右，以防水分过高的原料在磨机内糊在管壁上，降低磨机磨细效率。为了使磨机充分发挥生产潜力并保证质量，应控制给料粒度，尽可能采用粉碎筛分后的筛下料，条件不许可时才考虑加入筛上料或采用专为磨机加工的统料。生产优质产品时所配入的细粉，可由混合磨细工序取得，在进行混合磨细前，必须控制好物料的配比，这时磨机供料仓的数量应
18、满足品种的要求。物料配比要求精确时，可采用重量配料，仓内的物料通过仓底的给料设备和称量设备送到磨机中磨细，这样就增多了辅助设备，并且增加了厂房高度。当配料比例要求不严时，可选用给料设备直接将物料送到管磨机。当前，我国研制成功了具有国际先进水平的MGZ一1A型高效率振动磨机，由于它的最大激振动力17640N(1800kgf)。振幅2630mm，振动频率16Hz，因此它的特点是：结构紧凑、体积小、重量轻、破碎比大、配用功率低、产量高、运输和安装方便，造价低等。当- 117 -耐火材料工厂设计概论 第十一章 车间工艺流程和设备的选择该设备的生产能力相当于1.5m5.7m管磨机的条件下(磨同种物料和粒
19、度)，它比管磨机节能59以上，节约钢材40.lt，设备费仅仅是管磨机的14，每台运输安装费节约2.4万元，同时，还可节约空间36。这项技术已获得国家专利局批准，并且已投入生产。目前，已开始应用在冶金、建材、陶瓷、化工、煤炭等工业部门。MGZ-lA高效振动磨示意图如图11-5所示。图11-5 MGZ-1A型高效率振动磨机当要求研磨硬度不大的物料，或研磨的原料品种多而加工量较少时，宜选用悬辊磨粉机。悬辊磨粉机与管磨机相比，它具有设备体型小、占地面积少、噪声较小，适宜加工较湿的原料以及电耗省等优点，但它的主要缺点是辊轮和磨盘容易磨损、附属设备多，流程复杂。我国江浙一带的耐火厂多采用这种设备。采用悬辊
20、磨粉碎机磨细物料的流程如图11-6所示。物料由给料机加入到悬辊磨粉机中磨细，出磨气流经磨机上部分离器进到大旋风除尘器，选出粗粉后，直接进到鼓风机，一小部分气流通入磨机内循环使用，而大部分气流进入小旋风除尘器，再次选出粗粉，然后直接排到大气，电可通入除尘器中进行净化后，由排烟机排到大气中。大、小旋风除尘器收集的粉磨产品用输送设备送入配料仓内。这种流程使磨机内部处于正压，因此要注意磨机的除尘问题。五、泥料的制备泥料的制备一般包括配料和混合两个工序。1、配料要使制品具有一定的化学矿物组成和达到一定的致密度，必须将各种原料按不同粒径、一定比例配合在一起制成泥料，泥料质量的好坏很大程度上取决于这一道工序
21、。A 选择配料流程和配料设备各种耐火制品的配料参数，配料设备和配料流程有所不同，无论选哪一种制品的配料设备和配料流程时都应考虑以下几个方面：(1)极限粒度（也称临界粒度），所选定的颗粒极限粒度的大小，直接影响到制品的抗热振性、抗侵蚀性和外形尺寸的完好性。一般制砖料的极限粒度宜为2.53.5mm；不烧制品为812mm；焦油白云石砖或焦油镁砖为35mm。- 118 -耐火材料工厂设计概论 第十一章 车间工艺流程和设备的选择(2)配料比，配料比主要是指颗粒级配，为达到制品最大紧密堆积，一般采用两头大、中间小的颗粒级配，并且相邻两种粒径比为67。当生产优质制品时宜选用间断粒度配料，一般制品可选用连续粒
22、度配料。细粉用量为3540。要注意的是物料在混合过程中会发生再破碎的现象，细粉量大约能增加5左右。(3)废砖的利用，为降低生产成本，应尽可能利用部分废砖代替原料(含熟料)，一般以细粉方式掺入配料。按制品质量及使用要球，废砖掺入量一般控制在520之内，最多不超过30。(4)结合剂，主要指纸浆废液、泥浆、石灰乳水、水玻璃、磷酸及磷酸盐、硫酸盐、中温沥青等。除了纸浆废液、泥浆、石灰乳等作为烧成制品的结合剂外，其余多用于不烧制品。结合剂要求的加入量，一般按配料量的百分比计算，如烧成制品为13，不烧制品为58。(5)配料方式，所选用的配料方式和配料设备应能满足各种物料允许称量误差的要求，称量范围能适应泥
23、料配比的变化要求，配料设备必须适应混合设备的操作要求。配料方式应尽可能做到先粗后细、先熟后生的加料顺序，使泥料获得均匀的混合。(6)所选用的配料流程和配料设备力求操作可靠，便于实现自动化。图1l-6 4R3216悬辊磨粉机1、主机；2、分离器；3一电磁振动给料机；4、大旋风收尘器；5、鼓风机；6、小旋风除尘器(7)配料仓，所设计配料仓的几何尺寸应尽量减少颗粒偏析的发生，每个配料仓的贮量按料仓实际贮量的70计算。配料仓的数量除应满足存放配料时所用的全部品种外，还应适当增设13个作为机动料仓。配料工序和混合工序之间的泥料运输方式，配料设备和混合设备联合组成为机组等方面，都要影响到配料仓的布置。当产
24、品品种稳定，而产量又大时，一般采用配料设备和混合- 119 -耐火材料工厂设计概论 第十一章 车间工艺流程和设备的选择设备组成机组的配料方式，配料仓的布置为“田”字形。每一个机组只配一种级别的泥料。当要求配两种以上的泥料时，配料不受配料仓位置的限制。配料仓采用单列或双列的型式布置。B 不同配料方式和配料设备的比较常见配料方式和配料设备，见表11-2。配料有重量配料和容积配料两种，重量配料比容积配料准确。机械杠杆秤可以称量单一品种或多种品种，也可以累积量，宜用于中小型厂或称量不频繁的部位。电子秤和机械秤相比，其特点是体积小、重量轻、结构简单，安装使用方便，称量精度较高（小于0.5%），性能稳定。
25、宜用于生产品种稳定、生产管理水平和自动化程度较高以及机修力量较强的大型厂。常见的有DCZ-1型系列电子秤、GGP-01型带式输送机电子秤，XSP型光电子秤等。由于配料车的降尘难于处理，而且不能满足加料顺序的要求，使客观存在的应用受到一定影响。为克服上述缺点，目前我国设计出一种新型微机控制电子称量车（车上设有大小两个不同容量的料斗，称量精度可达0.5）。表11-2 常用配料方式和配料设备配料方式配料仓布置形式配料设备配料特点和选用范围配料仓一般双列布置，料仓数应满足最多一种配料品种的要求，一般每组34个，最多45个机械秤、电子秤、光电秤配料仓、配料秤、混合设备组成配料机组，可满足各种加料顺序要求
26、，但同一机组不能同时配两种级别的泥料重量配料配料仓一般成排布置，料仓数应满足配料品种和贮量的要求，并留有13个机动料仓。配料车配料灵活、混合设备不受配料仓位置的限制，适合于多品种、多台混合设备的配料。但防尘较困难，且不能满足各种加料顺序要求容积配料配料仓布置和料仓个数应满足总配料品种和贮量要求给料机与运输设备配料简单，但配比控制不准确，需经验检查调整，且不能同时配两种级别的泥料，适用于规模较小、配料范围较宽或边疆生产条件为保证物料称量准确，选用称量设备时应考虑设有调节给料量的设施(变速给料)，即物料称量接近终点时，由原先快速给料转换为慢速给料。2、混合生产耐火制品时，按照配比称量的各组分物料需
27、要充分混合，制成质地均匀并具有一定可塑性的泥料。A 影响混合流程和混合设备选型的因素泥料的混合和混合设备有许多种类，在选型时应考虑以下几个因素：(1)泥料质量。泥料质量主要是指泥料的粒度组成和水分。泥料质量与配料的粒度级别、配料比、混合设备、混合时间和加料顺序等有关。混合时间的长短与生产的砖种、砖型和选用的成型设备有关。混合时间的确定应有利于提高泥料的均匀性和可塑性又不引起颗粒再破碎。一般地说，可塑性和结合性较差的泥料，优质制品以及不烧制品，混合时间为1020min以上。加料顺序应有助于泥料混合均匀及减少细粉料的结球。为此，常采用先粗后细，先干后湿的加料顺序。所选用的混合流程和设备应能保证泥料
28、的质量。(2)混合工序的产量。混合工序所选用的混合设备的生产能力，应能满足由物料平衡计算算出该工序所要加工的混合量，同时还要考虑泥料的品种、不合格泥料和成型废坯两者返回混合的物料量，这些废泥料约占总混合量的10。间歇式混合设备产量计算公式：- 120 -耐火材料工厂设计概论 第十一章 车间工艺流程和设备的选择601000qGt=台时（11-3）式中，G为混合设备的小时产量，th；q为每次混合的物料量，kg(可参考同类型设备，同品种泥料)；t为混合周期(包括进出料和混合的时间)，min。台时混合设备台数计算：NGnG=理台时（11-4）式中，为混练某种泥料的混合设备的理论计算台数，台；为要求某种
29、泥料小时的混合量，th；由物料平衡计算求得混合设备需要混练的泥料量(由公式10-35求得)。n理NGn=理 n理 （11-5）式中，为理论计算混合设备的总台数。n理(3)操作的自动控制。所选的混合流程，应力求便于实现自动化。(4)泥料的运输方式。所选的泥料运输方式，应力求距离短、占地面积小、减少泥料运输过程中倒运的次数。常见的泥料运往成型车间的运输方式是：泥料箱桥式起重机，胶带式输送机，手推轻轨车或无轨小车。在配料混合流程中，混合设备的混合周期要比配料称量操作时间长，这样称量好的物料可用输送设备或溜管直接送入混合设备。但有时由于设备选型的具体原因混合设备台数多于称量设备，或混合泥料的种类多，往
30、往在混合设备前考虑设置料仓用于缓冲给料的作用，仓内物料通过仓底的给料设备或溜管，进入混合设备。若泥料中夹杂着铁质或铁块，将会降低制品质量。因此，除在破粉碎机中注意防止铁件掉入和采用原料拣选措施外，在设计上必须考虑在混合设备前后工序设置铁件隔离装置，常用的是电除铁装置，以除去混进泥料中的铁质。混合工序内一般应设置检修起吊设备，起重设备的起重量应和需要被起吊的最重部件的重量相适应。B 不同混合流程和混合设备的比较不同混合流程和混合设备的比较如下：（1）机械成型泥料的混合设备有下列两种型式：1)间断操作混合设备：湿碾机、混砂机、单轴搅拌机、双轴搅拌机、卧式强制搅拌机。2)连续操作混合设备：单轴搅拌机
31、和双轴搅拌机。连续操作混合设备比间断混合设备具有较高的产量而且便于实现自动化，但泥料质地松散、均匀性差，宜用于产量大的标、普型砖。为弥补上述的缺点，混料时往往是将2台或3台双轴搅拌机串成机组使用。间断操作混合设备的产量比连续混合设备的低，工艺流程复杂但操作灵活，便于控制泥料质量。用湿碾机混合的泥料质地均匀并且捏合力较强，因此，湿碾机广泛应用于耐火厂。近年来，我国自行设计制造一种750型行星式混合机，经生产实践证明，它具有机械性能良好、结构轻巧、拆卸容易、维修使用方便，物料搅拌均匀、保证颗粒棱角、泥料质量好、生产效率高、能源消耗低、设备单价低，而且设备密封好、噪声小，环保卫生好等优点，该机是当前
32、国内混练方面较为先进的设备。750型行星式混合机的示意图如图11-7所示。单轴搅拌机或双轴搅拌机多用于搅拌焦油镁质材料，而混合粘性较大，均匀性要求不严的泥料，选- 121 -耐火材料工厂设计概论 第十一章 车间工艺流程和设备的选择用强制搅拌机较适宜。图11-7 750行星式混合机(2)振动成型或手工成型泥料的混练，由于这类成型混料的水分较大，宜采用二段混练方式，即物料先经湿碾机混练后，再经搅拌机混练。当用湿碾机制备粘土质或高铝质的泥料时，设计时往往在湿碾机后设置筛子，以防形成泥团的泥料进入成型机。这种混合流程的布置比较复杂。(3)混好的泥料运往成型车间的输送方式，大体上有3种，见表11-3。表
33、11-3 泥料运输方式运输方式操作条件适用情况泥料箱桥式起重机在车间空间行驶，增加噪声，防尘较困难对多品种泥料可临时分别运往成型料仓胶带输送机用胶带输送机向成型设备的供料仓供料，噪声小，防尘较易控制最后一个供料仓有混料或细粉较多的现象。当泥料品种多时，易相互影响手推轻轨车或无轨车泥料车和砖坯车交错运行，劳动强度大，防尘较难控制各种泥料可分别运行第二节 砖坯的成型各种耐火制品的砖坯大都采用半干法成型，成型水分在310，具有代表性的成型设备是摩擦压砖机。摩擦压砖机虽然具有以下缺点：间歇操作，劳动强度大，成型压力不大，工作台面较小，滑块行程难于控制等，但机体结构简单、维修方便、换模迅速、价格较低，并
34、能用于压制各种标普型和异型制品，目前仍在耐火厂广泛应用。- 122 -耐火材料工厂设计概论 第十一章 车间工艺流程和设备的选择一、成型流程和设备的发展情况近年来，成型流程和设备的发展有以下几方面：(1)由于与隧道窑配套的需要，摩擦压砖机向自动化发展。如摩擦压砖机的装料、出砖和压制过程逐渐实现了自动化操作，从而避免了压机运行中常发生的设备和人身事故。(2)采用液压缸或气压带动模头升降，使力的传递更加均匀。(3)采用高压成型设备，以液压成型设备取代摩擦压砖机。(4)利用振动加压法压制特异型或批量少的制品。当前，摩擦压砖机的发展方向主要还是实现自动化操作，力求改善劳动条件，提高成型压力。此外，液压新
35、型成型设备也正在进行研制。二、成型流程和成型设备的选择成型流程和成型设备的种类较多，在选型时应考虑以下几个因素的影响：(1)泥料应具有合理的粒度组成和水分，在成型压力和操作制度恒定不变时，成型后砖坯的外形尺寸准确，体积密度和强度能满足质量要求。(2)根据泥料性质选择相应的成型设备。一般来说，质量要求严的优质制品采用成型压力较大的成型设备成型；异型制品(如流钢砖、袖砖等)宜采用高冲程成型设备成型。(3)选用合理的操作制度，主要是指加料均匀，加压时先轻后重以利排气，确定适宜的加压次数等。(4)成型车间要求的小时产量是由物料平衡计算确定的，所选用成型设备的生产能力，应能满足这一产量要求。当确定成型设
36、备台数时，还必须考虑砖种的搭配、换模时间、生产指标、设备性能等因素。成型设备台数，一般先按某砖种计算需要成型设备台数，而后分别算出某种成型设备需要的总台数。最后即可求得成型车间成型设备的总台数。成型设备的产量见下式： .1.hfGqmt=台(11-6)式中，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，块/班.台；m为每块砖坯重量，kg块；为砖坯的废品率，；t为每班生产时间，h，一般按6.5h计。.hG台f成型设备台数计算： NhGnG=理台（11-7）式中，为压制某种砖坯的成型设备台数，台；为要求某砖坯每小时压制的砖坯量，th。n理NG由物料平衡计算求得成型设备需要压制的砖
37、坯量，由公式10-35求得n= n 理 理 (11-8) QV=丙丙丙，2llnf=+l 总端，1.5QQV=1量料料，123()Ttttkt4 =+，- 123 -耐火材料工厂设计概论 第十一章 车间工艺流程和设备的选择3t=下降和上升总行程升降速度式中，为理论计算某一成型设备的总台数n理Nn=理(1l-9)式中，为成型车间理论计算成型设备的总台数。N(5)所选定的成型流程和选用成型设备应力求操作可靠，便于实现自动化，砖坯的运输要畅通无阻，减少换车道的次数，以提高砖坯的合格率。(6)废坯或混合不合格泥料的利用。所选的成型流程应考虑设有废坯或不合格泥料返回混合设备重新使用的设施，以节约原料，降
38、低成本。(7)为了便于生产管理，往往独立设置成型车间，成型和混合两工序之间在满足防火安全前提下尽量缩短它们的距离。当前，由于耐火材料工业越来越迫切要求采用高压成型和自动化操作，故在选择成型流程和设备时，应在这两方面给予充分的重视，通过技术经济综合比较，作出正确的选定。三、不同成型流程和设备的比较1、摩擦压砖机成型的砖坯摩擦压砖机成型的砖坯有：(1)160t摩擦压砖机：粘土质、硅质的标普型砖；(2)200t高冲程摩擦压砖机：粘土质异型砖和流钢系统制品；高铝质、镁质铸口砖。(3)300t摩擦压砖机：高密度硅砖、高铝质和镁质制品。2、振动成型设备成型的砖坯振动成型设备成型的砖坯有：(1)不宜用摩擦压
39、砖机成型的硅质或粘土质特异型砖。(2)大型焦油白云石或镁质炉衬砖。3、液压成型设备成型的砖坯液压成型设备成型的砖坯有高铝质和镁质制品。摩擦压砖机比液压成型设备具有结构简单，维修方便，造价低，但生产效率较低。液压成型备劳动强度低、操作可靠安全。压制制度(包括各阶梯压力、加压方式、加压速度、排气方式，加压次数和时问等)和填料量均可自动调节，可使砖坯质量稳定，但设备结构复杂，辅助设备多，维修困难、造价昂贵。这种液压成型机正处于试制、试用阶段，它是耐火厂成型设备发展的方向，目前已试制成功的产品有ZY800t和ZYl200t液压压砖机。振动成型设备，在操作过程中靠振动台或振动器产生振幅不大、频率相当高的
40、振动，在此振动作用下，能获得比较密实的砖坯。影响振动成型设备选型的因素有：(1)泥料的性质：所选用振动成型设备的频率、振幅和振动时间应和泥料性质相适应。(2)砖坯的质最：所选用振动成型设备必须保证垂直方向振动加压，工作台面尺寸应大于砖坯模板尺寸；(3)承受的荷载：选定振动成型设备的载重量臆大于模板及内装泥料的总重量。(4)设备台数：设备台数的计算方法同前所述。根据物料平衡计算算出需要压制的砖坯量，首先确定振动成型设备的产量，再计算设备台数。但由于振动成型设备的机构与弹簧容易松动损坏，日常维修量大，确定设备台数时需适当考虑备用因素。振动台产量的计算：- 124 -耐火材料工厂设计概论 第十一章
41、车间工艺流程和设备的选择160mGVt=T 台理 (11-10)1attt=+ b (11-11)式中，为振动成型设备的台班产量，t班；为砖坯体积，mG台理mV3；为砖坯的密度，t/m3；为每班生产时间，h，一般取6.5h；为振动成型周期，min；为振动成型时间，min；为辅助操作时间，min。T1tatbt耐火厂常用的振动成型设备有振动台和振动成型加压装置。一般采用频率为22002500次/min、振幅为l2mm、激振力为1015t的双轴振动子结构振动台，砖坯单重可达l000kg左右，振动成型加压装置宜为行走在固定轨道上的车式加压设备，它设有排气和加压设施，模板加压面为500mm700mm，
42、单位面积压力为0 2MPa，总压力为58.8kN(6000kg)。选用振动成型设备必须考虑配用脱模机，常用的是液压双缸脱模机，其脱模力为245392kN(2540t)。必须指出，大型砖坯成型过程中，模板的吊装和运输比较频繁，为此成型厂房内常宜选用电动起重机作为模板的起吊和运输设备。为便于起重机的操作，提高劳动生产率，一般将混合工序和振动成型设备安置在设有桥式起重机的同一厂房内。成型车间内采用起重机上料时，由于操作频繁，宜选用桥式电动起重机。同时为了将成型废坯或不合格泥料返回设备中，往往将成型和混合工序布置在同一厂房内，如不用桥式起重机上料，则废坯废料由平板车推到混合工序厂房内，再用提升运输设备
43、或起吊设备送入混合设备进行混练。成型设备在运行操作时，设备的部件容易松动或磨损，日常维修量比破粉碎设备，混合设备大，一般应在车间内设简易检修设施(如检修起吊设备、砂轮机等)。成型好的砖坯，一般摆放在干燥车上，再用电拖车运往干燥烧成车间。第三节 物料和贮存为保证工厂能连续地进行生产，制品能均衡地出厂，以及在生产过程中便于控制质量等的需要，工厂内各生产工序都必须设置各种物料的贮仓(包括原料仓库、堆料场、半成品库、成品仓以及各种料仓)，贮料仓的形式和数量是由各种物料的贮存期和贮量确定的。各种物料的贮存期在第十章第二节中已详述过。一、块状物料的贮存l、原料仓库的选择贮存块状物料(即原料)的仓库有桥式抓
44、斗起重机的原料仓库、螺旋卸车机的原料仓库、大型贮料仓、地沟卸料并配备门式抓斗起重机的原料仓库，露天仓库等几种。采用哪一种原料仓库，主要取决于工厂的规模、工厂机械化自动化的水平、投资额的大小、物料的质量，地形以及对环境保护的要求。用桥式抓斗起重机的原料仓库，具有取运物料方便，存放物料容易，仓库容积率较高等优点，但造价较高，扬尘大，在抓运过程中会因抓斗漏料而引起少量的混料，大型贮料仓的物料一般由胶带输送机运入，也可采用机车车辆直接运入。这种料- 125 -耐火材料工厂设计概论 第十一章 车间工艺流程和设备的选择仓宜贮存中等块度、水分低的原料(如粘土熟料、高铝熟料、镁砂、烧结镁砂等)，且仓库的有效容
45、积大、占地面积少、扬尘较容易处理等优点。但进出料环节多，运输设备多，厂房高度较高。螺旋卸车机原料仓库的受料仓库的受料仓容积和尺寸与车位、车辆的载重量要相适应，仓库的结构形式宜采用封闭式，它对进料的块度、硬度和水分有一定要求，否则要影响生产。地沟卸料并配有门式抓斗起重机的仓库是露天仓库的一种，物料主要是采用底开门机车车辆自动卸入地沟料仓，料仓大小应与车辆长度和容量相适应，料仓下的建筑物应设排水设施，门式抓斗起重机只起辅助的作用，这种仓库造价高。露天仓库贮存物料，它投资省，但仓库的面积利用率非常低，占地面积大，劳动强度大，物料运输过程损耗大，并且操作时受气候的影响大。目前，国内已建成的大型耐火厂大
46、多采用桥式抓斗起重机的原料仓库，而中、小型厂采用小型机械化的原料堆场，如用电耙、液压式铲车和移动式胶带输送机等搬运机械的原料堆场。2、桥式抓斗起重机的原料、燃料仓库桥式抓斗起重机的原料仓库是一个贮存多种物料和倒运物料的设施。厂房的结构形式有：封闭式、敞开和露天式、敞开和封闭式、敞开和敞开防雨式、封闭和敞开防雨式、敞开、敞开防雨和露天式等7种。封闭式指有房盖、两侧有墙；敞开式指有房盖，但两侧都无墙；敞开防雨式指有房盖，两侧上部有墙，下部有雨搭；露天式指既无房盖又无墙，分别如图1l-8所示。选用哪一种仓库结构形式要根据建厂地区气象条件、原料性质及粉尘对周围环境的污染等因素综合考虑决定。有时为节省基
47、建投资，根据物料的不同要求，仓库可选用几种不同结构形式的厂房。具体选择原料仓库的结构形式可参看表11-4。原料或燃料一般都是采用铁路运输运进厂内。卸料线货位堆存的原料与库存原料品种相同，堆存物料嚣按要求贮量计算，其物料底角点以栈桥与地坪交点为起始点进行计算。一般每个货位只堆放一种原料，当贮料量很小时也不例外，一个货位长度为14m，各种原料堆放的堆积角一般为45。图11-8 桥式抓斗起重机原料、燃料仓库厂房结构形式a封闭式；b一敞开式；c一敞开防雨式；d一露天式- 126 -耐火材料工厂设计概论 第十一章 车间工艺流程和设备的选择表11-4 原料(燃料)仓库厂房结构形式仓库结构形式形式代号适用条件封闭式a适用于风沙大的地区多雨地区，且原料要求防雨和避免杂质的污染，原料粉尘对附近环境宥严重污染时，适用于贮存烧结镁砂、铬矿、粘土及其熟料等敞开式b适用于多雨，但风砂不大
