тппо пример курс


ВВЕДЕНИЕ

Огнеупорные материалы и изделия, изготавливаемые преимущественно на основе материального сырья, обладающей огнеупорностью не ниже 15800С. Возникновение производства огнеупоров исторически связано с развитием металлургии, а по мере распространения тепловых агрегатов различного направления производство огнеупоров стало одной из важных отраслей промышлености.

Шамотные огнеупорные изделия, наиболее распространённый вид алюмосиликатных огнеупорных изделий. Содержат 28—45% Al2O3. Изготовляются из огнеупорных глин и каолинов, отощённых шамотом, реже непластичной глинистой породой, кварцем. Применяются в доменных, нагревательных, обжиговых печах, при разливке стали и т.д.

В промышленности немалую роль играет оценка оборудования. При оценке оборудования, исключительную важную роль играет фактор износа оборудования, который проходит интенсивней, чем скажем для земельных участков или зданий.

Рынок машин и оборудования очень структурирован. Практически каждая группа машин и оборудования имеет свой сектор товарного рынка. Причем характер рынка в разных секторах различный. Для многих видов машин и оборудования массового применения характерен универсальный рынок. В то же время рынок специального и уникального оборудования в основном узконаправленный. Значительная часть специального оборудования изготавливается по индивидуальным заказам, и не имеют открытого рынка. Все это учитывается при проведении оценки.

Курсовым проектом предлагается рассмотреть производство шамотных огнеупоров для футеровки регенераторов мартеновских печей. Шамотные изделия отличаются высокой огнеупорностью 17100С, термостойкостью 3 теплосмен что способствует их хорошей службе и дешевой цене, что делает эти огнеупоры более конкурентно способным.

Курсовым проектом была поставлена цель: разработать технологический процесс производства шамотных огнеупоров для футеровки регенераторов мартеновских печей в смесительном-прессовом отделении. Достижение поставленной цели, необходимо выполнить следующие задачи:

Рассмотреть физико-химические основы производства и стандартные показатели шамотных насадочных изделий;

Сравнить и подобрать сырье и добавки для производства шамотных изделий для футеровки регенераторов мартеновских печей;

Разработать и описать схему производства смесительно-прессового отделения по производству шамотных насадочных изделий для футеровки мартеновских печей;

Подобрать и рассчитать технологическое (основное, вспомогательное), транспортное, грузоподъемное оборудование и емкости для хранения порошков;

Рассчитать материальный баланс смесительно-прессового отделения по производству шамотных насадочных изделий.

1 ОБЩАЯ ЧЯСТЬ

1.2 Применения насадочных изделий и условия их службы

Воздух и газы из шлаковиков поступают в регенераторы, которые состоят из камеры, насадки и поднасадочного пространства. Температура дымовых газов, поступающих в регенератор.

Регенераторы представляют собой прямоугольные камеры, заполненные решёткой из огнеупорного кирпича, называемой насадкой.

Рисунок регенератора показан на рисунках 1.1 и 1.2

а)

б)

а-3D изображение мартеновской печи;

а) 1-вертикальный канал; 2-главный свод;3-стены рабочего пространства;4-наклонные стены рабочего пространства;5-стык межу леточным блоком и футеровкой наклонной стены;6-сталевыпускной узел;7-подина;8-свод и стены шлаковика и регенератора.

б-чертеж мартеновской печи;

б) 1-рабочее пространство; 2-свод; 3-подина; 4-сталевыпускное отверстие; 5-отверстие для спуска шлака; 6-завалочные окна; 7-передняя стенка; 8-задняя стенка; 9-головки; 10-вертикальные каналы; 11-шлаковик; 12-регенераторы: 13-насадка регенераторов; 14-борова; 15-рабочая площадка.

Рисунок 1.1 – Общий вид мартеновской печи:

1 — вертикальные каналы; 2-шлаковик; 3-насадки регенераторов, 4-подвесной свод наднасадочного пространства; 5-поднасадочные пространства

Рисунок 1.2 – Устройство шлаковиков и регенераторов мартеновской печи

Насадка представляет важнейший конструктивный элемент регенераторов мартеновских печей. К огнеупорам для насадок регенераторов мартеновских печей предъявляют следующие требования:

Устойчивость к действию правильной пыли при температуре службы насадки;

Достаточную механическую прочность и термическую устойчивость в условиях службы;

По возможности повышенную теплопроводность и теплоемкость с целью улучшения условий теплообмена.

На стойкость насадок существенное влияние оказывают:

Наличие наибольшей поверхности теплообмена при данном объеме;

Механическую устойчивость насадки, причем давление на кирпичи должно быть по возможности минимальным;

Наличие некоторой минимальной толщены насадочного кирпича, при которой насадка сохраняет свою механическую устойчивость и обладает наибольшей активной массой при теплообмене.

Плавильная пыль, взаимодействующая с насадкой, состоит из частиц, отличающихся достаточно высокой плотностью, и осаждается в первую очередь на горизонтальных поверхностях насадки, образуя при этом либо рыхлой слой, либо плотные шлак подобные отложения.

Тщательное обследование тонкостенных насадок по окончанию их кампаний показало, что шамотный кирпич из различных рядов насадки по своему состоянию был пригоден к дальнейшей эксплуатации.

При этом экономия огнеупоров достигала 30%, увеличение размера ячейки насадки в этих условиях способствовало значительному улучшению тяги печи на протяжении компании в результате меньшего заноса верхних рядов насадки пылью. Это в свою очередь улучшило условия службы других элементов кладки печи.

Очистка и промывка при ремонтах насадок с большими ячейками является более эффективной, чем с обычными.

1.2 Физико-химические основы производства насадочных изделий

В смесительно-прессовом отделении при производстве высокоглиноземистых гнездовых изделий происходят физико-химические процессы при смешении и прессовании.

Смешение масс – процесс, зависящий от многих параметров и факторов.

Основной задачей процесса смешения является равномерное распределение компонентов смеси и придание смеси некоторой устойчивости, чтобы при дальнейшей транспортировке массы не нарушалась достигнутая равномерность.

Поскольку от массы требуется максимальная однородность состава в любом малом ее объеме, для осуществления смешения необходимо некоторое минимальное время. Основным назначением процесса является максимальное увеличение первоначальной поверхности раздела между компонентами смеси.

От качества смешения зависит способность огнеупорной шамотной массы к уплотнению при прессовании и многих свойствах при службе.

Большое значение имеет последовательность смешения. Для получения равномерной смеси сначала загружают в смеситель шамот, увлажняют шликером, затем водят тонкую фракцию глины-связки. При смешении в такой последовательности в смеси не будет образовываться отдельные гранулы и камни, а глинистая смесь будет налипать на увлажнённый шамот. Образование массы происходит в результате взаимовоздействия компонентов со шликером.

Шамотная масса содержит глину, которая подвергается физико-химическим превращениям в контакте со шликером. Вокруг частиц глины образуется водные оболочки, препятствующие образование камней, отдельных гранул. Такую структуру называют коагуляционной. Она обеспечивает пластичность и ползучесть массы при приложении малых напряжений сдвига.

График смешения можно разбить на три участка, которые показаны на рисунке 1.3.

I – перемещение смежных групп частиц из одного места смесителя в другое-это процесс конвективного смещения;

II – перераспределение частиц глины-связки и шамота через непрерывно меняющуюся границу раздела между группами частиц-процесс диффузионного смешения;

III – сосредоточение частиц имеющих одинаковую массу, под действием гравитационных сил-процесс десмешения.

Рисунок 1.3 – Значение коэффициента неоднородности по периодам

На участке процесса конвективного смешения скорость процесса почти не зависит от физико-механических свойств смеси, так как процесс смешения идет на уровне микрообъемов. «Диффузионного» смешение, он идет на уровне микрообъемов. После «диффузионного» смешения дальнейшее перемешивание компонентов не имеет смысла. При большой разнице размеров частиц смешиваемых порошков в первый и второй периоды смешения наблюдается явление перколяции или процеживания мелких частиц между более крупными. Перкуляция может, как способствовать, в зависимости от соотношения размеров частиц и углов внутреннего трения. Затем происходит десмешения. Чем больше разница значений углов внутреннего трения смешиваемых частиц, тем вероятна сегрегация. В большинстве систем в конечном итоге создается динамически неустойчивой равновесии между процессам смешения и до смешения.

Полусухое прессование обеспечивает получение изделий более высокого качества, характеризующихся постоянством формы и размеров, более однородным строением и более высокой термической стойкости.

Чаще всего окончательный вывод о качестве массы делают по свойствам готовой продукции. После смешения массы транспортируется на прессование. Целью прессования является придание огнеупорной шамотной массе заданных форм и размеров. При полусухом прессовании в пресс-форму засыпают мало – увлажненную порошкообразную массу. Затем массу снижают пуансонами, и после уплотнения выталкивается сырец из пресс-формы. Размеры пресс-формы рассчитывают соответственно усадке изделий при обжиге. В результате прессования увеличивается контактная поверхность между частицами и их сцеплением. При прессовании уменьшается пористость, размер крупных пор и увеличивается общая удельная поверхность пор. Воздух при прессовании сжимается, расширяясь, создает растягивающее усилие, ослабляет сцепление между частицами и тем самым образуется разрывы. Целесообразно удалять воздух из массы, применением паузы при прессовании, что бы дать возможность воздуха выйти из пор, а не разорвать сырец.

При прессовании массы начинает уплотняться: частицами, перемещаясь, заполняют пустоты. Вначале это происходит в слоях, близких к прессующему штемпелю, затем частицы этих слоев сближается с частицами следующих слоев и передают им давление от штемпеля.

В результате прессования увеличивается контактная поверхность между частицами и их сцепление. При прессовании уменьшается пористость, размер крупных пор и увеличивается общая удельная поверхность пор. При недостаточном давлении в грубозернистых массах образуется поры, заклинивание, своды.

Компоненты массы в процессе прессования частично перераспределяются. Это выражается в переориентации частиц, причем широкое сечение частиц и пор располагается в плоскостях, параллельных плоскости прессования. Образуется анизотропная структура.

При давлении выше кристаллического получается брак – пере прессовка. Так же пере прессовка образуется при избыточной влажности массы. Масса с большой влажностью при давлении прессования ведет себе как упругое тело, объем которого после снятия давления приложенного на него восстанавливается.

Увеличение влажности массы сверх оптимального количества недопустимо, т.к. при сушке пористость сырца значительно увеличивается.

При прессовании наблюдается явление – неоднородность пористости по объему сырца. Это явление зависит от внутреннего и внешнего трения о стенки стальных пресс-форм. Наибольшая плотность получается у стенок пресс-формы, а к центру сырца уменьшается. В нижних горизонтальных сечениях, наоборот, у стенок плотность меньше, чем в центре.

Прочность сырца увеличивается с ростом размера и количества крупной фракции, т.к. она передает давление, препятствует образованию трещин в плоскости, перпендикулярной действию прессового давления, т.к. по крупным зернам в одной плоскости трещине пройти труднее.

Зависимость плотности сырца от времени прессования показывает, что увеличение времени прессования шамотных масс сверх некоторой величины лишь незначительно повышает кажущуюся плотность и, следовательно, малоэффективно. После прессования изделия укладывается на вагонетку.

1.3 Требования стандартов на изделия марки ШН-42

По данным ГОСТ 6024-75 марка ШН-42 – шамотные насадочные изделия для насадок регенераторов мартеновских печей.

Форма изделий и размеры согласно ГОСТ 6024-75 должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.1 и рисунке 1.4.

Таблица 1.1 – Размеры прямого кирпича

Марка

Номер изделия

Размеры, мм

Объем, см3

Масса, кг

Применение

а

б

в

Прямой кирпич

ШН-42

2

230

150

75

2590

5,4

Для футеровки регенераторов мартеновских печей

Рисунок 1.4 – Размеры насадочного кирпича (прямого)

По данным ГОСТА 5341-98 и ТУ 14-8-350-80 физико-химическим показателям изделия марки ШН-42 должны соответствовать требованиям приведённые в таблице 1.2

Таблица 1.2 – Физико-химические показатели насадочных изделий

Наименования показателя

Нормы

Массовая доля, %

AL2O3, свыше

Fe2O3, не более

42

2,8

Огнеупорность,0С

Не меньше

1730

Дополнительная усадка, %

При 1400 не менее

0,4

Придел прочности при сжатии, Н/мм2

Не менее

30

Открытая пористость, %

Не более

20

Температура начала деформации, %

Не менее

1400

Термостойкость, теплосмен

Не менее

3

Предельные отклонения по размерам для изделий марок ШН-42 представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Придельные отклонения насадок

Наименования показателя

Предельные отклонения

Длина

±3

Ширина

±2

Высота

±2

По данным ГОСТА 8691-73 показателям внешнего вида изделия марки ШН-42, должны соответствовать требованиям, указанных в таблице 1.4

Таблица 1.4 – Показатели внешнего вида изделий марки ШН-42

Наименование показателя

Значение показателей

Кривизна на сторонах, мм, не более, для изделий размерами:

До 250 мм

1,5

Отбитости углов ребер глубиной, мм

Не менее

8

Выплавки отдельные, диаметром, мм, не более

5

Трещины длиной, мм, не более, шириной до 1 мм

На поверхности изделия

На поверхности излома изделия

30

Не допускается

Не допускается

1.4 Принципиальная технологическая схема производства изделий

Для производства насадочных изделий марки ШН-42 рассматривается принципиальная технологическая схема, приведённая на рисунке 1.5

Хранение

Дозировка

Приготовление массы

Протирание

Прессование → изолятор брака

Рисунок 1.5 – Принципиальная схема производства насадочных изделий

Для насадочных изделий, используется полусухой способ производства. Потому то этот метод предусматривает подсушку глины в сушильном барабане в течение 10-15 минут, после чего глина измельчается стержневым смесителем в порошок с фракцией 0,5-5 мм и формуется в кирпич колено-рычажными прессами. Поскольку формование происходит при влажности порошка 8-10%, то отформованный кирпич не требует сушки и подается сразу после формовки в печь.

Следовательно: — не требуются затраты на энергоносители для сушки, — не требуется ввод в глину добавок для улучшения сушильных свойств кирпича, — даже при наличии в глине солей, они не выступают на поверхности кирпича, — технологическое оборудование более простое и потребляет значительно меньше электроэнергии. Одновременно снижаются затраты на строительство завода, так как: — оборудование для полусухого прессования стоит в несколько раз дешевле, — размеры здания значительно меньше, -отсутствует отделение для сушки кирпича, которое обычно занимает довольно большое пространство.

Сравнительные анализы работы кирпичных заводов показывают, что себестоимость кирпича при полусухом методе в 2 раза ниже, что позволяет в современных условиях стабильно получать высокую прибыль.

В отношении нового строительства хочется отметить, что завод полусухого формования занимает в 2 раза меньшую площадь, чем аналогичный пластического и его строительство обходится в 2-2,5 раза дешевле.

На протекании процесса смешения большое влияние оказывают величины углов трения (угла внутреннего трения, угла естественного откоса, угла трения по поверхности и угла скольжения), являющихся основной динамической характеристикой порошковых материалов. Так, если смешение происходит в объеме материала с относительным перемещением его слоев один относительно другого, угол внутреннего трения оказывает основное влияние, так как им определяется градиент скорости слоев. Различием углов естественного откоса смешиваемых материалов определяется их сегрегация. Угол трения по поверхности значительно влияет на скорость смешения; его увеличение приводит к ускорению смешения в барабанных смесителях.

Приготовление массы складывается из точной дозировки, увлажнения и смешения всех компонентов шихты с целью равномерного распределения отдельных фракций шихтовых материалов, равномерного их увлажнения и некоторого уплотнение смеси, получения наиболее плотного контакта и придания массе связности. Способ приготовления масс для насадочных изделий: шамот в смесительном агрегате предварительно увлажняют глинистым шликером и затем смешивают с сухой глиной, часто при одновременном до увлажнении массы.

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор сырья и вспомогательных материалов для производства насадочных изделий.

При выборе сырья по производству насадочных шамотных изделий марки ШН-42 необходимо произвести выбор глины на связку и на шамот.

Основным видом сырья для производства насадочных изделий является огнеупорная глина, она представляет собой мелкозернистую осадочную горную породу, пластичную при увлажнении.

Как правило это каолинит, его состав 47% SiO2, 39% Al2O3 и 14% H2O.

Качество огнеупорной глины и степень ее пригодности для производства насадочных шамотных изделий оценивают по технологическим свойствам.

Глина на связку должны обладать высокой огнеупорностью, иметь хорошую пластичность и связующую способность, содержать Al2O3 не менее 28%, иметь минимальные потери при прокаливании и низкую температуру спекания.

Сравнительная характеристика огнеупорных глин на связку приведена в таблице 2.5.

Таблица 2.5 – Физико-химические показатели огнеупорных глин на связку

Месторождение глин

Массовая доля, %

Огнеупорность, не менее, 0С

ППП, %, не более

Пластичность по Аттербергу

Al2O3, не более

Fe2O3, не более

Нижне-Увельское

НУ-1

32

3,5

1690

14

19-20

Латненское ЛТ-2

33

2

1680

18

18

Курсовым проектом предлагается использовать огнеупорную глину на связку Нижне-Увельского месторождения марки НУ-1. При одинаковой огнеупорности и примерно равной пластичности глины Латненского месторождения имеет чуть более высокую массовую долю Al2O3. В связи с тем, что данное месторождение находится в Воронежской области, что дальше Нижне-Увельского месторождения, которые залегают в Челябинской области, следовательно и затраты на транспортировку будет значительными, а это экономически не выгодно.

Для проектируемых изделий предлагается сравнить глину на шамот Аркалыкского месторождения разных сортов, физико-химические показатели которые приведены в таблице 2.6.

Сравнительная характеристика огнеупорных глин на шамот приведена в таблице 2.6.

Таблица 2.6 – Физико-химических показателей огнеупорных глин на шамот

Месторождение глин



Страницы: Первая | 1 | 2 | 3 | ... | Вперед → | Последняя | Весь текст


See also:
Яндекс.Метрика