1.機組用途及組成
本機組是採用連鑄連軋的工藝方法生產φ8mm低氧光亮銅杆,原材料為電解銅。本生產線由一台16噸/小時熔銅豎爐、一台12噸迴轉式保溫爐、五輪式連鑄機、牽引機、滾剪、校直刨角機、打毛機、連軋機、收杆裝置、電控系統等組成。
2.簡單工藝流程
電解銅──→豎爐────→迴轉式保溫爐→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(軋杆)→銅杆冷卻裝置(表面還原)→連續繞杆裝置(預成型)→梅花式收線裝置(銅杆成卷)
3. 生產線主要技術參數
1). 生產銅杆直徑: φ8 mm
2). 生產能力: 14-16 t/h
3). 成圈重量: 3.0-5.0 t
4). 主要設備總尺寸: 40×7.8×6.1 m (不包括熔銅爐及循環冷卻過濾系統)
5). 主要設備總重量: 85 噸 (不包括熔銅爐)
6). 主要設備總功率: 600 kW(不包括熔銅爐)
4 . 設備技術規範及組成
4.1 熔銅爐 一套
4.1.1熔化爐型: 豎式沖天爐
4.1.2熔化爐最大銅熔化能力:16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:60萬大卡/小時
4.1.6熔銅爐燒嘴數量:15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: 液壓迴轉式
4.1.11保溫爐有效容量:12噸
4.1.12保溫爐最高傾力角度:>70º
4.1.13燒嘴單體最大燃燒能力:60萬大卡/小時
4.1.14保溫爐燒嘴數量:1只
4.1.15燃燒控制方式:比例燃燒,具有保護裝置
4.1.16燃氣閥檢漏方式:手動/自動
熔銅爐包括沖天式銅熔化爐、迴轉式保溫爐、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、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製作,爐底採用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,採用SiC磚砌筑,荷重軟化溫度可達1700度,保証了爐襯的使用壽命。SiC磚採用純度大於80%的SiC混合特殊的高溫粘接劑,經壓機預先壓製成弧形磚,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,便於運輸、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。防撞保護塊由耐熱鋼整體澆注而成,整體強度高,具有耐高溫、耐衝擊、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衝擊。
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。經實際使用証明,連續狀態下,每噸銅水的燃氣消耗量小於70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,接地電阻小於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,由於H型上料架的導向作用,料斗自動傾斜,將銅板倒入爐內。
② 迴轉式保溫爐
迴轉式保溫爐由爐體、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鋼板捲成,爐體下部安裝偏心弧形扇板,當爐體沿扇板面轉動時,由於扇板的偏心,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,內襯採用SiC異型磚,SiC磚採用和豎爐相同的工藝燒制而成。
爐門設在保溫爐上部,採用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預先製作,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預製成管狀,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,上流槽採用鋼板製作外殼,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,它直接關係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牆底部和中部的15只80萬大卡/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。
本設備採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洩漏,系統發出報警信號,並指示故障位置。
為了減少銅水吸入氧氣,我們採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,由於混合充分,並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60萬大卡/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洩漏檢測,以保証燃燒安全。
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6~7只5~10萬大卡/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,保証銅水質量。下流槽安裝7~8只5~10萬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,當產生燃氣洩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。
本系統中所有燃氣電磁閥組、燃氣比例閥、燃燒控制器及調節儀表等主要部件均選用美國或德國原裝進口產品。
4.2 五輪式連鑄機(專利號:ZL00244512.3) 一 台
結晶輪直徑 φ1900 mm
結晶轉速 1.84-2.814 r/min
出錠速度 10.17-13.11 m/min
澆鑄截面 2300 mm2
電動機 5.5 kW (AC)
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、冷卻裝置、鋼帶吹干、掃塵、加熱塗碳裝置、剔錠器、引橋、塗碳裝置、牽引機構、水節流裝置、氣動控制系 統等組成,除導輪裝置外,其餘均安裝在同一底板上。
4.3 滾剪機 一 台
電機 15 kW (AC)
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 校直刨角機 一 台
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,刨角部分有四把鉋刀,分別刨去鑄錠頂面飛邊。
4.5 打毛機 一 台
電機 0.75 kW
打毛機是用以掃去銑角后粘在鑄錠上的切屑,兩隻打毛輪別由電機單獨驅動。
4.6 連軋機(專利號:ZL200420032401.7) 一 台
主電機 450 kW (DC)
終軋速度 10 m/s (最大)
出杆直徑 φ8 mm
軋制中心高 902.5 mm
機架數 12 架
二輥機架 4 架
三輥機架 8 架
軋輥名義直徑 φ255 mm
軋機採用主動喂料,動力從主傳動箱輸出,由氣缸夾緊鑄錠,助推喂入1號機架。粗軋部分採用4付φ255兩輥式機架,立輥2付,平輥2付,精軋部分採用8付φ255Y型機架,分上下傳動,交替佈置。當軋制過程中發生事故而引起過載時,則安全聯軸節中的剪切銷被剪斷,以保護傳動齒輪和軸。
4.7 軋機乳液潤滑系統 一 套
乳液泵 80 m3/h , 15 kW
過濾器 GLQ-100
散熱器 35m²
乳液經離心泵、過濾器、熱交換器進入裝在齒輪箱上面的總管,通過膠管,對各機架的齒輪、軋輥、進出口導衛進行潤滑,最後乳液全部通過底座上的回流槽,經過回流管回到乳液池。
4.8 機油潤滑系統 一 套
齒輪泵 5.5 kW
工作壓力 0.1-0.3 Mpa
過濾器 GLQ-80
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,分三處進入齒輪箱,然後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
4.9 光亮收杆機 一 套
本機主要由冷卻裝置、操作平台、夾送裝置、引橋、環形擺線裝置、貯線裝置、小車、供酒精水系統等組成。
1) 牽引裝置
牽引速度 10 m/s (最大)
牽引電機 7.5 kW (DC)
該裝置採用雙主動夾送,彈簧調整壓力。由直流電機通過三角帶傳動帶動一夾送輥轉動,同時通過兩對齒輪帶動另一夾送輥轉動(同步)。
2) 繞杆裝置
成圈直徑 φ2000 mm
繞杆電機 4 kW (DC)
桿子在牽引推力穿入蝸輪軸,再下穿螺旋擺管進行預變形,然後繞落在小車框內。
3) 成圈小車
成圈框直徑 φ1800 mm
成圈框高度 1500 mm
轉框電機 4 kW (AC)
小車上有二個成圈框, 成圈框車由電機驅動的摩擦輪帶動下轉動,以實現梅花型收杆。小車下面有氣缸,由氣缸推動實現換框動作。
4)冷卻吹干係統
酒精水溫度 < 45°
酒精水用量 50-80 m3/h
酒精水壓力 > 0.5 Mpa
冷卻裝置的酒精水槽分4段,有一根進水總管、一根回水總管。酒精水槽後面有吹干槽。每段酒精水槽有壓力表,進水總管、回水總管均有指針式溫度計。
5)供酒精水系統
酒精水泵 100 m3/h, 37 kW
板式換熱器 80 m2(冷卻水需用量100t/h)
供酒精水系統由一台板式換熱器,兩台離心泵組成。離心泵打出的酒精水通過換熱器,先後進入進水總管,冷卻槽,回水總管,再回到貯液池。
4.10 電氣控制系統 一 套
電源條件: 三相四線制, AC~380V, 50HZ
控制迴路: 單項, AC~220V
包括一般電氣控制;出錠溫度的自動顯示;澆鑄機、牽引機、軋機、收杆機的速度同步控制, 直流電機由西門子直流調速裝置控制。 提供的設備為整條生產線的控制櫃、控制台、溫度傳感器,整個系統採用PLC加觸摸屏聯動控制, 各種運行參數集中監控。