CTP版工程设计变革浅析

1CTP版铝版基生产技术创新

为提高CTP版铝版基的产品质量和成品率，减少流动资金占用，本工程在国内有色金属加工行业率先采用如下技术生产CTP版铝版基:⑴采用热轧卷带套筒轧制的生产工艺。热轧卷带套筒轧制的卷材不仅可以避免卸卷后的卷材回缩造成的擦划伤，而且在冷轧生产时带套筒的卷材采用双锥头开卷和卷取生产可有效避免生产中卷材的锥摆，同时又可获得稳定的张力，使得CTP版铝板基带材平整度较好。⑵采用支撑卷材套筒方式的高架仓库。支撑卷材套筒方式可避免卷材表面与机械设备和料架等接触，大大减少了带材表面缺陷，提高CTP版铝板基表观质量。⑶采用热轧卷材直接进入冷却箱内进行冷却的生产工艺。这种工艺大大缩短了中间在制品的周转时间，缩短了生产周期，减少了流动资金占用，提高了经济效益。⑷采用通过地下隧道运输热轧卷材方案。热轧卷材从热轧车间经过一个地下隧道进入冷轧车间高架仓库，有效避免了地上运输时与厂区道路运输发生干涉及危险，提高了运输效率和安全。

2工程设计创新和优化

遵循优质、高效、安全、低耗和环保的原则，在进行CTP版铝版基工程设计过程中，结合项目实际情况，经认真分析和多方案比选，在生产工艺技术、主要设备选择、主厂房和设备基础、通风、供配电、污水处理等诸多方面对工程设计进行了创新和优化。选择的生产工艺技术和主要生产设备均引进，工程建成后设备整体性能达到世界先进水平。①选择低液位复合铸造技术(LHC)生产变形铝及铝合金扁锭。低液位复合铸造技术采用自动控制系统使结晶器内金属液面低、液面波动小且自动润滑，生产的扁锭表面光滑，粗晶层浅，内部结晶组织也有较大改善，从而提高了成品率和产品的均一性。②扁锭热轧前的均热与加热均在立推式扁锭加热/均热炉中完成，减少了能源消耗，同时采用高速喷流蓄热式烧嘴加热，各区加热制度及温度单独控制，可有效缩短加热周期，提高扁锭加热精度。③热轧机组装配有厚度自动控制、断面凸度自动系统、温度自动控制及热轧过程自动控制、自动轧制程序表、工艺模型设定及自适应等系统，确保CTP版铝版基热轧带材的性能、几何精度和表观质量。④冷轧车间规模化、专业化的生产，符合国内外铝加工发展趋势。采用大卷重宽幅轧制、轧制中实现高速化、精密化(凸度、厚度自动控制和板形自动控制)、智能化(轧制程序和轧制策略自动化、过程最优化控制)、操作自动化(卷材自动装卸、套筒自动运输和自动喂料等)、卷材存储管理立体化和智能化。冷轧机配有完善的厚度自动控制系统(AGC)、板形自动控制系统(AFC)以及过程自动控制系统(如过程优化、自动轧程表建立、工艺模型设定及自适应等)。厚度自动控制系统控制采用最新的多变量非相干控制技术以及质量流控制等技术，提高了动态响应速度，精度高，对板形和凸度影响小，并能有效地减少带材头尾的超差部分。板形控制系统配合VC等可变凸度控制装置提高了板形控制的范围、效果以及响应速度。热轧机组基础比较复杂，设有两层的地下室，每层楼板的荷载非常大，为满足设备使用要求，部分梁采用了型钢混凝土梁。因热轧机组基础长度超出规范规定的钢筋混凝土结构不设伸缩缝的最大间距，但为保证设备的整体性和施工进度，采用了在混凝土中添加膨胀剂的方法(加强带添加15%的高性能混凝土膨胀抗裂剂，其他区域添加8%的高性能混凝土膨胀抗裂剂)圆满解决了该问题。精整车间纯拉伸矫直机组是当今世界最先进的铝加工设备，设备要求车间采用空调。经与建设方和设备供货方多次沟通协调，有针对性的设计了节能高效的空调方案———将主厂房围护结构中的保温层较其他同类车间加厚20mm，降低能耗约10%;在纯拉伸矫直机组的通风和空调之间设置遮挡设施，防止两部分间互相干扰，减少了空调冷、热量的散失———实现了最大限度节能。根据工程所在地情况，确定采用可靠的三电源供电方案。由厂区东侧110kV高压架空电缆走廊向厂区内110kV变电站提供110kV双回路电源进线，并在循环消防水泵站设置1台一次电源，直接引自市政10kV线路的800kVA专用变压器来满足各个生产车间应急用电负荷。主要生产车间均设置了双电源自动切换装置，以确保在事故情况下(主要负荷)正常运行。若一旦出现台风等不可抗力而致使两路供电电源均无法供电，还设置了1台1000kVA应急发电站，以满足主要生产设备安全停止运行。与国内同类工程相比，三电源供电方案大大提高了生产的安全性。压缩空气氮气站与循环消防水泵站立体化布置，节省了建设用地。由于受建设场地的限制，建设方要求将压缩空气氮气站布置在循环消防水泵站之上，这种布置方式在我公司尚属首次。设计中针对两个站房及内部设备布置情况，并充分考虑了空压机的振动因素，最终使设计顺利实施，节约了建设用地。此外，循环消防水泵站采用了恒压变流量(PLC变频控制)供水模式，自动化程度高，节省人力资源，节能效果显著。为适应现代化企业生产管理的要求，设计了先进、完整、有效的制造执行系统(MES系统)。MES系统覆盖熔铸、热轧、冷轧、精整等主要车间和各个辅助生产设施，系统从原料入库开始，直至成品合格向用户发货出厂为止。MES系统具有强大的工序计划管理、作业协调与监控、轧辊和铣刀等工件管理、质量控制以及物流、通信、信息管理等功能，可全流程跟踪合同的生产执行情况。生产车间主厂房设置专用排烟天窗，解决了厂房排烟问题，节约了建设投资和运行维护费用。《建筑设计防火规范》规定丁类厂房面积大于5000m2时需设排烟设施。如果按相关规范要求设置机械排烟，每个生产车间主厂房屋面上将需设数十台排烟风机，投资大且今后生产运行维护费用较高。经认真分析和方案比选，确定采用设置专用排烟天窗，该天窗正常生产时关闭，有火情时开启。该方案的实施，既符合设计规范的相关规定，又以较小的建设投资解决了主厂房排烟问题。多专业团结协作，优化了冷却箱进排风设计。冷却箱设计时遇到了较大困难，冷却箱为进口设备，设备方要求室外进排风以保证冷却箱工作质量。冷却箱集中配置于冷却跨，每台风机的风量为20×104m3/h。进排风管直径很大，配置上颇为困难，且排风管位于室外，管径大、自重大，很难支撑于厂房柱上，而风管下面又需要放置风机，风管不能自立于地面，如何设置排风管就成为设计的难题。经通风设计人员与相关专业设计人员共同努力，确定采用在排风机上方设置混凝土平台，平台上布置风管，最终圆满解决了问题。⑼采用国外先进的污水处理工艺技术和设备，提高了污水处理效果和生产水复用率。本工程产生的污水主要有生活污水、碱性含油废水、脱盐水系统排水、循环水系统排污水、废乳液和磨削废液等。考虑污水种类的多样性和污水成份的复杂性，污水处理站采用国外先进的污水处理工艺技术和设备，设计处理能力940m3/d。污水经处理出水达到当地水污染物排放一级标准，其主要指标如下:pH6～9;BOD5＜20mg/L;COD＜60mg/L;氨氮＜10mg/L;悬浮物＜60mg/L;矿物油＜5mg/L;动植物油＜10mg/L;磷酸盐＜0．5mg/L;阴离子表面活性剂(LAS)＜4mg/L。处理后污水回用于厂区绿化、道路浇洒、循环水补充水等，提高了生产水复用率，节约了生产和生活用水。

3结论

该工程自2011年1月投产以来，生产工艺稳定，产品质量、成品率和生产效率等各项指标均达到或超过设计指标。所生产的CTP版铝版基质量国内领先并达到国际先进水平，产品在国内市场享有盛誉，且远销欧美等国际市场，为建设方取得了良好的经济效益。

作者：刘仲昱单位：中南大学材料科学与工程学院中色科技股份有限公司