【正文】 炬計劃項目可行性研究報告 1 概 述 1． 1 項目背景技術(shù)開發(fā)狀況現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)規(guī)模 1． 1． 1 項目背景 RH 多功能頂槍是真空精煉的關(guān)鍵設(shè)備之一是一種為滿足現(xiàn)代工業(yè)飛速發(fā)展以保證冷軋薄鋼板具有良好的塑性拉伸性非時效性而開發(fā)的真空吹氧設(shè)備頂槍系統(tǒng)主要由頂槍頂槍升降裝置密封裝置吹氧噴粉和煤氣非常靈活方便系統(tǒng)主要由頂槍頂槍升降裝置密封裝置 1． 4． 5 政策優(yōu)勢 為鼓勵扶持民族裝備制造業(yè)快速發(fā) 展國家制定出臺了一系列政策如國家發(fā)改委關(guān)于優(yōu)先采購國產(chǎn)設(shè)備的政策科技財政稅務(wù)部門關(guān)于技術(shù)開發(fā)費抵扣所得稅政策等都極大地鼓舞了本公司的技術(shù)創(chuàng)新熱情所以產(chǎn)品的技術(shù)檔次提高快產(chǎn)品質(zhì)量高且價格低服務(wù)專業(yè)且到位因此在與國際知名品牌的激烈競爭中長期立于不敗之地 綜上所述 XX 股份有限公司在技術(shù)人才技術(shù)研發(fā)以及銷售價格服務(wù)等方面均具有較強的競爭優(yōu)勢 2 項目技術(shù)可行性分析 2． 1 項目的技術(shù)線路工藝的合理性和成熟性關(guān)鍵技術(shù)的先進(jìn)性和效果論述 2． 1． 1 項目的技術(shù)路線 自 2021 年開始 XX 在第一代頂槍產(chǎn)品的開發(fā)基礎(chǔ)上結(jié)合 LD 轉(zhuǎn)爐氧槍設(shè)計的成功經(jīng)驗并認(rèn)真吸收消化引進(jìn)的 RH頂槍系統(tǒng)設(shè)備和工藝技術(shù)最終于 2021年完成多功能頂槍裝置設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計從而提高了我國的爐外精煉設(shè)備技術(shù)和工藝技術(shù)水平以及整套裝置的國產(chǎn)化率使之達(dá)到國際先進(jìn)水平 2． 1． 1． 1 技術(shù)開發(fā)內(nèi)容 1 頂槍的噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)研究 在一定工藝條件下供氧強度鋼液深度真空室大小等頂槍的噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)等直接影響到噴嘴出口氧氣流的馬赫數(shù)吹氧脫碳速度及脫氧劑的消耗等通過研究力求在滿足工藝要求以及馬赫數(shù)≥ 3 的條件下得到合理的槍頭結(jié)構(gòu)和參數(shù) 2 頂槍加熱能力研究 在 RH 處理過程中為了保證出鋼溫度需 要通過頂槍對一些鋼種進(jìn)行溫度補償以補償自然熱損根據(jù)處理過程中所產(chǎn)生的熱量包括脫碳反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量一氧化碳燃燒所產(chǎn)生的熱量和脫氧劑所產(chǎn)生的熱量等自然熱損吹氧強度以及出鋼溫度等工藝條件通過研究力求得到較為合理的燃?xì)鉄旃に噮?shù) 3 頂槍的槍位離鋼液面距離研究 頂槍搶位與鋼液面的距離直接影響到煉鋼過程中脫碳效果從脫碳功能考慮要求槍頭孔開口比較大槍位低些有利于氧氣流股的剛性使鋼液面產(chǎn)生凹下狀態(tài)深加快脫碳反應(yīng)速度而從加熱功能考慮要求槍液開口比較小槍位高些有利于氧氣流股的擴散面積提高一氧化碳的燃燒率從兼顧脫碳和加熱考慮力 求得到合理的槍位參數(shù) 4RH 頂槍系統(tǒng)整體功能設(shè)計研究 在完成上述研究的基礎(chǔ)上按照生產(chǎn)現(xiàn)場有能力提供現(xiàn)場測試能源介質(zhì)條件和工藝條件完成 RH 頂槍系統(tǒng)槍體的設(shè)計圖紙 主要技術(shù)指標(biāo)馬赫數(shù) ≥ 3 加熱速率≥ 50℃ h 2． 1． 1． 2 關(guān)鍵技術(shù) 1 氧槍喉口直徑確定 氧氣流量公式 Q 1764CDAP0T012 其中 Q－氧流量 CD 流量系統(tǒng) CD＝ Q 實／ Q 理 CD 一般為 095～ 095 取 095 A－喉口面積㎡ T0－滯止溫度 假定為 P0－滯止壓力 已知為 2 氧槍出口直徑確定 噴孔出口截面上壓力 實際可用滯止氧壓 P0 驅(qū)動壓力比 PtP0 3 傳熱計算及冷卻水水量確定 ①頂槍受到的高溫輻射熱量約 2540 kw ②在冷卻水流量 100m3h進(jìn)水溫度 40℃出水溫度 60℃時頂槍槍體內(nèi)壁溫度約102℃外壁溫度約 235℃ 按氧槍經(jīng)驗公式計算冷卻水用量 Q＝ 645 102D L｛其中 Q－－水流量 m3h｝ D－－噴槍外管外徑㎜ L－－暴露于爐內(nèi)和煙罩的噴槍長度 m 4 關(guān)于噴吹高度的推算 根據(jù)尉崗博幸日本所著的爐外精煉一書敘述 Ak avd2H0HC1 Ak表觀脫碳速度容量系數(shù) v氧氣流量或流速 d氧槍直徑 H0氧槍距鋼水面的距離 HC凹坑深度 由此可做如下推理 H0HC avd2Ak 2． 1． 1． 3 研究解決的關(guān)鍵問題 1 槍體結(jié)構(gòu)改進(jìn) 以簡化組裝減少焊縫攻克了由于焊縫過于密集應(yīng)力過大而使焊縫在高溫下開裂或變形的難題 本項目產(chǎn)品包括噴頭四個過渡連接管以及四個本體管其中四個本體管為套管結(jié)構(gòu)從內(nèi)向外分別為中心管內(nèi)管中內(nèi)管外管四個過渡連接管與四個本體管相對應(yīng)從內(nèi)向外分別為過渡中心管過渡內(nèi)管過渡中內(nèi)管過渡外管 過渡中心管的前端與噴頭對應(yīng)端插接插接口設(shè)密封圈后端與中心管焊接過渡外管的前端與噴頭對應(yīng)端焊接后端與外管焊接過渡內(nèi)管的前端與噴頭對應(yīng)端焊接后端與內(nèi)管插接插接口設(shè)密封圈過渡中內(nèi)管的前端與噴頭對應(yīng)端焊接后端與中內(nèi)管插接 將原有進(jìn)口多功能頂槍中過渡內(nèi)管與內(nèi)管之間的焊接結(jié)構(gòu)改為帶密封圈的軟密封插接結(jié)構(gòu)其中采用密封圈的目的是為了提高密封效果將過渡中內(nèi)管與中內(nèi)管之間的焊接結(jié)構(gòu)改為硬密封插接結(jié)構(gòu)在該連接結(jié)構(gòu)中不采用密封圈而是直接利用兩管的插接來實現(xiàn)因為此處連接涉及冷卻水的進(jìn)水通道和出水通道可以適當(dāng)降低一些密封要求使得結(jié)構(gòu)盡 量簡單 2 頂槍槍頭工藝的改進(jìn) 頂槍噴頭是頂槍裝置中極為重要的一個工藝零件由于它在煉鋼爐中距離鋼水面很近甚至直接接觸鋼水所以工作條件相對惡劣為了減少粘鋼延長壽命噴頭均采用熱傳導(dǎo)性良好的紫銅制成由于噴頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜目前國外使用的紫銅噴頭均采用精密鑄造的方法制作而成精密鑄造后的噴頭總是存在這樣那樣的缺陷比如容易產(chǎn)生氣孔縮孔等而且某些死角處容易產(chǎn)生夾砂和冷隔缺陷 本項目將原一體式精密鑄造而成的紫銅頂槍噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計按可加工性拆分成內(nèi)層中層和外層三個主要構(gòu)件將原來的點火孔改設(shè)計成點火管結(jié)構(gòu)支承筋改設(shè)計成支承棒結(jié)構(gòu)再 采用有色金屬的焊接方式來實現(xiàn)組裝其優(yōu)點有 ①采用通常的加工手段和加工工藝來代替以往精密鑄造工藝這種設(shè)計不改變噴頭的尺寸及主要構(gòu)造進(jìn)一步提高了噴頭的使用性能 ②通過焊接可以保證頂槍噴頭質(zhì)量而且制造成本低產(chǎn)品合格率高只要在有色金屬焊接方面具備經(jīng)驗的技術(shù)人員便可以完成 ③本體構(gòu)件采用紫銅材料軋制后作為毛坯加工而成內(nèi)部組織致密抗碰撞性能明顯優(yōu)于鑄造件使用可靠 3 引燃裝置的一體化設(shè)計 進(jìn)口的引燃裝置拆分為二三段在現(xiàn)場拼裝導(dǎo)管與高壓點火電纜分段分別同時通過導(dǎo)管的螺旋結(jié)構(gòu)和高壓點火電纜的螺旋結(jié)構(gòu)進(jìn)行對接連接拼裝對接時經(jīng)常 由于高壓點火電纜 3 對中不好或其它原因無法拼接在一起更有甚者在設(shè)備運行過程中由于抖動等原因接頭處容易松開 本項目引燃裝置設(shè)計成整體式即導(dǎo)管為一根整體無縫鋼管高壓點火電纜也是一根整體式這種結(jié)構(gòu)巧妙的特點是不用對中成功地解決了進(jìn)口同類設(shè)備在煉鋼現(xiàn)場安裝時產(chǎn)生對中不理想而出現(xiàn)的接觸不良以及設(shè)備在運行過程中受到抖動而出現(xiàn)點火管脫落避免了一系列的損失同時簡化安裝工藝極大地提高產(chǎn)品合格率和品質(zhì) 2． 1． 2 工藝的合理性和成熟性 如前所述本項目產(chǎn)品在第一代頂槍的基礎(chǔ)上結(jié)合國內(nèi)鋼廠的使用條件及環(huán)境改進(jìn)優(yōu)化而來其結(jié)構(gòu)加工工藝技術(shù) 水平擁有多項專利技術(shù)和若干技術(shù)訣竅經(jīng)寶鋼鞍鋼攀鋼等重點單位使用與進(jìn)口產(chǎn)品相當(dāng)在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平其工藝具有相當(dāng)?shù)暮侠硇耘c成熟性 首先槍體材質(zhì)的選用與槍體大小的確定 綜合考慮無縫鋼管的規(guī)格性能以及目前國內(nèi)材料的現(xiàn)狀我們認(rèn)為優(yōu)先選用鍋爐用無縫鋼管 GB308782 原則上也同意使用結(jié)構(gòu)用無縫鋼管材料牌號 20 鋼 槍體的長度主要是根據(jù)真空槽熱彎管以及槍頭距熔池上平面的距離來確定其中還須考慮到升降裝置的結(jié)構(gòu)形式 槍體的直線度一般要求直線度不大于 2mm1000mm且總長度范圍內(nèi)不大于 5mm槍體圓度偏差在 2mm 以內(nèi) 其次槍體 與槍頭槍尾的連接形式 本項目產(chǎn)品采用的是尾部焊接頭部設(shè)置密封裝置槍體與金屬軟管之間的連接形式可采用快速接頭或者法蘭連接形式如果采用法蘭連接一般情況下金屬軟管上的法蘭設(shè)計為活套法蘭以方便安裝與更換頂槍 最后槍體制作流程 a 鋼管校直 校直一般分為粗校和精校粗校在鋼管校直機上進(jìn)行粗校到直線度≤ 151000時開始精校精校須做專門的校直工裝將鋼管置于工裝的滾輪上調(diào)好水平后用絲杠進(jìn)行校直絲杠上安裝百分表進(jìn)行跟蹤讀數(shù)校直到直線度≤ 081000 時即可 b 鋼管拼接 在鋼管拼接前先將經(jīng)過校直的鋼管置于拼焊工裝上該工裝是精密加工 過的直線度≤ 051000 對齊接口用平尺檢查錯邊量及直線度完全符合設(shè)計要求后用氬弧焊的方法點焊拼接接頭焊縫要求單面焊雙面成型故焊接時鋼管內(nèi)充氬氣進(jìn)行保護焊接采用直流正接多層焊接的工藝方法 c 鋼銅焊接 鋼銅焊接即噴頭和槍管之間的焊接由于噴頭工作處于高溫區(qū)所以噴頭采用熱導(dǎo)性較好的紫銅為原材料由此噴頭和槍管之間的焊接就屬于異種金屬焊接的范疇 d 組裝 我們在組裝槍體時在等高工裝上安裝軸承使套管通過滾動軸承進(jìn)入另一層套管在裝配有密封圈的位置時用液壓千斤頂緩慢地壓入 e 槍體涂裝 涂裝所用的底漆及面漆均須采用耐高溫涂料面漆 顏色一般選銀粉或銀灰其中紫銅噴頭表面不宜涂漆以避免紫銅的散熱性能 RH 多功能頂槍設(shè)備安裝順序 將頂槍升降裝置吊運至安裝平臺調(diào)節(jié)垂直后固定 傳動裝置和張緊裝置初定位 穿鏈條同時傳動裝置和張緊裝置定位 調(diào)節(jié)鏈條張緊裝置使鏈條張緊 單機空負(fù)荷試車 安裝頂槍調(diào)節(jié)槍體垂直 安裝密封通道和軟管組 單機負(fù)荷試車行程開關(guān)定位 聯(lián)動試車 采用上述工藝加工制作的 RH 多功能頂槍結(jié)構(gòu)合理可靠性和穩(wěn)定性強數(shù)字化智能程序控制自動化程度高適用性廣可具體根據(jù)煉鋼 的實際需要實現(xiàn)烘烤噴氧噴粉等功效 RH 多功能頂槍工藝參數(shù) 頂槍系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù) 槍桿直徑 219 mm 氧氣壓力 約 1015Mpa 吹氧量 1600Nm3h 升降速度 16mmin Min8mmin 升降行程 8000 mm 燒嘴燃料 COG 量 800Nm3h 燒嘴供氧量 800Nm3h 燒 嘴 加 熱 范 圍 8001450℃ 加熱速率 約 50℃ h 冷卻水量 約 50Nm3h 頂槍槍頭技術(shù)指標(biāo) 鑄件密度 89gcm3 導(dǎo)熱系 數(shù) 35WM K 鑄件水壓 試驗壓力15MPa 深壓 30 ㎜不得有滲漏冒汗現(xiàn)象壓降不大于 1 鑄件化學(xué)成分 Cu ≥999 P≤ 00015 O≤ 0006 SFe≤ 001 SnPb≤ 0007 頂槍噴頭工藝參數(shù) 刀具 切削深度 進(jìn)給量 切削速度 端面外圓粗車 硬質(zhì)合金 ≤ 3 0708 工人經(jīng)驗 端面外圓精車 硬質(zhì)合金 0203 0708 ≤08ms 喉口粗鏜 單刃錐度鉸刀 0203 00801 ≤ 001ms 喉口精鏜 單刃錐度鉸刀 01202 005008 ≤ 001ms 槍體 性能指標(biāo) 鋼管直線度 ≤ 11000 鋼管總長度 ≤ 5mm 槍體圓度偏差 2mm 焊接工藝參數(shù) 壁厚 坡口型式及尺寸 焊絲牌號 焊絲直徑