材料類經(jīng)典畢業(yè)答辯

2萬噸高功率石墨電極工廠設(shè)計(jì)

答辯人：孟凡亞

指導(dǎo)老師：袁志剛沈陽理工大學(xué)粉體材料科學(xué)與工程Logo工程總論答辯內(nèi)容提綱1工藝流程設(shè)計(jì)2主要設(shè)備選型3總廠平面布置4經(jīng)濟(jì)效益分析與總結(jié)5高功率石墨電極簡介石墨電極,主要以石油焦、針狀焦為原料，煤瀝青作結(jié)合劑，經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機(jī)加工而制成，是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對爐料進(jìn)行加熱熔化的導(dǎo)體，根據(jù)其質(zhì)量指標(biāo)高低，可分為普通功率、高功率和超高功率。高功率石墨電極允許使用電流密度為18～25A/cm2的石墨電極，主要用于煉鋼的高功率電弧爐。

LogoLogo1、工程總論1.1設(shè)計(jì)任務(wù)

本設(shè)計(jì)任務(wù)為進(jìn)行年產(chǎn)2萬噸規(guī)格從Φ300～Φ600含接頭，各項(xiàng)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)的高功率石墨電極工廠設(shè)計(jì)。1.2工程項(xiàng)目背景國內(nèi)鋼鐵總量逐年增長，對石墨電極需求量也增加。然而我國具有工藝齊全并且生產(chǎn)規(guī)模大的石墨電極企業(yè)很少，國產(chǎn)技術(shù)含量低的電極有些并不能滿足鋼鐵生產(chǎn)需要。1.3工程項(xiàng)目建設(shè)意義本項(xiàng)目建設(shè)針對目前炭素材料發(fā)展方向及國內(nèi)炭素發(fā)展中遇到的瓶頸，本項(xiàng)目依據(jù)學(xué)校資源將建設(shè)技術(shù)含量高、綠色環(huán)保、節(jié)能的現(xiàn)代化工廠。Logo1、工程總論1.4項(xiàng)目建設(shè)條件本項(xiàng)目選址區(qū)位優(yōu)勢明顯，供電和供水充足，原料提供方便，礦產(chǎn)資源豐富，技術(shù)有保障。1.5產(chǎn)品方案Ф300mm：L=2000mm，5kt/a；Ф500mm：L=2200mm，5kt/a；Ф600mm：L=2400mm，10kt/a。1.6設(shè)計(jì)原則符合發(fā)改委要求，技術(shù)先進(jìn)，總圖布置合理，符合環(huán)保要求，投資小，見效快。2、工藝流程設(shè)計(jì)LogoLogo2、工藝流程設(shè)計(jì)2.1生產(chǎn)主要因素

1、優(yōu)質(zhì)原料2、合理的配方3、混捏溫度合理4、成型壓力準(zhǔn)確5、焙燒升溫曲線最佳6、石墨化均勻熱處理7、加工精確2.2原料制備原料制備系統(tǒng)包括原料煅燒、原料貯存、粘結(jié)劑瀝青熔化、返回料處理等工序2.3原料及返回料處理煅后焦經(jīng)篩分，大于規(guī)定粒度的原料由輥式破碎機(jī)破碎，再返回篩分，經(jīng)過二次破碎將原料分成五種粒級。配料不平衡進(jìn)入雷蒙磨磨粉。返回料經(jīng)過破碎達(dá)到一定粒度后送入配料倉中備用。Logo2、工藝流程設(shè)計(jì)2.4配料與混捏

配料過程用電腦控制，按粒級分類并用重量百分比表示，可獲得正確粒度比干混料。干混料、瀝青、生碎在混捏中混捏，混捏好送到成型機(jī)成型。2.5成型分階段在糊料缸內(nèi)充滿糊料，經(jīng)搗固、抽真空、預(yù)壓后按一定規(guī)格擠出并剪切，然后滾入水池冷卻。2.6一次焙燒電極焙燒時，按照一定升溫曲線由燃?xì)鉄旒訜幔㈦姌O中的粘結(jié)劑瀝青焦化成碳。Logo2、工藝流程設(shè)計(jì)2.7浸漬與二次焙燒

浸漬是將瀝青在一定溫度和壓強(qiáng)下，進(jìn)入電極的空隙，瀝青經(jīng)焦化后增強(qiáng)了電極的體密和導(dǎo)電性。二次焙燒目的是將浸漬后粘結(jié)劑焦化成碳，此過程可大大提高升溫速度。2.8石墨化與機(jī)加工石墨化就是使六角碳原子平面網(wǎng)格從二維空間的無序重迭轉(zhuǎn)化為三維空間的有序重迭，并具有石墨結(jié)構(gòu)的高溫?zé)崽幚磉^程，此過程主要提高產(chǎn)品的電、熱傳導(dǎo)性。機(jī)加工是指經(jīng)過一系列機(jī)床的加工，達(dá)到產(chǎn)品要求規(guī)格。物料平衡圖Logo3、主要設(shè)備選型根據(jù)第二章的物料平衡，選擇合適的設(shè)備Logo3、主要設(shè)備選型3.1以擠壓機(jī)為例本次設(shè)計(jì)選用一臺3500t立臥式油壓擠壓機(jī)生產(chǎn)大規(guī)格的石墨和一臺1500t的立臥式油壓擠壓機(jī)生產(chǎn)小規(guī)格電極以及接頭，其主要技術(shù)參數(shù)見表3.5。Logo3、主要設(shè)備選型3500t擠壓機(jī)年產(chǎn)量計(jì)算：全年扣除休假和檢修時間，若實(shí)際生產(chǎn)按每年300天計(jì)，每天生產(chǎn)24h，則全年生產(chǎn)時數(shù)為T=24ⅹ300=7200t。若每小時產(chǎn)q(t)，則年產(chǎn)量Q(t)為Q=Qt=knG每小時生產(chǎn)n根電極，每根電極質(zhì)量為G，成品率為K，一般K=0.9，若取n=10根；G=780kg。則年產(chǎn)量為Q(t)為Q=0.9ⅹ10ⅹ0.78ⅹ7200=50544t該臺3500t立臥式油壓擠壓機(jī)足夠滿足本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)量，同理可得1600t立臥式油壓擠壓機(jī)也滿足小規(guī)格電極以及接頭的生產(chǎn)。Logo4、工廠總平面設(shè)計(jì)與布置(1)產(chǎn)品單一，工藝流程穩(wěn)定；(2)原料、半成品、中間制品為固態(tài)，采用搬運(yùn)、車輛道路運(yùn)輸，廠內(nèi)運(yùn)輸設(shè)備投資大，運(yùn)輸費(fèi)用高。(3)二次焙燒與浸漬工段之間三次倒運(yùn)，且運(yùn)量大；(4)工段之間的運(yùn)輸時間集中，運(yùn)輸設(shè)備利用率低；(5)石墨化工段用電量大，必須靠近整流所；(6)各工段、工序生產(chǎn)能力不均衡，中間在制品和填充料需要較大面積的堆場。(7)原料、填充料的裝卸，成品的加工產(chǎn)生粉塵，應(yīng)注意環(huán)境保護(hù)。Logo總廠布局圖Logo5、經(jīng)濟(jì)效益分析與評價5.1經(jīng)濟(jì)效益分析5.1.1項(xiàng)目總投資及總成本本項(xiàng)目的總投資主要包括建設(shè)投資、建設(shè)期利息及流動資金共計(jì)23390萬元總成本包括原料成本以及各階段產(chǎn)生的成本，單位成品費(fèi)用為11850元/噸5.1.2總收入與損益計(jì)算總收入包括產(chǎn)品收入和碎屑收入共計(jì)35200萬元損益計(jì)算包括稅收與總利潤，稅收為2816萬元利潤總額=銷售收入－總成本費(fèi)用－稅收=35200－11850×2－2816=8684萬元Logo5、經(jīng)濟(jì)效益分析與評價5.2經(jīng)濟(jì)效益綜合評價

本項(xiàng)目的建設(shè)投資為13000萬元，流動資金投入為10000萬元，項(xiàng)目總投資為23390，建成投產(chǎn)之后，年銷售的收入為35200萬元，年稅后的利潤為8684萬元。根據(jù)以上的經(jīng)濟(jì)效益分析可知，本項(xiàng)目具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，在實(shí)際操作上是可行的，在投產(chǎn)之后的三年左右可以收回建廠投資并獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。Logo致謝在此要衷心的感謝在設(shè)計(jì)過程中給予我種種幫助的袁