《车间设计》PPT课件.ppt

绪 论,绪 论,粉末冶金技术的发展过程,起源于公元前三千多年制造铁的第一个方法。,1909年制造电灯钨丝。,1923年粉末冶金硬质合金的出现。,三十年代成功制取多孔含油轴承。,四十年代，出现金属陶瓷、弥散强化等材料。,六十年代末至七十年代初，粉末冶金锻造及热等静压出现。,绪 论,粉末冶金特点,（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚。,（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等系列非平衡材料。,（3）可以容易地实现多种类型材料的复合。,（4）可以生产具有特殊结构和性能的材料和制品。,（5）可以实现净近成形和自动化批量生产。,粉末冶金材料应用,多孔材料：孔隙度2030，可以过滤、减震、隔音、热交换等,减摩材料：多孔可含油，保证高耐磨性时低的摩擦系数,摩擦材料：高耐磨性和高的摩擦系数,工具材料：硬质合金、粉末高速钢、金属陶瓷等工模具,电磁材料：电器、电子、通讯等元件,高温材料：助推火箭、航空发动机、汽轮机等,绪 论,粉末冶金的生产过程,粉末制取,混合料制备,粉末成形,成形制品烧结,产品后处理,绪 论,粉末冶金技术现状,（1）金属粉末,复合型粉末（预合金化粉末）,（2）硬质合金,混料设备、成形技术、烧结技术、涂层,（3）航空材料,超细超微、高纯高合金化粉末制造技术，快速凝固、机械合金化,（4）非晶态合金粉末,（5）精细陶瓷,（6）粉末冶金新工艺,自蔓燃高温合成技术,绪 论,我国粉末冶金行业方面的差距,(1)企业多，规模小，经济效益差,(2)产品交叉，相互压价，竞争异常激烈,(3)多数企业缺乏技术支持，研发能力落后,(4)再投入缺乏与困扰,(5)工艺装备、配套设施落后,(6)贸易渠道不畅,绪 论,本课程学习目的：,1.了解粉末冶金生产中基本设备,2.了解工厂设计的基本概念,3.了解生产和质量管理的基本过程与环节,4.建立安全、环保、防范的基本意识,绪 论,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,1.制粉设备,金属粉末属于松散状物质，其性能综合反映了金属本身的性质和单个颗粒的性状及颗粒群的特性。,化学性能,金属含量和杂质含量,物理性能,粉末的平均粒度和粒度分布，粉末的比表面和真密度，颗粒的形状、表面形貌和内部显微结构,工艺性能,粉末的流动性、松装密度、振实密度、压缩性、成形性和烧结尺寸变化等,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,物理化学方法：氧化还原、气相冷凝、液相沉淀、电解,机械方法：机械破碎、雾化等,既可从固、液、气态金属直接细化获得，又可从其不同状态下的金属化合物经还原、热解、电解而转变制取。难熔金属的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物一般可直接用化合或还原化合方法制取。,1.1 固体碳还原制粉设备,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,主要适用于铁粉生产,生产原理：,C+Fe2O3、Fe3O4、FeO-Fe+CO2,反应物（原材料）：,生成物（产品）：,固体C（煤、焦碳、木炭）和氧化铁（铁鳞）,铁（海绵铁）和废气,对设备的基本要求：,加热 反应1100-1200,保温 扩散型相变需要时间,冷却 高温出炉遇空气又氧化,排气 废气分压影响反应方向,测温 控制反应速度与产品质量,相应装置：,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,倒焰炉,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,隧道窑,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,隧道窑,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,隧道窑,生产过程控制：,原料准备：铁矿粉（烘干）、还原剂（煤粉或焦炭粉）、脱硫剂（石灰石）,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,C+CO2=2COFeO+CO=Fe+CO2 CO2+C=2CO.循环,生产原理：,2CO=C+CO23Fe+C=Fe3C,装罐：350380,隧道窑分为三段：预热带、还原带、冷却带。窑长260 m,过程达2040 h，还原温度1180，喷嘴152支，温度控制点25个。,冷却带（55 m）低于100出炉,还原带（154 m）铁的氧化物被CO还原,预热带（51 m）水分的蒸发、水合物分解和碳酸钙分解,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,1.2 气体还原制粉设备,主要应用于W粉、Mo粉、Co粉、Ni粉、Cu粉等的生产。,生产原理：,H2+MeO=Me+H2O,反应物（原材料）：还原性强的氢气和金属的氧化物,生成物（产品）：还原金属和氧化性强的水蒸气,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,对设备的基本要求：,加热 反应950-1000,保温 扩散型相变需要时间,冷却 高温出炉遇空气又氧化,排气 废气分压影响反应方向,测温 控制反应速度与产品质量,进料 减小劳动强度,管式还原炉,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,设备的主要结构：,炉头、炉身、炉尾、炉管、炉壳；,推舟系统、加热系统、温度控制系统、氢气管道系统、进气排气设置、水冷系统等。,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,四管矩形气体还原炉,管式还原炉,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,十三管炉,钢带式还原炉,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,钢带式还原炉,氨分解制氢炉,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,氨分解制氢炉,800850，在镍基催化剂作用下 2NH3=3H2+N2,工艺：液氨经过进氨阀进入汽化器，汽化器内装有电加热元件，加热汽化器内的水，液氨在汽化器内汽化成气态氨，氨气再进入分解炉进行分解成氢氮混合气，高温混合气进入水冷却器降温，然后送到吸附干燥器，通过气水分离器放空。,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,*氨分解制氢炉原理：,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,生产举例：氢气还原氧化钨工艺,W的氧化物中有四种比较稳定，黄色WO3、蓝色WO2.90、紫色WO2.72、褐色WO2。,实际反应顺序：,WO3+0.1H2=WO2.90+0.1H2O,WO2.90+0.18H2=WO2.72+0.18H2O,WO2.72+0.72H2=WO2+0.72H2O,WO2+2H2=W+2H2,WO3+H2=W+3H2O,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,蓝钨,黄钨,氧化钨粉,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,机理：化学气相迁移长大机理,水蒸气是还原反应中气相迁移的基本条件。,水蒸气不仅将细颗粒W氧化，而且能与WO3生成挥发性较强的水合氧化物WO2（OH）2，挥发至气相，并H2的还原作用下沉淀在较粗W粉颗粒上，W粒聚集长大。从机理上，高温和湿氢有利于气相迁移。,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,还原过程分析：,1.T,WO3,WO2.90,WO2.72,WO2,-W,T 775,T=575585,WO2,-W,T=525550,-W,-W,T 越低还原时间越长,2.PH2O/PH2,如PH2O/PH2比值较大，T将提高；降低T，必降低PH2O/PH2比值，降低PH2O。,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,生产控制,1.H2流量提高，有利反应进行，且生成水气能迅速排除，有利得到细颗粒W粉。但太大，W粉实收率下降。逆H2工艺。,2.氢气湿度（H2中水与反应生成水）。温度升高，生成WO2（OH）2速度提高，W颗粒长大加剧。,3.还原工艺 温度越低越有利得细的金属粉末。还原时间太短，还原不彻底，氧含量较高。过长晶粒长大。料层太厚，还原不彻底。料层薄，水气易排除，有利制得细颗粒W粉。料层太薄，生产率低。原料中水含量太高，出炉可能再次氧化，W粉氧含量可能超标；大量水合物，产生WO2（OH）2气相迁移，W颗粒长大。所以，原料粉尽可能干燥。,*H2安全使用 氢气为易爆危险气体，爆炸危害程度非常大。工业制造方法有水电解和氨气分解。氢气性质：2H2+O2=2H2O 大量热放出，是相同条件下汽油的三倍。因此可用作高能燃料，在火箭上使用。当空气中所含氢气的体积占混合体积的.2%时，点燃都会产生爆炸，这个体积分数范围叫爆炸极限。,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,开炉：新炉密封-送氢-炉头取样，试鸣3次-（如果是钼丝炉，炉 壳还应试鸣）-炉头点火-送水-送电升温停炉：推空舟-断电-小于500停氢-停水卡舟：断电-加大H2流量-勾舟至冷却带或卸出-推空舟-升温停电：推空舟-判断事故原因与处理时间-停炉处理或等待来电停水：断电降温-停止推舟-超过1小时，一次卸1/3舟-停炉处理停氢：立即封闭排气口和炉门-超过半小时，断电-一次卸1/2舟,实际生产应注意：开炉、停炉、卡舟、突发停电、突发停水、突发停H2。,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,碳管炉,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,*碳管炉,碳管炉,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,碳管炉炉管,*碳管炉,结构：炉管为石墨管，也为加热元件。,特点：电阻很小，很小电压，可形成较大电流，产生热量较大，达到较高温度。同时，具有负的电阻温度系数，温度越高，强度越大。T可达2200。,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,需碳化的产品：WC粉生产：不通H2：W+C=WC W+2CO=WC+CO2 通H2：C+2H2=CH4 W+CH4=WC+2H2 复式碳化物生产：TiO2+3C+WC=（40-60）TiC-WC+2CO TiO2+3C+WC+TaC-TiC-WC-TaC+2CO,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,1.3 雾化制粉设备,雾化：气体雾化、液体雾化、离心雾化、复合雾化等均属于机械方法。是将金属液流雾化成金属粉末。,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,1.气体雾化制粉设备,常用生产铝粉、青铜粉,结构：熔炼系统、气源系统、雾化系统、冷却系统、除尘系统等,熔炼系统：中频加热漏包，形成金属液流气源系统：压缩空气或氮气雾化系统：气体通过喷嘴吹散金属液流冷却系统：吹散的金属熔滴落在水冷筒体中的钟罩式冷却器除尘系统：夹带金属粉尘的气体经旋风除尘器和布袋除尘器排出,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,气体雾化示意图,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,气流分级设备：叶轮高速旋转产生离心力场，物料实现有效分级。,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,2.水雾化制粉设备,结构：熔炼系统、供水系统、雾化系统、水粉分离系统、干燥系统等,熔炼系统：中频加热漏包，形成金属液流供水系统：经过高压水泵提供高压水雾化系统：高压水通过喷嘴吹散金属液流水粉分离：由射流引料器将水和粉射水粉分离器干燥系统：螺旋式振动干燥器干燥含水分的金属粉,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,水雾化示意图,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,3.离心雾化制粉设备,结构：加热系统、雾化系统、冷却系统、除尘系统等,加热系统：电弧加热式（自耗电极电弧熔化）电子束加热式（电子束熔化电极）雾化系统：高速旋转自耗电极（电弧加热式）高速旋转坩埚（电子束加热式）系统冷却：冷却液或氩气、氦气除尘系统：旋风后收集,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,离心雾化示意图,1.4 电解制粉设备,主要应用于生产纯铜粉、镍粉、银粉,在电解液-水溶液或金属熔盐中通入直流电，正价金属离子在阴极得电子形成松散的金属粉末。,原理：,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,几种雾化制粉方法比较,1.形状,气体的热容量要比水小，气雾化时，合金受到的激冷度低，介质冲击时，细小液滴不会马上凝固，在下落过程中收缩成球，所以容易获得球形合金粉末。,水雾化时情形正好相反，几乎是在一瞬间，就凝固成了合金粉末，这使得那些表面张力较小的合金形成的合金粉末，呈土豆状或不规则形状。,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,2.氧含量,合金液被雾化成金属粉末时，它的表面积在雾化的一瞬间增大了无数倍，其与氧结合的面积也增大了，有更多的金属表面暴露在雾化环境中。,气雾化时，通常是使用氮气作为雾化介质，大量的氮气充满了雾化区，能保护合金液滴在雾化及冷却时很少氧化。,水雾化时，如果不采取措施，是无法避免合金液滴的氧化的。,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,气雾化粉末颗粒呈圆形，氧含量最低(低于l0010-6)，可直接用热成形技术(如热等静压)制成致密化产品。水雾化粉末颗粒多为不规则形状，氧含量高(高于60010-6)，须经退火处理，但其具有很好的压缩性，可冷压成形。,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,Co粉,WC粉,Cu粉,Fe粉,常用金属粉末,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,机械合金化(MA),制备新型高性能材料的重要途径之一,研磨装置是多种多样 如：行星磨,公认机械合金化的反应机制，主要有以下两种方式：,原子扩散,自蔓延反应SHS,颗粒变形、断裂和冷焊，粉末被不断细化，产生高密度的晶体缺陷和大量扩散偶，在自由能的驱动下，原子扩散而逐渐形核长大，形成合金。如AlCu,合金化反应放出大量的热形成合金，如TiC,第一部分 粉末冶金车间设备,1.制粉设备,2.成形设备,2.1 模压成形设备,（1）油压机,油泵：齿轮泵和柱塞泵齿轮泵（齿轮）：供油量大，油压小。空载快速动作。柱塞泵（活塞）：供油量小，油压大。慢速加压。管道：无缝钢管。主油缸进出油管道,结构：油泵、管道、阀门、油缸、机架、控制系统等,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,柱塞泵,齿轮泵,溢流阀：油路中调整压力机压力。也称调压阀。,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,电磁换向阀原理简图,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,电磁换向阀,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,工作过程：,启动电源,手动加压按钮(电磁阀P-A和B-O接通，齿轮泵供油为主，活塞快速下行),行程开关将齿轮泵关闭，柱塞泵打开，活塞慢速下行加压,达到最大压力，溢流阀起作用，保压,手动退出按钮（电磁阀换向，活塞快速上行卸压）,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,悬臂式液压机,（2）机械式压力机,主要有杠杆式、凸轮式和曲轴式。,特点；自动化生产，压力小，动作快，结构简单，价格便宜，维修方便。,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,杠杆式压力机,杠杆式压力机,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,凸轮式压力机,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,曲轴式压力机,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,(3)机械-液（气）压复合式压力机,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,Dorst TPA自动压力机,单向压制、双向压制和浮动压制,加压方式,顶压,顶出脱模、下拉脱模、予载脱模,脱模方式,特殊位置,压制位置、脱出位置、装料位置,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,TPA压力机,它在传统的压力机结构上改进为：配有高精度模架，适应多台阶复杂零件生产；辅助液压或气动系统，对不等高制品的各高度压制时进行刚度调节；气动系统的后压“顶压”调节，双向压制；气动予载脱模，沉孔制品有效脱模等。,主要运动：,上冲头运动：顶压、气动预载脱模,阴模运动：浮动压制、下拉脱模、复位,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,压制过程示意图,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,1-上横梁,2-上压杆,4-阴模板,8-阴模支架,9-主轴,10-支撑凸轮,11-下拉凸轮,15-上模板,3-上T形槽,6-下T形槽,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,基本要求,流动性,32-40 s/50g,松装密度,2.8-3.2 g/cm3,粒度组成,-60目占80%,压制压力,80-120 MPa,单重修正系数,2-3%（成型剂加量为2.0%）3-4%（成型剂加量为3.0%）,尺寸修正系数,2%,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,配合间隙：单边间隙0.015 mm平行度：0.002 mm垂直度：0.002 mm 粗糙度：0.2同心度：0.002 mm,模具精度基本要求,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,设备技术性能指标,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,（4）摩擦压力机,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,2.2 冷等静压力机 CIP技术,结构：受力架、高压容器、高压泵及管路,受力架：承受高压容器两端活塞压力。高压容器：高压缸体加上下活塞构成高压泵：柱塞泵（油）和薄膜泵（气）,原理：,利用液体或气体在密封容器内压应力传递特点，将粉体或压坯用软包套（橡胶或塑料）密封，置于传力介质中，加压而致密化。,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,等静压力机示意图,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,等静压力机,等静压机基本参数,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,等静压力机,L：水、矿物油；G：氩气、氮气；S：橡胶、硬脂酸锌,传力介质：,水400MPa成冰；矿物油600MPa凝固。通常使用冷等静压力300MPa。如果压力需大于400MPa传力介质用固体，大于1500MPa用铁粉。,湿袋等静压：粉末装入软模后，抽气密封，直接装入。软模易污染粉末。,干袋等静压：软模放入母袋中，不与液体直接接触。,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,1）压坯表面形状不大规则，需经机械加工成型后才能烧结；2）生产效率较低；3）设备投资费用较大。,冷等静压压制与模压压制相比具有以下优点：,1）压坯密度均匀，内应力低；2）在同等单位压力下，有较高的密度（高515%）3）具有较高的强度和良好的加工性能；4）可不添加成型剂进行成型；5）可压制复杂形状，长径大的压坯和特大型压坯；6）模具制造费用较低。,冷等静压压制的弱点：,2.3 其他成形设备,挤压机，注射成形机，粉末锻造设备等。略,第一部分 粉末冶金车间设备,2.成形设备,为连续式作业炉。产量大，工艺成熟投资小，运行成本低，但烧结产品尺寸受限制。,运行温度为1500左右，属于硬质合金烧结炉，采用氢气保护气氛。,炉管材质是陶瓷材料（刚玉管），发热元件是钼丝。,钼丝特点：使用T=1600。抗氧化能力很差，550左右空气中加热剧烈氧化成粉末。只能在H2等保护气氛或真空下使用。,舟的材质为石墨。制品用氧化铝加炭黑作烧结填料。,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,3.1 钼丝炉,3 烧结设备,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,钼丝烧结炉,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,钼丝烧结炉,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,钼丝烧结炉炉管和钼丝,3.2 真空炉,结构：炉体、冷却系统、真空系统、加热系统、控制系统,炉体：水冷炉体和炉门（内层耐热不锈钢外层普通钢板）冷却系统：水冷炉门、炉体、进电极、电极导电管、罗茨泵等 水可用自来水或循环水（冷却塔）真空系统：真空泵、真空度表、管道和阀门 介绍旋片泵、罗茨泵、管道连接、阀门。加热系统：变压器、导电管、电极、发热体 介绍进电极、发热体 控制系统：控制柜（电脑、电压表、电流表）、热电偶等。,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,真空烧结炉,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,真空烧结炉发热体和保温层,操作过程（步骤）：,1 开冷却水 2 启动电源总开关 3 启动旋片泵 4 观察真空度，小于25MP，启动罗茨泵 5 检查系统真空和水冷系统 6 启动加热系统开关，进入工艺程序。7 观察并记录真空度、温度、电流表、电压表、水温 8 结束工艺程序，关闭加热系统，随炉冷却 9 温度低于600，关闭罗茨泵和旋片泵 10 温度低于150，关闭冷却水，打开进气阀，出炉,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,常见故障及措施：,1 真空度不高 原因：真空泵、管道漏气、炉体漏气（包括进电极和热电偶密封）等问题和超负荷进料等。2 水温较高 原因：水压较低、水质。3 电流和电压表异常（不平衡）原因：发热体连接间隙过大、发热体断裂、发热体与炭毡短路4 温度出现异常波动 原因：热电偶已断、热电偶与发热体短路5 产品异常 原因：如果操作过程无异常，应判定工艺制订有误,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,紧急事故处理,停水：立即断电，关闭所有阀门（包括水阀门），密切观察进电极，有条件送氩气或氮气；没条件，准备真空封泥。突然来水，应缓慢开启水阀门，直至水温正常。,其他事故（漏气、电压电流表异常、温度异常），均按停炉立即处理。,停电：手动关闭所有真空系统阀门，停炉。来电后，采用快速升温至原事故温度，正常完成余下过程。,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,低压真空烧结炉 500KW,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,低压真空烧结炉,与经烧结再进行热等静压处理的硬质合金相比，更具有性能稳定，生产成本低等优越性。,该设备具有脱蜡、真空烧结、气氛烧结、低压烧结、快速冷却等功能。低压烧结时压力为6MPa；,其实质是脱蜡、预烧、烧结、热等静压合为一道工序。源于80年代初期，由热等静压技术演变过来的。,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,工艺原理,将工件装入真空炉中，在较低温度下用低压载气（如氩气）脱蜡后，在13501450进行真空烧结一段时间，接着在同一炉内进行热等静压，采用氩气作为压力介质，压力为56MPa，保温后进行冷却。,3.3 网带式烧结炉,主要应用于铁铜基制品的烧结炉。温度控制在1200以下。设备可分为炉体、网带传动、电器控制三大部分 加热元件采用Cr20Ni80材质，均安装在刚玉托板的下部。网带为封闭的能循环转动履带，采用进口310S高温不锈钢丝绕制而成。,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,网带式烧结炉,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,网带式烧结炉,4.热状态致密化设备,4.1 加压烧结炉,典型用途是生产金刚石砂轮。同时加热和加压，利用电阻丝加热至烧结温度，金刚石层致密化同时与钢基体焊接。每套间用石墨板相隔。,金刚石砂轮有金刚石浓度和粒度指标。,第一部分 粉末冶金车间设备,4.热状态致密化设备,4.2 热压机,典型用途是生产大型特殊的硬质合金制品、较大密度较高的铁铜基制品、金刚石制品等。,有两种形式：电阻加热式和感应加热式热压,模具为石墨。三高石墨-高强度、高密度、高纯度。,第一部分 粉末冶金车间设备,4.热状态致密化设备,4.3 热等静压机 HIP技术,采用金属或陶瓷包套（低碳钢、Ni、Mo等），使用氮气、氩气作加压介质，集热压和等静压的优点于一身，成形温度低，产品致密，性能优良。最高使用温度约1400C，最大压力在100200兆帕,工艺操作：1 先压后升温：进料-抽气后充氩-加压（充氩）-升温-保温保压-卸压降温 2 先升温后压：进料-抽气后充氩-低压升温-加压充氩-保温保压-卸压降温 3 同时升温加压：进料-抽气-充氩升温-保温保压-卸压降温,第一部分 粉末冶金车间设备,4.热状态致密化设备,第一部分 粉末冶金车间设备,4.热状态致密化设备,热等静压机示意图,第一部分 粉末冶金车间设备,4.热状态致密化设备,热等静压机,原料,湿磨,干燥,掺胶,制粒,压制,脱胶,烧结,毛坯,清理,入库,5.辅助设备,硬质合金生产传统工艺流程：,还原炉、碳化炉,球磨机,振动干燥机,螺旋混料机,擦碎筛、制粒机,压力机,脱胶炉,烧结炉,喷砂机,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,原料,湿磨,喷雾干燥,压制,烧结,清理入库,还原炉、碳化炉,可倾式球磨机,喷雾干燥塔,压力机,真空脱胶烧结一体炉,喷砂机、钝化处理机、微波清理机,目前硬质合金生产工艺流程：,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,原料,混料,压制,烧结,热处理,精整,还原炉,压力机,铁基制品生产工艺流程：,浸油入库,圆桶混料机、Y型混料机,网带式烧结炉,井式热处理炉、井式渗碳炉,压力机,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,滚筒式球磨机,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,滚筒式球磨机,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,可倾式球磨机,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,可倾式球磨机,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,振动干燥机示意图,振动干燥器,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,振动筛,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,螺旋混料器示意图,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,螺旋混料器,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,振动擦碎筛,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,振动擦碎筛,蒸汽干燥柜,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,喷雾干燥塔示意图,喷雾干燥塔,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,压力机,钟罩式脱胶(蜡)炉,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,真空烧结炉,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,喷砂机,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,双锥混料机,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,第一部分 粉末冶金车间设备,5.辅助设备,Y型混料器,第一部分 粉末冶金车间设备,3.烧结设备,网带式烧结炉,第二部分 粉末冶金车间设计,6.概述,工业设计或称工厂设计,第二部分 粉末冶金车间设计,6.概述,中国基本建设程序规定，建设项目在进行可行性研究后，还需要编制设计任务书，对可行性研究所提供的最佳方案进一步论证才能最终决策。,建设项目从筹划建设到建成投产必须遵循的工作环节及其先后顺序。,基本建设程序,基本建设程序,规定：不能任意颠倒，但可以合理交叉。,编制项目建议书,开展可行性研究和编制设计任务书,进行设计,安排计划 列入年度基本建设计划,进行建设准备,组织施工,生产准备,验收投产,提出拟建项目设想,从技术和经济上作出规划,施工力量、物资订货和供应,遵循施工程序,第二部分 粉末冶金车间设计,6.概述,6.1 设计的目的和任务,目的：扩大生产，满足社会需求。,任务：可行性报告为依据，完成工厂设计说明书,要求：投资少建厂快，布局合理，技术指标先进，效益高。,第二部分 粉末冶金车间设计,6.概述,6.2 设计的依据,任务书(设计题目;设计要求;设计数据;设计内容),第二部分 粉末冶金车间设计,6.概述,设计任务书由项目主管部门组织建设、设计等单位编制，并按规定报有权机关批准。设计任务书批准以后，建设项目即正式成立，项目的决策阶段宣告完成，项目进入实施阶段。,设计任务书是工程建设大纲，制约着工程建设的全过程和各个方面,1 产品要求（种类、性能）2 生产规模，生产方案 3 原辅材料及能源等供应及来源 4 厂址选择（地区条件）5 劳动力来源，定员及生活条件保障 6 投资方案及控制 7 应达到的技术经济效益指标水平 8 环保要求,任务书内容包括：,第二部分 粉末冶金车间设计,6.概述,关于报批项目设计任务书统称为报批 可行性研究报告的通知 19911204,从本文下发之日起，将现行国内投资项目的设计任务书和利用外资项目的可行性研究报告统一称为可行性研究报告，取消设计任务书的名称。,国务院法规(1991),第二部分 粉末冶金车间设计,6.概述,1 初步设计,按设计任务书内容进行初步设计和概算,2 技术设计,对初步设计的概算进行更详细的准确计算；完善技术细节,3 施工设计,具体施工文件和图纸,6.3 工厂设计程序,第二部分 粉末冶金车间设计,6.概述,7.1 可行性研究的重要性,是编制设计任务书的依据，项目建设决策性文件。,注重：资源情况；市场条件；投资效果；可持续性。,决策:投资地点、投资规模、可持续发展。,确定建设项目，编制设计任务书的基础,7.可行性研究,投资决策：运作建设：,第二部分 粉末冶金车间设计,7.可行性研究,发改委颁发工程咨询资质证书的专业咨询机构协助完成,作用：,1.建设项目论证、审查、决策的依据；2.编制设计任务书和初步设计的依据；3.筹集资金，向银行申请贷款的重要依据；4.向有关主管部门申请专项资金的重要依据；5.股票发行，向证监会申请股票上市的重要依据；6.向国土部门、开发区、工业园申请用地的重要依据；7.与项目有关的部门签订合作，协作合同或协议的依据；8.引进技术，进口设备和对外谈判的依据；9.环境部门审查项目对环境影响的依据。,第二部分 粉末冶金车间设计,7.可行性研究,7.2 可行性研究报告内容,1 项目总论 项目背景，规模，研究结论，主要技经指标，建议,2 项目背景与发展概论 背景提出，发展概况，投资的必要性,3 市场分析与建设规模 市场调查和预测，产品方案，建设规模,4 建设条件与厂址选择 资源和原材料区域条件，地区选择，地址选择,5 工厂技术方案 项目组成，生产方案，平面布置，工程建筑,6 环保与劳动安全 地区环境状况，项目的污染源、污染物，环保标准，治理方案，环保投资,第二部分 粉末冶金车间设计,7.可行性研究,7 企业组织与劳动定员 组织机构，定员，培训,8 项目实施进度安排 分阶段项目进度表，费用,9 投资估算与资金筹措 总投资估算，投资使用计划，资金筹措,10 财务分析 生产成本概算，盈利测算，还贷测算，主要技术经济指标,11 研究结论和建议,12 附件 财务表，平面布置图，工厂位置图,第二部分 粉末冶金车间设计,7.可行性研究,项目总投资,固定资产+流动资金+其他,房屋和建筑物、办公设备、运输设备、机械设备等,固定资产,流动资金,现金、材料、在制品、及成品、应收款、应付款等,现金循环周期,土地使用费、工程保险费、设计费,其他,第二部分 粉末冶金车间设计,7.可行性研究,可 行 性 研 究 报 告:单位的背景指导思想基本情况与基本设想市场需求情况国内、国际市场的现状、动向本产品或本项目参与市场竞争的前景环境条件分析原材料情况（来源渠道、供应状况等）能源情况交通运输情况技术设备与生产工艺分析技术水平分析设备情况分析辅助设施情况分析人员培训情况分析,第二部分 粉末冶金车间设计,7.可行性研究,企业合资可行性研究报告（范本）,第一章 概况,合资企业名称 地址 中方负责人 外方负责人,1 合营的由来,中方企业生产历史及寻求外资合营目的,2 项目主办人简介,中方企业地理、设施、生产能力、技术力量、能源条件,外方企业生产情况、技术力量、国际地位,第二章 合营目标,1 合营模式、规模,总投资额和注册资本，双方投资比例及投资方式,第二部分 粉末冶金车间设计,7.可行性研究,2 工艺过程,工艺流程，产品纲领,3 市场预测,市场销售情况。（附国内外市场供应情况调查报告）,4 销售方案,销售计划、渠道、责任,董事会组成；企业办事机构组成；公司定员及培训；工资分配,第三章 合资企业组成方案,第四章 生产原料供应方案,主要原料需求及供应渠道；水、电、燃料消耗和解决；包装材料；生产能力的预算计划,第二部分 粉末冶金车间设计,7.可行性研究,第五章 安全和环保,污染源；污染物；环保标准；环保投资计划,第六章 技术经济分析,技术的合理性与可实现性,第七章 实施计划,土建筹备；厂房交付使用；设备安装调试时间；投厂产时间,设计能力；总投资费用；资金筹措；生产经营成本；财务分析表,第八章 财务分析,第二部分 粉末冶金车间设计,7.可行性研究,8 厂址选择与总平面图,8.1 厂址选择,主要考虑问题：土地价格；工业布局；资源（水、电、运输、人力）；环境；风水等。,8.厂址选择与总平面图,第二部分 粉末冶金车间设计,我国硬质合金产业布局,2010年全国年产2.2万吨，销售150亿，利润10亿。,湖南、四川 占50%；浙江、江西、福建、江苏占27%。,全国生产厂家600多家。株洲地区中小企业100多家，年产1400吨，产值5亿。,8.厂址选择与总平面图,第二部分 粉末冶金车间设计,硬质合金行业产量十强企业排名,8.厂址选择与总平面图,第二部分 粉末冶金车间设计,硬质合金行业销售收入十强企业排名,8.厂址选择与总平面图,第二部分 粉末冶金车间设计,株洲是中国南部最大的铁路枢纽，全国8个重点建设工业城市之一，创造了共和国多项工业的第一。两型社会示范区。,“国家卫生城市”、“国家园林城市”、“国家环保模范城市”,“中国十大最具投资价值城市”、“中国十大地级活力城市”,“中国城市综合竞争力排行榜”第64位,“四城两基地”：电力机车城、汽车城、航空城、服饰城和有色金属冶炼及深加工基地、新能源基地。,国家综合配套改革试验区,8.厂址选择与总平面图,第二部分 粉末冶金车间设计,株洲市较大影响力硬质合金民营企业,株洲欧科亿硬质合金有限公司,株洲美特优硬质合金有限公司,株洲新华硬质合金实业有限公司,株洲力洲硬质合金有限公司,株洲明日硬质合金有限公司,株洲华洲硬质合金实业有限公司,株洲精诚实业有限公司,株洲精工硬质合金有限公司,8.厂址选择与总平面图,第二部分 粉末冶金车间设计,8.2 平面总图,以设计数据为依据，考虑各车间的相互关系、重要性、工厂物流方向、工业污染、后续发展等，决定各车间位置，构成总平面图。,8.厂址选择与总平面图,第二部分 粉末冶金车间设计,9 车间工艺设计,9.1 车间工艺设计说明书,1 总论,车间总任务（即产品种类、规格、性能、产量）；原辅材料来源；动力燃料来源；新工艺、新材料、新技术应用；远景规划等,2 车间所处工厂地位,工厂的主要车间还是辅助车间；产品是工厂主打产品还是配套服务产品，还是工厂新的经济增长点,3 产品方案确定；生产方案确定；工艺流程确定,工艺规程；明确生产质量控制标准,4 物料平衡计算,对原辅材料进项和出项作平衡计算。以表格的形式提出主要材料的需求总量,第二部分 粉末冶金车间设计,9.车间工艺设计,5 设备选择及计算 进行设备选型，决定设备台数。以表格形式提出设备需求明细。图的形式说明设备结构。6 车间平面布置 图的形式提出各设备安装要求。应有车间平面图和立面图。7 外专业要求 图的形式提出水、电、气安装要求；根据车间产品生产特点，以图的形式提出暖通安装要求。8 建筑设计 图的形式提出土建施工要求。9 劳动组织 进行生产劳动定岗定员；管理机构的定岗定员；制订岗位培训计划。10 技术经济指标概算 固定资产预算、生产成本概算、流动资金概算；进行土建施工预算；资产评估和盈利概算。以表格形式提出原辅材料的消耗和经济概算结果。,第二部分 粉末冶金车间设计,9.车间工艺设计,9.2 产品方案 生产方案选择,1 产品方案,拟生产的产品类型、品种、规格、产量等。应依据自己的技术条件和市场的需求而定，且有发展空间。,第二部分 粉末冶金车间设计,9.车间工艺设计,“十一五”期间硬质合金分类产量,吨,第二部分 粉末冶金车间设计,9.车间工艺设计,“十一五”期间硬质合金深加工产品,“十一五”期间硬质合金主要产品,吨,吨,第二部分 粉末冶金车间设计,9.车间工艺设计,2 生产方案,生产方案的选择在考虑区域条件和投资情况时，应尽可能地采用较先进的技术（工艺、设备、质量控制体系）。并寻求新材料新工艺发展。,“十一五”期间行业累计投入60亿元。硬质合金生产高度自动化还原炉、碳化炉、可倾斜式球磨机、搅拌球磨机、喷雾干燥塔、高精度全自动压力机、压力烧结炉、涂层炉等装备。,第二部分 粉末冶金车间设计,9.车间工艺设计,硬质合金新材质,超细硬质合金,粗晶粒硬质合金,新结构硬质合金,涂层硬质合金,硬质合金新工艺、新装备,粉末、混合料制备,成形技术,烧结,