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淺談銅板帶生產節能降耗技術

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摘要:銅板帶制造已進入了微利時代,節能降耗一直是有色金屬產業關注的焦點。我國銅板帶制造能源消耗現狀及節能降耗發展方向,銅板帶制造節能降耗的技術和措施。

關鍵詞:銅板帶;節能降耗;途徑;措施

引言

目前主要制約我國公司競爭力和經濟效益的因素是高能耗、低利用效率。根據有關數據表明,我國單位國內制造總值能源損耗大概是日本的6.5倍,美國的3.6倍,印度的1.2倍。首要工業商品單位能源損耗遠高于發達國家。節能降耗已是一項長期又緊迫的戰略任務。所以,緩解資源短缺的根本途徑就是積極推行有色金屬產業節能降耗,同時也可以促進經濟快速健康的發展,具有緊要的社會和經濟意義。

1我國銅板帶制造能源損耗現狀

根據2007年有色金屬產業統計,銅制造材料(包括板、條、箔、管、棒、絲等)每噸綜合用電量為1031.6kW•h/t。標準煤損耗量為565.1kg/t,比2006年有一定增長。近年來,隨著我國銅板帶制造技術的飛速發展,商品的綜合能源損耗不斷下降,約為1000kg標準煤/t,低于有色金屬制造公司能源損耗指標YS/t109-1992規則指數。由于公司格局小、設備不足、二次能源回收率低、產業集中度低、節能環保技術水平低、創新技術弱等原因,導致與國外優秀公司對比還是差距挺大。

2銅板帶制造節能降耗的首要途徑和措施

2.1開發新型短流程制造做工技術

(1)新研發的聯合爐臥式連鑄機組采用多腔感應爐熔化加熱和連接結晶器,生產出低氧含量的無氧銅和銅板帶。表面光亮、氧化輕微,不用銑面就可冷軋,且總加工率可達90%,銑面直接冷軋,制造速度可達90%以上。與傳統熱軋法相比,該做工節省了鑄錠加熱和熱軋做工,擁有做工流程短、投資少、施工周期短、節能、制造成本低等優點。近年來,該做工技術不斷改進、推廣和應用;特別是對于中小型公司來說,使用這種做工制造銅板帶擁有很強的競爭優勢。此外,一些公司使用臥式連鑄冷軋做工制造黃銅條,這是縮小做工和減少能源損耗的有效嘗試。(2)以近年來開發的非氧銅棒為原料,冷軋坯料的短流程制造過程是由均勻擠出機連續擠出。最大板材寬度可達330mm,不需要加熱、熱軋和銑削的過程。但該工藝在模具強度、制造效率、制造成本、毛坯質量均勻性等方面存在技術瓶頸。解決了這些技術瓶頸后,該工藝將成為一種新的短流程節能技術。

2.2設備情況

(1)熔煉鑄造。依據工程施工的情況,在冶煉和鑄造方面,選擇燃氣豎爐。豎爐運用一次能源(液化氣體或天然氣),并具有大的熔化能力。與感應爐相比,豎爐熱效率高,高質量的熔化速度快,能源損耗低,停車、開啟方便,占地面積小。豎爐熔煉1t銅,比感應爐節省(70~80)kg標準煤,能源損耗減少約50%。此外感應爐,射流感應體用于優化截面的設計和熔融槽的形狀,這樣融化在一個方向流動熔槽,感應爐的熔化效率提升顯著,還能減少能源損耗。例如,中國一家銅制造公司成功研制出一種軸式電爐,通過溜槽將電解銅、銅液熔入保溫爐,調整保溫爐內合金成分,最終鑄造成形機。充分利用了豎爐容量大、制造成本低、能源損耗低等優點。如果該技術被廣泛用作大型銅板帶廠生產中,必定取得很好的效果。(2)鑄錠加熱爐。使用高效節能步進加熱爐給銅錠加熱,清除后再用環形加熱爐;留意加熱爐組織的優化;運用先進的煙氣余熱使用技術、燃燒掌控技術和電腦控制技術;可以通過爐內氣體和爐子精確控制壓力,讓銅錠的氧化減少,從而提高熱效率。其中,提高銅錠加熱爐熱效率的主要途徑是使用煙氣余熱回收。現在國內銅錠步進爐熱回收體系通常運用的熱管換熱器,當空氣燃燒預熱到達(300~450)℃,廢氣溫度大約至500℃,爐膛熱效率可以達到50%。采用外部面積大的蜂窩狀蓄熱器,可以讓壓力損失小,蓄熱器和燃燒器相結合。所以,當燃燒的空氣預熱達到900℃(煙氣溫度比其高100℃)然后排出。廢氣溫度<200℃,余熱回收率可以達到80%,爐熱效率>70%,此時煙氣余熱回收達到極限。運用蓄熱式加熱技術的天然氣燃料銅錠加熱爐,每噸標準煤可節約(5~7)kg。另外,新型蓄熱式加熱爐能夠充分利用煙氣獲取熱量,因而大大節省燃料,減少成本,提升爐體產量。同時,能夠顯著減少二氧化碳排放,既有利于環保,還能減少設備成本。(3)熱軋機。依據公司的規模,選擇合適的熱軋機,盡量運用大錠和高速軋制。應用大尺寸銅錠熱軋,制造能力大,材料幾何損耗小,有效提升成品率,減少能源損耗。高速軋制能夠提升銅板帶的整理溫度,降低銅板帶和壓頭兩者間的溫度差,讓銅板帶的性能均勻穩定,有利于提高冷軋銅板帶的精度和產量。同時,在熱軋機做工潤滑系統中使用了一種新型箱式冷卻裝置。與傳統的將乳化液直接噴入熱軋機的軋輥的方法相比,注射量小(可減少30%),能夠讓軋輥充分冷卻。軋輥和銅板帶兩者產生正常的潤滑油膜,又避免大量的乳液噴灑到銅板材的外面,這樣又降低了銅板帶的溫度,以保證要求的熱軋機的溫度。(4)冷軋機。粗軋機應該高速軋制,增加通徑減少量能夠減少軋制通徑和中間退火的數量。在保證商品性能的前提下,通過調整合理的軋制方案,1t標準煤能夠節省48kg。精軋時,優選使用多輥軋機。工作時輥直徑小,軋制變形區的長度小,軋制力小的多輥軋機,能夠提高道次壓下率。在大張力下,通過道次壓下率能達到60%,總壓下率能夠在90%以下;在軋制變形區域,可減小軋輥與銅板帶兩者的摩擦熱和軋輥磨損。通過合理調整軋制進度,大幅度減少的高速軋制,能減少一次中間退火,1t標準煤可節省8kg。精軋時,最好是多輥軋機。多輥軋機的工作輥直徑小,軋制變形區長度小,軋制力小,因而可增大道次壓下率;在大張力下,道次壓下率可達60%,總壓下率可達90%或更低;在軋制變形區面積下,軋輥與銅板帶之間的摩擦熱和軋輥磨損相應減小。因此,多輥軋機擁有減少能源損耗的特點。此外,還能夠提升冷軋機乳化液或軋制油的過濾精度,提升銅板帶的外面質量。使用小型輥筒脫脂裝置等緊湊高效的脫脂裝置,可減少做工潤滑油的損耗,還可縮小軋機長度,減少頭尾公差,因而提升商品收率;加強軋機軸承的密封,能夠減少潤滑油對乳化液或軋制油的污染,因而減少做工潤滑油的損耗。(5)鐘罩式退火爐。我國廣泛使用的鐘罩爐是主要銅板帶退火爐,降低了鐘罩爐的能量損失,具有重要意義。鐘罩爐具有強對流循環風扇和密封爐結構。特點是加熱快,溫度均勻,熱效率高一般退火后不再進行酸洗,具有一定的節能優勢。加熱爐設計應考慮加大加熱爐內蓋的加熱面積,使用高效的加熱元件,最好是內襯材料,選用大功率風機,強制循環,提升加熱爐內物料溫度均勻性,以提升加熱爐的熱效率。其次,在能源選擇方面,如果公司制造規模大,有大量鐘罩爐退火爐,可以優先使用天然氣和液化石油氣等清潔能源,依照本地能源的價格和可用性選擇。和傳統的電加熱退火對比,1t銅能夠節約(20~25)kg標準煤,比傳統的電加熱退火多50%。煤氣爐雖然需要配備燃氣調壓站等設施,但設備投資略高,但從長期制造來看,有顯著的節能效果。對于中小型公司,由于爐子數量較少,建議運用電加熱,投資較少。制造管理容易。在保護氣體方面,當銅板帶退火時,所有的氫氣都能夠作為保護氣體使用,由于氣體密度低,循環風機的輸出功率大大減少。鐘罩爐退火周期長(約24h),科學合理選擇制造做工,縮小制造周期,達到提高制造能力和降低能耗的目的。國內鐘罩爐冷卻罩通常運用2臺0.75kW的冷卻風扇,每臺冷卻風扇的風量約6000m3/h。選擇高功率冷卻風扇,增加冷卻風量,縮短風扇冷卻時間,減少退火制造周期。此外,在制造過程中應經常沖洗內蓋內壁,清除外面雜物,提升傳熱效率。

2.3減少制造介質損耗

銅板帶精軋機的做工冷卻潤滑首要使用軋制油,為了減少軋制油在銅板帶外面的用量,開發有效的銅板帶除油裝置,軋制油的損失可以大大減少。對于中心布置的2臺或更少的銅板帶軋機,可以配置軋制油再生單元以回收軋制油霧中的軋制油。連續沖洗裝置通常用于沖洗銅板帶外部。因此,應盡量研發新的漂洗技術(如高壓熱水脫脂技術)來代替或減少使用傳統的酸洗溶液、脫脂劑和鈍化劑,從而降低制造介質成本和環保加工成本。銅板帶生產廠新水處理的重點是銅板帶清洗機。脫脂除油以及酸洗沖洗水以階梯的方式使用,并且收集沖洗水后用于下一階段的水洗。在保證外部清潔效果的情況下,新水量大大減少。對于銅板帶的中間沖洗,能夠收集沖洗過的淡水,在前脫脂后用于銅板帶外面沖洗,因而減少新水的用量。大中型銅板帶制造廠制造廢水排放量大,可考慮經過污水處理廠處理后,合理使用在工廠的渾濁循環系統中,盡量降低廢水的排放。

3結束語

減少損耗是銅板帶制造公司的中心任務,也是一項長期而艱巨的任務,對公司提升制造經營水平、減少商品成本擁有重大影響。銅板帶制造公司的節能降耗工作具有深遠的戰略意義,依托技術創新不斷提升商品質量,減少制造成本,提升我國銅板帶制造技術和設備水平,以及產業綜合實力和國際市場的競爭力。

參考文獻

[1]鐘衛佳.銅制造技術實用手冊[M].北京:冶金工業出版社,2007.

作者:李靜 單位:中鋁洛陽銅加工有限公司

淺談銅板帶生產節能降耗技術責任編輯:張雨    閱讀:人次
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