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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
16、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。3.4筛分筛分系统由筛分设备、粉末收集设备等组成，用于将生产出的粉末筛分至指定的粒度范围。筛分设备分为两种：采用气保护超声波振动筛、以及气保护气流分级设备结合的方式。3.4. 1超声波振动筛超声波振动筛是一种配有超声波发生器的多层筛网装置，可以将粉末按照筛网的等级筛出，在惰
17、性气体保护下能有效的控制粉末的氧增量以及安全性。趣声波振动筛示意图3.4.2气保护气流分级气保护气流分级则是通过高速运动气流，利用离心力将粉末筛出。气流分级机和超声波振动筛的组合筛分方式可以更加精准的控制粉末粒度。装置充分考虑安全和防爆设施。气保护气流分级设备示意图3. 4.3粉末收集设备粉末收集设备可以在筛分设备的各个出料口收集筛出的粉末，同时该设备还有密封装置，可以维持惰性气体保护环境，作为临时的粉末存储装置。4总平布置、主要设备参数及其他4.1建区车间总平面布置_厂房内包括一台制粉设备，一个筛分间、一个原材料暂存库、一个产品库，布袋布尘和等离子除尘装置。循环冷却水和气站放置于室外。综合考
18、虑人流通道和物料流转的科学、高效和合理性。结合实际布局安排。Hn江球踪航林棉技概刎总平面布置示意图4. 2设备使用过程（生产流程）准著朦料费1以上流程图是常规生产步骤，其各个环节的操作和注意事项会在设备说明书和操作规程中详细描述。对于各种原因造成的意外情况或事故，可参考应急预案的内容进行处理。4. 3产品预计性能指标单位数值备注成分/与原料一致通粉粒度D(10)m10-40mD(50)m50-90mD(90)m150250m出粉率-53m30%以激光粒度仪检测数据为准。53-150m35%氧增量PPm300产品氧含量与原料氧含量之差氮增量ppm200产品氮含量与原料乳含量之差球形度%2904.
19、4 EIGA设备主要交付内容序号项目单位数量1生产系统1.1熔炼设备台11.2雾化设备台11.3粉末收集系统台11.4中央控制系统套11.5除尘设备台11.6冷却水系统套11.7气体稳压系统套11.8设备平台套11.9循环冷却水系统套11.10环保除尘设备及排烟系统套11.11在线加料仓套12筛分系统2.1惰性气体保护气流分级设备台12.2筛分控制系统套12.3粉末中转运输设备台22.4包装设备台23辅助材料及工具3.1安装材料、工器具组13.2调试用原料组103.3调试用辅料、工具套33.4常规生产2年的备品备件套14设备资料4.1设备说明书套24.2操作规程套24.3设备维护、检修手册套2
20、4.4应急预案套24.5备品备件清单5技术资料5.1设备总装图纸套25.2设备电气、动力图套25.3非标件图纸套26其他6.1交货清单份16.2安装、调试计划表份26.3验收报告样本份34.4.1 EIGA设备运行参数指标单位数值备注极限真空Pa1设备冷态状态下能达到的最好真空效果压升率Pa/h10设备冷态状态熔炼温度0-2000常用加热温度1600-1800总功耗KW230-280气体消耗量Nm3h100-250每小时约工作典分钟，峰值流量需超过2000Nm3h冷却水消耗量m3hO采用循环冷却水，以蒸发为主设备尺寸mLWH,具体设备排布以最终方案为准生产损耗%5最大噪声dB85余粉过滤能力%
21、299.5使用500目布袋除尘器4.4.2 ElGA设备主要配件序号配件名称规格型号厂商名称数量1罗茨泵KT-300华新南光12罗茨泵KT-600华新南光13丝杠德国ALD（进口14高频电源德国ALD（进口）15滑阀泵2X-70华新南光16空开及接触器_施耐德17油烟过滤器美国贝克14.5 筛分系统设备参数45.1超声波振动筛技术参数1、处理量240kgh2、筛机两层，包含筛网150目、270目、500目3、整套系统惰性气体保护，含有过滤系统和氧含量检测仪H、采用电磁进料方式4.5.2超声波振动筛主要设备配置序号名称数量1筛分主体系统1套2电控系统1套3密闭收料桶生个5超声波系统1套6氧含量检
22、测系统1套序号名称具体说明1规格型号WLLS400-12材质要求与物料接触304不锈钢，内表抛光，外表喷砂3板材厚度密封盖2.5mm底锥2.5mm、加强围裙8mm4保压要求腔体内充Ibar的气压能保持30分钟，氧含量仪在线监测5筛网结构外置超声波网架，筛网和网架胶粘链接，筛面倾角为0度6筛面面积0.13m27进出料口按图纸要求制作，和螺旋对接8观察口按图纸要求制作9接料要求配有软管和带手动蝶阀接料密闭容器2套10振动电机中意合资（欧力卧龙）11电机安装方式卧式12弹簧弹黄、4#、上下橡胶链接13振幅3-5mm14备注筛机整机焊缝无死角、无偏差。4.5.1.2外置超声波系统具体配置序号名称具体说
23、明1电源箱规格型号WLLC-12电源箱功率60W3输出频率33-37KHZ4输出电压220V有效5最大输出电流0.5A有效6运行模式数量37数据线长度5m8过压类别II9电源箱数量1套10换能器数量2套4.5.1.3控制系统具体配置序号名称具体说明1电控箱普通箱体2触摸屏威纶通3变频器控制螺旋给料速度，品牌：西门子4PLC品牌：西门子5低压元件品牌：正泰6CPUGX-1N7模数插板AC30-38开关电源S-35-249中间继电器NXJ-4Z-AC220V10按钮NP2-1111急停按钮NP2-11J12接触器NXC-09AC220V13万转开关LW5D-16-YH314端子JF5-2.5/51
24、5氧气传感器K25116压力传感器航空级17呼吸阀C514.5.2气保护气流分级设备主要配置4.5.2.1进料系统由料斗、螺旋、进料管等组成，通过调节螺旋电机转速来实现进料量大小。4.5.2.2分级机主机分级机主机是气流分级机的选粉系统，由电机、分级轮、筒体组成，通过调节分级轮的转速，并配以合理的二次进风来实现对物料有效分选。叶轮转速通过变频器调整，使用时注意其电流变化。4.5.2.3旋风收集器旋风收集器是对成品物料的二级收集系统，含尘气流进入旋风收集器后，由于离心力的作用，尘粒沿筒壁旋转下降，在内锥筒尾部被分离；净化后的气体通过中心排气管排出进入布袋收集器，分离后的尘粒通过蝶阀进入下部物料收
25、集罐。4.5.2.4滤袋收集器布袋收集器由滤袋捕集系统、脉冲清灰系统组成。通过脉冲控制仪实现对除尘器的自动清灰、自动稳压。4.6气站4.6.1压缩空气站部分机构由压缩空气驱动，以保证其稳定性。压缩空气站由压缩机、冷干机和缓冲罐组成。提供压缩空气的压力稳定在0.5-0.7MPa之间。4. 6.2最气站低温液体由低温液体增压泵(一开一备)增压至指定压力，经空温式气化器气化成常温气体，进入气体缓冲装置储存,再由减压装置将气体减压至所需压力输送至管网，供生产使用。4.7循环冷却水系统循环冷却水系统由储水仓、晾水塔、循环水泵、汇流排和相关管路组成。(1)储水仓与晾水塔、循环水泵串联。晾水塔负责将回水冷却
26、，循环水泵则为整个循环水系统提供流通的动力。(2)汇流排由进水总成和回水总成组成，冷却水覆盖范围包括：熔炼室、雾化桶、熔炼线圈、保温线圈、雾化器、IGBT电源、集粉桶、一级旋风等。并预留备用接口，便于替换检修或后期升级改造。(3)汇流排配有温度、压力监控，能够实现高温报警和压力报警，并设有应急冷却水接入装置，以保证设备的运行安全。5设备执行的国家标准无芯感应炉(1) GB10066.3电热设备的试验方法(2) GB10067.1电热设备基本技术条件通用部分(3) GB10067.3电热设备基本技术条件感应电热设备(4) GB5959.1电热设备安全有关部分(5) JB/T86691997中频感
27、应加热用半导体变频装置等国家标准(6) GB4053.3-2009固定式钢梯及平台安全要求6方案报价序号项目单位数量概算金额(万元)1生产系统1.1电极感应真空气雾化制粉设备套11.2等离子除尘系统套12筛分系统2.1惰性气体保护气流分级设备台12.2惰性气体保护震动筛分设备台12.3粉末中转运输设备台12.4气体保护干燥箱台12.5包装设备台12.6其他辅助工装(含混料机)套13循环水系统3.1水箱台13.2循环泵（20KW,1用1备）台23.3冷凝塔（风机1.1KWX4,喷淋泵4KW）台13.4中央控制系统套14情性气体气站*4.1储罐20m3台1*4.2低温泵（1用1备）台2*4.3汽化
28、器1500m3h台1*4.4查减压阀组组6*5辅助材料及工具215.1安装材料、工器具组135.2调试用原料组1545.3调试用辅料、工具套245.4常规生产2年的备品备件套186服务256.1设计156.2安装、调试、培训57运输及保险5总计*备注惰性气体气站为初步方案，方案仅为气站界区内的设备，不包含土建。7设备售后保养与承诺函(D在验收过程中由于我方原因导致设备及其部件非正常损坏的，项目验收不合格，由我方返工直至合格，有关返工、再行脸收，以及给采购人造成的损失等费用由我方承担。(2)我方负责在采购人现场对供货设备进行操作和维护保养培训。安装调试、现场培训及验收合格后，由采购人和我方共同签
29、署最终验收合格证明书，并开始计算设备质保期。机械部分保修期为1年，电器部分保修2年，保修期内出现任何质量问题，免费维修或更换部件。(3)我方为采购人提供及时有效的维修服务。具体如下：热线支持：提供电话热线技术支持，包括设备使用、维护、检测、维修等，1小时内响应，24小时内完成；上门服务：如设备遇到热线无法解决的问题，12小时内响应，从问题开始反馈的时间点算起72小时内到场进行维修，如果确认有部件损坏，14天内完成更换；部件维修：保修期内，由于操作不当造成的设备损坏我方及时(不超过14天)对产品部件进行维修，仅收取材料费。非保修期，依然能在30天内提供广泛的优惠的技术支持、设备备件、易损件供应。(4)我方定期进行技术发展信息和操作经验分享。
