铜合金带材车间毕业论文正文资料Word文件下载.docx
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主要设备有矫直机组、剪切机组、退火炉等设备。
1.4.3辅助生产区
辅助生产区的主要任务是为主要生产区提供辅助性的服务,保证生产的顺利进行。
如:
原料堆放区、成品堆放区、中间产品堆放区、废料堆放区、主电室、机修车间、计算机控制室、磨辊车间、金属打包车间等。
1.5厂址选择
一般来讲,铜板带加工厂有两种厂址选择方案,一为靠近原材料厂,二为靠近消费市场。
把加工厂建在靠近消费市场的地方,有利于开拓市场和提高服务质量,但对带材加工厂,其用户会遍及全国各地,因此把工厂建在某个消费相对集中的地区,必然会存在原料和成品的运输问题。
而厂址靠近原材料厂,其经济利益是显而易见的。
一些不利因素可以通过加强管理,在热点地区建立销售中心等方式弥补。
其优点主要有:
1.不需要长途运输铜锭,可节省运输成本200元/吨左右。
2.可得到一个较低的运行成本、仅电费就可节省150~450元/吨;
3.避免了治炼厂成品和铜加工的库存。
4.可减少板带加工厂的铜锭供销人员和费用。
本设计选择第一种方案,即在原料厂附近建厂。
我国主要产铜大省有江西、安徽、洛阳等。
但是如果将这些产铜大省优劣加以比较的话,安徽铜工业发展的前景是显而易见的。
据国内有关专家介绍,中国加入WTO以后,很难与国外,特别是与澳大利亚的铜工业相抗衡。
安徽芜湖距离南京不到100公里,是全国的铁路和水路交通的枢纽,而且该地人力资源丰富。
故安徽发展铜工业优势十分明显。
从以上分析可见,在安徽芜湖建厂是比较符合要求的。
1.6设计任务
本次车间设计在对安徽楚江精诚铜业有限公司及广州铜材厂的相关工艺和设备进行调研之后,新建一个年产2万吨铜合金带材的生产车间。
其中包括如下任务。
1.技术任务
1)确定产品品种、规格、质量标准及年产量。
2)确定产品的生产方案及生产工艺过程,选取主要设备确定其必要的数量。
3)选择与计算辅助设备。
4)计算完成年计划产量所需的原料,材料及动力消耗。
5)提出动力、运输、照明、采暖、通风、供水、排水等各项设计要求。
6)计算车间所需面积,车间内主要设备与辅助设备的布置。
7)确定厂房形式和主要尺寸,画出车间平面布置图,提出安全环保等措施。
2.组织任务
确定车间的生产劳动组织,确定职工人数及编制,制定劳动定额等。
3.经济任务
计算及制订基本建设投资额,生产预算,计划单位产品成本和综合技术经济指标。
第二章车间工艺设计
2.1生产方案的选择
2.1.1产品方案的编制
产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名称、品种、规格、状态及年计划产量。
产品方案是进行车间设计的主要依据,根据产品方案可以选择设备和确定生产工艺。
编制产品方案应遵循以下原则:
(1)国民经济发展对产品的要求
根据国民经济各部门对产品数量、质量和品种等方面的需要情况,既考虑当前的急需,又要考虑将来发展的需要。
(2)产品的平衡
考虑全国各地生产的布局和配套加以平衡。
(3)建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等的可能性。
根据市场调研及上述原则,本设计中所确定的产品方案如表2-1所示。
2.1.2计算产品的选取
车间拟生产的产品品种、规格及状态组合起来可能有数十种、数百种以上。
但是,在设计中不可能对每种合金的每一个品种、规格及状态都进行详细的工艺计算。
为了减少设计工作量,加快进度,同时又不影响整个设计质量,可以将各类产品进行分类编组,从中选择典型产品作为计算产品。
选择计算要注意以下几点:
(1)有代表性:
这些计算产品从车间总体来说,在合金、品种、规格、状态、产量和工艺特点等方面必须具有代表性。
(2)通过所有的工序:
指所选的计算产品要通过各工序,但不是说每一种计算产品都通过各工序,而是对所有计算产品综合来看的。
(3)所选的计算产品要与实际相接近。
(4)计算产品要留一定的调整余量。
根据产品方案和计算产品的选取原则,本设计计算产品如表2-2所示。
表2-1产品方案表
品种
牌号
状态
规格mm
参考标准
厚度
宽度
普通黄铜带
H62
H65
H68
M
Y2
Y
T
0.05~0.2
≤300
GB/T2059-2000
>0.2~0.49
≤600
0.5~2.0
≤1000
水箱主片和水室用黄铜片
0.7~1.2
100~600
灯饰、制锁等制件用黄铜带
H90
0.05~1.5
30~125
0.12~2.0
散热器冷却管黄铜带
H70
0.1~0.18
20~300
电容器专用黄铜带
0.10~1.0
100~300
0.10~0.80
80~280
钟表用黄铜带
Y、Y2
T、M
0.15~0.50
>0.50~1.20
表2-2计算产品表
序号
合金牌号
产品规格
年产量T
技术标准
用途
1
0.43×
315
5600
装饰、服辅等用黄铜带
2
1.5×
210
2400
灯饰、制锁等制件
3
0.8×
206
8400
4
0.18×
198
3600
电器等用黄铜带
2.1.3产品及技术标准
1.板带箔
带材与板材的区别主要是宽度和长度。
一般把宽度在600mm以下,长度大于6000mm的称之为带材,而宽度范围在600~3000mm、长度小于6000mm的谓之为板材。
但这只是个大体范围,并没有严格的界限。
带材按厚度也常说薄带和厚度。
带材的厚度通常为0.05~2.0mm,大于1.2mm的为厚带,厚度小于0.05mm的为箔。
2.产品标准与技术要求
对产品的牌号、规格、表面质量以及组织性能等方面的要求统称为产品的技术要求。
产品标准可以分为国家标准(GB)、冶金工业部标准(YB)、企业标准(QB)等。
产品标准一般包括以下内容。
(1)规格标准:
规定产品的牌号、形状、尺寸及表面质量,并且附有供使用参考的有关参数等。
(2)性能标准:
规定产品的化学成分、物理机械性能、热处理性能、晶粒度、抗腐蚀性、工艺性能及其他特殊性能要求等。
(3)试验标准:
规定做实验时的取样部位、试样形状和尺寸、实验条件以及试验方法等。
(4)交货标准:
规定产品交货、验收时的包装、标志方法及部位等。
本设计中技术标准是GB/T2059—2000,外形尺寸标准是GB/T17793—1999。
3.计算产品的有关性质和用途
(1)合金的化学成分
本设计中材料的成分严格参照GB/T2059—2000,各计算产品的化学成分如表2-3所示。
表2-3加工黄铜的化学成分
Cu
Fe
Pb
Sb
Bi
P
Zn
杂质总量
60.5-63.5
≤0.15
≤0.08
≤0.005
≤0.002
≤0.01
余量
≤0.5
63.5-68
≤0.1
≤0.03
≤0.3
(2)合金的性能和用途
各计算产品的物理性能、化学性能、用途如表2-4、2-5所示。
表2-4计算产品的物理性能
物理性能
计算产品牌号
液相点,℃
906
936
固相点,℃
899
密度,g/cm3
8.43
8.47
热导率,W/(m·
K)
108.86
119.74
电阻率,10-6ω·
m
0.071
0.069
表2-5计算产品的化学性能、用途
化学性能
计算产品牌号、状态
硬态
软态
抗拉强度,104MPa
600
330
700
320
屈服点σs
110
500
/
弹性极限σe
420
80
450
70
疲劳强度σN
145
120
135
伸长率δ
49
48
步氏硬度
164
56
断面收缩率φ
60
弹性模量,104MPa
10
10.5
特性、用途
具有很高的强度;
塑性好,切削加工性好,易焊接,耐蚀性好,可用于制夹线板、环形件、垫圈等
有足够的机械性能和加工性能,可用于制各种小五金件、机器部件等
2.1.4生产方案的选择
所谓生产方案是指为完成设计任务书中所规定的产品的生产任务而采取的生产方法。
根据设计规模、产品质量及技术经济指标的要求,考虑当时当地的具体条件、找出合理的生产方案。
生产方案的选择与设备的选择密切相关,二者应同时加以考虑,确定生产方案时主要考虑以下几点:
(1)金属与合金的品种、规格、状态及质量要求。
品种和规格不同,所采用的生产方案就不同,那么设计的车间就有很大的差别。
(2)年产量的大小。
产量不仅决定工艺过程的特点,同时也对设备选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的影响。
(3)投资、建设速度、机械化与自动化程度、劳动条件、工人与管理人员的数量以及将来的发展。
主要考虑经济效果,采用那种方案合理,适合建厂原则,在设计时可比照一个厂,特别是比较成熟的工艺。
板带材常用的生产方案按轧制方式可分为块式法和带式法。
按铸锭的开坯方式分,有热轧法和冷轧法。
(1)块式法
块式法一种老式的生产方法。
它是将锭坯经过热轧或冷轧,再剪切成一定长度的板坯,直至冷轧出成品的方法。
其特点是设备简单,投资少,操作方便,灵活性大,调整容易;
其缺点是生产效率低,劳动强度大,中间退火次数多,生产周期长,耗能大,金属工艺损失大,成品率低,产品品质不易控制。
可以在产量小、品种多、建设周期短的中、小型工厂中采用的。
(2)带式法
带式法一种近代的大生产方式,它是将锭坯经过热轧开坯,卷取成卷进行冷轧,最后剪切成板或分切成带的生产方法。
特点是采用大铸锭,进行高速轧制,易于连续化、机械化的大生产,劳动生产效率高,单位产品能耗少,可采用高度自动化控制产品品质好,劳动强度小,生产条件好;
缺点是设备复杂,一次性投资大,建设周期长,灵活性差。
适合于产量大、规格大,品质要求高的生产,是大型工厂所采用的生产方法,虽然投资大、建设周期长。
特别是由于技术的高度进步,坯料和带材可以通过焊接,卷重可达2吨以上。
带式法正向连续化、自动化、大型化、高精度化发展。
带式法生产主要采用二辊或四辊可逆式轧机、多机架连轧机进行成卷的轧制。
近年来许多国家还采用了行星轧机、摆式轧机、多辊轧机等生产带材、箔材。
而为了控制板形,70年代初相继开发了各种新轧机与新技术,其辊系结构、辊形及调节方式各有特色,主要采用的是移辊技术、对辊交叉等技术,这新轧机主要有:
HC轧机、CVC轧机、UPC轧机、PC轧机、FFC轧机等。
在中厚板生产中,为了提高成材率,开发了平面形状控制法。
为了提高产品精度,开发了极薄带异步轧制技术。
(3)热轧法
它是除了锡锌铅青铜、高铅黄铜等极少数品种外,都要经过热轧工艺过程。
对于热轧状态的产品,都是由热轧直接轧制而成的。
热轧方法是铸坯加热后进行轧制的生产方法,它充分利用了金属的高温塑性和低变形抗力,采用大压下率来提高生产率,达到高效、节能的目的。
但热轧生产的产品尺寸偏差大,表面品质差、性能不易控制。
所以,热轧法生产多用来生产板或带坯,以及精度要求不高的产品。
(4)冷轧法
它是采用较小尺寸的锭坯或热轧板坯,在锭坯不加热的情况下,进行轧制的一种方法。
它是用于不能在热状态下成形的合金,以及各种硬状态、软状态、热处理状态的产品,都要经过冷轧。
虽然冷轧加工率小、中间需要多次退火,生产率不如热轧高的缺点,但仍然是现在生产中被广泛采用的主要方法。
通过生产方案的比较与选择,以及本设计的要求,本车间工艺采用带式法热轧供坯—冷轧的生产方案。
2.2生产工艺流程
所谓生产工艺流程就是把产品的生产工艺按次序排列起来。
每种产品都要根据合金的特性、品种、类型以及技术条件的要求,合理的选择生产方法和工序,以确保生产出品质合格的产品。
确定车间生产工艺流程是工艺设计中的一项重要工作,它直接关系到整个设计能否满足设计任务书的要求。
制定生产流程总的原则是:
节能、高效、保质、污染少和经济。
(1)充分利用合金的塑性,尽可能地是整个流程连续化,尽可能地减少中间退火及酸洗工序,轧制道次少,生产周期短,劳动生产效率高。
(2)产品品质满足技术条件要求,产品率高,生产成本低。
(3)结合具体设备条件,各工序合理安排,设备负荷均衡,既保证设备安全运转,又能充分发挥设备潜力。
(4)劳动条件好,对人身无害、对周围环境污染少或无污染。
1.生产工艺流程图
本设计中采用的生产工艺流程图如图2-1所示。
2.计算产品的生产工艺流程
将各计算产品的生产工艺流程归结如下,见表2-6所示。
从表中可以看出,不同状态的铜合金,其工艺规程也不同。
根据供货状态的不同,所经的工序有所区别。
M状态的产品最后要进行成品退火,而Y状态的产品则不需要。
2.3工艺叙述
2.3.1供锭
1.锭坯的尺寸
锭坯的尺寸应考虑产品的品种、规格,考虑生产规模、设备条件和铸造方法等因素,选择锭坯的尺寸要综合考虑,因为增加锭坯的厚度,可以减少整个工序的辅助时间,提高设备发利用率;
锭坯越厚几何废料和工艺损失越少,锭坯尺寸越大就越有利于连续化的生产。
但是过厚的锭坯会带来严重的偏析,以及铸造和
轧制上的困难,但是现在连续化生产的锭坯已经不受这个限制。
铸锭的宽度主要由成品宽度确定,一般考虑轧制时的宽展量和切边量,然后去成品宽度的整数倍作为铸锭的宽度。
铸锭宽度可用下式计算:
B=nb+△b-△B
式中:
b——成品宽度,mm;
n——成品宽度的倍数;
△b——总切边量,mm;
△B——热轧宽展量,mm;
根据计算产品的规格,本设计所选铸锭尺寸如表2-7所示。
M
Y
Y2
图2-1生产工艺流程图
表2-6计算产品的生产工艺流程
工序
流程号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
0.80×
供货状态
熔铸
Ο
铣面
加热
热轧
5
6
粗轧
7
剪切
8
退火
9
酸洗
中轧
11
12
13
精轧
14
15
16
矫直剪切
17
验收
18
包装
19
入库
表2-7铸锭尺寸规格
产品牌号、规格
铸锭规格(长×
宽×
厚),mm
H620.43*315
1800×
305×
H621.5*210
200×
H650.8×
193×
H650.18*198
186×
2.锭坯的质量要求
通常对轧制用的锭坯品质提出如下要求并严格检查:
锭坯的化学成分及宏观组织应符合标准的规定;
尺寸及偏差应满足工艺的要求,以防止因厚度偏差过大而影响轧制过程中的品质;
严格检查表面品质,不但要求表面无缺陷,还要保证表面铣削刀痕不超出规定,以及修理合格;
要求铸锭内部没有缩孔、气孔、夹杂、偏析及裂纹等缺陷。
2.3.2热轧
热轧是指金属及合金在再结晶温度以上的轧制过程。
一般金属热轧时温度较高,但室温下产生再结晶的铅、镉和锡等,室温轧制也属热轧。
热轧的特点如
(1)能显著地降低能耗,所以凡能热轧开坯的金属都采用热轧。
(2)改善了金属及合金的加工性能。
因为热轧将铸造状态的粗大晶粒破碎,显微裂纹愈合,减少或消除铸造缺陷。
所以热轧能把低塑性铸态组织转变为塑性较高的变形组织,改善了加工性能。
(3)热轧可采用大铸锭、大压下量轧制。
这不仅提高了生产率,而且为提高轧制速度,实现轧制过程连续化及自动化创造了条件。
但是,热轧产品的尺寸难以控制,精度较差;
热轧难以控制产品所需几学性能,强度指标较低,而且性能波动范围大;
高温下金属氧化等原因,产品表面质量不高。
因此,有色金属板带材生产中,热轧绝大部分只是为冷轧提供坯料。
1.热轧温度
热轧温度包括热轧开轧温度和终轧温度。
(1)开轧温度合金的状态图是确定热轧温度范围最基本的依据。
理论上热轧开轧温度取合金熔点温度的0.85-0.90左右,但应考虑低熔点相的影响。
热轧温度过高,容易出现晶粒粗大,或晶间低熔点相的熔化,导致加热时铸锭过热或过烧,热轧时开裂或轧碎。
塑性图在一定程度上反映了金属的高温塑性情况,它是确定热轧温度范围的主要依据。
根据塑性图可以选择塑性最高、强度最小的热轧温度范围。
(2)终轧温度塑性图不能反映热轧终了金属的组织与性能。
当热轧产品组织性能有一定要求时,必须根据第二类再结晶图确定终轧温度。
终轧温度要保证产品所要求的性能和晶粒度。
温度过高晶粒粗大,不能满足性能要求,而继续冷轧会产生轧件表面桔皮和麻点等缺陷,当冷轧加工率较小时,还难以消除。
终轧温度过低引起加工硬化,能耗增加,再结晶不完全导致晶粒大小不均及性能不合。
终轧温度还取决于相变温度,在相变温度以下,将有第二相析出,其影响由第2相的性质决定。
一般会造成组织不均,降低合金塑性,造成裂纹以致开裂,终轧温度一般取相变温度的0.65-0.7左右。
部分铜合金的热轧温度范围见表2-8所示。
2.热轧速度
为了提高生产率,保证合理的终轧温度应采用高速轧制。
但是,热轧过程中硬化和软化过程的转化方向,关键取决于变形速度,而轧制速度是影响热轧变形速
表2-8铜合金热轧温度
合金
开轧温度,℃
终轧温度,℃
H96、H90
800~850
470~700
H80、H70、H68
750~800
450~700
H65、H62
H59、HPb59-1
650~800
度的一个重要因素。
可见,热轧速度不仅直接影响生产率,还通过变形速度影响金属的塑性。
如果提高轧制速度有利于金属塑性增加过程的进行,应提高轧制速度。
相反,如果提高轧制速度使金属向塑性减小的过程进行,应降低轧速。
对于变速可逆式轧机,开始轧制时为有利于咬入,轧制速度较低,咬入后升速至稳定轧制,轧制速度较高;
即将抛出时降低轧制速度,实现低速抛出。
这速度有利于减少温降和提高轧机的生产率。
生产中根据不同的轧制阶段,确定不同的热轧速度制度。
一般可分为3个阶段:
(1)开始轧制阶段因为钢锭厚而短,绝对压下虽较大,咬入困难,而且是变铸造组织为加工组织,以免铸锭缺陷引起轧裂,所以采用较低的轧制速度。
(2)中间轧制阶段为了控制终轧温度和提高生产本,只要条件允许,应尽设采用高速轧制。
(3)最后轧制阶段因轧件薄而长,温降大使轧件头尾和中间温差大,为保证产品性能与精度,应根据实际情况选用适当的轧制速度。
有色金属热轧时变形速度范围。
对重有色金属的变形速度,铜为8-10S-1,黄铜H68、H70、H90为6-18S-1。
本设计中热轧机采用φ50
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