江苏联峰能源装备有限公司新增模铸工程初步设计

江苏联峰能源装备有限公司新增模铸工程初步设计（修改）设计经理部门项目主管专业负责人审核编制2012年12月目录1工程概述311建设单位及项目名称312设计依据313设计内容与分工32模铸工艺设施421概述422主要工艺参数计算9221模铸线生产能力分析9222辅助设备能力计算1223模铸系统15231设备选型及其功能15232原材料及动力介质要求15233工艺操作过程17234主要设备技术性能18235模铸主要技术经济指标23236模铸原材料及动力介质消耗指标2324劳动定员2525主要设备表2526电机表273工程概算29附图目录附图1模铸工艺布置平面图附图2模铸工艺布置横断面图附图3模铸工艺布置纵断面图1工程概述11建设单位及项目名称建设单位江苏联峰能源装备有限公司项目名称新增模铸工程12设计依据编制本初设的依据如下双方共同签署的设计合同；双方共同签署的会议纪要。13设计内容与分工（1）设计内容模铸线主体工艺布置；主要设备选型（订货技术要求）；土建工程；能源介质需求；工程概算；（2）设计分工经双方商定，本项目设计的分工原则如下京诚公司负责进行技术方案及工艺布置设计，提出成套设备订货技术要求（包括起重机、钢包浇铸车、退火炉、钢锭过跨车），完成土建设计，提出能源介质需求及其TOP点。联峰能源装备有限公司负责钢锭模、中注管、底盘、耐材、工具等消耗件（品）和工具的成套采购；本项目所需的电、水、煤气、天然气、氧气、氩气等能源介质需要由联峰能源装备有限公司负责接至中冶京诚提供的TOP点。2模铸工艺设施21概述联峰能源装备有限公司拟在现有电炉炼钢车间内增建模铸线1条，以满足市场需要，改善产品结构，降本增效。模铸线为钢包浇铸车结合半坑式钢锭生产线。211生产规模和产品方案1）生产规模模铸线年产钢锭12万T。其中105T锭10万吨，送棒材车间轧制；其他锭2万吨，退火外卖。2）产品方案钢锭生产钢种主要有35、45、40CR、3542CRMO、GCR15、2040CRNIMO等。主要锭型见表21。表21模铸主要锭型表序号形状锭重尺寸上口（下口）总高度支/炉116角3235T1380116033503支/炉216角2932T1370112033003支/炉316角2629T1320110032003支/炉48或16角2326T1260102032004支/炉58角2023T1200100031005支/炉68角1720T117098028005支/炉78角1417T112092026006支/炉88角1114T106090023507支/炉98角911T1000790220010支/炉104角105T800600260010支/炉212基本工艺路线工艺路线为110T电炉110TLF/VD钢锭浇铸缓冷罩/退火炉精整。213基本工艺设施配置见表22。表22模铸主要工艺设备配置表序号设施名称数量备注1220T钢包浇铸车1台钢水接受跨2120T钢锭退火炉4台电炉跨3钢锭缓冷罩6个4120T钢锭模过跨车1台钢水接受跨电炉跨550/10T吊钩桥式起重机1台电炉跨650/10T吊钩桥式起重机1台锻造车间钢锭处理跨，预留1台214工艺流程见图21。图21模铸工艺流程图215金属平衡钢水20T钢包浇铸车钢锭过跨车钢锭处理跨120T退火炉X4（退火处理）钢锭精整棒材车间（或外卖）钢锭钢锭模/中注管/小底盘电炉跨堆修模区（冷却清理修补）脱模砂坑（脱模）模铸坑（砌筑摆模）底盘坑内冷却拆砌缓冷钢锭模钢锭保护渣、保温剂氩气（保护浇铸）小渣盘引流砂耐材干燥间（干燥）模铸坑（待浇）模铸坑（浇铸冷凝）耐材过跨车过跨车见图22。图22模铸金属平衡由金属平衡可知，模铸线年产钢锭13万吨，需钢水1354万吨。按年作业天数350天，平均日需钢水387T。216采用的工艺技术及主要设备特点1）采用钢包浇铸车型的半坑式模铸工艺采用钢包浇铸车载运钢包进行钢水浇铸，不占用天车，降低天车作业率，生产组织灵活。钢包浇铸车采用变频调速，液压横移，保证钢包水口与中注管精确对中；配备车载称重系统，无线传输信号，可实时监测钢水重量和浇注速度；车载电控柜和液压站，随车操作，方便维护与操作；2）采用台车式退火炉对钢锭进行去应力软化处理，为后续轧制创造良好条件，退火炉配备先进的燃烧系统和监控系统，可适应不同退火曲线的钢种的处理需求。217车间组成及起重机配置模铸工艺布置由铸锭区、堆修模区和钢锭处理区组成。1）铸锭区21钢锭12钢水12596汤道残钢00875铸余010807氧化损失00504废品02625铸锭区布置在钢水接受跨1113柱间，主要完成整模、浇铸、脱模、钢锭转运等作业。布置有模铸坑、事故漏钢坑、钢包浇铸车、脱模砂坑、耐材干燥间等，此区域布置有双层天车运行，钢水吊运由现有的轨面标高为335M的210/75/15T铸造吊完成，脱模、钢锭及钢锭模吊运等作业由现有的轨面标高为17M的150/32T桥吊完成。模铸坑尺寸1模铸坑19200（长）5200（宽）1000（深），坑底可布置4个底盘，坑底及坑内壁砌筑耐火砖防护。2模铸坑14600（长）5200（宽）1000（深），坑底可布置4个底盘，坑底及坑内壁砌筑耐火砖防护。脱模砂坑尺寸10000（长）5500（宽）600（深），坑内填充砂子，用于缓冲脱模的冲击力。耐材干燥间用于铸锭用砖、保护渣、保温剂、绝热板等材料的干燥存放，位于E列和F列1213线之间，采用蒸汽采暖方式，工作温度7080。设有1台手推式平板车（台面2000X3000），用于人工转运耐材，同时设2T卸货叉车1台，用于耐材运输。2）堆修模区堆修模区位于电炉跨1213线之间区域，用于钢锭模、中注管、小底盘等的堆放、修补等作业。设有120T过跨车往返与钢水接受跨铸锭区与电炉跨堆修模区之间，进行钢锭模、中注管、小底盘等的过跨运输。3）钢锭处理区钢锭处理区布置与新建锻造车间毗邻的钢锭处理跨（不在现有电炉车间内）。主要完成钢锭的退火、精整（修磨）、存放、运输装卸等作业，布置有120T钢锭退火炉4座、简易钢锭修模设施2套，设钢锭精整区、成品钢锭存放区等，设1台50/10T桥吊（预留1台），用于钢锭吊运作业，轨面标高12M。4）钢锭过跨运输线在钢水接受跨铸锭区与新建的锻造车间钢锭处理跨之间布置有一条钢锭输线，配置有1台110T钢锭运输车，钢锭运输车为已有设备。4）起重机配置起重机配置见表23。表23模铸区起重机配置表建筑参数序号跨间名称长度M跨度M轨面标高M建筑面积M2车间吊车吨位数量备注1铸锭区（钢水接受跨）4830335/171440210/75/15T1铸造起重机（现有）H335150/32T1吊钩桥式起重机（现有）H172堆修模区24302872050/10T1吊钩桥式起重机（新增）3钢锭处理区（锻造车间钢锭处理跨）1442412345650/10T1吊钩桥式起重机（新增）预留1台合计5616注模铸工艺平面布置见附图。22主要工艺参数计算221模铸线生产能力分析1）模铸作业周期模铸作业周期分解见表24。表24典型钢锭模铸作业周期分解表序号操作项目单位操作时间（1盘钢锭）单次操作时间（MIN）锭型T1051417202326293235盘111111111支数支/盘（平均）53565443331砌筑底盘MIN303030303030303030302摆小底盘MIN10712108866623摆模MIN10712108866624摆中注管MIN33333333335吹扫、等待MIN101010101010101010106浇铸车开至浇铸位MIN33333333337浇铸MIN1111222222222222228钢锭冷凝（至脱模时间）MIN3904504905405706307207507809脱模MIN1510518151212999310脱中注管MIN333333333311脱小底盘MIN107121088666212清理底盘MIN30303030303030303030总计MIN52557156456867077678488789082）模铸产能核算模铸线在现有车间内钢水接受跨东端布置，受车间面积限制，可布置能容纳4个底盘的模铸坑1个和容纳3个底盘的模铸坑1个，共2个模铸坑。受铸锭用起重机数量（1台）、操作人员等因素的限制，实际生产中整模、浇铸、脱模等作业只能是7个底盘依次先后作业，不能同时作业，因此以8个底盘总作业周期为产能核算基础。某一锭型的最大年产能为3096N/M140GTQ其他冷凝T冷凝冷凝时间（开脱时间），MIN，见表24；T其他除冷凝时间外的其他时间，MIN。N可布置底盘总数，7个；G单一锭型的配锭钢水量，T；M一炉钢水可浇铸的底盘数；96金属收得率；300年有效作业天数（与电炉相同），天。由此计算的各锭型年产能如表25。计算前提（1）不考虑与连铸配合的影响（2）假设钢水按需供应表25典型钢锭年产能项目单位锭型合计备注105T14T17T20T23T26T29T32T35T配锭钢水量T1094102110631042958108390610001094底盘总数（N）个7777777771炉钢水可浇铸底盘数（M）个221111111除冷凝之外的其他时间（T其他）MIN1451315165156147147138138138含10MIN吊包倒渣时间7个底盘总模铸周期MIN1405137051645163215991659168617161746金属收得率969696969696969696单一锭型最大产能万吨/年113010811875185317401896156016921819比例（假定）84004020202002002001001001000各锭型按比例产能万吨/年9490430380370350380310170181206各锭型实际可完成产量万吨/年100804802402402402402401201212日浇铸炉数炉3533322222天数天2727152767611411411457573485上表可见，模铸线最大产能为1206万吨/年，能够完成12万吨/年的目标产量。222起重机作业率计算起重机主要核算钢水接受跨模铸区150/32T起重机作业率。150/32T桥式起重机位于钢水接受跨模铸区，主要用于整模、脱模、钢锭吊运等模铸相关作业。起重机作业率计算式为10K140MIN2起重机台数）间（起重机一昼夜总工作时式中，K1起重机工作量系数，包括未预计到的工作量，一般1112；取11。K2起重机有效作业系数，即扣除起重机实际工作中的等待、干扰、日常维护等的影响，本工程150T起重机基本为模铸区专用，受其他干扰较少，此系数可取09；由此计算150/32T桥式起重机作业率见表26。表26铸锭区150/32T桥式起重机作业时间及作业率序号项目单位作业时间分解（1炉钢水）备注105T14T17T20T23T26T29T32T35T盘数盘221111111总支数支10765443331摆小底盘MIN2014121088666每支2MIN2摆模MIN2014121088666每支2MIN3摆中注管MIN663333333每支3MIN4脱模MIN302118151212999每支3MIN5脱中注管MIN663333333每支3MIN6脱小底盘MIN2014121088666每支2MIN7吊运钢锭MIN402824201616121212每支4MIN8吊运锭模（外运装车）MIN302118151212999每支3MIN9吊运小底盘（外运装车）MIN302118151212999每支3MIN10吊运中注管（外运装车）MIN663333333每支3MIN11其他辅助MIN303030303030303030合计MIN2381511231048585666666起重机作业率日浇铸炉数炉3533322222总作业时间MIN833453369312170170132132132天车作业率707038453132264814431443112011201120上表可见，150/32T起重机作业率为112707，属于合理范围（一般80）。23模铸系统231设备选型及其功能1）根据本工程实际情况，采用钢包浇铸车结合半坑式的浇注方式，减少天车吊包浇铸时间，不长期占用同跨铸造起重机，降低天车作业率，提高车间整体生产效率。2）钢包浇铸车方式扩大了浇铸区域，提高了浇铸效率，增加了生产组织的灵活性。3）采用台车式退火炉对钢锭进行去应力软化处理，退火炉配备先进的燃烧系统和监控系统，可适应不同退火曲线的钢种的处理需求。232原材料及动力介质要求1）辅原材料质量要求保温材料碳化稻壳符合工厂常规生产要求。耐火材料绝热板、汤道砖等耐材符合工厂常规生产要求。2）动力介质要求动力介质要求见表27210。表27氧气、氩气、煤气要求序号用户用户数量单耗（NM3/H）总耗（NM3/H）使用点压力MPA品质备注1氧气11烧水口、清理底盘汤道2501000812纯度995间断使用，设用点阀箱12堆修模区2501000812纯度995间断使用，设用点阀箱序号用户用户数量单耗（NM3/H）总耗（NM3/H）使用点压力MPA品质备注小计2002氩气21保护浇铸1202003纯度9999连续小计203天然气31清理底盘汤道230600203热值8000KCAL/NM3间断使用，设用点阀箱32堆修模区230600203热值8000KCAL/NM3间断使用，设用点阀箱小计1204高炉煤气天然气混合气41钢锭模烘烤24008000008热值2000KCAL/NM3连续使用小计800表28压缩空气要求序号用户用户数量单耗（NM3/H）总耗（NM3/H）使用点压力MPA品质备注1钢包浇铸车、模铸坑吹扫3601800507普通间断使用2堆修模区2601200507普通间断使用小计300表29蒸汽需求序号用户用户数量单耗（T/H）总耗（T/H）使用点压力MPA品质备注1耐材干燥20160320304饱和干序号用户用户数量单耗（T/H）总耗（T/H）使用点压力MPA品质备注燥表210车间洒水需求序号用户用户数量单点耗量（NM3/H）总耗量（NM3/H）使用点压力MPA品质备注1铸锭区21203浊环水或再次利用水间断使用2堆修模区21203浊环水或再次利用水间断使用合计5233工艺操作过程精炼合格后的钢水，经210/75/15T铸造起重机吊运至钢水接受跨铸锭区钢包浇铸车上，由操作工完成滑动水口液压缸连接，同时连接氩气快速接头，然后钢包浇铸车开至待浇的锭模上方，横移装置动作使钢包水口与中注管对中，打开氩气管路阀门吹氩，然后操作车载液压站打开钢包滑动水口进行浇铸（如果不能自动开浇，需人工用吹氧管烧开水口）。浇铸过程中，操作工观察水口情况，适时清理水口粘钢；同时观察钢水称重大屏幕，控制浇注速度。当一包钢水需浇铸一盘以上钢锭时，浇完前一盘钢锭后，关闭滑动水口，浇铸车开往下一盘钢锭上方进行浇铸。待一包钢水浇完之后，浇铸车驶离浇铸位至合适位置，210/75/15T铸造起重机将钢包吊离并完成倒铸余渣，然后送热修，热修完毕烘烤待用，浇铸车准备下一包次的浇铸。完成浇铸的底盘，待钢锭冷凝至可脱模后，由该跨150/32T桥式起重机吊运钢锭至脱模砂坑进行脱模，脱模之后的钢锭由150/32T起重机吊运至钢锭过跨车上，运往钢锭处理区（锻造车间钢锭处理跨），然后由50/10T桥式起重机吊运至退火炉台车上，进行装炉。装炉完成后，按钢种对应的退火曲线进行软化退火处理，经升温、保温、冷却等阶段后出炉，由天车吊运至钢锭修磨区进行修磨处理，处理后的合格钢锭由汽车运往棒材车间进行轧制（部分外卖）。钢锭模、中注管、小底盘等在脱模之后，由过跨车运往电炉跨东端的堆修模区进行清理、修补和堆放，准备下一包次的浇铸。钢水接受跨铸锭区设有2T叉车1台，用于模铸耐材的转运。本工程对应不同的锭型，设有3种不同高度的中注管，高度分别为4000MM、3400MM和3100MM，为使浇铸车能适应不同高度的中注管高度，拟采取利用底盘调整的方法浇铸中注管为4000MM的钢锭时，模铸坑底部放置1块底盘。中注管高度为3400MM时，放置3块底盘。中注管高度为3100MM时，放置4块底盘。三种情况下刚好使钢包水口处于合理工艺高度，即钢包下水口距中注管顶部为350MM（不含漏斗砖）。在不影响浇铸工艺和钢锭质量的情况下，可使用4000高的单一中注管进行不同锭型的浇铸，以便简化模铸准备工作。234主要设备技术性能1）钢包浇铸车钢包浇铸车技术性能参数见表211。表211钢包浇铸车主要技术参数序号名称单位参数备注1数量台12钢包容量T1103工作载重（最大）T220序号名称单位参数备注4走行驱动方式电动双驱，变频控制5走行速度M/MIN3206走行距离M工作行程36M最大行程375M7轨道型号QU1208轨道中心距MM6500初定9称重传感器4100T10称重信号传输方式无线车载大屏幕显示屏11横移方式液压12横移速度MM/S1513横移行程MM15014液压站布置车载液压站15液压介质脂肪酸酯16电机功率KW走行215；液压站1517轨面标高M00018供电、供气方式电缆滑车（电、氩气）19控制方式手操盒随车操作，地面遥控2）钢锭退火炉钢锭退火炉主要技术性能参数见表212。表212钢锭退火炉主要技术参数序号名称单位参数备注1数量台42类型台车式3处理钢种35、45、40CR、3542CRMO、GCR15、2040CRNIMO等4炉子名义尺寸LWHM80M42M32M5全炉炉膛尺寸M804732（LWH）6炉膛有效尺寸（LWH）M7238227炉子外形尺寸（LWH）M8556508最大净装炉量T120不含垫铁9最高退火温度9502010最大升温速度/H控制范围10100/H可调，满载时最大升温速度为60/H。11燃料高炉煤气天然气（将来为高炉煤气焦炉煤气）12燃料发热值KJ/NM200041813烧嘴类型高速烧嘴14控温区个一控一15最大燃气耗量NM/H200016空气预热温度20017炉外壁温升炉墙外壁40炉顶外壁6018台车轨面标高M00019台车轨距MM200020台车走行速度M/MIN621炉门升降速度M/MIN622炉门压紧装置汽缸迷宫方式23烟气排放车间外烟囱排放24最大烟气量NM/H580025风机功率KW2226总装机容量KW753）钢锭过跨车钢锭过跨车主要技术性能参数见表213。表213钢锭过跨车主要技术参数序号名称单位参数备注1数量台1序号名称单位参数备注2工作载重（最大）T1203走行驱动方式电动单驱4电机功率KW225走行速度M/MIN306走行距离M377台面尺寸（长宽）MM8358轨道型号QU1209轨道中心距MM260010轨面标高M00011供电方式轨道端部供电，车载同步卷筒，设电缆导向装置，地面电缆槽导向12控制方式就地操作箱（两点操作）4）电炉跨堆修模区50/10T桥式起重机电炉跨堆修模区50/10T桥式起重机主要技术性能参数见表214。表214电炉跨堆修模区50/10T桥式起重机主要技术参数序号名称单位参数备注1起重机型式吊钩桥式起重机2安装地点电炉跨堆修模区3主要用途吊运钢锭模、中注管等4台数台15主钩起重量T506副钩起重量T107起重机跨度M27258轨面标高M289主钩起升高度M2710副钩起升高度M2811大车行程M165M12最大轮压KN490序号名称单位参数备注13轮距MM520014每侧轮数215整机工作级别A616大车轨道型号QU12017轨面以上最大高度H值MM270018轮中心距起重机端部尺寸B值MM30019工作环境室内、多尘20环境温度范围541221大车运行速度M/MIN88022小车运行速度M/MIN44023大车调速方式变频24小车调速方式变频25主钩起升速度M/MIN11026副钩起升速度M/MIN11027主钩调速方式定子调压28副钩调速方式变频29电源3相3线加PE线AC3000V30供电方式滑触线，利旧31滑触线型式利旧32操作方式驾驶室操作33司机室位置G列34司机室入口顶入35司机室空调有，整体冷暖空调36司机室观察窗型式下视窗（右手操作，左下视角）37司机室型式固定38与地面无线对讲有39与L3通讯终端位置无40吊车定位系统无41司机室底部标高司机室底部与起重机大车轨面的距离3100MM序号名称单位参数备注42电气室空调有43滑触线位置司机室同侧，G列44滑触线安装尺寸利旧45起重机下方照明有46起重机最大宽度MM710047缓冲器高度MM120048主钩极限距离（司机室侧/对侧）MM1800/220049副钩极限距离（司机室侧/对侧）MM3000/100050主钩上极限MM距大车轨面100051副钩上极限MM与大车轨面同高52装机容量KW1385）钢锭处理跨50/10T桥式起重机钢锭处理跨50/10T桥式起重机主要技术性能参数见表215。表215钢锭处理跨50/10T桥式起重机主要技术参数序号项目名称单位性能参数备注1起重机型式吊钩桥式起重机2安装地点钢锭处理跨3主要用途吊运钢锭4台数台15主钩起重量T506副钩起重量T107起重机跨度M2158轨面标高M129主钩起升高度M1110副钩起升高度M1211大车行程M1425M12最大轮压KN厂家确定13轮距MM厂家确定14每侧轮数215整机工作级别A616大车轨道型号QU12017轨面以上最大高度H值MM270018轮中心距起重机端部尺寸B值MM30019工作环境（室内、室外、防爆）室内20工作环境（湿度/海拔/腐蚀）多尘21环境温度范围541222大车运行速度M/MIN88023小车运行速度M/MIN44024大车调速方式切电阻/定子调压/变频变频25小车调速方式切电阻/定子调压/变频变频26主钩起升速度M/MIN11027副钩起升速度M/MIN11028主钩调速方式切电阻/定子调压/变频定子调压29副钩调速方式切电阻/定子调压/变频变频30电源（电压、频率）3相3线加PE线AC380V50HZ31供电方式（滑触线、悬挂电缆等）滑触线32滑触线型式33操作方式遥控/地面/驾驶室操作驾驶室操作34司机室位置（见图）靠锻造车间一侧35司机室入口（顶入、端入、侧入）顶入36司机室空调（有、无）有，整体冷暖空调37司机室观察窗型式（下视窗、后视窗、后视镜）下视窗（右手操作，左下视角）38司机室型式（固定、移动）固定39与地面无线对讲（有、无）有40与L3通讯终端位置（有、无）无41吊车定位系统（有、无）无42司机室底部标高司机室底部与起重机大车轨面的距离3100MM43电气室空调（有、无）有44滑触线位置（与司机室同侧、对侧）司机室对侧45滑触线安装尺寸卖方确定46起重机下方照明（有、无）有47起重机最大宽度MM710048缓冲器高度MM1200（卖方最终确定）49主钩极限距离（司机室侧/对侧）MM1800/220050副钩极限距离（司机室侧/对侧）MM3000/100051主钩上极限MM距大车轨面100052副钩上极限MM与大车轨面同高53装机容量KW1385）底盘、钢锭模、小底盘、中注管等见表216。表216底盘/钢锭模/小底盘/中注管主要技术参数锭型3235T2932T2629T2326T2023T1720T1417T1114T911T105T锭模见制造厂资料底板4000，厚300，中心孔，6位中注管高4000高3400高3100高3100小底盘内径850内径750内径650内径500注底盘、锭模、小底盘、小渣盘、中注管等设备以联峰能源装备有限公司最终订货数据为准。235模铸主要技术经济指标表217模铸主要技术经济指标序号项目单位指标备注1钢包浇铸车台12钢包浇铸车最大载重量T2203钢水收得率964年作业天数D3506设计模铸钢锭年产量万T127工艺设备重量T3290含底盘、锭模、中注管、小底盘、压铁等8总装机容量KW工艺设备675起重机414236模铸原材料及动力介质消耗指标表218模铸原材料及动力介质消耗指标序号名称单位单耗备注一原材料消耗1钢锭模KG/T钢锭102碳化稻壳KG/T钢锭13中碳保护渣KG/T钢锭74钢钉屑KG/T钢锭65绝热板KG/T钢锭26汤道砖KG/T钢锭10二动力介质1氧气NM3/T钢锭0053压缩空气NM3/T钢锭01普通4煤气（高炉煤气天然气）NM3/T钢锭390热值2000KCAL/NM3序号名称单位单耗备注5天然气NM3/T钢锭0026动力电耗KWH/T钢锭57蒸汽KG/T钢锭924劳动定员见表219