SCR爐鑄區(qū)LPG系統(tǒng)裝備設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究

張偉旗(江西銅業(yè)集團(tuán)銅材有限公司，江西貴溪 335424)

SCR爐鑄區(qū)LPG系統(tǒng)裝備設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究

張偉旗
(江西銅業(yè)集團(tuán)銅材有限公司，江西貴溪 335424)

通過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐探索，成功解決了爐鑄區(qū)LPG系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷制約SCR連鑄連軋銅桿生產(chǎn)線的技術(shù)“瓶頸”及同類型生產(chǎn)線熔鑄的“核心”問(wèn)題。針對(duì)該LPG系統(tǒng)持續(xù)進(jìn)行技術(shù)裝備設(shè)計(jì)創(chuàng)新、運(yùn)行優(yōu)化及關(guān)鍵技術(shù)研究，豎爐“卡爐”、燒嘴“回火”現(xiàn)象大幅減少，銅液溫度穩(wěn)定，氧含量波動(dòng)小，豎爐損耗小、爐齡長(zhǎng)，成本能耗水平高，完全能滿足國(guó)內(nèi)外客戶對(duì)高端銅細(xì)線及超微線的特殊需求，對(duì)國(guó)內(nèi)外同行業(yè)具有良好的推廣前景和應(yīng)用價(jià)值。

SCR爐鑄區(qū)；LPG系統(tǒng)技術(shù)裝備；設(shè)計(jì)創(chuàng)新；運(yùn)行優(yōu)化；高端銅線；成本能耗水平

0　前言

LPG（Liquifi ed Petroleum Gas）液化石油氣是能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)、高效清潔能源開發(fā)和應(yīng)用的重視，且因其輸送、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等靈活方便，LPG應(yīng)用領(lǐng)域得以進(jìn)一步拓展，其使用深度和廣度正逐步延伸，將在供熱、采暖、空調(diào)、農(nóng)業(yè)、野外休閑娛樂(lè)等領(lǐng)域得到廣泛青睞。其作為清潔燃料正在家庭生活用氣方面、車用燃料方面穩(wěn)步快速增長(zhǎng)，特別是其作為工業(yè)燃料將實(shí)現(xiàn)重大的飛躍，既降低了CO、烴類和懸浮顆粒物的排放，又能促使能源結(jié)構(gòu)趨向優(yōu)質(zhì)化，能源消費(fèi)趨勢(shì)更多元化、清潔化、高效化，極大地緩和了我國(guó)石油資源不足的矛盾，市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

江西銅業(yè)集團(tuán)銅材有限公司分別于2003、2006年從美國(guó)SOUTHWIRE公司引進(jìn)SCR3000、SCR4500兩條連鑄連軋生產(chǎn)線，其爐鑄區(qū)LPG系統(tǒng)主要為生產(chǎn)線提供工作用氣和系統(tǒng)控制用風(fēng)，勢(shì)必關(guān)系到銅液鑄造、結(jié)晶錠坯的質(zhì)量好壞，將影響到銅桿后序加工質(zhì)量，甚至最終產(chǎn)品質(zhì)量［1］。然而，盡管其技術(shù)裝備水平已居世界領(lǐng)先地位，工藝成熟，但由于原LPG系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)缺陷，易導(dǎo)致豎爐“卡爐”、燒嘴“回火”現(xiàn)象的發(fā)生，銅液溫度難以控制，氧含量波動(dòng)大，鑄錠夾雜多，產(chǎn)品投訴多，使得其設(shè)備綜合效能和規(guī)模效益得不到充分體現(xiàn)和發(fā)揮，因而成為生產(chǎn)技術(shù)的“瓶頸”。

1　LPG系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及其主要功用

1.1LPG系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

SCR熔煉過(guò)程屬于逆流方式作業(yè)。其爐鑄區(qū)主要由豎爐（熔化爐）、上下溜槽、回轉(zhuǎn)式保持爐、中間包、預(yù)熱澆包、燃燒空氣系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)、氣體混合及燃燒系統(tǒng)、CO監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)及澆注機(jī)系統(tǒng)等部分組成。其使用一套類似的燃燒燃料系統(tǒng)，通過(guò)一臺(tái)送風(fēng)機(jī)向系統(tǒng)提供燃燒空氣，使用了預(yù)混合氣類的燒嘴和以丙烷、丁烷為主要成分的液化石油氣混合物L(fēng)PG。南線豎爐由一臺(tái)帶有遠(yuǎn)程輸入/輸出端口的PLC來(lái)控制整個(gè)燃燒過(guò)程。

其CO檢測(cè)分析系統(tǒng)主要由取樣單元、燃燒單元、預(yù)處理單元、CO分析儀及PLC電氣控制單元等構(gòu)成。兩套系統(tǒng)分別用于生產(chǎn)控制和對(duì)比監(jiān)測(cè)，可自動(dòng)或手動(dòng)控制且與人機(jī)界面軟件包相結(jié)合，能在線觀測(cè)設(shè)備作業(yè)時(shí)的工況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中系統(tǒng)故障，最大限度地減少銅液氧含量的波動(dòng)。一旦燃?xì)鈮毫Ξ惓?、燃燒故障或電氣設(shè)備故障時(shí)，其安全裝置會(huì)自動(dòng)切斷燃?xì)獾墓?yīng)。

1.2LPG系統(tǒng)主要功用

LPG系統(tǒng)主要用于豎爐中熔化陰極銅、保持爐中銅液靜置和保溫、上下溜槽的加熱、中間包和澆鑄口加熱及中間包預(yù)熱等。而LPG屬高壓、易燃、易爆危險(xiǎn)品，因生產(chǎn)工藝和操作條件不同，其組分也不盡相同，主要有丙烷（超過(guò)95%）、丁烷、丙烯及丁烯等，若液態(tài)LPG泄漏至大氣中，1 m3液態(tài)LPG極易氣化為250～300 m3氣態(tài)LPG，因添加有強(qiáng)烈的氣味劑乙硫醇，泄漏時(shí)容易被發(fā)覺(jué)。

與其他燃料比較，其具有許多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：發(fā)熱值高，熱質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)燃爐產(chǎn)物，豎爐熔化速度快且均勻，爐溫波動(dòng)?。活A(yù)熱速度快，生產(chǎn)效率高；易調(diào)整控制豎爐、上下溜槽及中間包銅液氧含量；壓力穩(wěn)定，爐前壓力不變，使用便利；烘烤鋼帶和SPOUT采用面加熱，壽命長(zhǎng)［2］；燃燒充分，無(wú)粉塵、污染少，節(jié)能環(huán)保，成本能耗低；儲(chǔ)存設(shè)備簡(jiǎn)單，著火點(diǎn)比汽油高等。其具有氣化性、受熱膨脹性、滯留性、帶電性、腐蝕性、窒息性及易燃易爆性等特點(diǎn)，主要質(zhì)量控制指標(biāo)為蒸發(fā)殘余物、硫含量及烯烴含量等。

2　LPG的燃燒機(jī)理及其主要危害

（1）LPG燃料的主要危害是含焦油量高、極易燃，具有麻醉性，對(duì)環(huán)境有危害，對(duì)水體、土壤和大氣可造成污染；

（2）其極易堵塞CO分析儀取樣器后段、氣體過(guò)濾器及取樣探頭內(nèi)孔，造成氧含量調(diào)整不穩(wěn)，數(shù)據(jù)分析不準(zhǔn)確，質(zhì)量難以保證；

（3）其脫水、脫硫處理不當(dāng)時(shí)，硫化物易腐蝕儲(chǔ)罐、管道及閥門等；

（4）其未充分燃燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有害氣體CO，使人感到頭痛、頭暈，甚至窒息，碳?xì)浠衔颒C的味道會(huì)令人感到惡心；

（5）其氣態(tài)比空氣重1.5～2.0倍，泄漏后會(huì)沿地面擴(kuò)散，易滯留集聚于地面的空隙、下水管道等低洼處，風(fēng)難吹散，揮發(fā)性極強(qiáng)，燃燒范圍比汽油更寬廣，火災(zāi)危險(xiǎn)性增大；

（6）其著火點(diǎn)比其他燃料低，約430～460 ℃，爆炸極限較窄約1.5%～9.5%，爆炸下限比其他燃?xì)獾?，易產(chǎn)生燃燒爆炸，或泄漏后直接噴火燃燒，或過(guò)熱蒸發(fā)氣化燃燒，或與空氣混合遇火產(chǎn)生蒸汽云爆炸。而由火災(zāi)引起的熱輻射，爆炸形成的超壓威力大，破壞性大，易導(dǎo)致人員傷亡和設(shè)備損毀；

（7）其膨脹系數(shù)大，比水輕，易產(chǎn)生靜電，作業(yè)中極易產(chǎn)生跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象，若密閉狀態(tài)下的LPG容器出現(xiàn)“滿液”狀況時(shí)，伴隨著溫度的升高，即可引發(fā)超壓爆炸。

3　LPG系統(tǒng)技術(shù)裝備設(shè)計(jì)創(chuàng)新及優(yōu)化

3.1豎爐燃燒方式創(chuàng)新及其工藝優(yōu)化

SCR3000豎爐原設(shè)計(jì)電銅投料零亂，因SCR豎爐內(nèi)電銅在燒嘴處的熔化狀態(tài)呈“筆尖狀”，各層火力變化未及時(shí)隨陰極銅量的變化而調(diào)整時(shí)，各區(qū)域熔化速度會(huì)產(chǎn)生不同步。當(dāng)電銅直徑大于過(guò)渡區(qū)直徑時(shí)，易懸掛在徑縮過(guò)渡區(qū)的耐火材料上，且豎爐燃燒方式采用火力上小下大的“正三角形法”單一操作法（或稱梯形法），不能適應(yīng)所有狀況，易發(fā)生“卡爐”、燒嘴“回火”現(xiàn)象，致使豎爐內(nèi)耐火材料受到嚴(yán)重撞擊，損耗大、爐齡快速下降。此外，還易產(chǎn)生高溫銅液、氧含量波動(dòng)大等不利因素，嚴(yán)重影響銅桿質(zhì)量，且會(huì)因熔化速度大幅下降迫使?jié)茶T速度下降，甚至導(dǎo)致停鑄，難以滿足安全生產(chǎn)的需求。

通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐探索，新設(shè)計(jì)優(yōu)化了燃燒工藝，可依據(jù)爐況的不同，靈活地采用不同的燃燒操作方法，如月檢修后的上旬較多使用火力中間小、兩頭大的“啞鈴式”操作法，中旬采用“三角形”操作法，下旬或“卡爐”時(shí)采用“倒三角形”操作法或混合操作法，且要求豎爐出銅口處A層紅色復(fù)合管的火力猛，始終大于背面的藍(lán)色復(fù)合管火力。改進(jìn)后，“卡爐”、燒嘴“回火”現(xiàn)象大幅減少，確保了豎爐出銅口銅液溫度足夠，且暢通無(wú)阻，可大大改善因熔化速度大幅下降迫使?jié)茶T速度下降，甚至導(dǎo)致停鑄的現(xiàn)象，豎爐損耗小、銅桿質(zhì)量好、系統(tǒng)安全可靠。

3.2新型環(huán)保節(jié)能燒嘴組件的研發(fā)

豎爐采用特殊的、高速燃燒燒嘴，它是一個(gè)獨(dú)立組件，也是易損件，其主要用途是可根據(jù)不同的設(shè)定值產(chǎn)生穩(wěn)定的、高速度的火焰。但因原SCR3000燒嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，燒嘴噴出的燃燒火焰呈直線式且集中于局部，燃燒不充分、熱效率低，氧含量波動(dòng)大，噪音大，豎爐能耗損失大，且會(huì)因斷裂的銅原料、銅液、飛濺銅渣、破碎的耐火材料或來(lái)自堵塞出銅口的銅液倒灌導(dǎo)致部分或完全堵塞，易導(dǎo)致燒嘴“回火”。

新設(shè)計(jì)在對(duì)數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，開發(fā)出一種新型環(huán)保節(jié)能燒嘴，SCR4500豎爐與SCR3000豎爐相比，燒嘴數(shù)量由19個(gè)增設(shè)至23個(gè)，含新增紫色4個(gè)燒嘴，其特殊之處是B、C層噴嘴設(shè)計(jì)呈最新的旋轉(zhuǎn)式，擁有一個(gè)螺旋頂起的錐形孔和法蘭連接端，噴頭內(nèi)徑改大，改變了火焰的特征和長(zhǎng)度，燃燒火焰呈螺旋式，火力更猛烈且聚集于幾個(gè)點(diǎn)，從出銅口快速地噴出，相應(yīng)加大了A、B層火力，宜調(diào)小B層火力，與A、C層火力相適應(yīng)，使各層熔化速度保持基本同步。

新設(shè)計(jì)環(huán)保節(jié)能燒嘴熔銅流量更大，燃燒完全、熱效率高，氧含量波動(dòng)小，噪音小，“卡爐”現(xiàn)象少，豎爐損耗和能耗損失小，不易堵塞，能有效地控制豎爐出口銅液溫度和中間包銅液溫度，對(duì)鑄錠質(zhì)量和銅桿質(zhì)量極為有利，但會(huì)引發(fā)一系列的新問(wèn)題接踵而至，如上流槽嘴處銅液飛濺、渣箱壽命短、防爆膜爆炸頻繁停機(jī)、燒嘴水套更換頻繁等?，F(xiàn)針對(duì)該技術(shù)裝備的二次創(chuàng)新也已完成。

新設(shè)計(jì)雙層壁水冷燒嘴管組合件，可防止管道變熱，能使安全防爆膜將火焰反彈回噴嘴，可進(jìn)一步防止燃?xì)庠诠艿纼?nèi)被點(diǎn)燃和保持燃燒；為防燒嘴內(nèi)腔冷卻水套鼓包，可改進(jìn)工藝水管，宜將回水管全部換成不銹鋼，極少發(fā)生燒嘴冷卻水套鼓包現(xiàn)象，可有效地減少回火對(duì)燒嘴冷卻水套的破壞。

3.3中間包烘烤裝備設(shè)計(jì)創(chuàng)新及優(yōu)化

由于原中間包烘烤裝備設(shè)計(jì)不合理，僅在中間包蓋板中部的上方設(shè)置一個(gè)烘烤燒嘴，燃燒火力較小且不均，不能覆蓋整個(gè)中間包，烘烤質(zhì)量較差，易導(dǎo)致銅液的二次氧化加劇。若澆注溫度較高時(shí)，因煙灰的表面附著力低，易被銅液沖刷而脫落，則根本起不到相應(yīng)的作用，甚至導(dǎo)致鑄坯夾雜［3］，熱效率低，能耗損失大，成本能耗高。此外，為應(yīng)對(duì)鑄輪裂紋、鋼帶裂紋、停水、停電、停氣等突發(fā)事故，便于臨時(shí)安排更換系統(tǒng)，預(yù)熱區(qū)隨時(shí)備有兩個(gè)預(yù)熱狀態(tài)的中間包，液化氣浪費(fèi)大，成本能耗高。

新設(shè)計(jì)在對(duì)數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，通過(guò)三通和不銹鋼波紋伸縮管在中間包蓋板中軸線上方配置兩個(gè)烘烤燒嘴，烘烤火力較大，能覆蓋整個(gè)中間包，烘烤質(zhì)量更好，可降低銅液二次氧化，減少鑄坯夾雜物，對(duì)控制中間包銅液質(zhì)量極為有利，熱效率高，能耗損失小，生產(chǎn)成本低。因燃燒時(shí)間縮短，有利于現(xiàn)場(chǎng)異常生產(chǎn)的計(jì)劃編排，完全能滿足不同熔煉工藝的需求。而僅在預(yù)熱區(qū)保持一個(gè)預(yù)熱狀態(tài)中間包，另一個(gè)則在換系統(tǒng)前2～3 h點(diǎn)火升溫以備用，相當(dāng)于減少一個(gè)中間包預(yù)熱，銅桿液化氣噸單耗同比下降3.13%，年可創(chuàng)收160萬(wàn)元以上。同時(shí)，宜通過(guò)優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，將各區(qū)域CO設(shè)定值整體下降，可大幅減少LPG用量，節(jié)能降耗顯著。

3.4新CO監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)的研發(fā)

在不同的燃?xì)鈼l件下，CO監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)的效果卻迥異，若使用天然氣，系統(tǒng)則運(yùn)行穩(wěn)定；若使用液化氣，因原設(shè)計(jì)樣氣處理單元無(wú)法很好地適應(yīng)液化氣水分大、殘液多及雜質(zhì)多等腐蝕干擾的嚴(yán)重影響，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中，樣氣嚴(yán)重帶水，易產(chǎn)生CO分析儀進(jìn)水、管路堵塞、檢測(cè)值波動(dòng)大、銅液氧含量波動(dòng)大、傳感器和關(guān)鍵零部件故障率高、無(wú)配件供應(yīng)及銅桿質(zhì)量差等問(wèn)題。

新型CO檢測(cè)分析系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)預(yù)處理部件，將原設(shè)計(jì)半導(dǎo)體制冷器+二次凝結(jié)水過(guò)濾器脫水模式，改進(jìn)為采用4套壓縮機(jī)制冷的EG系列除濕器+蠕動(dòng)泵（冷干法強(qiáng)制脫水模式），可防止樣氣水分進(jìn)入分析儀、凝結(jié)水過(guò)濾器堵塞，其脫水可靠性強(qiáng)、冷凝效果好、溫控精度高。采用維護(hù)便利的國(guó)際先進(jìn)紅外傳感元件，替代原5臺(tái)羅斯蒙特880A紅外傳感元件，且在傳感元件前增設(shè)一道過(guò)濾器，可阻擋雜物的混入。

為適應(yīng)實(shí)際工況，可優(yōu)選耐腐蝕測(cè)量元件，提高儀器允許工作環(huán)境溫度0～50 ℃，增強(qiáng)儀器自診斷和自保護(hù)功能。取消二級(jí)過(guò)濾器中的干燥棉，采用疏水性更好、過(guò)濾精度為0.3 μm的復(fù)合濾芯來(lái)替代，過(guò)濾面積增大，過(guò)濾阻力減小，濾芯更換由每班一次改為每月一次，分析檢測(cè)響應(yīng)速度有所提高，平均速度≤30 s。新系統(tǒng)對(duì)LPG質(zhì)量要求較低、適應(yīng)性強(qiáng)，為充分體現(xiàn)人性化管理，采用基于多種語(yǔ)言用戶接口的微處理器，漢化了操作界面（觸摸屏、中文操作菜單），員工熟練掌握快，氧含量可得到有效的控制。

3.5新增下流槽增氧通道設(shè)計(jì)創(chuàng)新

原設(shè)計(jì)SCR豎爐熔化銅液流量大，且下流槽CO設(shè)定值參照皆為正值，主要是起調(diào)節(jié)氧含量、形成還原性氣氛及保護(hù)下流槽耐火材料的作用。但生產(chǎn)過(guò)程中，下流槽內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量飛濺的冷銅覆蓋于銅液表面上，下流槽易因冷銅覆蓋堵塞，不得不提前更換，必須將下流槽增氧風(fēng)管開至較大，由于風(fēng)與銅液被隔絕，造成銅液無(wú)法增氧或斷錠現(xiàn)象。而新設(shè)計(jì)是將整個(gè)下流槽6個(gè)燒嘴皆改進(jìn)為增氧通道，將CO值調(diào)零，LPG氣氛由富余變得稀薄，燃燒充分、熱量充足，避免了因增氧風(fēng)管造成的冷銅飛濺，可提高銅液溫度，增氧效果均勻、顯著，且節(jié)能環(huán)保，創(chuàng)新后可大幅提升下流槽使用壽命。

3.6LPG數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新

原設(shè)計(jì)缺LPG系統(tǒng)全線運(yùn)行參數(shù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，其輸送管道多、線路長(zhǎng)，泄漏控制點(diǎn)多，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，安全隱患較大。為對(duì)LPG數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)提供必要的理論支持，分別測(cè)試研究了不同工況下LPG燃燒的示功圖，計(jì)算分析了LPG燃燒過(guò)程中的壓力、壓力升高率、累計(jì)放熱量、放熱速率等影響燃燒的主要參數(shù)等。

新設(shè)計(jì)基于計(jì)算機(jī)與微處理機(jī)的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)設(shè)計(jì)了一套符合實(shí)時(shí)監(jiān)控和防爆要求的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即SCAD（Asupervisory Control and Data Acquisition），對(duì)LPG系統(tǒng)全線實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行控制、管道泄漏在線檢測(cè)和故障預(yù)測(cè)等。其主要任務(wù)是收集處理、顯示記錄LPG管道系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和工藝參數(shù)；按輸送計(jì)劃、動(dòng)態(tài)工況分析結(jié)果，選擇最優(yōu)運(yùn)行方案；根據(jù)選擇的最優(yōu)運(yùn)行方案，生產(chǎn)調(diào)度人員迅速、準(zhǔn)確地下達(dá)具體操作指令，開、關(guān)閥門和啟、停相應(yīng)設(shè)備；預(yù)測(cè)、分析和處理事故等，確保LPG系統(tǒng)的安全高效和低耗環(huán)保運(yùn)行。

3.7安全防爆預(yù)警裝置設(shè)計(jì)創(chuàng)新

豎爐燒嘴“回火”的危害極大，安全防爆膜是第二道防回火安全屏障，對(duì)確保豎爐的安全順行極為關(guān)鍵。為進(jìn)一步改進(jìn)安全操作法，在每個(gè)火焰安全防爆膜處新增設(shè)新型熱電偶，以實(shí)現(xiàn)短距離報(bào)警，溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，將自動(dòng)關(guān)閉爐子區(qū)域；否則，一旦發(fā)生回火，報(bào)警設(shè)備失靈時(shí)，將造成重大安全設(shè)備事故。因此，采用安全的操作工藝和維持該熱電偶最長(zhǎng)的構(gòu)件壽命極為重要。

3.8TORCH槍的設(shè)計(jì)創(chuàng)新及優(yōu)化

壓輪內(nèi)側(cè)冷銅的堆積隱患較多，如導(dǎo)致壓輪受壓偏移產(chǎn)生漏銅，鑄錠局部得不到補(bǔ)充而形成縮孔；冷銅落入熔池，易導(dǎo)致鑄錠組織疏松、雜質(zhì)及夾渣等缺陷；內(nèi)側(cè)冷銅堆積過(guò)高時(shí)，易磨損鑄輪，甚至造成停鑄等，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的順行。而TORCH槍原設(shè)計(jì)不合理，槍管設(shè)計(jì)較短且槍管角度不佳，在線清理熔池內(nèi)側(cè)冷銅較難，為保證產(chǎn)品的高質(zhì)量，傳統(tǒng)做法是手持火炬槍站著燒冷銅，既清理不干凈，又存在嚴(yán)重的安全隱患。

新設(shè)計(jì)為體現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)理念，在未改變?cè)邪惭b方式前提下，將TORCH槍管加長(zhǎng)且優(yōu)化設(shè)計(jì)了槍管角度，改進(jìn)了支架擺放，新TORCH槍管安裝、操作簡(jiǎn)便，可直角轉(zhuǎn)換角度，勿需人工把持，清理壓輪夾角冷銅和中間包底冷銅干凈徹底，清理效果好，避免了因冷銅卡磨對(duì)鑄輪運(yùn)行帶來(lái)的生產(chǎn)隱患，及因冷銅堆積落入熔池帶來(lái)的質(zhì)量隱患，勞動(dòng)強(qiáng)度低，可確保人身設(shè)備安全。

3.9工藝管網(wǎng)安全設(shè)計(jì)創(chuàng)新及優(yōu)化

針對(duì)LPG輸送管道線路和布局重新進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新及優(yōu)化，如新增適當(dāng)數(shù)量的膨脹節(jié)，以充分考慮到溫度變化時(shí)管道有伸展或收縮余地；配管長(zhǎng)度應(yīng)以最小的壓降為準(zhǔn)則，且考慮管道系統(tǒng)流量分配的均衡性；工藝管網(wǎng)應(yīng)盡量避免起伏設(shè)計(jì)和彎頭，以防管道排氣難、彎頭處氣化；優(yōu)選傳輸離心泵，可避免頻繁排氣浪費(fèi)LPG資源，杜絕安全隱患；從安全和實(shí)際應(yīng)用的角度考量，應(yīng)避免在儲(chǔ)罐底部設(shè)置人孔；由于LPG膨脹系數(shù)高，管道易爆裂，應(yīng)盡量避免LPG輸送管道處于“滿液”狀態(tài)，以免發(fā)生管道破裂或泄漏事故，且制訂了LPG堵漏應(yīng)急安全預(yù)案。一旦發(fā)生泄漏事故或LPG與空氣形成爆炸性混合物，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，并據(jù)泄漏的嚴(yán)重程度，設(shè)立警戒區(qū)，控制點(diǎn)火源。

3.10豎爐進(jìn)口氣體混合器設(shè)計(jì)創(chuàng)新

2012年7-8月份，貴冶LPG供氣站切換儲(chǔ)氣罐，SCR4500生產(chǎn)線LPG系統(tǒng)出現(xiàn)帶液硫化物、水油及雜質(zhì)等，LPG濃度變化大，造成25個(gè)班次氧含量波動(dòng)大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等狀況，主要表現(xiàn)為忽上忽下型、長(zhǎng)時(shí)間偏高型、突然波動(dòng)型及無(wú)明顯規(guī)律型等。通過(guò)兩臺(tái)CO分析儀進(jìn)行分析和對(duì)比，分析曲線已產(chǎn)生偏移，CO數(shù)據(jù)顯示失真，易給出虛假信號(hào)，打亂了各點(diǎn)平衡位，導(dǎo)致銅桿含氧量的超標(biāo)。新設(shè)計(jì)在豎爐進(jìn)口復(fù)合管氣體混合器前，在其底部新增“U”型鋼管和手動(dòng)排污閥加以控制，以利于雜質(zhì)的沉積及排除，且每天必須加強(qiáng)對(duì)LPG調(diào)壓柜、儀表、閥門、工藝管網(wǎng)等各易漏點(diǎn)的點(diǎn)檢、巡查、排油污及排液處理，以確保LPG管路蒸汽的正常加熱，及時(shí)排除系統(tǒng)的安全隱患。

4　結(jié)語(yǔ)

光亮銅線桿連鑄連軋技術(shù)和機(jī)列是銅加工材連續(xù)化生產(chǎn)的最成功范例［4］，對(duì)銅桿產(chǎn)量和質(zhì)量至關(guān)重要。而影響SCR爐鑄區(qū)LPG系統(tǒng)的因素很多，持續(xù)加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行技術(shù)裝備設(shè)計(jì)創(chuàng)新、優(yōu)化運(yùn)行及關(guān)鍵技術(shù)研究，十分重要。目前，江銅突破了外方對(duì)SCR銅桿生產(chǎn)線核心技術(shù)的壟斷和長(zhǎng)期實(shí)施的技術(shù)封鎖，銅桿年產(chǎn)能已突破每年40萬(wàn)t大關(guān)，大于原設(shè)計(jì)每年37萬(wàn)t，且性能和質(zhì)量?jī)?yōu)越，完全能滿足拉制高端銅細(xì)線、超微細(xì)線產(chǎn)品的特殊技術(shù)要求，成本能耗水平高，現(xiàn)已得到外方的高度評(píng)價(jià)及反借鑒，對(duì)國(guó)內(nèi)外同行業(yè)具有良好的推廣前景和應(yīng)用價(jià)值。

［1］ 張偉旗.SCR鑄輪技術(shù)裝備創(chuàng)新與機(jī)械故障的控制［J］.特種鑄造及有色合金，2012，32（3）：274-276.

［2］ 趙大軍，介要奇.SCR連鑄連軋生產(chǎn)線液化氣加熱改造實(shí)踐［J］.有色設(shè)備，2009（1）：39-42.

［3］ 居敏剛，郭均華.SCR連鑄連軋銅桿生產(chǎn)線溫度的控制［J］.銅加工，2005，99（3）：30-33.

［4］ 陳連英，王碧文.論中國(guó)銅加工技術(shù)創(chuàng)新［J］.世界有色金屬，2006（8）：20-22.

The Equipment Design and Key Technology Research for the LPG System of SCR Casting Furnace Area

Zhang WeiQi
（Copper Co.，Ltd of Jiangxi Copper Corporation，Guixi 335424，Jiangxi，China）

Through a long-term production practice exploration，successfully solved the LPG system design fl aws of Casting furnace area， which restricts the SCR continuous casting and rolling of copper rod production line technology "bottleneck" and "core" of the same kind of fused casting production line problem. In continuous innovation of the technology and equipment design and operation optimization and key technology research for the LPG system，Shaft furnace "Card furnace" and burner "tempering" phenomenon dropped sharply，Copper liquid temperature has steady and content fl uctuation has lower oxygen. The shaft furnace has low loss at the furnace lifetime. The level of cost of energy consumption is high. It can fulfi ll the demand of the domestic and foreign customers for high-end copper thin lines and the specifi c requirements of the superfi ne line. It has good promotion prospect and application value in the same industry at home and abroad.

SCR casting furnace area；LPG system technology and equipment；Design innovation；Operation optimization；High-end copper wire；The cost of energy consumption level

TG249.7;

A；

1006－9658（2015）02-0046-05

10.3969/j.issn.1006—9658.2015.02.014

2014-10-15

稿件編號(hào)：1410-686

張偉旗（1965—），男，高級(jí)工程師，主要研究方向：銅加工、礦山機(jī)械、有色冶金、機(jī)電裝備等.