動(dòng)力設(shè)備在再生銅材連鑄連軋線中的工藝創(chuàng)新

李江偉++盧燕華

摘要：動(dòng)力設(shè)備保證了再生銅連鑄連軋生產(chǎn)線中所生產(chǎn)的銅桿質(zhì)量。介紹了再生銅材連鑄連軋生產(chǎn)線工藝流程，動(dòng)力設(shè)備種類，動(dòng)力設(shè)備在生產(chǎn)線中的具體功能，動(dòng)力設(shè)備在設(shè)計(jì)上解決的技術(shù)難題。重點(diǎn)論述了關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)：噴淋降溫、除塵裝置實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放；采用虹吸原理，自制虹吸缸解決泵送系統(tǒng)與生產(chǎn)工藝同步的難題；通過冷卻系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)，解決了再生銅熔煉爐與連鑄、連軋機(jī)組的中間過渡工藝控制難的問題。文中的設(shè)計(jì)思路和工藝創(chuàng)新可供同類產(chǎn)品設(shè)計(jì)參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：連鑄連軋生產(chǎn)線；動(dòng)力設(shè)備；噴淋降溫、除塵裝置；虹吸缸

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.17.103

1再生銅材連鑄連軋生產(chǎn)線工藝流程

廢紫銅精選打包→反射爐投料、熔化、打氧氧化、造渣、還原→流槽→連鑄（鑄坯）→前牽引→鑄坯處理裝置（滾剪、梭錠、校直、去角、打毛）→進(jìn)軋（自動(dòng)喂料）→連軋→銅桿冷卻、表面還原裝置→連續(xù)繞桿裝置→收線成圈裝置、托盤升降機(jī)（液壓機(jī)械式）、輥道式運(yùn)輸機(jī)、液壓線圈壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)→檢驗(yàn)打包→成品包裝。

2再生銅材連鑄連軋生產(chǎn)線中的動(dòng)力設(shè)備設(shè)計(jì)種類

再生銅材連鑄連軋生產(chǎn)線動(dòng)力設(shè)備包括：（1）反射爐灰水循環(huán)設(shè)備；（2）反射爐冷卻循環(huán)設(shè)備；（3）反射爐引風(fēng)設(shè)備；（4）反射爐鼓風(fēng)設(shè)備；（5）連鑄機(jī)冷卻循環(huán)設(shè)備；（6）連鑄機(jī)排水設(shè)備；（7）乳液冷卻循環(huán)設(shè)備；（8）酒精液冷卻循環(huán)設(shè)備；（9）虹吸缸設(shè)備。

3動(dòng)力設(shè)備在再生銅材連鑄連軋生產(chǎn)線工藝中的具體功能

（1）再生銅材熔煉反射爐工藝中采用灰水循環(huán)設(shè)備降低煙溫，采用冷卻循環(huán)設(shè)備降低爐門溫度，引風(fēng)設(shè)備用于熔煉工藝中的剩余煙氣有序排放，鼓風(fēng)設(shè)備用于熔煉工藝中的含氧量供給和控制。

（2）銅材成形工藝中采用連鑄機(jī)冷卻循環(huán)設(shè)備降低溶銅冷卻速度，連鑄機(jī)排水設(shè)備用于該工藝?yán)鋮s水的有序排放。

（3）銅材連軋工藝中采用乳液冷卻循環(huán)設(shè)備和酒精液冷卻循環(huán)設(shè)備確保連軋冷卻和拉伸質(zhì)量。

（4）虹吸缸設(shè)備在各工藝過程的循環(huán)系統(tǒng)中起到安全保障作用，讓各泵吸水口確保不斷水，使水能安全可靠的流動(dòng)。

4動(dòng)力設(shè)備的設(shè)計(jì)需要解決的技術(shù)難題

（1）泵送系統(tǒng)各種工藝要求參數(shù)高精度控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)難度大，建設(shè)費(fèi)用高。

（2）再生銅熔煉爐與連鑄、連軋機(jī)組的中間過渡工藝控制難度復(fù)雜。

（3）系統(tǒng)冷卻水、冷卻液工藝參數(shù)控制與生產(chǎn)工藝同步要求高、可靠性強(qiáng)。

（4）項(xiàng)目設(shè)計(jì)涉及的技術(shù)門類繁多，技術(shù)難度大。

5關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)

（1）系統(tǒng)泵送設(shè)備投資優(yōu)化設(shè)計(jì)，噴淋降溫、除塵裝置，安裝自制虹吸缸，降低建設(shè)費(fèi)用，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。

（2）系統(tǒng)冷卻水、冷卻液設(shè)備投資優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用虹吸原理，在各類介質(zhì)循環(huán)水泵吸水口處設(shè)計(jì)、制造、安裝虹吸缸，來攻克工藝參數(shù)控制與生產(chǎn)工藝同步要求高這一技術(shù)難關(guān)。

（3）采用PID控制和觸摸屏人機(jī)界面。各種參數(shù)控制穩(wěn)定，操作簡單，運(yùn)行可靠，調(diào)整維修方便。

6關(guān)鍵技術(shù)介紹

6.1噴淋降溫、除塵裝置

再生銅材連鑄連軋生產(chǎn)線第一道工序是采用反射熔煉爐對(duì)廢舊銅材經(jīng)過高溫熔煉直到連鑄成型。反射熔煉爐是系統(tǒng)工藝中的主要環(huán)節(jié)。由于該反射熔煉爐采用清潔能源天然氣作為燃料，因此，從反射熔煉爐煙道中排出的粉塵包括銅、鋅、銀等微粒占絕大部分，二氧化硫等有害氣體含量較少，但含有的粉塵及少量二氧化硫排入大氣，將對(duì)環(huán)境造成很大污染。

為了控制大氣污染，根據(jù)國家有關(guān)有色金屬冶煉的排放規(guī)定，在本次系統(tǒng)除塵設(shè)計(jì)中我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)定為：使粉塵排放濃度控制在30mg/m3以內(nèi)，二氧化硫排放濃度200mg/m3以內(nèi)。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，我們在設(shè)計(jì)上采用了適用于高溫、高濕煙氣以及粘性大的粉塵逐級(jí)噴淋降溫、沖擊除塵、循環(huán)水逐級(jí)過濾、循環(huán)水降溫及排水化學(xué)處理，在該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，水封裝置用于隔絕對(duì)環(huán)境的污染；噴淋頭采用噴霧直徑在1米的高壓噴嘴，起到瞬間降溫和降落細(xì)微粉塵的效果；以上的設(shè)計(jì)在該系統(tǒng)開爐運(yùn)行后得到了完美的體現(xiàn)，達(dá)到了預(yù)期的效果，實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放，形成了循環(huán)可持續(xù)節(jié)能發(fā)展的效果，受到了地方環(huán)保部門的好評(píng)。

6.2系統(tǒng)冷卻水、冷卻液設(shè)備投資優(yōu)化設(shè)計(jì)

再生銅材連鑄連軋生產(chǎn)線工藝中，系統(tǒng)冷卻水、冷卻液參數(shù)控制與生產(chǎn)工藝控制同步要求高、必須要有可靠的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)作保障，在原來設(shè)計(jì)方案中，各類介質(zhì)循環(huán)水泵設(shè)計(jì)均設(shè)計(jì)在地下，因生產(chǎn)企業(yè)多個(gè)工位距離較遠(yuǎn)，每個(gè)工位必須配置一座地下水泵房，這樣一來，工程基建投資很大，施工周期長，為了節(jié)約資金，縮短工程周期，我們設(shè)想將各類介質(zhì)循環(huán)水泵放在地面以上，以降低工程基建投資，同時(shí)具備系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

綜合以上情況，我們決定采用虹吸原理，在各類介質(zhì)循環(huán)水泵吸水口處設(shè)計(jì)、制造、安裝虹吸缸，來攻克這一技術(shù)難關(guān)。

我們在設(shè)計(jì)虹吸缸前期，反復(fù)計(jì)算，將虹吸缸容積與管路容水量的倍率關(guān)系作為技術(shù)突破口，設(shè)計(jì)制造了12套虹吸缸，安裝在鋼制平臺(tái)上，最終取得了成功。滿足了該生產(chǎn)線的生產(chǎn)需要。

該設(shè)備除采用虹吸原理外，在結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了虹吸缸的可清理、排污、排氣功能；實(shí)現(xiàn)了虹吸缸的減震功能；實(shí)現(xiàn)了虹吸缸的易拆修，實(shí)現(xiàn)了與壓力控制，溫度控制，水位控制等系統(tǒng)的配接功能。經(jīng)過一年來生產(chǎn)線運(yùn)行檢驗(yàn)，12套虹吸缸設(shè)備運(yùn)行良好，完全滿足生產(chǎn)需要，節(jié)約資金，節(jié)省時(shí)間，受到了用戶好評(píng)。

6.3冷卻系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)

在連鑄連軋生產(chǎn)線冶煉銅制品工藝線路中，必須要有溫度控制，定壓控制和液位控制的冷卻液，在20個(gè)工位中，其中11個(gè)工位必須配置冷卻水泵，這樣一來，就必須對(duì)各個(gè)工位的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行電氣控制。為了更好，更可靠的對(duì)各類水泵進(jìn)行控制，經(jīng)分析、商議制定了電控方案，并進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)中的主要特點(diǎn)：

各類泵設(shè)有異地控制起、停按鈕，方便本地和遠(yuǎn)程操作，一旦發(fā)現(xiàn)問題可就近處理。

對(duì)控制同一變量的傳感器，使用兩種不同的型式，用于測量和報(bào)警。主要指的是液位和溫度傳感器。

對(duì)于關(guān)鍵工位，在設(shè)有變頻控制的基礎(chǔ)上，設(shè)有工頻應(yīng)急控制措施。

對(duì)大功率電機(jī)的工頻運(yùn)行，采用軟啟動(dòng)方式，這樣既可減小啟動(dòng)電流，也可減小對(duì)電網(wǎng)的沖擊，而且電機(jī)啟動(dòng)平滑，可以延長其使用壽命。

本次設(shè)計(jì)中采用了自動(dòng)化程度高，調(diào)速控制性能穩(wěn)定，抗干擾性能性強(qiáng)的變頻器，運(yùn)行可靠的軟啟動(dòng)器，及滿足各工位性能特點(diǎn)、監(jiān)控性能好的傳感器作為主控原件。為了達(dá)到連鑄連軋生產(chǎn)線上不同工藝的自動(dòng)化控制要求，對(duì)各類泵采用變頻控制，實(shí)現(xiàn)了壓力、溫度、液位聯(lián)動(dòng)控制；對(duì)定壓控制的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用了變頻器的PID功能，對(duì)重點(diǎn)工位的冷卻系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)上，有雙系統(tǒng)做應(yīng)急保障。這些措施提高了控制系統(tǒng)的智能化及自動(dòng)化程度。也提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定度。

本次設(shè)計(jì)經(jīng)連鑄連軋生產(chǎn)線運(yùn)行檢驗(yàn)，控制系統(tǒng)運(yùn)行良好，滿足生產(chǎn)需要。定壓控制，溫度控制，水位控制運(yùn)行可靠，自動(dòng)化程度高，遠(yuǎn)程控制使操作靈活方便，受到了用戶好評(píng)。

7技術(shù)應(yīng)用

本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用體現(xiàn)如下：

工業(yè)電力拖動(dòng)和變頻器的PID控制在項(xiàng)目中的壓力、溫度、液位等參數(shù)的靈活應(yīng)用。

流體力學(xué)虹吸原理用于取代泵類底閥和地下泵房設(shè)施，確保了系統(tǒng)運(yùn)行可靠，建設(shè)費(fèi)用低等特點(diǎn)

8結(jié)語：經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

再生銅材連鑄連軋生產(chǎn)線形成了年產(chǎn)電線電纜用的光亮銅棒料5萬噸的生產(chǎn)能力，帶動(dòng)了近百人就業(yè)，目前已成為西北地區(qū)最大的高精度、高性能、低能耗和低成本銅材生產(chǎn)基地。

有色金屬是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可缺少的基礎(chǔ)材料之一，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，現(xiàn)代化工業(yè)及民用產(chǎn)品都向高精度、高性能、低能耗和低成本等方向發(fā)展。因此要求與之相關(guān)聯(lián)的銅加工產(chǎn)品也向高精度、高性能、低能耗和低成本等方向發(fā)展，該項(xiàng)目具有很大的推廣價(jià)值。

在國際市場上，特別是第三世界國家的通信行業(yè)、電力行業(yè)急需快速發(fā)展，因此國際市場潛力巨大，發(fā)展電線電纜行業(yè)是新興的能源發(fā)展的方向，具有廣闊的市場前景。目前該行業(yè)正處于經(jīng)濟(jì)壽命的增長期。