铜板带生产节能降耗技术分析

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摘要：铜板带制造已进入了微利时代，节能降耗一直是有色金属产业关注的焦点。我国铜板带制造能源消耗现状及节能降耗发展方向，铜板带制造节能降耗的技术和措施。

关键词：铜板带；节能降耗；途径；措施

目前主要制约我国公司竞争力和经济效益的因素是高能耗、低利用效率。根据有关数据表明，我国单位国内制造总值能源损耗大概是日本的6.5倍，美国的3.6倍，印度的1.2倍。首要工业商品单位能源损耗远高于发达国家。节能降耗已是一项长期又紧迫的战略任务。所以，缓解资源短缺的根本途径就是积极推行有色金属产业节能降耗，同时也可以促进经济快速健康的发展，具有紧要的社会和经济意义。

1我国铜板带制造能源损耗现状

根据2007年有色金属产业统计，铜制造材料（包括板、条、箔、管、棒、丝等）每吨综合用电量为1031.6kW•h/t。标准煤损耗量为565.1kg/t，比2006年有一定增长。近年来，随着我国铜板带制造技术的飞速发展，商品的综合能源损耗不断下降，约为1000kg标准煤/t，低于有色金属制造公司能源损耗指标YS/t109-1992规则指数。由于公司格局小、设备不足、二次能源回收率低、产业集中度低、节能环保技术水平低、创新技术弱等原因，导致与国外优秀公司对比还是差距挺大。

2铜板带制造节能降耗的首要途径和措施

2.1开发新型短流程制造做工技术。（1）新研发的联合炉卧式连铸机组采用多腔感应炉熔化加热和连接结晶器，生产出低氧含量的无氧铜和铜板带。表面光亮、氧化轻微，不用铣面就可冷轧，且总加工率可达90%,铣面直接冷轧，制造速度可达90%以上。与传统热轧法相比，该做工节省了铸锭加热和热轧做工，拥有做工流程短、投资少、施工周期短、节能、制造成本低等优点。近年来，该做工技术不断改进、推广和应用；特别是对于中小型公司来说，使用这种做工制造铜板带拥有很强的竞争优势。此外，一些公司使用卧式连铸冷轧做工制造黄铜条，这是缩小做工和减少能源损耗的有效尝试。（2）以近年来开发的非氧铜棒为原料，冷轧坯料的短流程制造过程是由均匀挤出机连续挤出。最大板材宽度可达330mm，不需要加热、热轧和铣削的过程。但该工艺在模具强度、制造效率、制造成本、毛坯质量均匀性等方面存在技术瓶颈。解决了这些技术瓶颈后，该工艺将成为一种新的短流程节能技术。2.2设备情况。（1）熔炼铸造。依据工程施工的情况，在冶炼和铸造方面，选择燃气竖炉。竖炉运用一次能源（液化气体或天然气），并具有大的熔化能力。与感应炉相比，竖炉热效率高，高质量的熔化速度快，能源损耗低，停车、开启方便，占地面积小。竖炉熔炼1t铜，比感应炉节省（70～80）kg标准煤，能源损耗减少约50%。此外感应炉，射流感应体用于优化截面的设计和熔融槽的形状，这样融化在一个方向流动熔槽，感应炉的熔化效率提升显著，还能减少能源损耗。例如，中国一家铜制造公司成功研制出一种轴式电炉，通过溜槽将电解铜、铜液熔入保温炉，调整保温炉内合金成分，最终铸造成形机。充分利用了竖炉容量大、制造成本低、能源损耗低等优点。如果该技术被广泛用作大型铜板带厂生产中，必定取得很好的效果。（2）铸锭加热炉。使用高效节能步进加热炉给铜锭加热，清除后再用环形加热炉；留意加热炉组织的优化；运用先进的烟气余热使用技术、燃烧掌控技术和电脑控制技术；可以通过炉内气体和炉子精确控制压力，让铜锭的氧化减少，从而提高热效率。其中，提高铜锭加热炉热效率的主要途径是使用烟气余热回收。现在国内铜锭步进炉热回收体系通常运用的热管换热器，当空气燃烧预热到达（300～450）℃，废气温度大约至500℃，炉膛热效率可以达到50%。采用外部面积大的蜂窝状蓄热器，可以让压力损失小，蓄热器和燃烧器相结合。所以，当燃烧的空气预热达到900℃（烟气温度比其高100℃）然后排出。废气温度＜200℃，余热回收率可以达到80%，炉热效率＞70%，此时烟气余热回收达到极限。运用蓄热式加热技术的天然气燃料铜锭加热炉，每吨标准煤可节约（5～7）kg。另外，新型蓄热式加热炉能够充分利用烟气获取热量，因而大大节省燃料，减少成本，提升炉体产量。同时，能够显著减少二氧化碳排放，既有利于环保，还能减少设备成本。（3）热轧机。依据公司的规模，选择合适的热轧机，尽量运用大锭和高速轧制。应用大尺寸铜锭热轧，制造能力大，材料几何损耗小，有效提升成品率，减少能源损耗。高速轧制能够提升铜板带的整理温度，降低铜板带和压头两者间的温度差，让铜板带的性能均匀稳定，有利于提高冷轧铜板带的精度和产量。同时，在热轧机做工润滑系统中使用了一种新型箱式冷却装置。与传统的将乳化液直接喷入热轧机的轧辊的方法相比，注射量小（可减少30%），能够让轧辊充分冷却。轧辊和铜板带两者产生正常的润滑油膜，又避免大量的乳液喷洒到铜板材的外面，这样又降低了铜板带的温度，以保证要求的热轧机的温度。（4）冷轧机。粗轧机应该高速轧制，增加通径减少量能够减少轧制通径和中间退火的数量。在保证商品性能的前提下，通过调整合理的轧制方案，1t标准煤能够节省48kg。精轧时，优选使用多辊轧机。工作时辊直径小，轧制变形区的长度小，轧制力小的多辊轧机，能够提高道次压下率。在大张力下，通过道次压下率能达到60%，总压下率能够在90%以下；在轧制变形区域，可减小轧辊与铜板带两者的摩擦热和轧辊磨损。通过合理调整轧制进度，大幅度减少的高速轧制，能减少一次中间退火，1t标准煤可节省8kg。精轧时，最好是多辊轧机。多辊轧机的工作辊直径小，轧制变形区长度小，轧制力小，因而可增大道次压下率；在大张力下，道次压下率可达60%，总压下率可达90%或更低；在轧制变形区面积下，轧辊与铜板带之间的摩擦热和轧辊磨损相应减小。因此，多辊轧机拥有减少能源损耗的特点。此外，还能够提升冷轧机乳化液或轧制油的过滤精度，提升铜板带的外面质量。使用小型辊筒脱脂装置等紧凑高效的脱脂装置，可减少做工润滑油的损耗，还可缩小轧机长度，减少头尾公差，因而提升商品收率；加强轧机轴承的密封，能够减少润滑油对乳化液或轧制油的污染，因而减少做工润滑油的损耗。（5）钟罩式退火炉。我国广泛使用的钟罩炉是主要铜板带退火炉，降低了钟罩炉的能量损失，具有重要意义。钟罩炉具有强对流循环风扇和密封炉结构。特点是加热快，温度均匀，热效率高一般退火后不再进行酸洗，具有一定的节能优势。加热炉设计应考虑加大加热炉内盖的加热面积，使用高效的加热元件，最好是内衬材料，选用大功率风机，强制循环，提升加热炉内物料温度均匀性，以提升加热炉的热效率。其次，在能源选择方面，如果公司制造规模大，有大量钟罩炉退火炉，可以优先使用天然气和液化石油气等清洁能源，依照本地能源的价格和可用性选择。和传统的电加热退火对比，1t铜能够节约（20～25）kg标准煤，比传统的电加热退火多50%。煤气炉虽然需要配备燃气调压站等设施，但设备投资略高，但从长期制造来看，有显著的节能效果。对于中小型公司，由于炉子数量较少，建议运用电加热，投资较少。制造管理容易。在保护气体方面，当铜板带退火时，所有的氢气都能够作为保护气体使用，由于气体密度低，循环风机的输出功率大大减少。钟罩炉退火周期长（约24h），科学合理选择制造做工，缩小制造周期，达到提高制造能力和降低能耗的目的。国内钟罩炉冷却罩通常运用2台0.75kW的冷却风扇，每台冷却风扇的风量约6000m3/h。选择高功率冷却风扇，增加冷却风量，缩短风扇冷却时间，减少退火制造周期。此外，在制造过程中应经常冲洗内盖内壁，清除外面杂物，提升传热效率。2.3减少制造介质损耗。铜板带精轧机的做工冷却润滑首要使用轧制油，为了减少轧制油在铜板带外面的用量，开发有效的铜板带除油装置，轧制油的损失可以大大减少。对于中心布置的2台或更少的铜板带轧机，可以配置轧制油再生单元以回收轧制油雾中的轧制油。连续冲洗装置通常用于冲洗铜板带外部。因此，应尽量研发新的漂洗技术（如高压热水脱脂技术）来代替或减少使用传统的酸洗溶液、脱脂剂和钝化剂，从而降低制造介质成本和环保加工成本。铜板带生产厂新水处理的重点是铜板带清洗机。脱脂除油以及酸洗冲洗水以阶梯的方式使用，并且收集冲洗水后用于下一阶段的水洗。在保证外部清洁效果的情况下，新水量大大减少。对于铜板带的中间冲洗，能够收集冲洗过的淡水，在前脱脂后用于铜板带外面冲洗，因而减少新水的用量。大中型铜板带制造厂制造废水排放量大，可考虑经过污水处理厂处理后，合理使用在工厂的浑浊循环系统中，尽量降低废水的排放。

3结束语

减少损耗是铜板带制造公司的中心任务，也是一项长期而艰巨的任务，对公司提升制造经营水平、减少商品成本拥有重大影响。铜板带制造公司的节能降耗工作具有深远的战略意义，依托技术创新不断提升商品质量，减少制造成本，提升我国铜板带制造技术和设备水平，以及产业综合实力和国际市场的竞争力。

参考文献

［1］钟卫佳.铜制造技术实用手册［M］.北京:冶金工业出版社，2007.

作者:李静 单位:中铝洛阳铜加工有限公司