金属粉体制备项目设计方案.docx

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1、金属粉体制备项目设计方案江苏威拉里新材料科技有限公司二。二一年八月目录1概述1.1 建设范围1.2 工艺路线和特点1.3 主要原材料1.4 主要生产工艺1.5 土建与公用工程1.6 .1土建1.5.2公用工程1.7 环保与职业安全卫生1.6. 1环保1.6.2职业安全卫生2外部协作条件2. 1物流通道1. 2电力2. 3水3车间方案3. 1车间组成3.2 方案原则3.3 ElGA装置特点3. 3.1设备优点3. 3.2设备组成3. 4筛分3.1. 1超声波振动筛3.1.1 气保护气流分级3.1.2 粉末收集设备4总平布置、主要设备参数及其他4. 1车间总平面布置4.1. 设备使用过程（生产流程

2、）4.2. 产品预计性能4.3. ElGA设备主要交付内容4.4.1ElGA设备运行参数4.4.2ElGA设备主要配件4.5筛分系统设备参数4.5.1超声波振动筛主要设备配置4.5.2气保护气流分级设备主要配置4.6气站4.6.1压缩空气站4. 6.24气站4.7循环冷却水系统5设备执行的国家标准6方案报价7设备售后保养与承诺函1概述1.1 建设范围项目包括EIGA生产线一条，以及相配套的筛分、气站、循环冷却水系统和尾气处理系统。计划形成钛合金类稳定生产的能力，达到具备一定的国际领先水平。1.2 工艺路线和特点产品采用雾化制粉工艺，使用氮气雾化(ArgOnatomization)制粉，该工艺被

3、称为AA制粉产品要求具有如下特点：粉末粒度细小、球形度高、氧含量低、晶粒细化、成分均匀、固溶度高、粉末纯。产品主要用于选区激光融化成型(铺粉3D打印)用粉，部分粉末可用于粉末冶金。通过真空电极感应雾化制粉工艺制得。1.3 主要原材料拟建制粉车间主要原材料包括纯钛棒、钛合金棒材以及其它辅助材料等。1.4 主要生产工艺本项目中所涉及的气雾化制粉工艺使用最气雾化(Argonatomization)制粉，该工艺被称为AA制粉，应用粉体的粒度分布主要在0140mAA制备合金粉的工艺：本项目为无培蜗工艺，使用高频感应线圈将金属棒材熔化后，液滴从熔化的金属棒端部滴下，再利用氮气将金属液滴进行雾化，这种工艺被

4、称为无甜蜗感应熔炼气雾化工艺(ElGA)O整个生产过程的所有操作及相关数据都传输给该系统的PLC,通过运算处理显示结果。可实现烘炉、抽真空及冶炼等自动化控制。1.5 土建与公用工程1.6 .1土建本次初步设计建筑物改造部分为：增加一个独立筛分间、原材料储存间、成品粉末存放间三个辅助用房。根据江苏威拉里新材料科技有限公司提供的生产工艺及产品材料的性能，确定粉体粒度级别为微米级粉体，在常温做过试脸使用明火不能点燃J本次方案着眼于建筑物的功能，辅助用房的设计暂不在方案范围。1.5.2公用工程1.5.2.1给排水(1)水源生产、生活用水采用市政自来水，市政供水压力O.28MPa,给水入口处设水表计量。

5、(2)水量生活用水量：暂不做考虑。生产用水量：循环最高日用水量50m3(3)消防由需方单位考虑。(4)冷却循环水系统根据工艺资料设备循环水入口压力为0.30MPa,循环水回水为无压回水，工艺设备出口水温40,进口水温30,循环水量在r113h循环冷却水需要采用软水，软水由城市自来水通过离子交换装置制备获得。_1.5.2.2采暖通风(1)采暖根据当地气候条件，车间办公室和辅助用房内的采暖由需求单位考虑。(2)通风及防排烟厂房采用外门窗自然通风为主，墙面排风机辅助排风换气方式，排风换气次数6次h,以及辅助用房的通风由需求单位考虑(筛分房建议采用新风除尘和温度湿度控制)。生产装置尾气采用布袋除尘和离

6、子净化除尘装置综合处理系统。1.5.2.3动力根据动力消耗总体要求，设空压机满足所需的压缩空气。设置液氮站满足全厂所需的低压氮气(供气压力O.6Mpa).高压氮气(供气压力8.OMPa)o低压流量W50Nm3h,氯气采用1台20疗低温液体贮罐供应。高压氨气部分：通过低温泵增压，经由高压汽化器气化，再通过集装格及减压系统进入厂区动力管道系统及车间动力管道系统。低压氨气部分：经由低压汽化器气化，再通过减压系统进入厂区动力管道系统及车间动力管道系统。1.5.2.4供配电本次新增设备总安装容量约为：500kW,考虑设备有高频的情况，建议供电系统增加滤波装置，保障电网质量，由需求单位综合考量。1.6环保

7、与职业安全卫生1.6.1环保(1)污水本项目生产用水主要为设备冷却水，设备冷却水使用循环水系统循环使用，不产生工业污水。(2)粉尘、废气制粉工序产生的粉尘、筛分工序产生的粉尘经布袋除尘和等离子除尘系统处理后达标排放；逸散的少量氮气为惰性气体，对环境无污染。(3)固体废物固体废弃物主要为经检验不合格的产品和生产辅料，其中检验不合格的产品可作为低品位产品外售。生产辅料可作为可回收废品出售，或定点外送处理。生活垃圾委托环卫部门清运。(4)噪声主要来自预制棒料过程中的剪切、空压机和制粉设备运转产生的噪声等。该类噪音在声源上进行有效控制，其次采取有效的隔声、消声、吸声等控制措施，在生产运营期内加强对设备

8、的维护。1.6.2职业安全卫生(1)高低压电气设备外露可导电部分均进行接地保护。(2)在生产工艺布置中，考虑运输通行和装卸工件的方便与安全。充分考虑物流合理，道路通畅，按安全规范设置通道。厂区布置上考虑了人流、物流分开，厂内道路设置交通标志。(3)在作业点设置风扇进行防暑降温。2外部协作条件2.1 物流通道本项目位于，交通便利，内部厂区道路及公用配套条件好，有利厂内物流运输。考虑原材料通道、制粉工序和筛分工序之间的物流通道、筛分入库物流通道，以及仓库出库通道等。2.2 电力本项目供电由需求单位送至设备接线柜。2.3 水由需求单位供应循环冷却系统补水接口。3车间方案3.1车间组成本项目制粉车间由

9、原料存放间、筛分风选工部、雾化制粉工部、机修房、备品备料间、产品间、值班室、控制室、试验检测室、变配电所、生活间(包括办公室、职工休息室、卫生设施)、生产准备等组成。EIGA生产线能高效平稳的进行生产和科研活动。3.3EIGA装置特点电极感应真空气雾化ElGA工艺是指：以固定尺寸的棒材作为原材料，利用高频感应电源将金属棒材下端部融化后，熔融态金属液体在重力和表面张力的共同作用下沿棒材下端倒锥形斜面流下，流向下部环形雾化器中心孔，金属液在环形雾化器中喷出的高压惰性气体射流的作用下被破碎、冷却，继而形成球形粉末。熔炼之前，设备使用抽真空系统，通过2-3次的抽真空置换（抽出空气，补进惰性气体），将设

10、备内部的空气氛围置换成惰性气体保护氛围，以保证雾化后的粉末产品不与氧气、氮气等发生反应。雾化时，通过调整雾化压力与金属液的流速，配合除尘器引风机，让系统内的气体流量均匀稳定，最终使金属液被雾化成细小液滴的同时被快速冷却成粉。雾化结束后，设备在关闭相关阀门后，可以与外界的空气环境完全隔离，保证粉末在冷却的过程中一直有惰性气体保护，防止氧化。3.3.1设备优点3.3.1.1连续生产独立加棒舱室，可单独进行抽真空和置换，可在保证系统真空状态情况下进行在线加棒，实现半连续生产。3.3.1.2一体式解决方案江苏威拉里新材料科技有限公司具有丰富的粉末研发、制备以及后处理的经验，涉及到的棒材存储、粉末制备工

11、艺、粉末的暂存转运、筛分、包装以及检测有成熟的运行经验和长时间工业化生产的检验。能提供完整的粉末产品市场定位、流程设计、厂房规划、公用工程配备等综合解决方案的咨询和服务。3.3.1.3粉末品质公司具有制备Nb基难熔合金、超低氧钛合金的经验和业绩，粉末产品氧含量、球形度、流动性和松装密度等指标优异，可稳定的支撑研发和工业化生产的需求。熔炼过程中原材料不与任何氧化物及培期介质相接处，同时熔炼气氛为高纯氨气，有效避免了铁合金在高温熔融状态下与其他物质的反应。使用棒材作为原材料，利用高频感应电源将金属棒材下端部融化后，熔融态金属液体在重力和表面张力的共同作用下沿棒材下端部倒锥形斜面留下，流向下部环形雾

12、化器中心孔。从环形雾化器中喷出的高速气流将流下的金属液体雾化，该工艺具有如下特点：设备采用无用期设计，可以感应熔化的材料均可以使用该设备进行雾化制粉；由于ElGA系统采用无培期设计，可以有效避免陶瓷培烟对于金属熔体的污染，大大提高了所制备粉体的纯度；该技术采用真空惰性气体保护雾化技术，熔炼与雾化过程全部在惰性气体保护下完成，雾化采用高纯度鼠气，严格控制工艺，尽可能避免熔融态高温金属与具有反应活性的气体元素接触；(4)该设备利用高频感应熔炼技术金属液体在液态停留时间短，缩短了熔融态金属同残余在设备内的氧、氮、氢等气体的反应时间，有效提高了粉体的纯度；(5)EIGA的雾化技术结合传统的约束式与开放

13、式雾化的优点，在避免金属液与雾化器接触的同时，使惰性气体的雾化效率最大化，可得到细化的金属粉体。无增用感应爆炼其空气雾化（EIGA）示意图注：（1）电极，（2）感应线圈，（3）气体喷嘴3.3.2设备组成整个系统由生产系统、筛分系统、检测系统（需方提供）、公用工程系统（需方提供）、环保除尘系统组成，可以将金属棒材原料加工成指定要求的金属粉末产品O3.3.2.1生产系统生产系统由感应熔炼系统、雾化系统、粉末收集系统、真空系统、辅助控制系统和安全系统等部分组成，可以将金属棒材原料加工成粉末状态。3.3.2.2熔炼系统由熔炼炉体、进电电极、熔炼线圈、高频电源、棒料输送装置、隔离阀和观察等组成。（1）熔

14、炼室炉体部分均采用304L不锈钢材料加工而成，加料仓和熔炼室用隔离阀隔绝，方便连续加棒生产。（2）棒料输送装置保障棒料能稳定旋转，均匀送料，最大程度的控制了棒体的摆动，以及高温对卡具以及密封件的影响。3.3.2.3雾化系统由雾化器、雾化腔等组成。熔化后的金属液通过雾化器。雾化器负责利用高压气体喷吹金属液，使其在雾化腔中雾化成粉。3.3.2.4粉末收集系统包括雾化腔、旋风收集器、水冷料桶等组成。雾化腔是一种长数米有水冷夹层的圆柱容器，被雾化器喷出的金属粉末在其中飞行、冷却。雾化桶连接着旋风收集器，旋风收集器采用类似气流分级的原理，将粗粉和细粉分开收集。水冷料桶连接在气流分级底部，用于收集对应的粉

15、末。3.3.2.5真空系统真空系统由一台滑阀泵、两台罗茨泵和相应的真空管道组成，可以在短时间内完成熔炼设备和雾化设备的抽真空操作，把设备的最低真空度抽至IPa以下。(1)熔炼室和雾化腔共用一套真空系统。一台滑阀泵与两台罗茨泵串联。(2)真空管道在与雾化腔接触的位置采用45斜管以及垂直直管连接方式，并在斜管上装有挡板阀，可在雾化时关闭，避免管道积粉。(3)真空管路上设有数个吹气孔，可根据需要对管道进行清理。3.3.2.6辅助控制系统辅助控制系统由县、各种传感器、电控开关、显示屏等组成。辅助控制系统有一套完整的控制逻辑，通过传感器收集设备中的关键数据，如水系统温度和压力、电源功率、熔炼室压力、雾化桶压力、冷却水温度等。同时设备的所有开关操作均可以通过统一的控制面板操作。另外控制系统还能记录设备的必要数据，便于分析研究。3.3.2.7安全系统安全系统包括各个关键位置的传感器、报警器、泄压装置及安全互锁等机构。当出现超温、超压、断水、断气等特殊情况时，会发出相应的警报，同时对应的安全机构会开始工作，保证人员及设备的安全。3.