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铁合金热熔渣能质协同利用制备矿棉智能装备与技术
铁合金行业作为钢铁行业重要的子行业之一,2017 年产量总量为 3288.7 万吨。铁合金行业蓬勃发展为社会带来巨大经济效益的同时,也产生了大量的工业固体废弃物。在冶炼合金时,每生产 1t 合金通常会产生 1.2-1.3t 的热熔渣。热熔渣的随意排放不仅占用了宝贵的土地资源,产生热能资源的浪费,还对周围的生态环境和人体健康造成一定的潜在威胁。因此,在中国特色循环经济背景下,铁合金行业闭环环节关键设备与技术的研发与产业化迫在眉睫。青岛青力环保设备有限公司、北京科技大学和宁夏吉元君泰新材料科技有限公司结合铁合金产业闭环环节的热质废渣处理和资源化问题,研究铁合金渣的物理化学特性,在工业生产中充分利用熔融态铁合金渣的显热,热熔渣经过调质后达到预期的“修正酸度系数”可直接生产优质岩(矿)棉,其能源消耗将大大降低。相对于冷料工艺,此工艺避开了冷料工艺中先冷却再熔融的弊端,可以充分利用热熔渣的显热实现能源的最合理利用,极大地降低了生产成本,相比于其他高炉热熔渣制棉工艺,经过优化调质可生产出优质岩(矿)棉产品,达到《建筑外墙保温用岩棉制品》的国家标准。在岩(矿)棉生产线设备方面也进行了一系列的改进和创新,并研发了岩(矿)棉自动生产线电控系统,通过物联终端的网口通功能将可编程序控制器(PLC)和上位机电脑置于同一个虚拟局域网中,实现远程下载和数据采集功能。通过串口通软件实现远程编程,进而实现对生产线的远程控制、故障诊断、远程故障排除等远程监控运维,使设备更加高效,产品更加稳定,企业具有更强的市场竞争力。本项目所建成的铁合金热熔渣生产岩(矿)棉工艺主要由调质电炉、离心机、集棉机、集粒机、摆锤、成型机、固化炉、切割机及产品包装等设备组成。目前国内在使用铁合金热渣成棉的热渣类型主要为硅锰合金热渣和镍铁合金热渣。转运方式主要是汽车运输、电瓶车运输和火车运输。在生产中对每一批次(2-3 个月内冶炼原料和工艺保持不变)的铁合金热熔渣预先进行物理化学基本特性分析,即时优化调质料配比。调质电炉的主要作用是储存熔融态铁合金渣,保证流股的稳定性和均匀性,铁合金热熔渣流入调质电炉,依托最优调质配比进行调质并均质化(电弧均化与底部氮气喷枪均化),调整其修正酸度系数,在热均匀性和化学均匀性上使熔体达到成纤标准。2、核心装备技术的设计(一)调质电炉核心设计:1、调质电炉为直接加热式三相交流电弧炉,电弧发生在专用电极棒和液态热熔渣之间,热熔渣和调质料直接受到电弧热加热并进行均化。除了电弧均化,为了加强热熔渣与调质料的调质反应过程,使最终热熔渣温度和成分均匀,在电弧炉炉底部加装氮气喷枪。2、炉体设有一个密闭接渣口,通过密闭溜槽使热渣缓慢流入炉体内,接渣时需手动打开进渣口门。3、炉体一侧出渣口设一个手动水冷铜出渣门用来控制流量的大小,另一侧设一个出铁口,用来放出炉底沉淀残铁。4、特殊配制的耐材。5、电炉变压器为电弧炉专用变压器,采用有载电动调压,低压二次侧采用铜排顶出线,外封口。变压器油水冷却器采用强油循环水冷却器。6、电极升降自动控制系统由西门子S7-200型PLC来完成。将三相电弧电压、电流信号通过信号转换电路变成 0-5V 标准信号送入 PLC 模拟量输入模块,PLC根据采集的电流、电压信号、变压器档位及给定值等信号,按照功率控制的原理进行运算处理及逻辑判断后,将结果通过 PLC 模拟量输出模块控制液压系统电极升降阀(派克比例阀 3 用 1 备),对电极升降进行自动调节,当一路出现故障时可以手动切换,从而控制输入到炉内的电弧功率,以满足冶炼工艺的要求。在自动控制过程中,随时可通过按键来增加或减少给定信号,在运行过程中,随时可以手动控制电极升降。(二)离心机核心设计:热渣用离心机不同于冷料用离心机,为更好使用各种类型的热渣,经过几年的理论与实践生产,设计并制作出专用的热渣离心机:(1)主轴采用多级弹性支撑,减震效果好,支撑强度大,长期使用稳定性好,大大提高了轴承的使用寿命,比传统离心机的轴承使用寿命提高 30-40%。(2)不同的坐标位置,使成纤率提高 5-10%。(3)离心辊头采用 316L 多层堆焊,辊头使用寿命延长 72-120 小时。(4)可调胶环,分别计量控制精确供胶,中心喷胶与外围喷胶相结合,使喷胶更均匀,节胶、高质,有效减少花棉的出现。(5)整体风环结构有区别的导流片设计。(6)辊头采用开式或闭式冷却方式,轴承采用压缩空气油气雾化技术,既可对轴承充分润滑,又对轴承起冷却作用,从而大大提高了主轴轴承的使用寿命。(三)鼓式集棉机核心设计:(1)集棉机采用转鼓式,直径 5 米,总宽度 2.8 米,网板有效宽度 2.4 米,线速度可达 100 米/分钟,从而保证了一次棉在网板上分布得更薄更均匀(小于350g/㎡)从而保证了制棉的质量。(2)由于转鼓的两端支撑在大型回转支撑上,并有良好的润滑,故其使用寿命非常长(几年至十几年),大大减少了设备的维修量。(3)网板采用长条孔结构,通透率大于 48%,从而减少了负压风机的功率消耗,增加了成纤率。(4)集棉机内配备刮板机、螺旋输送机、高压水清洗装置,保证了集棉机长期稳定运行。(四)摆锤的核心设计:摆锤目前主要分弧摆和平摆。国内岩(矿)棉厂基本上都是弧摆,优点是结构简单维修方便,缺点是岩棉板容重不均匀;国外岩棉厂有的采用平摆,优点是岩棉板容重均匀性一致,提高了产品质量,缺点是结构复杂维护麻烦。我们特殊设计的摆锤形式为似平摆,结构简单维修同样简单方便,岩棉板容重均匀性基本达到 95%以上,而弧摆形式的容重均匀性为 80-85%。(五)固化炉核心设计:固化炉接受加压机输送过来的棉毡经固化炉上下网版输送、加压、烘干,使棉毡里的粘结剂在运行过程中连续固化,以形成一定厚度、容重的岩棉板。固化炉上下网板为单独驱动同步运行。固化炉内分为四个加热区,外配 4 台热风炉由天然气燃烧机产生热风循环加热,并将熔化系统的低温换热器产生的热风送至热风炉以降低天然气的消耗量,使产品固化能耗降低、效率提高。固化炉烘烤需要天然气和煤气,而许多热渣厂家有高炉煤气或矿热炉煤气,所以热渣制棉生产比冷料工艺生产可节省此天然气费用,大幅降低了生产成本。(六)冷却、切割系统核心设计:冷却切割系统主要由五部分组成:冷却、纵切、废边回收、切条、横切。纵切:三套刀具,可随时升降。碎边机:独立碎边,配备碎边回收风机,安全可靠。切条机:一用一备共 2 套,可随时升降切换使用。横切:由于生产线是连续不停的运行,但产品要求定长切割,因此横切(飞锯)必须与生产线同步。我们采用多台伺服电机,配以运动控制器,使横切动作运动瞬时跟踪整个生产线的速度,即使在切割过程中也可以做到,从而保证了切割精度在+2.5mm 以内。(七)智能云平台系统是我们研发的岩(矿)棉自动生产线电控系统,由中央控制、加配料、富氧、温控、成纤、集布棉、打褶打压、固化、切割、制胶等 10 大电控系统组成,它完成岩(矿)棉从原料熔化开始,到切割成成品为止的全部生产过程控制。各子控制系统通过中央控制系统统一协调,采用“主站-从站”结构,分散集中控制(DCS),主站采用了西门子公司生产的 S7-1500 系列可编程序控制器(PLC),从站采用了西门子公司生产的S7-200 Smart系列可编程序控制器(PLC),系统各部分的联系,仅用一根 TCP/IP 总线,方便地组成工业以太网,并配以计算机和西门子专用界面软件 WinCC,可图文并茂的设定、显示、传送、查询和打印各从站的数据。通过在设备的中央控制系统配套天启物联终端云 BOX TN-605 以及高速的 4G运营商网络实现与远程运维服务平台的数据连接。通过物联终端的网口通功能将PLC 和上位机电脑置于同一个虚拟局域网中,实现远程下载和数据采集功能。通过串口通软件实现远程编程,进而实现对设备的远程控制功能。远程运维服务平台通过网口通、串口通软件可以实现设备的全方位监控云服务。通过对现场设备的实时状态监测、远程启停控制、设备报警通知、设备地图管理、微信端监控等功能,实现在任何时间、任何地点实时查询设备最新状态、设备参数和变量的实时变化,了解设备状态、参数和变量的变化趋势,并获得针对这些变化趋势的统计分析等。另外运维平台的数据归档服务功能,可实现对用户设备数据的定期分类归档。用户根据平台采集归档的海量数据,对设备相关数据进行大数据分析,定义出触发器条件。另外,平台在云端提供了一个强大的计算引擎,可以实时计算设备当前状态、变量和参数是否符合触发条件,同时对符合触发条件的情况触发事件报警。这一功能使得产品生产处于实时预警、可查可控的状态,对于提高岩(矿)棉生产率和合格率效果明显。(八) 熔体流量自动控制系统虽然电炉上已安排液压(或电动)水冷闸板阀用于控制流股的稳定性,但由于需定期加入熔渣,电炉液面还有一定的波动,从而造成流股的不稳定性。另外,液位高度变化、组成成分的波动,都会对熔体粘度发生影响,造成流股波动,无法保证制品的稳定性。我们开发了熔体流量自动控制系统,利用安装在成型机下面的自动称重系统来捕捉流股的变化。通过 PLC 控制系统,采用计算机程序运算,对整个生产线的速度进行 PID 调节,从而保证产品容重的波动在极小的范围内,容重控制在±5%以内(国家标准容重范围在±10%),保证了产品质量,降低了生产成本。3、典型铁合金热熔渣生产优质岩(矿)棉调质技术研究大量研究利用硅锰、镍铁等典型铁合金废渣为原料,将熔体采用高速离心喷吹等工艺制成的丝状无机纤维,制成矿棉。这种矿棉与目前广泛应用的岩棉相比,在酸度系数、耐水性、耐火性、耐腐蚀性以及纤维长度等方面还有很大差距,矿棉的性能还不能满足建筑外墙用保温材料的标准要求。由于矿棉原料成份与岩棉原料不同,通常对热熔渣进行调质处理,添加硅石等调质剂,尝试的效果不十分理想。在高温热熔渣调质过程存在熔渣难与调质剂混合,并产生降温造成熔渣黏度高,难以达到硅酸盐体系的成丝要求,严重影响了矿棉生产和成丝质量,制约了铁合金渣的利用,造成了铁合金生产的环保压力。我们针对上述已有技术存在的不足,创新研发了一种能快速形成硅酸盐系的调质方法:以新的修正酸度系数 Mk*=1.6 为标准,这样最终的酸度系数 Mk 在1.7-1.9 之间。将铁合金热熔渣浇入调质炉,电极加热(电弧均化)产生一定的流动性,炉底部喷枪喷入氮气,促进与加入的调质料(热料或小球状冷料或粉料)充分混合,保证了快速形成硅酸盐体系,并通过调质电炉升温保温再均化等,得到熔体温度合适、黏度适宜、成分符合吹棉要求的熔渣,解决了熔渣难与调质料混合并产生降温的问题,达到了高质量矿棉的性能标准,实现了对矿产资源的节约以及铁合金废渣更好的利用。利用铁合金渣生产矿棉的调质方法,调制出的熔渣流体的修正酸度系数 Mk*为 1.5-1.6,温度 1360-1460°C,黏度 14-6 Pa·s。将调质好的熔体通过离心喷吹制成岩(矿)棉,其岩(矿)棉纤维可达到《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》GB/T11835-2007,岩(矿)棉板可达到《建筑外墙外保温用岩棉制品》GB/T25975-2010 性能要求。通过大量实验得出结论:用高硅低铝高钙调质料对硅锰渣进行调质最为适宜,用高硅高铝低钙调质料对镍铁渣进行调质最为适宜。
北京科技大学 2021-04-13
点焊电极表面振动电火花熔敷TiB2及TiC涂层技术
可以量产/n成果简介:随着汽车工业的发展,各种镀层钢板,特别是镀锌钢板在汽车上应用愈来愈广泛。由于点焊镀锌钢板时,低熔点的锌减小了电极与钢板之间的接触电阻,与点焊普通钢板(非镀层钢板)相比,需增大焊接电流或延长焊接时间才能保证焊接质量,这使得电极头部要承受更高焊接热,在焊接热和力联合作用下,易与钢板表面的低熔点的锌发生反应,形成低熔点的合金,加快电极失效。若能在电极头部熔敷一层高熔点、高电导率、高强度且与锌结合力低的陶瓷材料,阻碍或减缓在点焊时电极与钢板表面的镀锌层发生反应,就能极大的提高电极寿命和
湖北工业大学 2021-01-12
一种用于直流滤波电容器的熔丝参数获取方法
本发明公开了一种用于直流滤波电容器的熔丝参数获取方法, 包括(1)将金属化膜试品置于自愈试验平台中,通过设置试验温度并施 加压强来进行自愈试验,获得金属化膜试品的自愈电压和自愈电流; (2)根据金属化膜试品的自愈电压和自愈电流获得自愈电弧电阻,并根 据自愈电弧电阻获得电阻模型,根据电阻模型获得自愈电弧电阻参数 最小值,最大值以及时间参数;(3)搭建安全膜仿真模型,设置安全膜 仿真模型中自愈电弧电阻参数、自愈成功时的击穿电压、自愈失败时 的击穿电压,并计算不同熔丝数量下自愈成功和自愈失败时流过安全 膜
华中科技大学 2021-04-14
零件与模具的熔积成形复合制造方法及其辅助装置
零件与模具的熔积成形复合制造方法及其辅助装置,属于零件与模具的无模生长制造与再制造方法,解决现有方法中,熔融材料流淌、坍塌,以及成形件易开裂、变形和残余应力大、组织性能不稳定的问题。本发明的方法包括模型分层、生成数控代码和熔积成形步骤,在与熔融软化的区域相接触处,安装微型轧辊或微型挤压装置;在进行熔积成形步骤的同时,微型轧辊或微型挤压装置随着熔积区域同步移动,对熔积区域作压缩成形与加工。本发明的微型轧辊,包括左、右侧立辊和水平辊。本发明防止熔融材料下落、流淌、坍塌,避免成形件开裂、减轻或消除残余应力
华中科技大学 2021-04-14
一种列车车轴激光熔覆修复的合金粉末
项目简介 提供列车车轴激光熔覆修复的合金粉未的制备方法,该方法操作简单、制备方便、成本低、适用于工业化大规模生产。 一种列车车轴激光熔覆修复的合金粉未,该合金粉未具有工艺可控性好、修复后其微观组  &n
西华大学 2021-04-14
高效防尘剂
本产品是针对粉体制备和加工、建筑、道路施工、采矿等相关工业过程中极可能出现扬尘污染的环境而开发的产品。该产品具有以下特点:1. 防尘抑尘效率高、持续时间长。2. 以水作溶剂的环保绿色产品,无毒、无异味,无腐蚀性。3. 表面张力低,有效减少对行人鞋底、汽车轮胎的粘黏。4. 使用方便,直接按照一定的比例兑水即可使用。
南京工业大学 2021-01-12
土壤调理剂
本品是一种超浓缩、高活性、多菌种、多功能复合微生物制剂。它是有生命的活体肥料,它的作用主要靠它含有的大量有益微生物的生命活动来完成。公司采用国际尖端科技,使复合微生物有益菌在土壤及作物根表、根际以及体内定植、繁殖。在生产应用中具有以下显著特点:1.减少化肥用量高达30%--60%微生物经再增植后含有大量的固氮菌,可以大大提高土壤中的中微量元素含量,减少氮磷钾和其它中微量元素的施用量;同时含有多种高效活性有益微生物菌,增加土壤有机质,加速有机质降解转化为作物能吸收的营养物质,大大提高土壤肥力,减少化肥用量。 2.增产效果明显配方科学、营养全面,有机无机微生物三元相互促进,以肥养菌、以菌促肥,强根壮根、有效解决根系衰弱造成的养分吸收障碍,有效解决土壤养分不均衡问题,由于菌剂的代谢过程中释放出大量的无机有机酸性物质,促进土壤中微量元素硅、钙、铁、镁、钼等的释放及螯合,从而使作物增产高达20%—60%。改善作物和农产品的品质,使农民增收。
山东沃土生物科技有限公司 2021-09-08
内支撑式螺杆调节器以及轨排定位方法
成果描述:本发明涉及高速铁路双块式无砟轨道铺设的技术领域,尤其是涉及一种内支撑式螺杆调节器以及轨排定位方法,包括:横梁、托盘调节装置、竖直调节杆和支撑杆;梁的两端均设置有托盘调节装置,托盘调节装置用于调节轨距;横梁的两端均设置有竖直调节螺纹孔,且竖直调节螺纹孔位于两个托盘调节装置之间;竖直调节杆的外周面设置有与竖直调节螺纹孔相配合的外螺纹,以调整轨道的高低;支撑杆的上端与竖直调节杆的下端连接,用于支撑横梁。由于内支撑式螺杆调节器是位于轨排内,不会因为轨排的外侧空间不够,而无法在预设位置支撑轨排的情况,故而,轨道几何形状不会发生变形和位置不会发生偏移。市场前景分析:轨道交通基础设施建设领域。与同类成果相比的优势分析:技术先进,性价比较高。
西南交通大学 2021-04-10
食品的冰点调节与冰温气调保鲜新技术
研发阶段/n该技术是国家"十一五"科技支撑计划、湖北省科技攻关计划资助开发的成果,集成了等离子体杀菌、真空冷却、冰点调节、气调包装和冰温贮藏等现代高新技术,能有效保证食品特别是生鲜水产品的鲜度、抑制微生物生长,其保鲜期可比冷藏延长2-4倍。该技术已成功用于熟肉制品、鱼丸鱼糕和生鲜水产品的保鲜,并通过了国家科技部的验收和湖北省科技厅的成果鉴定(鉴定证书:鄂科鉴字[2004]第227920019号)。技术类型:专利技术(国家发明专利授权号:CN1545931)应用前景:生鲜食品特别是生鲜水产品的保鲜问题
华中农业大学 2021-01-12
一种移动式可调节式钢构厂房
本实用新型公开了移动式可调节式钢构厂房,包括左侧基座套、中间基座套和右侧基座套,所述升降支柱正面和背面的对称位置固定连接有直齿板,所述直齿板正面靠近左侧基座套、中间基座套和右侧基座套的内腔底部的一侧通过主动轴杆均啮合传动有主动齿轮,所述左侧基座套、中间基座套和右侧基座套均固定连接有脚轮,本实用新型通过动齿轮转动带动直齿板向上或者向下移动,从而可以改变升降支柱与地面的高度,然后使用铆钉嵌入限位孔和契合孔固定其高度,可以根据需求增加升降支柱与地面的高度或者减小,可以提高钢构厂房的适应性,可以在不同高低环
安徽建筑大学 2021-01-12
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