水平爐結(jié)晶器

1、2009年度科技計(jì)劃項(xiàng)目節(jié)能型水平連鑄爐結(jié)晶器的研發(fā)可行性研究報(bào)告蕪湖眾源金屬帶箔有限公司二一年目 錄一、項(xiàng)目概述3二、立項(xiàng)的背景和意義3三、研究內(nèi)容5四、預(yù)期目標(biāo)9五、年度分階段計(jì)劃安排9六、研究人員10七、經(jīng)費(fèi)概算11八、項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)分析13一、項(xiàng)目概述節(jié)能型水平連鑄爐結(jié)晶器的研發(fā)項(xiàng)目是結(jié)合國際國內(nèi)先進(jìn)水平連鑄的技術(shù)上進(jìn)行開發(fā)的。本產(chǎn)品是一種新型的節(jié)能型水平連鑄爐結(jié)晶器。該產(chǎn)品的出現(xiàn)，適應(yīng)了當(dāng)今有色精煉產(chǎn)業(yè)節(jié)能降耗、提高效率、提高質(zhì)量的要求。本公司從設(shè)計(jì)到制造重新設(shè)計(jì)了模具，解決冷卻不合理的問題，提高日均產(chǎn)量，降低生產(chǎn)電耗，同時(shí)對水連鑄爐結(jié)晶器進(jìn)行改造增大裝坯容量，同時(shí)對工藝進(jìn)行優(yōu)化，刪除滾

2、剪機(jī)裁剪銅坯工段，節(jié)約時(shí)間，節(jié)約電能，增加產(chǎn)能，創(chuàng)造很好的經(jīng)濟(jì)效益。二、立項(xiàng)的背景和意義2.1立項(xiàng)的背景水平連鑄爐結(jié)晶器由鋼板框架組成、冷卻器、石墨模、耐火材料等組成。普通的結(jié)晶器冷卻方式和模具設(shè)計(jì)不合理，模具使用壽命短，維修過程長，占用了無效的時(shí)間，降低了時(shí)效產(chǎn)量。水平連鑄是國際上70 年代后期發(fā)展起來的新技術(shù),它與常規(guī)的立式和弧形連鑄相比有許多優(yōu)點(diǎn).水平連鑄機(jī)的設(shè)備比弧形連鑄機(jī)輕高度低，適合于小冶煉廠的技術(shù)改造。 由于水平連鑄的結(jié)晶器成水平布置,鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的靜壓力低避免了鑄坯鼓肚,水平連鑄的中間罐和結(jié)晶器之間是密封連接的有效地防止了鋼流二次氧化;鑄坯清潔度高其夾雜含量一般僅為弧形坯的1

3、/8-1/16,故鑄坯質(zhì)量好,利于澆含易氧化元素的合金鋼等鋼種和小斷面優(yōu)質(zhì)鋼坯鑄坯;水平連鑄不需矯直,所以可澆注弧形連鑄機(jī)不能澆注的裂紋敏感的特殊鋼 種。 水平連鑄機(jī)幾乎可以連鑄所有的各種金屬合金。目前發(fā)展水平連鑄機(jī)的三大關(guān)鍵技術(shù):即分離環(huán)、結(jié)晶器和拉坯機(jī)構(gòu)已得到解決,影響水平連鑄坯質(zhì)量的拉程冷隔缺陷和夾雜物聚集在上表面附近的問題,中心疏松、中心偏析等這些缺陷與立式、弧形連鑄機(jī)相比并不嚴(yán)重。現(xiàn)有的技術(shù)措施（中間包加熱控制鋼水溫度、結(jié)晶器及二冷段電磁攪拌、結(jié)晶器及二冷段的控制冷卻技術(shù)等）已能減輕這些缺陷對水平鑄坯的危害。為此水平連鑄機(jī)很早就受到了國內(nèi)有關(guān)方面的重視。國內(nèi)已有許多連鑄機(jī)生產(chǎn)圓管坯、

4、方坯、矩形坯等。水平連鑄機(jī)繼立式立彎式和弧形連鑄機(jī) 之后即將成為第四代連鑄機(jī)而廣泛發(fā)展起來，因此有資料稱它是連鑄機(jī)的未來。銅及銅合金線材作為重要的基礎(chǔ)材料和功能材料廣泛應(yīng)用于電子電訊、儀器儀表、日用電器、五金、機(jī)器制造、汽車、計(jì)算機(jī)和信息網(wǎng)絡(luò)工程、電力、燈飾、裝飾等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。銅合金型線材的主要品種有：拉鏈用黃銅扁線、條帽鉛黃銅線、圓珠筆芯線、眼鏡絲、接插件用黃銅線與青銅線、氣體保護(hù)焊絲、銅磷焊絲、青銅焊絲等，廣泛應(yīng)用于IT產(chǎn)業(yè)、汽車、文教、機(jī)械、電子電氣、服輔、五金、裝飾、航空、交通等諸多領(lǐng)域。銅合金線材的市場需求量一直保持平穩(wěn)、快速的增長，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1998年至2002年的五年間增幅

5、達(dá)達(dá)到15%以上，預(yù)計(jì)未來五至十年，增長速度大致保持在10-12%之間。線切割用黃銅線的直徑為1.2左右。我國電火花機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到4000余臺，線切割機(jī)床目前保有量大約在68萬臺，線切割電極用銅合金線的年消耗量在1.5 2.5億米左右，年需求H65黃銅線材10000噸，今后仍將以1012%的發(fā)展速度增長。隨著我國有色精煉行業(yè)的發(fā)展，對水平連鑄爐結(jié)晶器的需求量上升，而我們在高端節(jié)能型水平連鑄爐結(jié)晶器的研制上仍有欠缺與空白。遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能完全滿足國內(nèi)有色精煉行業(yè)對節(jié)能減排的需求。因此，“十一五”期間銅材加工行業(yè)的重點(diǎn)工作就是展開研發(fā)，增強(qiáng)自主研發(fā)能力，不斷提升產(chǎn)品檔次，減少能耗，降低排放，為提高重大裝備國

6、產(chǎn)化率做出貢獻(xiàn)。蕪湖眾源金屬帶箔有限公司根據(jù)市場需求，結(jié)合國家產(chǎn)業(yè)政策，組織人員研制開發(fā)水平連鑄爐結(jié)晶器，以滿足高有色精煉行業(yè)對節(jié)能減排的需求。2.2立項(xiàng)的意義A、項(xiàng)目的研發(fā)符合我國有色精煉行業(yè)發(fā)展要求有色精煉工藝，在我國屬于能源消耗高、浪費(fèi)大的行業(yè)，其主原因在于粗放型的增長方式。要大幅度提高能源利用效率，必須從根本上改變單純依靠外延發(fā)展，忽視挖潛改造的粗放型發(fā)展模式，走科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化道路，努力實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、社會全面進(jìn)步、資源永續(xù)利用、環(huán)境不斷改善和生態(tài)良性循環(huán)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。B、項(xiàng)目的研發(fā)是企業(yè)發(fā)展的需要，同時(shí)符合國家科技

7、研發(fā)方向隨著我國有色精煉行業(yè)的迅猛發(fā)展，對水平連鑄設(shè)備的的質(zhì)量和效率以及節(jié)能效果更加嚴(yán)格和迫切，為此，企業(yè)必須具備很強(qiáng)的產(chǎn)品開發(fā)能力、快速應(yīng)變能力、綜合配套能力和豐富的項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)。公司以現(xiàn)代裝備工業(yè)理論為指導(dǎo)，充分利用現(xiàn)有資源，采用新型節(jié)能型結(jié)晶器和、改進(jìn)冷卻工藝，年節(jié)約用煤約1273.8噸。C、項(xiàng)目符合國家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)領(lǐng)域（六）新能源及節(jié)能技術(shù) 4高效節(jié)能技術(shù)本項(xiàng)目通過對水連鑄爐結(jié)晶器進(jìn)行改造，同時(shí)增大裝坯容量，同時(shí)對工藝進(jìn)行優(yōu)化，刪除滾剪機(jī)裁剪銅坯工段，節(jié)約時(shí)間，節(jié)約電能，增加產(chǎn)能。三、研究內(nèi)容3.1技術(shù)難點(diǎn)水平連鑄使用的有芯工頻感應(yīng)熔化爐具有加熱速度快、熱效率高、金屬燒損少、熔化

8、質(zhì)量容易控制、操作方便、勞動條件好投資少、操作方便，特別是在熔煉和連續(xù)澆鑄成型時(shí)金屬液面與空氣接觸少，氧化幾率小，便于控制鑄坯的氧含量等優(yōu)點(diǎn)，是眾多有色金屬企業(yè)熔銅設(shè)備的首選爐型之一。廣泛用于水平連鑄熔化紫銅。水平連鑄爐體采用有芯工頻感應(yīng)加熱爐和保溫爐構(gòu)成，熔化爐連續(xù)長期作業(yè)，每次筑爐費(fèi)用大，烘爐周期長，因此如何保證搗打爐襯的強(qiáng)度，確保耐火材料的燒結(jié)組織，并實(shí)現(xiàn)一次性啟爐成功，有效提高爐齡，是增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有重要作用。3.2研究重點(diǎn)與開發(fā)內(nèi)容 (1)結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)與正確設(shè)計(jì)。結(jié)晶器是連鑄的核心部件，水平連鑄中結(jié)晶器銅套進(jìn)口處受金屬液靜壓大，及拉坯特殊型式引起液流呈漩渦運(yùn)動，因而使凝固傳熱密度高

9、度集中于結(jié)晶器前端，它又是多種特殊材質(zhì)在高溫下工作的組合體，熱脹設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。本公司設(shè)計(jì)的新結(jié)晶器在上沖體的下端有螺孔，通過雙頭連接螺栓與上沖頭螺紋連接；在模套的錐孔中裝有凹模，凹模的圓周上帶有螺旋槽，槽中放置電加熱元件，加熱元件通過模套的通孔與外電路連接；在料墊的底部有螺孔，與裝在尾座上的打料桿連接；上沖體頂端則與上托板鍵連接。該模具可調(diào)性好，實(shí)現(xiàn)了沖頭與凹模的互換，同時(shí)還改善了毛坯銅管的終鍛環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率和成品率。(2)結(jié)晶器銅套金屬液入口初生態(tài)坯殼形成處受到中間包內(nèi)靜壓力的作用，而且由于拉坯的振蕩動作引起此處形成劇烈的漩渦運(yùn)動，因而熱傳導(dǎo)主要集中在銅套前端，在距分離環(huán)200mm長度

10、內(nèi)，熱傳導(dǎo)量占了結(jié)晶器總傳熱量7080。因此，水平連鑄結(jié)晶器采用多段多級式比較合適，即前段采用鈹銅套，后段采用石墨套；前段倒錐度較大，后段倒錐度較小。由于石墨有自潤滑性能，鈹銅套一般均小于 200mm，所以拉坯阻力較小。前段鈹銅套的熱流密度平均為1.51.6MW/m2，在分離環(huán)附近可達(dá)3.74.4MW /m2，而石墨套只有0.7MW/m2。水平連鑄結(jié)晶器平均凝固系數(shù)較弧形鑄機(jī)要大，水平連鑄結(jié)晶器后段石墨套較長，鑄坯出結(jié)晶器后 坯殼較厚(大約1215mm)，鑄坯表面溫度1300左右，所以鑄坯出結(jié)晶器后不需要再繼續(xù)噴水。這樣不但鑄坯冷卻均勻、質(zhì)量高，而且簡化了連鑄二次冷卻噴淋系統(tǒng)及其相應(yīng)的水處理裝

11、置(3)中間包與結(jié)晶器密封聯(lián)接分離環(huán)，此聯(lián)接部位既要“密封”，實(shí)現(xiàn)“密封澆鑄”，又要作為凝固的起點(diǎn)“人工液面”。如只采用一般的耐火材料進(jìn)行密封，容易被金屬液侵蝕形成“倒喇叭口”而無法拉出鑄坯。此部分材質(zhì)既要經(jīng)受得起高溫沖擊，還要容易加工，才能使它與結(jié)晶器銅套嚴(yán)密配合。 (4)拉坯方式及其驅(qū)動。由于中間包與結(jié)晶器聯(lián)成一體，一般采用鑄坯振蕩方式，即鑄坯作拉一 停一推一?；蚶煌埔焕煌频膭幼鳎硅T坯向前運(yùn)動。一般每分鐘100200次，反推量的精度要控制到0.1mm。拉坯方式及其驅(qū)動，直接影響鑄坯質(zhì)量與連鑄工藝正常進(jìn)行。3.3技術(shù)路線1、更換結(jié)晶器前液位控制在2830公分，抬爐前爐膛實(shí)際溫度不能低于

12、1170（液位檢測以浮標(biāo)為輔，鋼釬測爐底砂為準(zhǔn)）；2、 停牽后停二次冷卻水固定壓板螺栓，拆二次冷卻水管，鋸斷鑄坯，抬爐前不允許關(guān)一次冷卻水，抬到位松下壓板固定螺栓方可關(guān)一次冷卻閥拆冷卻水管；3、調(diào)整爐膛液位高低時(shí)，需專人負(fù)責(zé)支撐桿調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過程不允許支撐桿偏離眼位，以防液壓失靈滑落；4、接結(jié)晶器水管操作工必須保證一、二次進(jìn)水管不能混接，通水前需用環(huán)氧樹脂板防護(hù)，以防水漏入石墨腔內(nèi)；5、 引錠頭安裝上、下固定螺栓必須保證均勻緊固，而且保證兩端間隙相等，檢查無誤后烘烤半小時(shí)才可放爐（引錠頭深入石墨模不能超10公分）；6、拉鑄前鑄造工必須準(zhǔn)備撬棍，以防引錠頭脫落，用撬棍支撐鑄坯拉出銅套外再用專用卡具

13、連接引錠頭與鑄坯，防止引錠頭與鑄坯脫離起保護(hù)作用。3.4組織方式本公司從設(shè)計(jì)到制造重新設(shè)計(jì)了模具，冷卻不合理的問題，提高日均產(chǎn)量，降低生產(chǎn)電耗，同時(shí)對水連鑄爐結(jié)晶器進(jìn)行改造增大裝坯容量，同時(shí)對工藝進(jìn)行優(yōu)化，刪除滾剪機(jī)裁剪銅坯工段，節(jié)約時(shí)間，節(jié)約電能，增加產(chǎn)能，設(shè)計(jì)每一個(gè)階段進(jìn)行設(shè)計(jì)評審，并對圖樣設(shè)計(jì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)，市場反應(yīng)速度快，制造快捷的優(yōu)勢。新產(chǎn)品的投放市場及對用戶的回訪，驗(yàn)證了我們產(chǎn)品的圖樣，技術(shù)文件基本上達(dá)到正確、完整、統(tǒng)一。項(xiàng)目通過自主研發(fā)的自有技術(shù)，實(shí)行項(xiàng)目目標(biāo)管理為核心的管理模式，本公司技術(shù)中心圍繞總體技術(shù)要求，進(jìn)一步完善了工藝方案，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，加強(qiáng)

14、企業(yè)質(zhì)量管理，對外購、外協(xié)加工件，我們實(shí)施抽檢的進(jìn)貨檢驗(yàn)，關(guān)鍵零件外協(xié)單位提供清晰準(zhǔn)確的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。對企業(yè)生產(chǎn)的零件，按工藝文件制造，質(zhì)量檢查人員對關(guān)鍵工序、特殊工序進(jìn)行跟蹤檢測，嚴(yán)格執(zhí)行工藝文件，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。四、預(yù)期目標(biāo)研制開發(fā)的水平連鑄爐結(jié)晶器和其它同類型紫銅帶相比，具有以下特點(diǎn)；1、水平連鑄爐結(jié)晶器改造前6條生產(chǎn)線月產(chǎn)量只能生產(chǎn)1170噸，結(jié)晶器技改按照模具從200MM增加到270MM，冷卻水方式從二次冷卻到一次性冷卻，坯厚從90到120方式。改進(jìn)后4條生產(chǎn)線就能達(dá)到6條生產(chǎn)線1170噸的要求，按照眾源公司現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)量，改進(jìn)后產(chǎn)量提高，可以停用2條生產(chǎn)線就能滿足后道生產(chǎn)，停2條線每

15、月按時(shí)耗電計(jì)算，可以節(jié)電21.9萬度。在水平連鑄結(jié)晶器改造的同時(shí)，配套的罩式爐退火對料架也相應(yīng)的進(jìn)行了改造，裝坯容量從每爐只裝4卷帶坯到能裝5卷帶坯，每爐耗電200KW，按照現(xiàn)有公司生產(chǎn)量，每天能節(jié)約1臺罩式爐的使用，每月能節(jié)約用電5.5萬度。在水平連鑄爐沒有改造前，帶坯使用滾剪機(jī)裁剪銅坯，爐堂改造后，滾剪機(jī)不需要剪銅坯，滾剪機(jī)每天耗電1600度，每月能節(jié)約用電4.8萬度。全年節(jié)約用電（21.9+5.5+4.8）*12=386萬度，按1度電0.33KG煤核算，年節(jié)約用煤約1273.8噸。五、年度分階段計(jì)劃安排本項(xiàng)目的完成期限為2年，項(xiàng)目從2009年1月開始。項(xiàng)目具體主要節(jié)點(diǎn)安排如下： 開 始

16、結(jié) 束設(shè)計(jì)2009年1月2009年5月材料選擇2009年6月2009年10月工藝研究2009年11月2010年5月試制2010年6月2010年9月檢測、鑒定2010年10月2010年12月六、研究人員項(xiàng)目由公司技術(shù)中心承擔(dān)，項(xiàng)目成立10人的研發(fā)小組。研發(fā)研制人員名單如下：序號姓名工作分工1封全虎規(guī)劃、決策2吳平技術(shù)顧問3陶俊兵組織、協(xié)調(diào)4王京木研究開發(fā)5郭志超研究開發(fā)6周維兵研究開發(fā)7李萬虎研究開發(fā)8洪定朋研究開發(fā)9張德兵研究開發(fā)10胡加強(qiáng)研究開發(fā)項(xiàng)目試驗(yàn)試制階段需生產(chǎn)作業(yè)人員配合實(shí)施。七、經(jīng)費(fèi)概算項(xiàng)目研制開發(fā)需投資600萬元，其中：項(xiàng)目資金概算表單位：萬元設(shè)備費(fèi)材料費(fèi)設(shè)計(jì)費(fèi)燃料動力費(fèi)550差旅費(fèi)會議費(fèi)國際合作與交流費(fèi)出版、文獻(xiàn)、信息傳播、知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)費(fèi)勞務(wù)費(fèi)20專家咨詢費(fèi)管理費(fèi)（折舊）20其他10支出合計(jì)600八、項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)分析