浅谈铜板带生产节能降耗技术

浅谈铜板带生产节能降耗技术

引言

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20XX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20XX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-

19XX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