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鐵合金熱熔渣能質協(xié)同利用制備礦棉智能裝備與技術

鐵合金行業(yè)作為鋼鐵行業(yè)重要的子行業(yè)之一，2017 年產(chǎn)量總量為 3288.7 萬噸。鐵合金行業(yè)蓬勃發(fā)展為社會帶來巨大經(jīng)濟效益的同時，也產(chǎn)生了大量的工業(yè)固體廢棄物。在冶煉合金時，每生產(chǎn) 1t 合金通常會產(chǎn)生 1.2-1.3t 的熱熔渣。熱熔渣的隨意排放不僅占用了寶貴的土地資源，產(chǎn)生熱能資源的浪費，還對周圍的生態(tài)環(huán)境和人體健康造成一定的潛在威脅。因此，在中國特色循環(huán)經(jīng)濟背景下，鐵合金行業(yè)閉環(huán)環(huán)節(jié)關鍵設備與技術的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化迫在眉睫。青島青力環(huán)保設備有限公司、北京科技大學和寧夏吉元君泰新材料科技有限公司結合鐵合金產(chǎn)業(yè)閉環(huán)環(huán)節(jié)的熱質廢渣處理和資源化問題，研究鐵合金渣的物理化學特性，在工業(yè)生產(chǎn)中充分利用熔融態(tài)鐵合金渣的顯熱，熱熔渣經(jīng)過調質后達到預期的“修正酸度系數(shù)”可直接生產(chǎn)優(yōu)質巖（礦）棉，其能源消耗將大大降低。相對于冷料工藝，此工藝避開了冷料工藝中先冷卻再熔融的弊端，可以充分利用熱熔渣的顯熱實現(xiàn)能源的最合理利用，極大地降低了生產(chǎn)成本，相比于其他高爐熱熔渣制棉工藝，經(jīng)過優(yōu)化調質可生產(chǎn)出優(yōu)質巖（礦）棉產(chǎn)品，達到《建筑外墻保溫用巖棉制品》的國家標準。在巖（礦）棉生產(chǎn)線設備方面也進行了一系列的改進和創(chuàng)新，并研發(fā)了巖（礦）棉自動生產(chǎn)線電控系統(tǒng)，通過物聯(lián)終端的網(wǎng)口通功能將可編程序控制器（PLC）和上位機電腦置于同一個虛擬局域網(wǎng)中，實現(xiàn)遠程下載和數(shù)據(jù)采集功能。通過串口通軟件實現(xiàn)遠程編程，進而實現(xiàn)對生產(chǎn)線的遠程控制、故障診斷、遠程故障排除等遠程監(jiān)控運維，使設備更加高效，產(chǎn)品更加穩(wěn)定，企業(yè)具有更強的市場競爭力。本項目所建成的鐵合金熱熔渣生產(chǎn)巖（礦）棉工藝主要由調質電爐、離心機、集棉機、集粒機、擺錘、成型機、固化爐、切割機及產(chǎn)品包裝等設備組成。目前國內(nèi)在使用鐵合金熱渣成棉的熱渣類型主要為硅錳合金熱渣和鎳鐵合金熱渣。轉運方式主要是汽車運輸、電瓶車運輸和火車運輸。在生產(chǎn)中對每一批次（2-3 個月內(nèi)冶煉原料和工藝保持不變）的鐵合金熱熔渣預先進行物理化學基本特性分析，即時優(yōu)化調質料配比。調質電爐的主要作用是儲存熔融態(tài)鐵合金渣，保證流股的穩(wěn)定性和均勻性，鐵合金熱熔渣流入調質電爐，依托最優(yōu)調質配比進行調質并均質化（電弧均化與底部氮氣噴槍均化），調整其修正酸度系數(shù)，在熱均勻性和化學均勻性上使熔體達到成纖標準。 2、核心裝備技術的設計（一）調質電爐核心設計： 1、調質電爐為直接加熱式三相交流電弧爐，電弧發(fā)生在專用電極棒和液態(tài)熱熔渣之間，熱熔渣和調質料直接受到電弧熱加熱并進行均化。除了電弧均化，為了加強熱熔渣與調質料的調質反應過程，使最終熱熔渣溫度和成分均勻，在電弧爐爐底部加裝氮氣噴槍。 2、爐體設有一個密閉接渣口，通過密閉溜槽使熱渣緩慢流入爐體內(nèi)，接渣時需手動打開進渣口門。 3、爐體一側出渣口設一個手動水冷銅出渣門用來控制流量的大小，另一側設一個出鐵口，用來放出爐底沉淀殘鐵。 4、特殊配制的耐材。 5、電爐變壓器為電弧爐專用變壓器，采用有載電動調壓，低壓二次側采用銅排頂出線，外封口。變壓器油水冷卻器采用強油循環(huán)水冷卻器。 6、電極升降自動控制系統(tǒng)由西門子S7-200型PLC來完成。將三相電弧電壓、電流信號通過信號轉換電路變成 0-5V 標準信號送入 PLC 模擬量輸入模塊，PLC根據(jù)采集的電流、電壓信號、變壓器檔位及給定值等信號，按照功率控制的原理進行運算處理及邏輯判斷后，將結果通過 PLC 模擬量輸出模塊控制液壓系統(tǒng)電極升降閥（派克比例閥 3 用 1 備），對電極升降進行自動調節(jié)，當一路出現(xiàn)故障時可以手動切換，從而控制輸入到爐內(nèi)的電弧功率，以滿足冶煉工藝的要求。在自動控制過程中，隨時可通過按鍵來增加或減少給定信號，在運行過程中，隨時可以手動控制電極升降。（二）離心機核心設計：熱渣用離心機不同于冷料用離心機，為更好使用各種類型的熱渣，經(jīng)過幾年的理論與實踐生產(chǎn)，設計并制作出專用的熱渣離心機：（1）主軸采用多級彈性支撐，減震效果好，支撐強度大，長期使用穩(wěn)定性好，大大提高了軸承的使用壽命，比傳統(tǒng)離心機的軸承使用壽命提高 30-40%。（2）不同的坐標位置，使成纖率提高 5-10%。（3）離心輥頭采用 316L 多層堆焊，輥頭使用壽命延長 72-120 小時。（4）可調膠環(huán)，分別計量控制精確供膠，中心噴膠與外圍噴膠相結合，使噴膠更均勻，節(jié)膠、高質，有效減少花棉的出現(xiàn)。（5）整體風環(huán)結構有區(qū)別的導流片設計。（6）輥頭采用開式或閉式冷卻方式，軸承采用壓縮空氣油氣霧化技術，既可對軸承充分潤滑，又對軸承起冷卻作用，從而大大提高了主軸軸承的使用壽命。（三）鼓式集棉機核心設計：（1）集棉機采用轉鼓式，直徑 5 米，總寬度 2.8 米，網(wǎng)板有效寬度 2.4 米，線速度可達 100 米/分鐘，從而保證了一次棉在網(wǎng)板上分布得更薄更均勻（小于350g/㎡）從而保證了制棉的質量。（2）由于轉鼓的兩端支撐在大型回轉支撐上，并有良好的潤滑，故其使用壽命非常長（幾年至十幾年），大大減少了設備的維修量。（3）網(wǎng)板采用長條孔結構，通透率大于 48%，從而減少了負壓風機的功率消耗，增加了成纖率。（4）集棉機內(nèi)配備刮板機、螺旋輸送機、高壓水清洗裝置，保證了集棉機長期穩(wěn)定運行。（四）擺錘的核心設計：擺錘目前主要分弧擺和平擺。國內(nèi)巖（礦）棉廠基本上都是弧擺，優(yōu)點是結構簡單維修方便，缺點是巖棉板容重不均勻；國外巖棉廠有的采用平擺，優(yōu)點是巖棉板容重均勻性一致，提高了產(chǎn)品質量，缺點是結構復雜維護麻煩。我們特殊設計的擺錘形式為似平擺，結構簡單維修同樣簡單方便，巖棉板容重均勻性基本達到 95%以上，而弧擺形式的容重均勻性為 80-85%。（五）固化爐核心設計：固化爐接受加壓機輸送過來的棉氈經(jīng)固化爐上下網(wǎng)版輸送、加壓、烘干，使棉氈里的粘結劑在運行過程中連續(xù)固化，以形成一定厚度、容重的巖棉板。固化爐上下網(wǎng)板為單獨驅動同步運行。固化爐內(nèi)分為四個加熱區(qū)，外配 4 臺熱風爐由天然氣燃燒機產(chǎn)生熱風循環(huán)加熱，并將熔化系統(tǒng)的低溫換熱器產(chǎn)生的熱風送至熱風爐以降低天然氣的消耗量，使產(chǎn)品固化能耗降低、效率提高。固化爐烘烤需要天然氣和煤氣，而許多熱渣廠家有高爐煤氣或礦熱爐煤氣，所以熱渣制棉生產(chǎn)比冷料工藝生產(chǎn)可節(jié)省此天然氣費用，大幅降低了生產(chǎn)成本。（六）冷卻、切割系統(tǒng)核心設計：冷卻切割系統(tǒng)主要由五部分組成：冷卻、縱切、廢邊回收、切條、橫切。縱切：三套刀具，可隨時升降。碎邊機：獨立碎邊，配備碎邊回收風機，安全可靠。切條機：一用一備共 2 套，可隨時升降切換使用。橫切：由于生產(chǎn)線是連續(xù)不停的運行，但產(chǎn)品要求定長切割，因此橫切（飛鋸）必須與生產(chǎn)線同步。我們采用多臺伺服電機，配以運動控制器，使橫切動作運動瞬時跟蹤整個生產(chǎn)線的速度，即使在切割過程中也可以做到，從而保證了切割精度在+2.5mm 以內(nèi)。 (七)智能云平臺系統(tǒng)是我們研發(fā)的巖（礦）棉自動生產(chǎn)線電控系統(tǒng)，由中央控制、加配料、富氧、溫控、成纖、集布棉、打褶打壓、固化、切割、制膠等 10 大電控系統(tǒng)組成，它完成巖（礦）棉從原料熔化開始，到切割成成品為止的全部生產(chǎn)過程控制。各子控制系統(tǒng)通過中央控制系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調，采用“主站-從站”結構，分散集中控制（DCS）,主站采用了西門子公司生產(chǎn)的 S7-1500 系列可編程序控制器（PLC），從站采用了西門子公司生產(chǎn)的S7-200 Smart系列可編程序控制器（PLC），系統(tǒng)各部分的聯(lián)系，僅用一根 TCP/IP 總線，方便地組成工業(yè)以太網(wǎng)，并配以計算機和西門子專用界面軟件 WinCC，可圖文并茂的設定、顯示、傳送、查詢和打印各從站的數(shù)據(jù)。通過在設備的中央控制系統(tǒng)配套天啟物聯(lián)終端云 BOX TN-605 以及高速的 4G運營商網(wǎng)絡實現(xiàn)與遠程運維服務平臺的數(shù)據(jù)連接。通過物聯(lián)終端的網(wǎng)口通功能將PLC 和上位機電腦置于同一個虛擬局域網(wǎng)中，實現(xiàn)遠程下載和數(shù)據(jù)采集功能。通過串口通軟件實現(xiàn)遠程編程，進而實現(xiàn)對設備的遠程控制功能。遠程運維服務平臺通過網(wǎng)口通、串口通軟件可以實現(xiàn)設備的全方位監(jiān)控云服務。通過對現(xiàn)場設備的實時狀態(tài)監(jiān)測、遠程啟停控制、設備報警通知、設備地圖管理、微信端監(jiān)控等功能，實現(xiàn)在任何時間、任何地點實時查詢設備最新狀態(tài)、設備參數(shù)和變量的實時變化，了解設備狀態(tài)、參數(shù)和變量的變化趨勢，并獲得針對這些變化趨勢的統(tǒng)計分析等。另外運維平臺的數(shù)據(jù)歸檔服務功能，可實現(xiàn)對用戶設備數(shù)據(jù)的定期分類歸檔。用戶根據(jù)平臺采集歸檔的海量數(shù)據(jù)，對設備相關數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，定義出觸發(fā)器條件。另外，平臺在云端提供了一個強大的計算引擎，可以實時計算設備當前狀態(tài)、變量和參數(shù)是否符合觸發(fā)條件，同時對符合觸發(fā)條件的情況觸發(fā)事件報警。這一功能使得產(chǎn)品生產(chǎn)處于實時預警、可查可控的狀態(tài)，對于提高巖（礦）棉生產(chǎn)率和合格率效果明顯。 (八) 熔體流量自動控制系統(tǒng) 雖然電爐上已安排液壓（或電動）水冷閘板閥用于控制流股的穩(wěn)定性，但由于需定期加入熔渣，電爐液面還有一定的波動，從而造成流股的不穩(wěn)定性。另外，液位高度變化、組成成分的波動，都會對熔體粘度發(fā)生影響，造成流股波動，無法保證制品的穩(wěn)定性。我們開發(fā)了熔體流量自動控制系統(tǒng)，利用安裝在成型機下面的自動稱重系統(tǒng)來捕捉流股的變化。通過 PLC 控制系統(tǒng)，采用計算機程序運算，對整個生產(chǎn)線的速度進行 PID 調節(jié)，從而保證產(chǎn)品容重的波動在極小的范圍內(nèi)，容重控制在±5%以內(nèi)（國家標準容重范圍在±10%），保證了產(chǎn)品質量，降低了生產(chǎn)成本。 3、典型鐵合金熱熔渣生產(chǎn)優(yōu)質巖（礦）棉調質技術研究大量研究利用硅錳、鎳鐵等典型鐵合金廢渣為原料，將熔體采用高速離心噴吹等工藝制成的絲狀無機纖維，制成礦棉。這種礦棉與目前廣泛應用的巖棉相比，在酸度系數(shù)、耐水性、耐火性、耐腐蝕性以及纖維長度等方面還有很大差距，礦棉的性能還不能滿足建筑外墻用保溫材料的標準要求。由于礦棉原料成份與巖棉原料不同，通常對熱熔渣進行調質處理，添加硅石等調質劑，嘗試的效果不十分理想。在高溫熱熔渣調質過程存在熔渣難與調質劑混合，并產(chǎn)生降溫造成熔渣黏度高，難以達到硅酸鹽體系的成絲要求，嚴重影響了礦棉生產(chǎn)和成絲質量，制約了鐵合金渣的利用，造成了鐵合金生產(chǎn)的環(huán)保壓力。我們針對上述已有技術存在的不足，創(chuàng)新研發(fā)了一種能快速形成硅酸鹽系的調質方法：以新的修正酸度系數(shù) Mk*=1.6 為標準，這樣最終的酸度系數(shù) Mk 在1.7-1.9 之間。將鐵合金熱熔渣澆入調質爐，電極加熱（電弧均化）產(chǎn)生一定的流動性，爐底部噴槍噴入氮氣，促進與加入的調質料（熱料或小球狀冷料或粉料）充分混合，保證了快速形成硅酸鹽體系，并通過調質電爐升溫保溫再均化等，得到熔體溫度合適、黏度適宜、成分符合吹棉要求的熔渣，解決了熔渣難與調質料混合并產(chǎn)生降溫的問題，達到了高質量礦棉的性能標準，實現(xiàn)了對礦產(chǎn)資源的節(jié)約以及鐵合金廢渣更好的利用。利用鐵合金渣生產(chǎn)礦棉的調質方法，調制出的熔渣流體的修正酸度系數(shù) Mk*為 1.5-1.6，溫度 1360-1460°C，黏度 14-6 Pa·s。將調質好的熔體通過離心噴吹制成巖（礦）棉，其巖（礦）棉纖維可達到《絕熱用巖棉、礦渣棉及其制品》GB/T11835-2007，巖（礦）棉板可達到《建筑外墻外保溫用巖棉制品》GB/T25975-2010 性能要求。通過大量實驗得出結論：用高硅低鋁高鈣調質料對硅錳渣進行調質最為適宜，用高硅高鋁低鈣調質料對鎳鐵渣進行調質最為適宜。

北京科技大學 2021-04-13

高智能數(shù)字化婦產(chǎn)科技能訓練系統(tǒng)（計算機控

XM-F56 高智能數(shù)字化婦產(chǎn)科技能訓練系統(tǒng)（計算機控制） ? ★ 標志表示需要與選配件配套使用才能實現(xiàn)的功能在XM-F55高級分娩與母子急救模型的基礎上升級，系統(tǒng)根據(jù)住院醫(yī)師規(guī)范化培訓大綱，結合婦產(chǎn)科臨床技能操作要求而研發(fā)。包含了婦科、產(chǎn)科、兒科、急救以及護理等多個學科，分為產(chǎn)婦、新生兒兩大系統(tǒng)。包括整個分娩過程、基礎護理、產(chǎn)后母嬰護理以及母嬰的基礎生命支持(BLS)、高級生命支持(ACLS)到持續(xù)生命支持（PLS）的急救知識點。提供難產(chǎn)案例，如正常分娩、臍帶繞頸分娩、臀位難產(chǎn)、先兆子癇、剖腹產(chǎn)、臍帶脫垂、早產(chǎn)、潛在的產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后出血等，指導產(chǎn)科工作者通過產(chǎn)程圖辨識分娩的不同產(chǎn)程階段，臨床診斷異常產(chǎn)程，并合理處理；通過胎兒的臨床監(jiān)護及時診斷胎兒宮內(nèi)窘迫，并實施處理；訓練新生兒的護理及急救，軟件可以自行編輯臨床病例，模擬臨床真實環(huán)境，培養(yǎng)學生處理分娩與急救病例時的臨床診斷思維與團隊合作精神。 ? 軟件系統(tǒng)： ■ 友好的操作界面：軟件操作簡單易學，可以模擬多種患病場景，訓練學生的綜合急救能力和臨床診斷思維。 ■ 開放式系統(tǒng)構架：用戶可以自行編寫病例，以滿足不同培訓和考核的需要。 ■ 容易編寫：提供多種趨勢，流程圖表，事件記錄使編寫，運行變的更加容易。 ■ 全面兼容windows系統(tǒng)：可同時進行其他辦公軟件的操作，與其他軟件不沖突。 ? 孕婦分娩模擬人主要功能： ■ 急救技術： · 標準的氣道管理功能，可進行經(jīng)口氣管插管，插管位置在電腦上實時顯示。 · 靜脈穿刺：手臂靜脈輸液，三角肌部位皮下注射，大腿外側，三角肌肌肉注射。 · 模擬藥物治療系統(tǒng)，可選擇多種給藥方式，可自定義添加，修改藥物，能保存藥物列表，藥物存在各種藥效生理反應。 · CPR：吹氣時胸部有起伏，計算機監(jiān)測按壓位置及深度，計算機監(jiān)測吹氣量大小，實時數(shù)據(jù)圖形顯示，操作結束后有統(tǒng)計報告，能進行單人或多人訓練考核，全程中文語音提示。 · ★模擬除顫起搏：多媒體動畫展示醫(yī)用除顫儀的操作流程，與XM-J980模擬除顫起搏器配套使用，可實現(xiàn)除顫起搏。能選擇除顫能量，最大除顫能量達到360J。 ? ■ 生命體征模擬： · 實時監(jiān)測宮縮曲線及FHR曲線變化。 · 模擬產(chǎn)婦的的各種主訴，呻呤、咳嗽、嘔吐等聲音，真實再現(xiàn)產(chǎn)房的實際情景。 · B超檢查：提供幾十種臨床B超影像，通過B超檢查，觀察胎兒生理活動情況，判斷胎盤是否正常。 · 頸動脈搏動。 · 胎心音聽診。 · 配有仿真宮頸。 · ★模擬心電監(jiān)護：使用指夾式血氧探頭，監(jiān)測血氧，可與XM-J116多參數(shù)模擬心電監(jiān)護儀配套使用，實現(xiàn)模擬心電監(jiān)護。多參數(shù)模擬監(jiān)護儀LCD屏幕提供12導聯(lián)心電圖、血氧飽和度、呼吸、二氧化碳、血壓（動脈血壓、中心靜脈壓、肺動脈壓、無創(chuàng)血壓）、心輸出量等。 ? ■ 模擬從待產(chǎn)到生產(chǎn)，以及產(chǎn)后護理的整個過程： · 分娩：可自行進行枕左前位分娩機制的演示，并伴有自動的宮縮、銜接、下降、俯屈、內(nèi)旋轉、仰伸、復位及外旋轉、胎肩及胎兒的娩出，分娩速度可根據(jù)教學要求而調節(jié)。模擬宮縮，由氣泵模擬不同強度，持續(xù)時間的宮縮。模擬分娩機轉，在第一產(chǎn)程期間，縮復現(xiàn)象。下降是間段進行的，宮縮時胎兒頭下降，間隔時略回縮，到宮口完全張開后（第二產(chǎn)程開始）。 · 軟件控制胎頭下降的位置，配合產(chǎn)前宮頸變化與產(chǎn)道關系變化模塊，測量胎頭的下降和宮口開大情況。 · 模擬正常分娩、臀位分娩、肩難產(chǎn)。 · 可在模擬人上練習四種常用手法解決肩難產(chǎn)：McRobert’s手法、恥骨上加壓法、旋肩法、膝肘臥位法，或聯(lián)系使用幾種手法。 · 配有“利奧波德手法練習用提升軟墊”，可進行利奧波德手法練習。 · 配有產(chǎn)前宮頸變化與產(chǎn)道關系變化模塊可裝配到母體上進行訓練。 ?? 階段一：宮頸口沒有擴張、宮頸管沒有消失、胎頭與坐骨棘平面位置關系為-5。 ?? 階段二：宮頸口擴張2cm、宮頸管消失50%、胎頭與坐骨棘平面位置關系為-4。 ?? 階段三：宮頸口擴張4cm、宮頸管完全消失、胎頭與坐骨棘平面位置關系為-3。 ?? 階段四：宮頸口擴張5cm、宮頸管完全消失、胎頭與坐骨棘平面位置關系為0。 ?? 階段五：宮頸口擴張7cm、宮頸管完全消失、胎頭與坐骨棘平面位置關系為+2。 ?? 階段六：宮頸口擴張10cm、宮頸管完全消失、胎頭與坐骨棘平面位置關系為+5。 · 模擬多種胎盤位置，胎盤碎片殘留。 · 可進行剖腹產(chǎn)。 · 外陰縫合練習模塊，分左下、正中、右下三個切口位置。 · 產(chǎn)后48小時子宮按摩，產(chǎn)后大出血。 · 產(chǎn)婦護理（包扎、梳頭，全身擦洗等）。 ? 新生兒功能： ■ 靜脈穿刺功能：可進行新生兒頭皮靜脈穿刺、手臂靜脈穿刺，靜脈穿刺時有落空感，穿刺成功時有回血產(chǎn)生。 ■ 護理功能：眼清洗滴藥、可進行新生兒清洗、包扎。 ■ 可進行新生兒心肺復蘇訓練。 ■ 可經(jīng)口鼻氣管插管，進行嬰兒吸痰、洗胃。 ■ 可進行嬰兒臍帶護理。 ■ 支持口對口、口對鼻、簡易呼吸器對口等多種通氣方式。 ■ 可進行人工呼吸。 ■ 可進行心外按壓。 ? 系統(tǒng)組成： ■ 孕婦模擬人（分娩與成人急救用） ■ 新生兒模擬人（急救與護理用） ■ 胎兒模擬人（分娩用） ■ 模擬宮頸口 ■ 產(chǎn)前宮頸變化與產(chǎn)道關系模塊(6個階段) ■ 產(chǎn)后48小時子宮 ■ 用于產(chǎn)后會陰切開縫合的模塊 ■ 模擬胎盤/臍帶 ■ 利奧波德練習提升“軟墊” ■ 其他功能輔助用具 ■ 應用軟件 ? 可選配件（用戶自配）： ■ 真實心臟除顫起搏器 ■ XM-AED98F自動體外模擬除顫儀 ■ XM-J115多參數(shù)模擬心電監(jiān)護儀 ■ 視頻監(jiān)控設備 ■ 計算機 ■ PC工作站 ■ 不銹鋼控制臺車 ■ 搶救操作臺

上海欣曼科教設備有限公司 2021-08-23

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