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.機組用途及組成
本機組是采用連鑄連軋的工藝方法生產φ8mm低氧光亮銅桿,原材料為電解銅。本生產線由一臺18噸/小時熔銅豎爐、一臺12噸回轉式保溫爐、五輪式連鑄機、牽引機、滾剪機、拔錠機、校直刨角機、打毛機、高壓除磷系統、喂料裝置、連軋機系統、軋機乳液潤滑系統、軋機機油潤滑系統、銅桿冷吹系統、后牽引裝置、繞桿裝置、涂蠟裝置、成圈器、升降臺和收線輥道、成品打包機和打包輥道、電控系統等組成。
2.簡單工藝流程
電解銅→豎爐→回轉式保溫爐→流槽(熔體保護)→澆煲→連鑄機 (鑄坯)→鑄坯處理裝置(滾剪→校直→去角→除屑)→進軋裝置(主動送料)→連軋機(軋桿)→銅桿冷卻裝置(表面還原)→涂蠟裝置→連續繞桿裝置(預成型)→銅桿成圈器→壓緊打包裝置
3.生產線主要技術參數
1).生產銅桿直徑: φ8 mm
2).生產能力: 16-18 t/h
3).成圈重量: 3.0-5.0 t
4).主要設備總尺寸: 58×7.8×6.1 m (不包括熔銅爐、保溫爐及
循環冷卻過濾系統)
5).主要設備總重量: 106 噸 (不包括熔銅爐和保溫爐)
6).主要設備總功率: 700 kW(不包括熔銅爐和保溫爐)
4 .設備技術規范及組成
4.1 熔銅爐 一套
4.1.1熔化爐型: 豎式沖天爐
4.1.2熔化爐額定熔化能力:16噸/小時(最大銅熔化能力:18噸/小時)
4.1.3熔銅爐上料機構最大裝載量:5噸
4.1.4熔銅爐進料方式:提升式
4.1.5燒嘴單體最大燃燒能力:50萬大卡/小時
4.1.6熔銅爐燒嘴數量:13只
4.1.7燒嘴冷卻方式:水冷
4.1.8燒嘴點火方式:自動
4.1.9使用燃料:天然氣、液化氣、城市煤氣
4.1.10保溫爐爐型:液壓回轉式
4.1.11 豎爐及保溫爐內襯:全部采用SiC成型磚
4.1.12 上下流槽:閉合式整體流槽
4.1.13保溫爐有效容量:12噸
4.1.14保溫爐最高傾力角度:>90o
4.1.15燒嘴單體最大燃燒能力:70萬大卡/小時
4.1.16保溫爐燒嘴數量:1只
4.1.17 流槽小燒嘴燃燒熱值:9萬大卡/小時
4.1.18 小澆嘴數量:上流槽7只,下流槽9只
4.1.19燃燒控制方式:比例燃燒,具有保護裝置
4.1.20燃氣閥檢漏方式:手動/自動
4.1.21燃澆型式:預混式
4.1.22 熱值:NG 8500大卡/NM3
4.1.23燃氣氣壓壓力:0.15-0.2MPa
4.1.24供氣量: 1500NM3/H
熔銅爐包括沖天式銅熔化爐、回轉式保溫爐、上下流槽、燃燒控制系統等四大部分。具有熔化速度快、銅水含氧量低、流量連續可調、銅水溫度獨立可控、單位銅水燃氣消耗量低等特點。
①沖天式銅熔化爐(豎爐)
熔化爐簡稱豎爐,由爐底、爐身、碰撞保護塊(不銹鋼)、加料口、上料機構、煙囪、爐襯和冷卻風機等部分組成。
爐底、爐身由優質鋼板和型鋼制作,爐底采用25mm鋼板,中間用槽鋼加固,使整個爐底可以承受100噸電解銅板的重量而不變形;爐身用16mm鋼板圈成桶體,爐體內貼一層硅酸鋁纖維毯,可大大降低爐壁溫度,中間砌筑高鋁耐火磚,最內層爐襯是直接觸火焰和銅水的,采用SiC磚砌筑,荷重軟化溫度可達1700度,保證了爐襯的使用壽命。SiC磚采用純度大于80%的SiC混合特殊的高溫粘接劑,經壓機預先壓制成弧形磚,通過高溫焙燒,使SiC磚形成半燒結狀態,一方面增加了SiC磚的強度,便于運輸、搬運、砌筑,同時在砌筑完成后,通過第二次烘燒,使豎爐內襯形成一個堅固的整體,使整個爐襯的強度大為提高。
爐體上部是防撞保護塊,防止在加料時銅板撞在爐襯上,引起爐襯脫落破損甚至內襯倒塌。防撞保護塊材料為不銹鋼,整體強度高,具有耐高溫、耐沖擊、不易脫落等優點,使用壽命長,可有效保護加料時銅板對爐身的沖擊。
加料口設計在豎爐的上方,這種加料方式可以使銅板從爐底一直堆放到爐體加料口,延長了燒嘴燃燒后產生的煙氣與銅板的接觸時間,使銅板可最大限度地吸收煙氣余熱,增加熱量的利用效率,節約燃料成本。經實際使用證明,連續狀態下,每噸銅水的燃氣消耗量50-55立方米(天然氣)或23立方米(液化氣),僅為平爐的1/2~1/3。
煙囪為鋼制圓管,高于廠房屋頂3M,將燃燒產生的廢氣排出室外,煙囪上設有防雨帽和避雷針,避雷針用扁鋼條接引入地,接地線在基礎土建施工時預埋,接地電阻小于4歐姆。
銅板的加料裝置為料斗式,料斗式加料裝置由5噸卷揚機、提升料斗、C型上料架和導繩器、轉向滑輪等組成,加料時將銅板放在料斗上,開動卷揚機提升料斗,當料斗升到加料口位置時,由于H型上料架的導向作用,料斗自動傾斜,將銅板倒入爐內。
②回轉式保溫爐
回轉式保溫爐由爐體、爐襯、爐門、進料口、出料口、滾輪、限位輪和可伸縮式油缸及液壓站組成。
爐體由25mm鋼板卷成,爐體下部安裝偏心弧形扇板,當爐體沿扇板面轉動時,由于扇板的偏心,使爐內銅水液面抬高而從出料口溢出。
爐襯用輕質保溫磚為保溫層,中間砌筑高鋁耐火磚,內襯采用SiC異型磚,SiC磚采用和豎爐相同的工藝燒制而成。
爐門設在保溫爐上部,采用SiC搗打料搗打而成,爐門可上下翻動,方便停爐時人工清理或修理時進出爐內的需要。
保溫爐進料口用SiC預先制作,砌筑時安裝在保溫爐上端頭部,作為從豎爐熔化后的銅水經溜槽流入保溫爐的入口。
保溫爐出料口用SiC預制成管狀,安裝在保溫爐下端頭部,作為銅水從保溫爐經下溜槽流入澆包的出口。
當保溫爐需要向連鑄機輸送銅水時,液壓站工作,油缸向上伸展,保溫爐沿爐底扇形板轉動,銅水液面提高從出銅口溢出溜槽向澆包輸送。
③上下流槽
流槽分成上下流槽兩段。從豎爐出口到保溫爐進口的部分為上流槽。上流槽為熔化后的銅水從豎爐流入保溫爐提供通道,上流槽采用鋼板制作外殼,內部用SiC澆注料直接搗打而成,上流槽為全封閉結構,減少銅水和空氣的接觸,降低銅水含氧量。
從保溫爐出料口到連鑄機澆包前的通道為下流槽。下流槽外殼用鋼板焊接而成,里襯用SiC澆注料搗打燒結成整體。為減少空氣和銅水的接觸,下流槽也為全封閉結構。
④燃燒控制系統
燃燒控制系統是本設備的核心部件,它直接關系到熔化后銅水的質量和設備的安全運行。
燃燒控制系統分豎爐燃燒控制系統、保溫爐燃燒控制系統、流槽燃燒控制系統三部分。
豎爐燃燒系統由安裝在豎爐爐墻底部和中部的13只50萬大卡/小時的預混式燒嘴、燃氣電磁閥組、燃氣比例閥、助燃風機、空氣電動調節閥和調節儀表及閥門檢漏系統組成。
本設備采用的預混式燒嘴具有自動點火、火焰檢測等功能,可為控制系統提供火焰狀態信號,為安全燃燒提供保障。
燒嘴的燃氣通過電磁閥組及比例閥提供,點火前檢漏系統自動檢測燃氣電磁閥組的密封性能,一旦發現閥門關閉不嚴密而產生泄漏,系統發出報警信號,并指示故障位置。
為了減少銅水吸入氧氣,我們采用空氣燃氣比例燃燒方式,即使進入燒嘴前的燃氣和空氣先按一定的比例充分混合,由于混合充分,并使其混合后的氣體為燃氣略為過量,使燒嘴燃燒產生的煙氣為微還原性氣氛,使銅水在無氧或低氧的環境中熔化、流動。通過調節儀表改變助燃空氣和燃氣的流量可改變燒嘴燃燒功率,從而達到改變銅熔化速度的目的,根據軋機的生產情況可非常方便控制銅水熔化速度,使整條生產線穩定生產。
保溫爐燃燒系統由1只70萬大卡/小時高速燒嘴和燃氣電磁閥組及比例閥、助燃風機、變頻調節器和溫度控制儀表等組成,安裝在保溫爐爐壁上的熱電偶檢測到爐內銅水的相對溫度變化,通過溫度控制儀對進入保溫爐燒嘴的空氣流量進行變頻控制,同時燃氣比例閥自動跟蹤空氣的變化,使進入燒嘴的燃氣和空氣成比例,從而達到溫度控制和比例燃燒的目的。保溫爐燒嘴在點火前也要進行泄漏檢測,以保證燃燒安全。
流槽燃燒系統包括流槽燒嘴、助燃風機、電磁閥組和比例閥組成。上溜槽安裝有7只9萬大卡/小時的低壓燃氣燒嘴,燒嘴低氧燃燒,使其產生的煙氣為微還原性,一方面給流入保溫爐的銅水加熱保溫,另一方面保護銅水不受空氣侵入,保證銅水質量。下流槽安裝9只9萬大卡的低壓燃氣燒嘴,燒嘴工作在低氧燃燒狀態,使流入澆包的銅水不受空氣侵入,確保銅水的低含氧量。上溜槽設置扒渣口一個,用以清除銅水中的雜質。
燃燒控制系統在燃氣總管入口處安裝有燃氣總切斷閥,對燃氣壓力、空氣壓力進行實時監測,對燒嘴燃燒狀態進行實時監控,當產生燃氣泄漏等影響安全生產的情況時自動切斷燃氣供應,確保生產安全。
本系統中燃氣電磁閥組、燃氣比例閥、燃燒控制器及調節儀表等主要零件選用FISHER公司或美國派諾尼科公司產品,CO分析儀主機為西門子公司產品。
4.2 五輪式連鑄機(專利號:ZL00244512.3) 一 臺
結晶輪直徑 φ2100 mm
結晶轉速 1.92-2.41 r/min
出錠速度 12.64-15.80 m/min
澆鑄截面 2170 mm2
電動機 5.5 kW (AC,變頻調速)
冷卻水壓力 0.3-0.5 Mpa
冷卻水量 170 m3/h
冷卻水溫 < 35 ℃
五輪式連鑄機由結晶輪、壓緊輪、張緊輪、導輪、澆堡裝置、停電保護裝置、冷卻裝置、鋼帶吹干、掃塵、加熱涂碳裝置、剔錠器、引橋、涂碳裝置、牽引機構、水節流裝置、氣動控制系 統等組成,整個澆注機為整體式,以上各部件均安裝在一個箱體上。
4.3 滾剪機 一 臺
電機 22 kW (AC,變頻調速)
鑄坯剪切長度 700 mm
滾剪機由一交流電機-驅動,針擺減速機減速。滾剪機滾輪上分別裝有兩把刀,作 對滾剪切,剪切長度700mm左右。
4.4拔錠機
用于將剪斷后的鑄坯自動拔到廢料斗中。
4.5 校直刨角機 一 臺
校直刨角機由校直部分及刨角機部分組成,校直共五只導輪,上面二只下面三只,錯位安裝,刨角部分有四把刨刀,分別刨去鑄錠頂面飛邊。
4.6 打毛機 一 臺
電機 0.75 kW
打毛機是用以掃去刨角后粘在鑄錠上的銅屑和氧化皮,共四只打毛輪,用于鑄錠頂面及二個側面銅屑及氧化皮的清掃,打毛輪分別由電機單獨驅動。
4.7 高壓除磷系統 一套
用于清除鑄錠表面的氧化皮。
4.8 喂料裝置 一 臺
采用主動喂料,由氣缸夾緊鑄錠,助推喂入1號機架。
4.9 連軋機 一 臺
總功率 第1#機架、第2#機架為單電機傳動,各為75KW
第3#~12#機架為集中傳動,功率為355KW
終軋速度 11m/s (最大)
出桿直徑 φ8 mm
軋制中心高 902.5mm
軋制孔型 “橢圓―圓”+“弧三角-圓”
機架數 12架(其中第1#機架為懸臂式水平機架,第2#機架為懸臂式垂直機架,分別為單電機驅動,第3#-12#為三輥Y型機架,集中傳動。)
立輥機架 1 架
平輥機架 1 架
三輥Y型機架 10 架
軋輥名義直徑 φ310 mm(2架)、φ255 mm(10架)
軋機采用整體安全防護罩,由液壓系統控制開合。軋機采用主動喂料,由氣缸夾緊鑄錠,助推喂入1號機架。粗軋部分采用2付φ310兩輥式機架,立輥1付,平輥1付,直流單電機驅動。精軋部分采用10付φ255型三輥式Y型機架,分上下傳動、交替布置,集中驅動。具有堆桿自動停車功能,當軋制過程中發生事故時故障探測桿接通,軋機自動停止運轉。當引起過載時,則安全聯軸節中的剪切銷被剪斷,以保護傳動齒輪和軸。
4.10 軋機乳液潤滑系統 一 套
乳液泵
IS100-65-200 22KW (2臺,其中1臺備用)
IS100-80-125A 7.5KW (2臺,其中1臺備用)
IS65-50-125 3KW (2臺,其中1臺備用)
過濾器 真空負壓紙帶過濾機
過濾器 GLQ-100 (2臺,其中備用1臺)
板式換熱器 40 m2
已過濾后的乳液經離心泵、熱交換器進入裝在齒輪箱上面的總管,通過膠管,對各機架的軋輥、進出口導衛進行潤滑,最后乳液全部通過底座上的回流槽,經過回流管,再經過真空負壓紙帶過濾機過濾,經離心泵回到乳液池。
4.10 機油潤滑系統 一 套
齒輪泵 KCB-300 5.5 kW (2臺,其中備用1臺)
工作壓力 0.1-0.3 Mpa
過濾器 GLQ-80 (2臺,其中備用1臺)
板式換熱器 20m2
油箱 5 m3
油箱中的油通過油泵經過濾器來到齒輪箱后的進油總管,進入齒輪箱和各機架,然后經過分支油管的噴嘴對齒輪和滾動軸承進行噴濺潤滑。回油是從齒輪箱端頭下側經回油管到油箱。油箱含液位控制系統。
4.11 光亮收桿機 一 套
本機主要由冷卻吹干裝置、牽引裝置、操作平臺、弧形滾道、繞桿裝置、涂蠟裝置、成圈器、升降臺、輸送輥道、成品打包機和打包滾道、酒精水系統等組成。
1) 冷卻吹干系統
酒精水溫度 < 45°
酒精水用量 100 m3/h
酒精水壓力 > 0.5 Mpa
冷卻裝置冷卻包14個,有一根進水總管、一根回水總管。酒精水包后面有吹干包。每段酒精水包有抗震壓力表,進水總管、回水總管均有指針式溫度計。
2) 牽引裝置
牽引速度 12 m/s (最大)
牽引電機 11 kW (AC,變頻調速)
該裝置采用雙主動夾送,彈簧調整壓力。由交流電機通過三角帶雙出軸傳動齒輪箱轉動,雙出軸齒輪箱再通過萬向聯軸節分別帶動夾送輥同步轉動,同時通過兩對齒輪帶動另一夾送輥同步轉動。
3) 繞桿裝置
成圈直徑 φ1700 mm
繞桿電機 18.5 kW (AC,變頻調速)
桿子在牽引推力穿入蝸輪軸,再下穿螺旋擺管進行預變形,然后繞落在框內。
4) 涂蠟裝置
涂蠟泵 S-10 0.125W 1臺
涂蠟箱 1個
主要由涂蠟器和泵站組成。為保護表面光亮的銅盤條在比較長時間內不再被氧化,在光亮的銅桿表面涂上防護蠟,當銅桿進入涂蠟裝置后,涂蠟器即向銅桿表面噴射涂蠟。多余的蠟在銅桿出涂蠟裝置以前被壓縮空氣吹掉,然后返回涂蠟箱,以備再用。
5) 成圈器
成圈型式: 同心圓
成圈捆徑: Φ1700-2000 mm
成圈重量: 3000-5000 kg
成圈器電機: 1.5 kw (AC)
6) 升降臺和收線輥道
輥道電機: 3.0 kw
液壓、PLC控制的升降臺收線模式,可以確保成品桿的收線在成圈器內進行,從而使成品桿整齊成捆,不僅可以減輕工人的勞動強度,而且方便下一個壓緊打包工序的操作。
7) 成品打包機和打包輥道
輥道電機: 3.0 kw
壓緊打包可以使銅桿成品體積減小,方便運輸,在運輸途中不容易散包。
8) 酒精水系統
酒精水泵 IS125-100-250B 100 m3/h 30 kW (2臺,其中1臺備用)
板式換熱器 160 m2 (冷卻水需用量100t/h)
供酒精水系統由一臺板式換熱器,兩臺離心泵組成。離心泵打出的酒精水通過換熱器,先后進入進水總管,冷卻包,回水總管,再回到酒精液池。
4.12 電氣控制系統 一 套
電源條件: 三相四線制, AC~380V, 50HZ
控制回路: 單項, AC~220V
電氣系統由三相四線380V,50Hz,低壓網絡供電,設備總功率約為700kw。
生產線連鑄機、前牽引機、滾剪機、連軋機、收桿裝置傳動部分采用全數字交流或直流調速同步控制,控制部分采用國際先進PLC加觸摸屏準確可靠地指揮協調整個系統工作,各種運行參數集中監控、顯示。其中:主電機采用西門子6RA70直流調速裝置進行控制、具有保護性強的特點和故障診斷功能。PLC采用西門子S7-300進行編程,觸摸屏采用Eview10寸彩色觸摸屏人機界面進行操作,各種運行參數集中監控、顯示,工藝參數可以通過人機界面進行設定、修改、顯示,并有故障診斷功能。連鑄機、連軋機、牽引機的速度、電流、電壓顯示、同步控制及故障指示。
生產線整個工藝流程為全動畫直觀顯示,同時具有冷卻系統、潤滑系統、堵轉報警等分支子系統動畫顯示,能方便發出操作指令,察看設備運行狀況。系統同時對電流、電機速度進行異常提示,連軋機堵轉自動報警、自動停車。系統主要低壓電氣元件中間繼電器、交流接觸器、空氣開關施奈德產品或正泰產品。電控柜部分應放在專用的配電室內,生產現場僅放置鑄機和軋機和繞桿機操作臺。