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铝镁硅合金杆连铸连轧生产线

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铝镁硅合金杆连铸连轧生产线

一.机组用途

本生产线采用连铸连轧的工艺方法,生产电工用普铝、铝合金杆(铝镁硅合金及8000系列合金杆等),成品杆径φ9.5mm、φ12mm、φ15mm。

二. 主要设备组成

本生产线主要由5T/H竖式高效节能铝熔化炉、10T带称重圆形铝液保温炉(带电磁搅拌器)、在线除气过滤系统、四轮式连铸机(含浇煲)、滚剪机、主动校直装置、倍频感应加热装置、连轧机系统、铝合金杆淬火装置、双工位铝杆成圈装置、连铸连轧生产线电气控制系统、连轧机润滑油系统、连轧机乳液循环系统等组成。

铝合金杆连铸连轧生产工艺流程

原料→熔化炉→保温炉→流槽→浇煲→浇铸机→油压剪(滚剪)→校直机→倍频感应加热装置→主动喂料装置→连轧机→淬冷装置→牵引装置→连续收杆装置(预成型)→梅花式收线装置

四. 主要技术参数

五.设备技术规范及组成

1.炉子部份

1.1炉子部份组成

1.2总体描述

5T/H竖式高效节能铝熔化炉成套设备,它采用天然气等清洁能源为燃料,连续不断地将铝锭熔化成铝水,通过两台保温炉静置、精炼实现连续生产,是铝杆连铸连轧系统首选的熔化设备。

竖式高效节能铝熔化炉设备由竖炉(冲天炉)、底炉、加料系统、燃烧系统、排烟系统、电控系统等组成。

2台10T带称重圆形铝液保温炉由称重传感器、圆形炉体、密封炉门、换热器、点火燃烧系统、排烟系统、控制系统等组成。

整套设备铝锭通过加料系统在竖炉熔化后,进入底炉升温,熔化顶设计为30004KW全预混式烧嘴,底炉侧墙设计1个1000KW烧嘴;底炉设计1个扒渣门,底炉设计一个长方形铝液放水口,保持熔化时工作的放铝液通畅方便。

1.3设备技术规范

1.3.1熔化炉

a.熔化炉型 竖式冲天炉

b.熔化速度 5t/h

c.开始熔化时间(从冷态到开始熔化) 0.5h

d.加料方式 翻斗式

e.送料提升机能力 2t

f.使用燃料 天然气

g.设备砌筑内径    φ1500mm

h.设备净高           11m

i.原料 成捆铝锭

j.竖炉上烧嘴 3000KW

k.竖炉底炉烧嘴 1000KW

1.3.2保温炉

a.保温炉型 圆形(2台)

b.容量 10T+5%

c.烧嘴 1个1000KW

d.炉门结构 密封炉门

e.称重形式 美国AMCLL耐高温称重模块(含称重传感器和称重模块、高温导线及显示等)

1.3.3设备功率

上料机架电机 11KW

保温炉风机 7.5KW

1.4设备结构特点

1.4.1竖炉加料系统

竖炉加料系统将铝锭或废铝线加入熔化炉内,加料机将原料从车间地面提升到熔化炉的进料口。

额定负载

2.0T

循环时间

10-12min

交流传动电机

11KW

1.4.2竖炉

熔化铝料,主要由竖炉由炉底、加料口、烟囱、炉衬等部分组成。

炉底、炉身由优质钢板和型钢制作,炉底采用12mm钢板,中间用槽钢加固,使整个炉底可以承受20吨铝锭的重量而不变形;炉身用10mm钢板圈成桶体,法兰采用16mm钢板,炉体内贴一层硅酸铝纤维毯,可大大降低炉壁温度,中间砌筑高铝耐火砖,最内层炉衬是直接触火焰和铝水的,采用高铝 耐火砖砌筑,保证了炉衬的使用寿命。

加料口设计在竖炉的上方,这种加料方式可以使铝板从炉底一直堆放到炉体加料口,延长了烧嘴燃烧后产生的烟气与铝锭的接触时间,使铝锭可最大限度地吸收烟气余热,增加热量的利用效率,节约燃料成本。经实际使用证明,连续状态下,每吨铝水的燃气消耗量小于55立方米天然气,仅为平炉的1/2~1/3。

烧嘴设置在炉子顶部,因而铝料在靠近炉底处熔化,较上部的铝料由燃烧气体预热。熔融铝从出铝口流到底炉。随着铝料的熔化,熔化炉内铝料向下移动,因此能连续供给熔化铝液。

1.4.3竖炉底炉

用于熔化后的铝液升温,竖炉熔化后的铝液直接流入底炉,考虑到铝液的结渣性,斜坡口加大到高于500MM;底炉成矩形,设计1个1000KW的烧嘴用于升温;设计一个扒渣门,扒渣门采用合叶结构,,用于底炉的扒渣;设计长方放铝水口,正常熔化时能蓄一定铝液,停炉时能放净铝液。

a.规范

耐火材料厚度

≥500mm

燃烧器

2台

交流风机电机

15KW

1.4.4预混燃烧系统

竖式高效节能铝熔化炉成套设备燃烧系统预混燃烧系统,该系统确保全部空气和燃料在进入燃烧器完全混合,提供更加稳定的火焰和更充分的燃烧。

1.4.4.1.风机供气系统

该系统是有一台高压风机进行供气,进入风机的空气需要进行过滤,且应保证气体成分的稳定。为防止风机的倒吸现象,风机的进风口设置一个空气蝶阀以控制进风的量。风机排出气体的压力有检测,以防止压力过高或过低的情况发生,风机的保养很重要,因为在生产时风机发生故障,会产生比较严重的后果。

1.4.4.2.燃料供应系统

燃料为天然气,对该系统的要求是压力,流量的平稳。平稳的供应压力对系统的正常工作非常重要,因为它的波动常常会导致燃烧的不稳定。因此,该系统有压力的详细要求,一旦超出标准,会导致系统自动切断。由于燃料是气态的形式,所以逻辑控制上考虑了很多安全的要求。

1.4.5保温炉系统

用于铸造前的铝液升温、保温、精炼、静置。20t称重式圆形铝液保温炉设备由稳重模块、炉体钢结构、炉衬耐火材料、炉门及提升机构、燃烧系统、排烟系统、测温系统、收尘罩、电气控制系统等部件构成。保温炉炉成矩形设计,容积>10T,设计1个100×104 Kcal的烧嘴用于升温;设计一个炉门,采用直立电动升降结构,用于底炉的扒渣、精炼;设计排烟口一个,排烟口上方设计空气预热器,预热后的空气作助燃风参与底炉燃烧器的燃烧。炉顶采用整体浇注球形拱顶结构,增强辐射效果;渣线以下与铝液接触部位采用天津联矿不粘铝浇注料整体浇注,铝液质量好,不结渣;进铝水口和出铝水口设计合理,出铝液中上部设计测温装置,能按铝液的温度自动调节燃烧器的大小火。

炉体钢结构

炉墙均由 10mm 厚的钢板(Q235-A)及型钢焊接而成,在关键部位加固钢结构以防变形。设有型钢架空炉底结构及吊挂炉顶,其整体结构特别针对铸轧生产及工艺操作特点进行设计,实践证明该结构具有良好的刚性及强度。

炉底采用 14MM 钢板与 16 号槽钢拼接而成,磁力窗口部位采用16MM不透磁不锈钢板,并用加强筋加强,有较好机构强度。

炉顶由 16号工字钢组成。密布有 10 号槽钢及 10 号工字钢,用以安装炉顶吊挂砖及金属吊挂钩。

熔池部分采用特级高铝砖施工,可有效的防止铝与炉衬的粘结现象,以适应热胀冷缩变化及防铝液渗漏。同时还有极好的保温效果。

液面线 300mm 以上的侧墙由优质粘土砖(或二级高铝砖),轻质保温砖及陶瓷纤维毡组成,顶由优质耐火混凝土、陶瓷纤维毡、轻质隔热耐火混凝土组成。在炉顶上每隔炉300mm 都均匀的布置用耐热钢夹子将吊挂砖固定在炉顶型钢上。

合理设计炉门口的扒渣角(本方案设计为 25°),可方便的进行扒渣操作。

针对超大形炉顶及超宽炉口耐火材料易开裂、损坏、瘫塌的缺点,我们根据多年大型铝熔保炉的生产施工经验,采用多项新技术进行设计施工,如炉底“分仓” 浇注、炉口耐材分块预制拼接技术等,这些在富有成效并在实践中得以充分证明的技术的采用,可确保炉衬获得良好的使用寿命。

a.技术规范

耐火材料厚度

≥580mm

容量

10t+5%

燃烧器

1台100×104 Kcal

密封炉门

380mm*600

交流风机电机

7.5KW

b.称重模块

1.4.6电气控制部份

电气控制部份采用PLC控制,所有控制均可在控制面板上进行,所有的电器元件均采用施耐德、正泰等件,采用预混式燃烧系统,所有的紧急切断阀、比例调节阀均采用进口件。

1.4.7电磁搅拌器部份

1.4.7.1 组成

2台10吨铝液保温炉,采用一套标准的DJ20的感应器来实现对2台熔炼炉的搅拌,感应器工作时移动到炉底,不工作时开到中间停止位,安装位(检修位)位于两台炉一侧或中间。水冷却选用SLS-100型纯水冷却装置。

1.4.7.2 电磁旋流搅拌装置的主要技术说明

a.电磁旋流搅拌装置感应器的移动、搅拌、冷却水的开启等过程均由HMI通过PLC来控制,PLC可记录各种工作状态、工作时间、故障(报警)状态等参数并可通过预留的上位机接口传送到上微机以便查询和管理,PLC位于电气控制柜内。

b.具有故障诊断、报警和显示功能。报警和故障信号显示于变频控制器的显示面板上以及电控柜的操作盘上。如果任何信号如水温、水流、感应器线圈温度等参数超限,系统会自动断开,停止工作。

d.电磁旋流搅拌装置具有纵向移动及升降功能。

e.整个操作简单并具有互锁功能。

a. 具有四组搅拌模式参数可设定,每一组模式均含搅拌强度(电压比)、搅拌频率、换向时间、搅拌时间参数的调整。

2.在线除气过滤系统 一套

2.1 除气装置

2.1.2 除气装置在进口含氢量在0.30cm3/100g以上时,除气率在50%以上,在进口含氢量在0.30cm3/100g以下时,含氢量不大于0.15cm3/100g。

2.2 过滤装置

在线除气过滤系统包括熔体除气装置和过滤装置;除气装置采用单根“U”型硅碳棒外套加热器保护套浸入式加热,温度自动控制;石墨转子为无级调速,加热器和石墨转子可单独液压提升,除气箱有合理的清渣孔。

1).浇包顶平面距地面高度 660mm

2).结晶轮名义直径 φ1600 mm

为保证铸锭结晶致密且均匀,结晶轮为四面喷水冷却,喷水时水面成扇形,水量可调并有压力显示。沿结晶轮的周向1点钟至10点钟段,内、外冷却各分为三区,内侧和外侧冷各分为二区。为便于冷却水调节和维护,内冷、外冷、外侧冷安装在一个可转动的门上,可方便地从结晶轮中转出。

采用水平浇注以减少紊流,浇铸时铝合金液从中间煲平稳地流向结晶轮,确保铝合金液不生产紊流, 提高质量。 上浇包到下浇包采用导流管,浇注机下浇包改变形状,增加容量。为保证张力压紧力可调,钢带张紧及压紧为气动张紧、气动压紧。

铝液通过流槽进入上浇堡。上浇堡后端有一个溢流口,过多铝液由此口流入废铝堡内,使上浇堡铝液位保持相对稳定,同时也起到安全保护作用,上浇堡装在一个可倾式平台上,当需立即停止浇铸时,翻倾平台,将浇堡及流槽余液流入废铝堡。上浇堡另一端底部有一个放流口,铝液由此放流口放入下浇堡,铝液在下浇堡暂存,再通过浇嘴流入结晶轮槽。上浇堡放流口出口处有一堵头,由外向内堵流口,控制流口的大小。该堵头装在下浇堡里的一个浮子上,浮子是一个杠杆机构,杠杆的另一端是可移位的配重块。此杠杆机构的力矩平衡为:

当上浇堡液位上升时,流口处压力力矩M1增大,下压堵头,使流口流量增大,下浇堡液位上升,反顶堵头,减小流量,直到平衡。

4. 浇铸机冷却系统(用户自备)

设备要求水泵二台(其中一台为备用),过滤器两台(其中一台为备用),所需的截止阀、底阀、管件、法兰等。

水泵功率 22kw

水压 0.3-0.5MPA

流量 100m3/h

温度 ≤50℃

5.滚剪机 一套

电机 15kW (AC 变频调速)

铸坯剪切长度 700 mm

滚剪机由一交流电机驱动,针摆减速机减速。滚剪机滚轮上分别装有两把刀,作对滚剪切,剪切长度700mm左右。

6.主动校直装置 一套

主要包括传动机构、校直机构、校直部分具有主动校直功能和铸锭导入功能。校直轮共五只导轮,上面二只下面三只错位安装。

7.倍频感应加热装置 一套

本装置用于连铸连轧生产线上,对铸坯进行加热升温。主要包括感应加热器、中频电源柜、测温及控温系统等。感应加热器采用分段式,段与段之间设有支撑传动辊。控温系统由进出口光导纤维测温仪,智能仪表及模拟转换系统等构成。能适应铝合金锭轧制前加热温度的工艺要求:由440℃-480℃加热到490℃-520℃;其冷却水管的主管用不锈钢管,接头部分用铜接头。装置的铜排采用胶木保护,外加安全罩壳。

中频电源最大输出功率 300kw

中频电源频率 350HZ

锭坯加热最大可升温 70℃

冷却水流量 >15t/h

冷却水压力 0.3-0.4 mpa

生产速度 8-12 m/min

设备外形尺寸 2200×1260×1000mm(L×H×B)

7.1 本装置测温采用西安光圣公司的FA光纤测温仪。

7.2本装置设立水温、水压报警装置,一旦水欠压,立即关断电源,冷却水出水温度超温,声光信号报警。

7.3本装置为保证连铸坯顺利通过,在满足工艺要求的情况下,尽最大可能加大感应器尺寸。感应器内胆外径为 Ф 95mm。

7.4支承辊轴承采用耐高温轴承。

7.5感应加热装置可移动,当不需要的时候可以移开,并设置辅助支承导辊。

7.6当连轧机发生堆杆停车时,感应加热装置能自动断电。

8.连轧机 一 套

轧机采用主动喂料,动力从主传动箱输出,由气缸夹紧铸锭,助推喂入1号机架。 连轧机由15副Y型三辊机架组成,名义辊径为Φ255mm,偶数机架为上传动共七副,奇数机架为下传动共八副,左右交替布置。采用弧三角一园系统孔型。主传动用355kw直流电机通过齿形联轴节与传动牙箱第12副机架下的主轴连接传递功率。相邻两副机架之间的齿轮速比均为1:1.25,传动牙箱与机架连接处均有安全齿形联轴节,当过截时切断安全销,以防事故发生。每副机架前后分别装有进出口导位,奇数机架入口导位为滚动式,偶数机架入口导位为滑动式。机架间设有堆杆检测停车装置,当发生推杆时轧机会自动停车。

每付机架的侧辊小牌坊可以采用垫片调整,具有不同厚度的调整片采用哈夫形式,这样可不必将四只固定螺栓全部拧出即可更换垫片。调整范围±0.5mm。

机架长、短轴采用铝合金轧机和铜轧机设计尺寸(Φ70mm),强度高、寿命长,轧辊材料采用铝合金轧机和铜轧机轧辊用材料5CrMnMo,使用寿命长。

9.轧机乳液润滑系统 一 套

乳液润滑系统为双泵系统,乳液分两路经离心泵、过滤器、热交换器进入装在齿轮箱上面的总管,对各机架的齿轮、轧辊、进出口导卫进行润滑、冷却,最后乳液全部通过底座上的回流槽,经过回流管再回到乳液池。

10.轧机油润滑系统 一套

供油系统为双系统,油箱中的油通过油泵经过滤器来到齿轮箱后的进油总管,分三处进入齿轮箱,然后经过分支油管的喷嘴对齿轮和滚动轴承进行喷溅润滑。回油是从齿轮箱端头下侧经回油管到油箱。

11. 铝合金杆淬火装置 一 套

主要包括冷却水系统两套(其中一台为备用)、淬冷系统等。

淬火装置淬火分八区进行,收线导管出口处装有吹水装置,冷却介质为浇铸机循环水,包括进出管道及阀门。

11.1 冷却水温度 ≤35℃

11.2 冷却水压 0.3-0.5MPA

11.3 淬冷段长度 6000mm

11.4 淬冷后温度 <100℃

12.收杆机 一 套

本机主要由操作平台、夹送装置、引桥、环形摆线装置、贮线装置、小车等组成。

12.1 牵引装置

12.1.1牵引速度 8.9m/s(最大)

12.1.2牵引电机 7.5kw (AC 变频调速)

该装置采用双主动夹送,弹簧调整压力。由交流电机通过三角带传动带动一夹送辊转动,同时通过两对齿轮带动另一夹送辊同步转动。

12.2 绕杆装置

12.2.1成圈直径 Φ2300mm

12.2.2绕杆电机 4kw (AC 变频调速)

铝合金杆在牵引推力下穿入蜗轮轴,再下穿螺旋摆管进行预变形,然后绕落在小车框内。

12.3成圈小车

12.3.1成圈框直径 Φ2300mm

12.3.2成圈框高度 1500mm

小车上有二个成圈框,小车下面有气缸,由气缸推动实现换框动作。

13.连铸连轧生产线电气控制系统 一 套

电气系统由三相四线380V,50Hz,低压网络供电,设备总功率约为950kw。生产线连铸机、滚剪机、连轧机、收杆装置传动部分采用全数字直流调速或交流变频同步控制,控制部分采用西门子PLC加触摸屏准确可靠地指挥协调整个系统工作,各种运行参数集中监控、显示。其中:355kw主电机采用西门子6RA7087-6DS22直流调速装置进行控制、具有保护性强的特点和故障诊断功能。连铸机电机、滚剪机、牵引装置和绕杆装置电机也采用交流电机,由西门子交流变频调速装置进行控制。PLC采用西门子S7-300进行编程,触摸屏采用TP27010吋彩色触摸屏人机界面进行操作,各种运行参数集中监控、显示,工艺参数可以通过人机界面进行设定、修改、显示,并有故障诊断功能。连铸机、轧机、牵引机的速度、电流、电压显示、同步控制及故障指示。

生产线整个工艺流程为全动画直观显示,同时具有冷却系统、润滑系统、堵转报警等分支子系统动画显示,能方便发出操作指令,察看设备运行状况。系统同时对电流、电机速度进行异常提示,连轧机堵转自动报警、自动停车。系统主要低压电气元件中间继电器、交流接触器、空气开关32A以下采用西门子产品系列或施奈德产品,32A 以上选用国内知名牌产品。电控部份采用4 +3柜台组合:4个电控柜为整体式,通过底座连接,外形美观,便于内部排线连接。电控柜部分应放在专用的配电室内,生产现场仅放置铸机和轧机和绕杆机操作台。