CTP版工程設計變革淺析

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1ctp版鋁版基生產(chǎn)技術創(chuàng)新

為提高CTP版鋁版基的產(chǎn)品質(zhì)量和成品率，減少流動資金占用，本工程在國內(nèi)有色金屬加工行業(yè)率先采用如下技術生產(chǎn)CTP版鋁版基:⑴采用熱軋卷帶套筒軋制的生產(chǎn)工藝。熱軋卷帶套筒軋制的卷材不僅可以避免卸卷后的卷材回縮造成的擦劃傷，而且在冷軋生產(chǎn)時帶套筒的卷材采用雙錐頭開卷和卷取生產(chǎn)可有效避免生產(chǎn)中卷材的錐擺，同時又可獲得穩(wěn)定的張力，使得CTP版鋁板基帶材平整度較好。⑵采用支撐卷材套筒方式的高架倉庫。支撐卷材套筒方式可避免卷材表面與機械設備和料架等接觸，大大減少了帶材表面缺陷，提高CTP版鋁板基表觀質(zhì)量。⑶采用熱軋卷材直接進入冷卻箱內(nèi)進行冷卻的生產(chǎn)工藝。這種工藝大大縮短了中間在制品的周轉時間，縮短了生產(chǎn)周期，減少了流動資金占用，提高了經(jīng)濟效益。⑷采用通過地下隧道運輸熱軋卷材方案。熱軋卷材從熱軋車間經(jīng)過一個地下隧道進入冷軋車間高架倉庫，有效避免了地上運輸時與廠區(qū)道路運輸發(fā)生干涉及危險，提高了運輸效率和安全。

2工程設計創(chuàng)新和優(yōu)化

遵循優(yōu)質(zhì)、高效、安全、低耗和環(huán)保的原則，在進行CTP版鋁版基工程設計過程中，結合項目實際情況，經(jīng)認真分析和多方案比選，在生產(chǎn)工藝技術、主要設備選擇、主廠房和設備基礎、通風、供配電、污水處理等諸多方面對工程設計進行了創(chuàng)新和優(yōu)化。選擇的生產(chǎn)工藝技術和主要生產(chǎn)設備均引進，工程建成后設備整體性能達到世界先進水平。①選擇低液位復合鑄造技術(LHC)生產(chǎn)變形鋁及鋁合金扁錠。低液位復合鑄造技術采用自動控制系統(tǒng)使結晶器內(nèi)金屬液面低、液面波動小且自動潤滑，生產(chǎn)的扁錠表面光滑，粗晶層淺，內(nèi)部結晶組織也有較大改善，從而提高了成品率和產(chǎn)品的均一性。②扁錠熱軋前的均熱與加熱均在立推式扁錠加熱/均熱爐中完成，減少了能源消耗，同時采用高速噴流蓄熱式燒嘴加熱，各區(qū)加熱制度及溫度單獨控制，可有效縮短加熱周期，提高扁錠加熱精度。③熱軋機組裝配有厚度自動控制、斷面凸度自動系統(tǒng)、溫度自動控制及熱軋過程自動控制、自動軋制程序表、工藝模型設定及自適應等系統(tǒng)，確保CTP版鋁版基熱軋帶材的性能、幾何精度和表觀質(zhì)量。④冷軋車間規(guī)模化、專業(yè)化的生產(chǎn)，符合國內(nèi)外鋁加工發(fā)展趨勢。采用大卷重寬幅軋制、軋制中實現(xiàn)高速化、精密化(凸度、厚度自動控制和板形自動控制)、智能化(軋制程序和軋制策略自動化、過程最優(yōu)化控制)、操作自動化(卷材自動裝卸、套筒自動運輸和自動喂料等)、卷材存儲管理立體化和智能化。冷軋機配有完善的厚度自動控制系統(tǒng)(AGC)、板形自動控制系統(tǒng)(AFC)以及過程自動控制系統(tǒng)(如過程優(yōu)化、自動軋程表建立、工藝模型設定及自適應等)。厚度自動控制系統(tǒng)控制采用最新的多變量非相干控制技術以及質(zhì)量流控制等技術，提高了動態(tài)響應速度，精度高，對板形和凸度影響小，并能有效地減少帶材頭尾的超差部分。板形控制系統(tǒng)配合VC等可變凸度控制裝置提高了板形控制的范圍、效果以及響應速度。熱軋機組基礎比較復雜，設有兩層的地下室，每層樓板的荷載非常大，為滿足設備使用要求，部分梁采用了型鋼混凝土梁。因熱軋機組基礎長度超出規(guī)范規(guī)定的鋼筋混凝土結構不設伸縮縫的最大間距，但為保證設備的整體性和施工進度，采用了在混凝土中添加膨脹劑的方法(加強帶添加15%的高性能混凝土膨脹抗裂劑，其他區(qū)域添加8%的高性能混凝土膨脹抗裂劑)圓滿解決了該問題。精整車間純拉伸矯直機組是當今世界最先進的鋁加工設備，設備要求車間采用空調(diào)。經(jīng)與建設方和設備供貨方多次溝通協(xié)調(diào)，有針對性的設計了節(jié)能高效的空調(diào)方案———將主廠房圍護結構中的保溫層較其他同類車間加厚20mm，降低能耗約10%;在純拉伸矯直機組的通風和空調(diào)之間設置遮擋設施，防止兩部分間互相干擾，減少了空調(diào)冷、熱量的散失———實現(xiàn)了最大限度節(jié)能。根據(jù)工程所在地情況，確定采用可靠的三電源供電方案。由廠區(qū)東側110kV高壓架空電纜走廊向廠區(qū)內(nèi)110kV變電站提供110kV雙回路電源進線，并在循環(huán)消防水泵站設置1臺一次電源，直接引自市政10kV線路的800kVA專用變壓器來滿足各個生產(chǎn)車間應急用電負荷。主要生產(chǎn)車間均設置了雙電源自動切換裝置，以確保在事故情況下(主要負荷)正常運行。若一旦出現(xiàn)臺風等不可抗力而致使兩路供電電源均無法供電，還設置了1臺1000kVA應急發(fā)電站，以滿足主要生產(chǎn)設備安全停止運行。與國內(nèi)同類工程相比，三電源供電方案大大提高了生產(chǎn)的安全性。壓縮空氣氮氣站與循環(huán)消防水泵站立體化布置，節(jié)省了建設用地。由于受建設場地的限制，建設方要求將壓縮空氣氮氣站布置在循環(huán)消防水泵站之上，這種布置方式在我公司尚屬首次。設計中針對兩個站房及內(nèi)部設備布置情況，并充分考慮了空壓機的振動因素，最終使設計順利實施，節(jié)約了建設用地。此外，循環(huán)消防水泵站采用了恒壓變流量(PLC變頻控制)供水模式，自動化程度高，節(jié)省人力資源，節(jié)能效果顯著。為適應現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)管理的要求，設計了先進、完整、有效的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES系統(tǒng))。MES系統(tǒng)覆蓋熔鑄、熱軋、冷軋、精整等主要車間和各個輔助生產(chǎn)設施，系統(tǒng)從原料入庫開始，直至成品合格向用戶發(fā)貨出廠為止。MES系統(tǒng)具有強大的工序計劃管理、作業(yè)協(xié)調(diào)與監(jiān)控、軋輥和銑刀等工件管理、質(zhì)量控制以及物流、通信、信息管理等功能，可全流程跟蹤合同的生產(chǎn)執(zhí)行情況。生產(chǎn)車間主廠房設置專用排煙天窗，解決了廠房排煙問題，節(jié)約了建設投資和運行維護費用。《建筑設計防火規(guī)范》規(guī)定丁類廠房面積大于5000m2時需設排煙設施。如果按相關規(guī)范要求設置機械排煙，每個生產(chǎn)車間主廠房屋面上將需設數(shù)十臺排煙風機，投資大且今后生產(chǎn)運行維護費用較高。經(jīng)認真分析和方案比選，確定采用設置專用排煙天窗，該天窗正常生產(chǎn)時關閉，有火情時開啟。該方案的實施，既符合設計規(guī)范的相關規(guī)定，又以較小的建設投資解決了主廠房排煙問題。多專業(yè)團結協(xié)作，優(yōu)化了冷卻箱進排風設計。冷卻箱設計時遇到了較大困難，冷卻箱為進口設備，設備方要求室外進排風以保證冷卻箱工作質(zhì)量。冷卻箱集中配置于冷卻跨，每臺風機的風量為20×104m3/h。進排風管直徑很大，配置上頗為困難，且排風管位于室外，管徑大、自重大，很難支撐于廠房柱上，而風管下面又需要放置風機，風管不能自立于地面，如何設置排風管就成為設計的難題。經(jīng)通風設計人員與相關專業(yè)設計人員共同努力，確定采用在排風機上方設置混凝土平臺，平臺上布置風管，最終圓滿解決了問題。⑼采用國外先進的污水處理工藝技術和設備，提高了污水處理效果和生產(chǎn)水復用率。本工程產(chǎn)生的污水主要有生活污水、堿性含油廢水、脫鹽水系統(tǒng)排水、循環(huán)水系統(tǒng)排污水、廢乳液和磨削廢液等。考慮污水種類的多樣性和污水成份的復雜性，污水處理站采用國外先進的污水處理工藝技術和設備，設計處理能力940m3/d。污水經(jīng)處理出水達到當?shù)厮廴疚锱欧乓患墭藴剩渲饕笜巳缦?pH6～9;BOD5＜20mg/L;COD＜60mg/L;氨氮＜10mg/L;懸浮物＜60mg/L;礦物油＜5mg/L;動植物油＜10mg/L;磷酸鹽＜0．5mg/L;陰離子表面活性劑(LAS)＜4mg/L。處理后污水回用于廠區(qū)綠化、道路澆灑、循環(huán)水補充水等，提高了生產(chǎn)水復用率，節(jié)約了生產(chǎn)和生活用水。

3結論

該工程自2011年1月投產(chǎn)以來，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量、成品率和生產(chǎn)效率等各項指標均達到或超過設計指標。所生產(chǎn)的CTP版鋁版基質(zhì)量國內(nèi)領先并達到國際先進水平，產(chǎn)品在國內(nèi)市場享有盛譽，且遠銷歐美等國際市場，為建設方取得了良好的經(jīng)濟效益。

作者：劉仲昱單位：中南大學材料科學與工程學院中色科技股份有限公司