加产能。
三、研究内容
3.1技术难点
水平连铸使用的有芯工频感应熔化炉具有加热速度快、热效率高、金属烧损少、熔化质量容易控制、操作方便、劳动条件好投资少、操作方便,特别是在熔炼和连续浇铸成型时金属液面与空气接触少,氧化几率小,便于控制铸坯的氧含量等优点,是众多有色金属企业熔铜设备的首选炉型之一。广泛用于水平连铸熔化紫铜。水平连铸炉体采用有芯工频感应加热炉和保温炉构成,熔化炉连续长期作业,每次筑炉费用大,烘炉周期长,因此如何保证捣打炉衬的强度,确保耐火材料的烧结组织,并实现一次性启炉成功,有效提高炉龄,是增加企业经济效益有重要作用。
3.2研究重点与开发内容
(1)结晶器的结构与正确设计。结晶器是连铸的核心部件,水平连铸中结晶器铜套进口处受金属液静压大,及拉坯特殊型式引起液流呈漩涡运动,因而使凝固传热密度高度集中于结晶器前端,它又是多种特殊材质在高温下工作的组合体,热胀设计比较复杂。
本公司设计的新结晶器在上冲体的下端有螺孔,通过双头连接螺栓与上冲头螺纹连接;在模套的锥孔中装有凹模,凹模的圆周上带有螺旋槽,槽中放置电加热元件,加热元件通过模套的通孔与外电路连接;在料垫的底部有螺孔,与装在尾座上的打料杆连接;上冲体顶端则与上托板键连接。该模具可调性好,实现了冲头与凹模的互换,同时还改善了毛坯铜管的终锻环境,提高了生产效率和成品率。
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(2)结晶器铜套金属液入口初生态坯壳形成处受到中间包内静压力的作用,而且由于拉坯的振荡动作引起此处形成剧烈的漩涡运动,因而热传导主要集中在铜套前端,在距分离环200mm长度内,热传导量占了结晶器总传热量70~80%。因此,水平连铸结晶器采用多段多级式比较合适,即前段采用铍铜套,后段采用石墨套;前段倒锥度较大,后段倒锥度较小。由于石墨有自润滑性能,铍铜套一般均小于 200mm,所以拉坯阻力较小。
前段铍铜套的热流密度平均为1.5~1.6MW/m2,在分离环附近可达3.7~4.4MW /m2,而石墨套只有0.7MW/m2。
水平连铸结晶器平均凝固系数较弧形铸机要大,水平连铸结晶器后段石墨套较长,铸坯出结晶器后 坯壳较厚(大约12~15mm),铸坯表面温度1300℃左右,所以铸坯出结晶器后不需要再继续喷水。这样不但铸坯冷却均匀、质量高,而且简化了连铸二次冷却喷淋系统及其相应的水处理装置
(3)中间包与结晶器密封联接——分离环,此联接部位既要“密封”,实现“密封浇铸”,又要作为凝固的起点“人工液面”。如只采用一般的耐火材料进行密封,容易被金属液侵蚀形成“倒喇叭口”而无法拉出铸坯。此部分材质既要经受得起高温冲击,还要容易加工,才能使它与结晶器铜套严密配合。
(4)拉坯方式及其驱动。由于中间包与结晶器联成一体,一般采用铸坯振荡方式,即铸坯作拉一 停一推一停或拉一推一拉一推的动作,使铸坯向前运动。一般每分钟100~200次,反推量的精度要控制到0.1mm。拉坯方式及其驱动,直接影响铸坯质量与连铸工艺正常进行。
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3.3技术路线
1、更换结晶器前液位控制在28—30公分,抬炉前炉膛实际温度不能低于1170℃(液位检测以浮标为辅,钢钎测炉底砂为准);
2、 停牵后停二次冷却水固定压板螺栓,拆二次冷却水管,锯断铸坯,抬炉前不允许关一次冷却水,抬到位松下压板固定螺栓方可关一次冷却阀拆冷却水管;
3、调整炉膛液位高低时,需专人负责支撑杆调节,调节过程不允许支撑杆偏离眼位,以防液压失灵滑落;
4、接结晶器水管操作工必须保证一、二次进水管不能混接,通水前需用环氧树脂板防护,以防水漏入石墨腔内;
5、 引锭头安装上、下固定螺栓必须保证均匀紧固,而且保证两端间隙相等,检查无误后烘烤半小时才可放炉(引锭头深入石墨模不能超10公分);
6、拉铸前铸造工必须准备撬棍,以防引锭头脱落,用撬棍支撑铸坯拉出铜套外再用专用卡具连接引锭头与铸坯,防止引锭头与铸坯脱离起保护作用。
3.4组织方式
本公司从设计到制造重新设计了模具,冷却不合理的问题,提高日均产量,降低生产电耗,同时对水连铸炉结晶器进行改造增大装坯容量,同时对工艺进行优化,删除滚剪机裁剪铜坯工段,节约时间,节约电能,增加产能,设计每一个阶段进行设计评审,并对图样设计进行标准化审查,实现产品开发,市场反应速度快,制造快捷的优势。新产品的投放市场及对用户的回访,验证了我们产品的图样,技术文件基本上达到正
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确、完整、统一。
项目通过自主研发的自有技术,实行项目目标管理为核心的管理模式,本公司技术中心围绕总体技术要求,进一步完善了工艺方案,进一步提高了产品质量。同时,加强企业质量管理,对外购、外协加工件,我们实施抽检的进货检验,关键零件外协单位提供清晰准确的检验数据。对企业生产的零件,按工艺文件制造,质量检查人员对关键工序、特殊工序进行跟踪检测,严格执行工艺文件,保证了产品的质量。
四、预期目标
研制开发的水平连铸炉结晶器和其它同类型紫铜带相比,具有以下特点;
1、水平连铸炉结晶器改造前6条生产线月产量只能生产1170吨,结晶器技改按照模具从200MM增加到270MM,冷却水方式从二次冷却到一次性冷却,坯厚从90到120方式。改进后4条生产线就能达到6条生产线1170吨的要求,按照众源公司现有设备生产量,改进后产量提高,可以停用2条生产线就能满足后道生产,停2条线每月按时耗电计算,可以节电21.9万度。
在水平连铸结晶器改造的同时,配套的罩式炉退火对料架也相应的进行了改造,装坯容量从每炉只装4卷带坯到能装5卷带坯,每炉耗电200KW,按照现有公司生产量,每天能节约1台罩式炉的使用,每月能节约用电5.5万度。
在水平连铸炉没有改造前,带坯使用滚剪机裁剪铜坯,炉堂改造后,滚剪机不需要剪铜坯,滚剪机每天耗电1600度,每月能节约用电4.8万度。
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全年节约用电(21.9+5.5+4.8)*12=386万度,按1度电=0.33KG煤核算,年节约用煤约1273.8吨。
五、年度分阶段计划安排
本项目的完成期限为2年,项目从2009年1月开始。项目具体主要节点安排如下:
开 始 2009年1月 2009年6月 2009年11月 2010年6月 2010年10月 结 束 2009年5月 2009年10月 2010年5月 2010年9月 2010年12月 设计 材料选择 工艺研究 试制 检测、鉴定
六、研究人员
项目由公司技术中心承担,项目成立10人的研发小组。研发研制人员名单如下:
序号 1 2 3 4 5 6 7 姓名 封全虎 吴平 陶俊兵 王京木 郭志超 周维兵 李万虎 工作分工 规划、决策 技术顾问 组织、协调 研究开发 研究开发 研究开发 研究开发 10