2萬噸高功率石墨電極工廠設計

答辯人：孟凡亞

指導老師：袁志剛沈陽理工大學粉體材料科學與工程Logo工程總論答辯內容提綱1工藝流程設計2主要設備選型3總廠平面布置4經濟效益分析與總結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，煤瀝青作結合劑，經煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機加工而制成，是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對爐料進行加熱熔化的導體，根據其質量指標高低，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設計任務

本設計任務為進行年產2萬噸規(guī)格從Φ300～Φ600含接頭，各項指標均符合國家標準的高功率石墨電極工廠設計。1.2工程項目背景國內鋼鐵總量逐年增長，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規(guī)模大的石墨電極企業(yè)很少，國產技術含量低的電極有些并不能滿足鋼鐵生產需要。1.3工程項目建設意義本項目建設針對目前炭素材料發(fā)展方向及國內炭素發(fā)展中遇到的瓶頸，本項目依據學校資源將建設技術含量高、綠色環(huán)保、節(jié)能的現(xiàn)代化工廠。Logo1、工程總論1.4項目建設條件本項目選址區(qū)位優(yōu)勢明顯，供電和供水充足，原料提供方便，礦產資源豐富，技術有保障。1.5產品方案Ф300mm：L=2000mm，5kt/a；Ф500mm：L=2200mm，5kt/a；Ф600mm：L=2400mm，10kt/a。1.6設計原則符合發(fā)改委要求，技術先進，總圖布置合理，符合環(huán)保要求，投資小，見效快。2、工藝流程設計LogoLogo2、工藝流程設計2.1生產主要因素

1、優(yōu)質原料2、合理的配方3、混捏溫度合理4、成型壓力準確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篩分，大于規(guī)定粒度的原料由輥式破碎機破碎，再返回篩分，經過二次破碎將原料分成五種粒級。配料不平衡進入雷蒙磨磨粉。返回料經過破碎達到一定粒度后送入配料倉中備用。Logo2、工藝流程設計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，混捏好送到成型機成型。2.5成型分階段在糊料缸內充滿糊料，經搗固、抽真空、預壓后按一定規(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氣燒嘴加熱，并將電極中的粘結劑瀝青焦化成碳。Logo2、工藝流程設計2.7浸漬與二次焙燒

浸漬是將瀝青在一定溫度和壓強下，進入電極的空隙，瀝青經焦化后增強了電極的體密和導電性。二次焙燒目的是將浸漬后粘結劑焦化成碳，此過程可大大提高升溫速度。2.8石墨化與機加工石墨化就是使六角碳原子平面網格從二維空間的無序重迭轉化為三維空間的有序重迭，并具有石墨結構的高溫熱處理過程，此過程主要提高產品的電、熱傳導性。機加工是指經過一系列機床的加工，達到產品要求規(guī)格。物料平衡圖Logo3、主要設備選型根據第二章的物料平衡，選擇合適的設備Logo3、主要設備選型3.1以擠壓機為例本次設計選用一臺3500t立臥式油壓擠壓機生產大規(guī)格的石墨和一臺1500t的立臥式油壓擠壓機生產小規(guī)格電極以及接頭，其主要技術參數(shù)見表3.5。Logo3、主要設備選型3500t擠壓機年產量計算：全年扣除休假和檢修時間，若實際生產按每年300天計，每天生產24h，則全年生產時數(shù)為T=24ⅹ300=7200t。若每小時產q(t)，則年產量Q(t)為Q=Qt=knG每小時生產n根電極，每根電極質量為G，成品率為K，一般K=0.9，若取n=10根；G=780kg。則年產量為Q(t)為Q=0.9ⅹ10ⅹ0.78ⅹ7200=50544t該臺3500t立臥式油壓擠壓機足夠滿足本次設計的產量，同理可得1600t立臥式油壓擠壓機也滿足小規(guī)格電極以及接頭的生產。Logo4、工廠總平面設計與布置(1)產品單一，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、車輛道路運輸，廠內運輸設備投資大，運輸費用高。(3)二次焙燒與浸漬工段之間三次倒運，且運量大；(4)工段之間的運輸時間集中，運輸設備利用率低；(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，成品的加工產生粉塵，應注意環(huán)境保護。Logo總廠布局圖Logo5、經濟效益分析與評價5.1經濟效益分析5.1.1項目總投資及總成本本項目的總投資主要包括建設投資、建設期利息及流動資金共計23390萬元總成本包括原料成本以及各階段產生的成本，單位成品費用為11850元/噸5.1.2總收入與損益計算總收入包括產品收入和碎屑收入共計35200萬元損益計算包括稅收與總利潤，稅收為2816萬元利潤總額=銷售收入－總成本費用－稅收=35200－11850×2－2816=8684萬元Logo5、經濟效益分析與評價5.2經濟效益綜合評價

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