大学课件-金属压力加工车间设计

1、20 七月 2022压力加工车间设计教师：彭良贵材料成型及控制工程专业卓越班课程20 七月 2022压力加工车间设计课程本课程在材料成型及控制工程专业课程体系中的地位：数学与自然科学类工程基础类专业类工程实践与毕业设计专业基础类人文社会科学类创新类专题选修课群压力加工车间设计讲解车间设计的基本原则、基本方法和基本内容，介绍现代加工技术，培养独立进行车间设计的能力。20 七月 2022压力加工车间设计课程主要内容第一篇 车间设计总论 第一章 车间设计总论 第二章 可行性研究第二篇 车间工艺设计 第三章 生产方案选择 第四章 生产工艺流程 第五章 设备选择 第六章 工艺计算与金属平衡 第七章 设备

2、负荷计算 第八章 车间平面布置与立面尺寸 第九章 劳动组织与技术经济指标第三篇 车间厂房与辅助设施设计 第十章 厂房设计 第十一章 电力设施 第十二章 车间供水与排水 第十三章 供热与供气 第十四章 环境保护20 七月 2022压力加工车间设计课程本课程在工程教育专业认证中有关毕业要求达成度评价中的相关指标点：工程知识问题分析设计/开发解决方案研究使用现代工具工程与社会环境和可持续发展职业规范个人和团队沟通项目管理终身学习具有运用专业基础知识分析材料成形问题的能力，能够设计材料成形复杂工程问题的工艺方案，在材料成形工艺设计中体现创新意识并考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素。掌握工程管

3、理原理和经济决策方法，以及掌握企业财务管理知识，能够在解决实际工程问题时应用工程管理原理和企业财务管理方面的知识。20 七月 2022压力加工车间设计课程本专业培养的人才应既有坚实的理论基础，又有较强的实践能力和工程职业素养，注重成形过程的绿色化和智能化，能在材料成形领域的进步和发展方面进行创造性的工作。本专业主要为冶金、机械、汽车、航空航天、船舶、建筑、电子等行业输送所需的人才，毕业生可从事科学研究、技术开发、工程设计和管理等工作。材料成型及控制工程专业培养目标：20 七月 2022目前宏观经济形势：压力加工车间设计课程（钢铁行业形势、汽车行业形势、高铁产业、核电产业）对外开发在经济新常态下

4、的课程设置思考：对内改革 一带一路（亚投行/丝路基金） 区域自贸区谈判 人民币国际化 顶层设计 大众创业万众创新 工业4.0/中国制造2025 互联网+、+互联网、大数据 两个一百年 (中国梦) 十三五规划落脚点：企业创业、企业搞活、企业做大做强、企业创新工厂设计、车间设计（全球视野）20 七月 2022压力加工车间设计课程课程学时安排：上课时间：2016.9.52016.10.13； 单周周二、周四各一次课，双周周二一次课；总学时： 24正课课时： 18习题课时： 4考试课时： 2课程考核形式：出勤10% + 课堂表现20% + 平时作业情况30% + 期末考试40%20 七月 2022参考

5、书籍：压力加工车间设计课程20 七月 2022课程开始压力加工车间设计课程20 七月 2022第一章车间设计总论授课教师：彭良贵压力加工车间设计课程20 七月 2022第1章 车间设计总论 1.1 车间设计的目的、任务 1.2 车间设计的依据 1.3 厂址选择 1.4 金属压力加工企业总平面图与运输 1.5 设计程序与设计工作的原则 1.6 车间工艺设计的任务与说明书的编制（略） 本章主要内容：20 七月 20221.1 车间设计的目的与任务车间设计的目的：建设新企业；扩建老企业；改建老企业。车间设计的任务： 1）对需建设的企业做出技术和经济的详细规划； 2）确定出企业的生产经济状况，技术经济

6、指标及施 工的组织方法等。（无中生有、异地布局）（规模效应、配套集聚）（技术革新、流程优化）20 七月 20221.1 车间设计的目的与任务设计任务书车间设计文件工艺设计设备选型平面布置供水排水运输照明供电供气采暖通风技术经济土建厂房劳动组织生产方案20 七月 20221.2 车间设计的依据设计任务书是进行车间设计的依据，来自于投资方根据市场调研做出的决策文件。设计任务书的基本内容： 产品大纲（生产规模、品种规格）； 生产方案 基础条件（建厂地址/范围、水文地质、气象、原燃料、 动力、供水供暖、运输等） 技术水平、经济效益 投资、劳动定员 环保情况20 七月 20221.3 厂址选择厂址选择：

7、建厂地区确定 设计任务书规定；建厂地址的选择会同有关部门择优选择。建厂地区选择考虑项：（1）符合国家工业布局的基本原则，符合国家产业政策；（2）原料、燃料、动力来源与运输条件；（3）适当靠近产品销售地区；（4）自然条件好，有适宜的气候条件；（5）能就近取得足够的建筑材料；（6）与其它企业协作方便；（7）满足国防上的要求。胡焕庸线20 七月 2022建厂地址选择考虑项：（1）厂区面积与外形满足总平面布置的要求；（2）工程地质和水文地质满足建厂的要求；（3）适应城市总体规划；（4）运输条件满足工厂生产要求；（5）距电源和水源最近；（6）公用设施、环保设施配套；（7）选择合适的职工生活区。1.3 厂

8、址选择20 七月 20221.3 厂址选择最新钢铁产业政策：钢铁产业调整政策（2015年修订）_征求意见稿；产业结构调整指导目录（2015年修订） （鼓励类p16 - 限制类p84 - 淘汰类p106）2013年全球粗钢产量统计20 七月 2022宝钢湛江钢铁基地武钢防城港钢铁基地山东钢铁日照钢铁基地首钢曹妃甸钢铁基地1.3 厂址选择20 七月 20221.4 工厂总平面图与运输金属压力加工企业是由生产车间和各种辅助车间组成的。各车间的相互位置上的关系即构成工厂的总平面布置图。生产车间：直接制造各种加工产品的车间；辅助车间：为生产部门服务的车间。钢铁企业：生产车间：炼铁 - 炼钢 - 连铸 -

9、 轧钢辅助车间：磨辊、动力、 机修、电修、 质检、理化、 气体、运输等有色企业：生产车间：冶炼 - 熔铸 - 加工 （挤/压/拉/拔）20 七月 20221.4 工厂总平面图与运输总图布置应以生产物流合理化为依据，在厂区范围内根据生产、使用、安全和卫生等要求，综合利用环境条件，合理的确定场地上的车间、仓库、运输线路、工程管道及其建筑物的平面位置。工厂平面布置图形式： 纵向布置（串联布置） 主要车间按工艺流程纵向布置。 横向布置（并联布置） 物流交叉和迂回现象比较严重。20 七月 20221.4 工厂总平面图与运输总平面布置图直接决定运输线路和物流量的大小。企业运输包括企业外部运输和企业内部运输

10、。外部运输： 主要包括原材料、燃料和辅助材料的运入和成品运出。运输方式 有水运、铁路、公路及航空运输。运输方式的选择需考虑费用、交货期等。内部运输： 主要指料场、仓库至车间、以及车间之间的货物（包括原料、燃料、辅助材料、半成品、成品、废料及废渣等）运输。运输方式有辊道、运输链、运输皮带、桥式吊车、起重机、电 瓶车、轨道车等。20 七月 20221.4 工厂总平面图与运输车间和其他构筑物布置符合产品生产工艺流程要求，以使原材料、半成品和成品运输线最短，防止交叉和往返运输；总平面图编制原则和要求宝钢钢铁生产工艺流程示意20 七月 20221.4 工厂总平面图与运输动力车间应尽量靠近生产车间，并兼顾

11、其他辅助车间；高压电缆电力电缆20 七月 2022工厂与外部铁路、公路、给排水、高压线路以及燃气管道铺设合理；京唐热轧平面布置图1.4 总平面图与运输20 七月 20221.4 总平面图与运输考虑职工的生活、工作等方面的安全与方便，注意环境保护；考虑风向条件：厂前区在上风向，放射有害气体设施宜在下风向；按生产性质、防火以及卫生条件，将同类性质车间及辅助设施布置在同一区域；根据防火规程，在规定地点设消防站；生活福利设施应靠近生产车间。原则上不建住宅或职工宿舍通勤车指企业接送员工上下班的班车，不以盈利为目的，通常有固定的时间和行驶路线。京唐热轧生产流程及废物排放20 七月 20221.5 设计程序

12、与设计工作的原则遵守国家法律法规；贯彻执行国家经济建设方针、政策，提高经济效益和社会效益；从全局出发，服从国家或地区对产品的需求；从实际出发，确定设计标准，对生产工艺，主要设备，主体工程做到先进、合理、可靠、经济、美观；注意综合利用和环境保护，做到可持续发展；节约能源；节约用地；合理使用劳动力；立足于自力更生。车间设计工作原则20 七月 20221.5 设计程序与设计工作的原则车间设计程序可行性研究 ：调查、论证（技术上是否可行、经济上是否合理等） 初步设计 ：具体工艺方案、设备选型、各专业技术参数确定等 施工设计 ：建（构）筑物施工文件及图纸 平面总图施工条件图施工图参考示例：攀钢新增超快速

13、冷却装置初步设计20 七月 2022结束！第1章 车间设计总论 20 七月 2022第1章 车间设计总论 “以生产实习单位为对象，简述其厂址选择考虑的因素，简要画出该单位的总平面布置图，并指出实习单位总平面布置属于哪种形式。”作业20 七月 2022第二章可行性研究授课教师：彭良贵压力加工车间设计课程20 七月 2022第2章 可行性研究 2.1 可行性研究目的、任务与作用 2.2 可行性研究的内容 2.3 可行性研究的步骤 2.4 可行性研究报告的内容 本章主要内容：20 七月 2022第2章 可行性研究 如何化解钢铁过剩产能？ 减量置换，调结构； 扩大出口； 海外建厂； 如何化解环保压力？

14、 企业关停转 脱硫脱硝等环保技术 环保搬迁钢铁企业面临的挑战与机遇：石家庄钢铁环保搬迁重庆钢铁整体环保搬迁武安围城钢铁企业整合搬迁唐山渤海集团沿海搬迁山东钢铁日照精品钢铁基地宝钢湛江钢铁基地武钢防城港钢铁基地武钢计划在利比里亚，鞍钢计划在印尼、马钢计划在哈萨克斯坦、河北钢铁计划在南非建设合资钢铁厂邢台德龙钢铁在泰国；南钢、霸州新亚金属制品公司，武安永诚铸业在印尼、秦皇岛通联集团在老挝的钢铁项目项目可行性研究20 七月 20222.1 可行性研究目的、任务与作用可行性研究的目的：可性性研究的任务：是对所拟建工程项目从有关的各方面进行调查和综合论证，为拟建项目提供科学依据，从而保证所建项目在技术上

15、先进可行，经济上合理有利。对项目建设的原因、资源、市场、厂址、规模、工艺技术、外部条件、投资效果、风险等进行调研，综合论证，做出明确的结论，为投资决策做依据。20 七月 20222.1 可行性研究目的、任务与作用可行性研究的作用：作为确定建设项目，编制初步设计的基础；作为向银行贷款筹措资金的依据；作为有关部门互相签订协议、合同和互相承担责任、建立协作关系的依据；作为向当地政府申请建设执照的依据；作为安排科研和设备试制的依据。20 七月 20222.1 可行性研究目的、任务与作用项目可行性研究与商业计划书的区别项目可行性论证报告主要侧重于项目本身技术方面的分析，同时也针对项目实施所带来的经济效益

16、进行评估，但项目可行性论证报告一般并不涉及项目实施中管理因素、人的因素和对投资人在利益方面的回报以及回报的方式等方面的内容。商业计划书除了论述产品市场、技术及产业模式等内容外，还包括经营战略、营销策略、管理者团队、财务规划、资金需求、投资者回报方式等。 内容侧重点不同 受阅人群不同项目可行性论证报告主要供公司决策层和管理层提供项目上马决策参考；商业计划书主要供投资人参考，以其赢得其关注及项目投资。20 七月 20222.2 可行性研究内容可行性研究内容：市场对产品的需求情况研究，提出产品方案及建设规模等；工艺技术的研究，明确技术成熟度、提出技术方案等；工程条件研究，明确资源来源、厂址气象、水文

17、地质、交通运输、水电动力、建筑施工等；劳动组织研究，提出劳动力来源及费用预估、人员培训、工程进度、工厂组织架构设想等；资金和成本的研究，提出建设投资总额、资金筹集方式及成本分析 ；经济效果研究，预计项目投资回报率、盈亏平衡点并给出不确定分析等。20 七月 20222.3 可行性研究步骤可行性研究步骤：步骤1：产品需求及市场调研 阶段目标是形成调查报告（国内外市场情况、技术现状及展望、 典型生产厂的生产工艺、产品品种、规格、产量、价格等）步骤2：资料分析提出多种方案 ；步骤3：方案比较 ，择优； 步骤4：编制可行性研究报告。可行性研究阶段划分：机会研究初步可行性研究最终可行性研究20 七月 20

18、222.4 可行性研究报告的内容可行性研究报告总说明承办企业的基本情况与条件生产规划物料供应规划厂址选择及平面布置图技术与设备土建工程内容与工程量人员培训计划项目实施计划与进度要求建设资金经济分析及经济效果评价（技术选定、主要设备选定）（原材料、辅助材料、维修材料；水电气等）（产品方案）（成本、盈利、收益率、投资回收期）（盈亏分析、敏感性分析）20 七月 2022结束！第2章 可行性研究 20 七月 2022第三章生产方案选择授课教师：彭良贵压力加工车间设计课程20 七月 2022第3章 生产方案选择 3.1 产品方案的编制 3.2 生产方案的选择本章主要内容：20 七月 2022金属压力加工

19、车间典型产品 钢材产品：20 七月 2022金属压力加工车间典型产品 铝及铝合金产品：20 七月 2022铜产品广泛应用于高新技术产业及信息、电子、航空、汽车、家电、建材、电力等领域。主要产品包括铜精矿、阴极铜、铜管、铜板、铜片、铜棒、铜带、铜条、铜线、铜管道管件、杂件和各种锻、压铸件等。高精度变压器铜带黄铜带引线框架异型铜带铜轧卷铜冷却壁板汽车同步器齿环及齿环管铜及铜合金产品铜线金属压力加工车间典型产品 20 七月 2022稀有稀土产品稀有稀土有色金属产品以钼、钛、金、银、铅、锌、锆、钨、钽、铌、铪、镍为代表的。其中，钼及其合金广泛应用于冶金、农业、电气、化工、环保和宇航等部门；钛及钛加工产

20、品在航空航天、石油化工、冶金电力和体育及旅游用领域有着广泛的应用。金属压力加工车间典型产品 20 七月 20223.1 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、牌号、状态、年产量及其生产比例。实例1：伊朗穆巴拉克2000mm热轧产品方案实例2：马鞍山钢铁有限公司1580mm热轧产品方案车间工艺设计的主要依据是设计任务书，其中的产品方案对设备的选择和生产工艺的确定至关重要。20 七月 20223.1 产品方案的编制 计算产品的选择： 有代表性产量大，品种、规格、状态、工艺特点均具有代表性； 尽量通过所有工序； 所选的计算产品与实际生产相接近； 计算产品要留

21、有适当调整余地。20 七月 20223.1 产品方案的编制 产品方案编制原则： 国民经济发展对产品要求； （支柱产业市场需求 房地产/铁公机 汽车 大飞机） 产品平衡； （辐射半径产品布局和差异化 山钢日照 基地与日照钢铁 ） 建厂地区条件，生产资源，自然条件，投资等可能 （唐山地区与攀西地区 内陆地区与沿海地区） 对各类产品的分类，编组，牌号，化学成分，品种，规格尺寸及公差，交货状态，技术条件，机械性能，验收规程，试验和包装等均按标准规定。20 七月 20223.1 产品方案的编制 产品标准与技术要求：产品的技术要求：针对产品的牌号、规格、表面质量以及组织性能等 方面提出的需达到的要求即统称

22、为产品的技术要求。由于产品的使用条件不同，不同用户对产品的技术要求也会有所差异。企业应按产品标准组织生产。 化学成分及控制偏差要求 尺寸控制精度要求（厚度、宽度、定尺长度） 表面质量要求 板形质量要求 力学性能、特殊工艺性能、特殊物理化学性能要求 微观组织相、晶粒度等20 七月 20223.1 产品方案的编制 产品标准的内容： 规格标准 （规定产品的牌号、形状、尺寸及表面质量等） 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、 抗腐蚀性能、工艺性能及其他特殊性能要求等） 试验标准 （规定取样部位、试样形状和尺寸、试验条件及试验方法等） 交货标准 （规定产品交货、包装、标志方

23、法及部位）20 七月 20223.1 产品方案的编制 国家标准：指对全国经济、技术发展有重大意义而必须在全国范围 内统一的标准，用代号“GB”表示。部颁标准：指国家标准中暂时未包括的产品标准和其他技术规定， 或只用于本专业范围内的标准。如原冶金工业部标准 ，用代号“YB”来表示。企业标准： 指在尚无国家标准和部颁标准的情况下由企业制定的标 准，用代号“QB”来表示。产品标准可分为：国家标准、部颁标准和企业标准三类。不锈钢国家标准参考20 七月 2022产品标准的高低，直接反映了企业生产技术水平和质量管理水平高低。 冷轧生产标准（低碳钢为例）： 欧标 EN 10130-1999, DIN 162

24、3-(1)-1983 美标 ASTM A1008-02el 日本JIS标准 JIS G3141-1996 日本JFS标准 JFS A2001-1998 中国标准 GB/T 5213-2001 国际标准 ISO 3574-1999 企业标准 Q/BQB 402-2009 标准对照 (宝钢牌号对照)3.1 产品方案的编制 20 七月 20223.2 生产方案的选择 生产方案是指为完成产品方案所规定的产品的生产任务而采取的生产方法。钢材生产方案有色金属产品生产方案20 七月 20223.2 生产方案的选择 钢材生产方案板带生产中厚板生产特厚板生产热轧带钢生产冷轧带钢生产型钢生产钢管生产棒材生产极薄带

25、材或箔材：60.0mm直缝钢管生产无缝钢管生产螺旋钢管生产线材生产轨梁生产H型钢生产异型钢等生产横断面形状有无焊缝及其形状20 七月 20223.2 生产方案的选择 钢材生产方案20 七月 20223.2 生产方案的选择 钢材生产方案之中厚板生产生产方式可分为：单机架轧制及双机架轧制单机架轧制三辊劳特轧机二辊轧机四辊轧机双机架轧制粗轧机精轧机+20 七月 20223.2 生产方案的选择 KHOUZESTAN STEEL CO. - KSC4,900 mm WIDE PLATE MILL20 七月 20223.2 生产方案的选择 粗轧机精轧机9000吨9200吨26,400 Kw28,000 K

26、w0 -40 /85转/分0 -50 /120转/分最大辊径时，4.98m/s最大辊径时 7.04m/s21,528 kNm21,528 kNm23,056 kNm（200%）23,056 kNm（200%）23,438kNm（225%）23,438kNm（225%）24,202kNm（275%）24,202kNm（275%）最大压下量45mm45mm最小弯辊力1700KN1700KN最大弯辊力4000KN4000KN首秦4300mm双机架轧制20 七月 20223.2 生产方案的选择 钢材生产方案之热轧带钢生产生产方式可分为：热连轧法、叠轧法、炉卷轧制法等热连轧法薄板坯连铸连轧CSP传统长流

27、程热轧短流程热轧ESP、Castrip20 七月 20223.2 生产方案的选择 钢材生产方案之热轧带钢生产生产方式可分为：热连轧法、叠轧法、炉卷轧制法等热连轧法薄板坯连铸连轧长流程热轧短流程连轧高炉电弧炉精炼炉冷却线传统热连轧冷却线隧道炉结晶器20 七月 20223.2 生产方案的选择 CSP生产线20 七月 20223.2 生产方案的选择 连铸机大压下轧机高速飞剪层流冷却精轧机感应加热摆剪转鼓剪高压除鳞地下卷取机推废ESP短流程生产线Castrip短流程生产线20 七月 20223.2 生产方案的选择 炉卷轧制线产品为板或卷产品为卷20 七月 20223.2 生产方案的选择 钢材生产方案之

28、冷轧带钢生产单机架可逆轧制双机架可逆轧制3/4/5/6连续轧制20 七月 20223.2 生产方案的选择 钢材生产方案之型钢生产轧制法生产挤压法生产冷轧法生产热轧法生产热弯法生产挤压法生产冷拔法生产弯曲法生产锻压法生产焊接法生产冷弯法生产万能轧制法- 用万能轧机和轧边机交替地对金属进行加工。20 七月 20223.2 生产方案的选择 钢材生产方案之钢管生产热轧法生产热挤法生产皮尔格轧管机组自动式轧管机组连续式轧管机组三辊轧管机组狄舍尔轧管机组焊接法生产冷加工生产冷轧法生产冷拔法生产冷旋压法生产连续炉焊机组链式炉焊机组直缝电焊机组UOE直缝电焊机组螺旋电焊机组无缝钢管焊管20 七月 20223.

29、2 生产方案的选择 无缝管生产热挤压钢管直缝焊管螺旋焊管炉焊管UO焊管20 七月 20223.2 生产方案的选择 钢材生产方案之棒线材生产热轧法生产横列式轧制半连续式轧制连续式轧制宝钢高线生产工艺流程20 七月 20223.2 生产方案的选择 有色金属产品生产方案板带箔材生产带式轧制法块式轧制法热挤压法连铸连轧法管棒型材生产线材生产轧制法挤压法连续拉铸法挤压-拉拔法挤压法挤压-冷轧-拉拔法斜轧穿孔-或冷轧-拉拔法焊接-拉拔法粉末-压型-烧结-旋锻法连铸连轧法离心铸造法20 七月 20223.2 生产方案的选择 铜材生产方案之铜管生产轧制法生产水平连铸管坯- 三辊行星轧机生产棒料热挤压 - 三辊

30、行星轧机生产大圆盘转动带动三锥形辊公转、锥形辊同时又自转（围绕水平轴/棒料/管坯）Mandrel thrust blockClamping carriagePlanetary rolling millBending and coiling unitFlying cut-off unitQuenching unitTriangulation shape行星轧制法皮尔格轧制法20 七月 20223.2 生产方案的选择 铜材生产方案之铜管生产传统无缝管生产工艺Continuous billet caterExtrusion pressSpinner blockContinuous straight

31、drawing machineCold pilger millShaft melting furnace皮尔格轧管机工作原理图1-准备开轧；2-毛管喂入；3-开始轧制；4-轧制；5-轧制将结束；6-毛管喂入并旋转20 七月 20223.2 生产方案的选择 块状金属粉末金属熔炼、铸压、烧锭坯锻、轧、挤线杆线材拉、挤、轧熔炼、铸挤有色金属产品生产方案之线材生产20 七月 20223.2 生产方案的选择 生产方案的选择又称工艺路线的选择，其考虑的因素有：金属与合金的品种、规格、状态及质量要求 （有色/黑色； 管、棒、型、线、板、带、条、箔； 规格；质量 ；交货状态）年产量的大小 （机型选择：单机架/

32、双机架/多机架）投资规模、建设速度、装备水平、劳动条件、人员定额、发展规划等国家产业技术发展政策、环保政策等20 七月 20223.2 生产方案的选择 生产方案的比较 产品质量； 生产能力； 维护、操作、装备水平； 投资（设备投资，占地，厂房，辅助设施）； 综合效益（节能，降耗，安全，环保，达产周期等）。20 七月 2022第3章 生产方案选择 结合生产实习内容，试编制生产黑色金属（或有色金属）板材（或带材、或箔材、或型材、或棒材、或线材、或管材）车间的产品方案。要求：1）年产量自定； 2）内容包括钢种、规格、产量分配比例； 3）给出典型产品； 4）作业题目为“某年产量万吨的厂（车间）产品方案

33、” 例如：某年产量350万吨的2250mm热轧带钢厂产品方案小作业20 七月 2022结束！第3章 生产方案选择 20 七月 2022第四章生产工艺流程授课教师：彭良贵压力加工车间设计课程20 七月 2022第4章 生产工艺流程 4.1 制订生产工艺流程的依据 4.2 钢材生产工艺流程 4.3 有色金属材料生产工艺流程本章主要内容：20 七月 20224.1 制订生产工艺流程的主要依据生产工艺流程的制订是工艺设计中的一项重要工作，直接关系到整个设计能否满足设计任务书的要求。其制订过程主要考虑： 产品生产方法（依据） 产品技术条件要求（基础） 生产规模（出发点）产品品种生产线类型产品规格生产规模

34、生产工序设备选型产品质量生产方法产品方案生产方案20 七月 2022冶金压力加工4.1 制订生产工艺流程的主要依据20 七月 20224.2 钢材生产工艺流程钢材生产主要生产工序：热加工生产流程钢材生产工艺流程普碳钢/低合金钢生产流程合金钢生产流程冷加工生产流程（包括温轧）20 七月 20224.2 钢材生产工艺流程加工工艺制度之坯料选择轧钢坯料初轧坯料模铸钢锭连铸坯料方钢锭模圆钢锭模钢锭模钢锭方坯圆坯板坯异型坯坯料种类、尺寸、形状、重量的选择取决于产品质量、产量、上下游工序能力匹配、生产条件、设备条件及相关技术经济指标要求或制约。20 七月 20224.2 钢材生产工艺流程 铸坯洁净度（夹杂

35、物数量、类型、尺寸、分布） 铸坯表面质量（表面裂纹、夹渣、气孔） 铸坯内部质量（内部裂纹、夹杂物，中心疏松、缩孔、偏析） 铸坯形状缺陷（鼓肚、脱方、椭圆）表面缺陷清理表面氧化铁皮清理坯料预先热处理（合金钢）加工工艺制度之坯料预处理20 七月 20224.2 钢材生产工艺流程加工工艺制度之坯料加热加热制度加热速度加热温度加热时间燃料选择炉型结构步进式加热炉推钢式加热炉蓄热式热炉焦炉煤气高炉煤气天然气重油/柴油20 七月 20224.2 钢材生产工艺流程坯料加热制度之加热温度加热温度一般根据合金相图、塑性图和再结晶图三图定温的原则确定。为防止过烧，最高温度应低于固相线100150。Wc(%)()1

36、W18Cr4V高速钢的塑性图再结晶图普碳钢最高加热温度和理论过烧温度20 七月 20224.2 钢材生产工艺流程坯料加热制度之加热速度加热速度由金属的塑性和导热性来确定，同时还需考虑相变带来的组织应力的影响。预加热段一加热段二加热段均热段蓄热式加热炉炉型结构钢板加热过程体积变化曲线20 七月 20224.2 钢材生产工艺流程坯料加热制度之加热时间加热炉长行程装钢机出钢机入炉操作台出炉操作台加热时间一般由坯料厚度、装料温度、炉型结构等决定，通常采用经验公式，也可通过模型预报实现自动出钢。 连续式加热炉： 均热炉： 室状炉：化学成分相关系数钢种相关系数坯料布置形式参数 坯料厚度或直径钢种相关系数直

37、接热装 热装 冷装 加热炉小时产量：L 为加热炉炉膛有效长度，mn 为板坯排数Q 为板坯质量，t；B 为板坯宽度，m；T 为板坯加热时间，h。20 七月 20224.2 钢材生产工艺流程加工工艺制度之轧制轧制设计是工艺设计的核心，主要任务是制定变形程度、轧制速度以及轧制温度等工艺参数。 变形程度 （总变形量、道次变形量及其分配） 轧制速度 （受轧钢工艺、轧机结构、轧机机械化和自动化程度等 影响） 轧制温度 （轧件的开轧温度、终轧温度） 轧制力 （决定轧制设备和传动力能参数的基础数据）机架数、孔型设计、奥氏体再结晶区/未再结晶区；铁素体区轧制等年产量、传动力能参数20 七月 20224.2 钢材

38、生产工艺流程加工工艺制度之冷却冷却设计主要任务是确定冷却介质、冷却方式、冷却速度、冷却温度制度等工艺参数。 冷却介质 （水、风、水雾、油、冷床等） 冷却方式 （集中冷却、分段冷却、稀疏冷却等） 冷却速度 （超快冷、快冷、缓冷、炉冷等） 冷却温度制度 （开冷温度、终冷温度、中间温度、空冷时间等）20 七月 20224.2 钢材生产工艺流程加工工艺制度之精整精整是工艺过程最后一个工序，依据产品的不同，可包括： 矫直 平整 剪切 （横切、纵切、切边、定尺） 酸洗 热处理 （罩退、连退、） 表面镀层 （镀锌、镀锡、彩涂、） 机加工20 七月 20224.2 钢材生产工艺流程现代钢铁生产工艺流程20 七

39、月 20224.2 钢材生产工艺流程宝钢钢管初轧商品材产线主要由均热炉、初轧机组、连轧机组和精整作业线等组成，拥有初轧生产工艺最为先进的技术和装备。/baosteel_products/tubePipe/cn/company/company_06.jsp20 七月 20224.2 钢材生产工艺流程厚板轧机产品定位是高强度船板、大口径油气输送管线用钢板、高强度建筑结构板、锅炉和压力容器用钢板等高难度厚板产品。宝钢年产180万吨的5m厚板产线主要由轧线设备和热处理设备组成。热处理线可组织生产调质、正火、正火加回火、回火工艺的钢板。20 七月 20222050mm热轧机组设计年产量450万吨。主体设

40、备有德国西马克、西门子等公司成套提供，包括四座大型步进式加热炉、四架带立辊的粗轧机、一台连杆切头飞剪、七架四辊式精轧机、三台地下液压卷取机等设备。1580mm热轧机组设计产量280万吨。主体设备由日本三菱引进。该设备采用了当时世界领先的定宽侧压机，边部加热器、PC轧机等多项新技术。1880mm热轧机组设计年产量370万吨。轧线主体机械设备由日本三菱日立（MH）设计，设备由宝菱重工提供。除常规产品外，机组具有的快速冷却、低温卷取等技术是其适合生产高强钢和各类先进钢。宝钢热连轧生产工艺流程4.2 钢材生产工艺流程20 七月 20224.2 钢材生产工艺流程H型钢生产流程20 七月 20224.2

41、钢材生产工艺流程宝钢线材生产线由步进式加热炉、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、减定径机组、影像探伤仪、测径仪、吐丝机组、斯太尔摩线和PF线等组成，采用全连续无扭控轧工艺。20 七月 20224.2 钢材生产工艺流程宝钢钢管140热轧无缝钢管产线主体设备由狄塞尔导盘二辊式斜轧穿孔机、全浮动长芯棒连续轧制机组、采用CEC的张减机等组成。 。20 七月 2022宝钢UOE焊管生产工艺流程4.2 钢材生产工艺流程20 七月 2022酸轧机组生产工艺流程4.2 钢材生产工艺流程4.2 钢材生产工艺流程连退-镀锌-镀锡-彩涂机组生产工艺流程热镀锌线：经酸洗冷轧后的钢卷开卷后，经过焊接、表面清洗及

42、退火之后进入锌槽镀锌（GI材）或再加热产生锌铁合金（GA材），接着再经过调质轧延及张力整平，最后依不同需求实施后处理或涂油作业。连续退火线：包括清洗、退火、调质压延、涂油、分切及包装等工序。连续涂覆线：生产电磁钢卷时，母材为连退后的钢卷，经开卷、清洗、水性绝缘涂料涂覆、烘培、冷却等工序； 生产彩色钢卷时，母材为冷轧卷，经开卷、清洗、磷酸皮膜处理、底漆涂覆、面漆涂覆、烘培、 冷却等工序。20 七月 202220 七月 2022有色金属材料生产主要工序：板带箔材生产流程有色金属材料生产工艺流程管棒型材生产流程4.3 有色金属材料生产工艺流程20 七月 2022加工工艺制度之坯料选择锭坯类型半连续铸

43、锭锭模铸锭连续铸锭4.3 有色金属材料生产工艺流程锭坯质量要求： 化学成分及宏观组织应符合标准之规定； 尺寸及偏差应满足工艺要求； 表面光洁、无缺陷；（铣面、刨面或车面） 内部无缩孔、气孔、夹杂、偏析及裂纹等缺陷20 七月 20224.3 有色金属材料生产工艺流程挤制管锭坯直径：挤制管外径，mm挤制品内径，mm挤压比挤制棒锭坯直径：挤制型材锭坯断面积：锭坯长度：或其中，L1 为挤压残料（压余）长度，mm l1为挤制后管棒型材切头切尾长度，mm n 为每根挤制管棒型材切成定尺的根数。锭坯选择的原则： 根据车间的规模和产量 根据产品的规格尺寸（板带材生产常采用扁锭，线材生产可采用圆锭或方锭， 管棒

44、型材生产常采用圆锭） 根据设备能力 根据制品的性能确定锭坯厚度或直径 根据金属及合金的工艺性质 根据铸造条件20 七月 20224.3 有色金属材料生产工艺流程铝板带箔材生产工艺流程铝合金牌号简介：1系：99.00%以上工业纯铝，电导性、耐腐蚀性、焊接性能好、强度低2系：Al-Cu合金，强度高、耐热性和加工性能良好3系：Al-Mn合金，耐蚀性、焊接性好、塑性好4系：Al-Si合金，耐磨性、高温性能好5系：Al-Mg合金，耐蚀性焊接性好、抗疲劳强度好、只能冷加工提高强度6系：Al-Mg-Si合金，耐腐蚀性能高、焊接性好7系：Al-Zn合金，超高强度合金韧性好、易加工8，9系：备用合金，塑性、深冲

45、性能良好20 七月 20224.3 有色金属材料生产工艺流程铝行业产业链铝材产品分类汽车用铝合金分类20 七月 20224.3 有色金属材料生产工艺流程铝板带箔材生产工艺流程铝液连续铸轧铝锭大板锭连铸连轧铸锭热轧冷轧热轧卷铝箔箔轧铝箔坯料铸轧卷中厚板薄铝板带重熔重熔20 七月 20224.3 有色金属材料生产工艺流程铝合金带材生产工艺流程包铝： 工艺包铝：改善加工工艺性能； 防腐蚀包铝：提高抗蚀性。轧机减薄轧制1）退火(1) 再结晶退火消除变形工件的加工硬化；(2) 低温退火消除内应力，适当增加塑性；(3) 均匀化退火消除成分偏析及内应力。 2）淬火（固溶处理） 将铝合金加热到固溶线以上保温后

46、快冷，使第二相来不及析出，得到过饱和、不稳定的单一固溶体。3）人工时效 将淬火后的铝合金，在低温加热下保温一段时间，促使第二相从过饱和、不稳定的单一固溶体中析出和长大。随时间延长其强度、硬度显著升高而塑性降低。20 七月 20224.3 有色金属材料生产工艺流程铝箔产品生产工艺流程分卷机精轧机在薄箔的最后道次将两卷箔料叠在一起 (“双合轧制”). 双合过程可直接在精轧时或之前进行. 精制铝箔是对铝箔进行裱纸、着色、压花、涂蜡、覆塑等二次加工以提高包装性能及美观。20 七月 20224.3 有色金属材料生产工艺流程适用于薄箔和中等箔的合金（美国牌号）1200-1235-1050-1100-114

47、58011-8111高 Fe 8006, 8079, 8021, 8014, 8023, 8150,.适用于厚箔的合金（美国牌号）1050, 1100-12003102, 3105, 3003, 3005, 3004, 等某些 5XXX80118006, 8014, 8150,20 七月 20224.3 有色金属材料生产工艺流程铝合金管材生产工艺流程铝合金棒型材生产工艺流程20 七月 20224.3 有色金属材料生产工艺流程挤压工艺： 挤压比 （8） 挤压温度 挤压速度 反映挤压筒内径与锭坯直径关系的充填系数（f=1.061.15）管材冷轧机： 二辊式 多辊式 横向多辊旋压式等拉拔：管材拉拔前

48、必须对管坯进行切断、退火、打头、外表面修理和内表面润滑等处理。20 七月 2022根据所编制的产品方案，撰写典型产品的生产工艺流程。要求：1）可采用流程图或表格等多种形式； 2）包括主要的工序及主要设备参数； 3）简略写出各工序典型生产工艺参数及其范围。小作业第4章 生产工艺流程 20 七月 2022结束！第4章 生产工艺流程 20 七月 2022第五章设备选择授课教师：彭良贵压力加工车间设计课程20 七月 2022第5章 设备选择 5.1 主要设备选择熔铸设备选择轧机的选择挤压机的选择拉拔机的选择20 七月 20225.1 主要设备选择主要设备选择的原则： 满足产品方案的要求，保证获得高质量

49、的产品；（产品角度） 满足生产方案及生产工艺流程的要求； （工艺角度） 注意设备的先进性和经济上的合理性； （技术经济角度） 要考虑设备之间的合理配置与平衡。 （系统效率角度）20 七月 20225.1 主要设备选择（熔铸设备）熔铸设备选择：有色金属及合金熔炼炉竖 炉火焰反射炉电阻加热炉感应加热炉燃 料 炉电 炉工频炉中频炉高频炉电子束炉电 弧 炉炉型比较： 熔炼速度、容积、能耗等技术参数； 熔炼质量； 技术水平及生产效率； 操作环境及环保； 投资及技术经济指标。http:/www.otto-junker.de/en20 七月 20225.1 主要设备选择（熔铸设备）熔铸设备选择：有色金属及合

50、金铸造设备半连续铸造设备连续铸造设备钢丝绳式半连续铸造机液压式半连续铸造机丝杠式半连续铸造机立式连续铸造机卧式连续铸造机铸机选择：技术参数（铸造速度、铸锭尺寸、产量及能耗） 技术水平及生产效率； 操作环境及环保； 投资及技术经济指标。20 七月 20225.1 主要设备选择（轧机设备）轧机选择 轧机类型板带轧机管材轧机型材轧机（轧辊辊身呈圆柱形）（轧辊辊身有轧槽）（轧辊辊身呈圆锥形、腰鼓形或盘形）轨梁轧机线材轧机型材轧机自动轧管机周期式轧管机连续式轧管机多辊横向旋压机20 七月 20225.1 主要设备选择（轧机设备）轧机选择 -轧机的种类行星轧机二辊轧机三辊轧机三辊劳特式轧机四辊轧机（六辊）

51、八辊轧机十二辊轧机十四辊轧机二十辊轧机十六辊轧机立辊轧机二辊万能轧机四辊万能轧机穿孔机三辊轧管机钢球轧机异步轧机（辊径差/速度差）VC、HC、CVC、PC20 七月 20225.1 主要设备选择（轧机设备）Y型轧机是在钢管张力减径机的基础上，于1957年由原西德柯克斯公司设计，用作线材生产的精轧机组。轧机由互成120的圆盘型轧辊构成，其轧辊布置呈Y字型。机组一般用613架工作机座，相邻机座呈Y型与倒Y型交替布置实现无扭轧制，轧制速度可达60m/s。开坯机：轧辊的名义直径型材轧机：轧辊的名义直径线材轧机：轧辊的名义直径板带轧机：轧辊的辊身长度钢管轧机：所轧钢管的最大外径20 七月 20225.1

52、 主要设备选择（轧机设备）轧机牌坊窗口尺寸和主柱面积最大允许轧制力、轧制力矩轧制速度、电机功率、额定转速坯料与成品尺寸设备重量，外型尺寸年产量及标称参数轧机选择 -轧机的主要技术参数20 七月 20225.1 主要设备选择（轧机设备）轧机选择 -轧机的布置形式横列式 （a）顺列式 （b）棋盘式 （c）半连续式（d）全连续式 （e）轧机布置单机架布置多机架布置3/4连续式20 七月 20225.1 主要设备选择（轧机设备）轧机选择轧机主要参数 机架数 一般参照年产量相近的同类厂家。 连轧机：立柱面积 为总延伸系数；为平均延伸系数；铸铁辊 a=0.6-0.8钢辊 a=0.8-1.0合金钢辊 a=1

53、.0-1.2d为辊颈直径，或支撑辊辊颈直径主电机参数 1）主电机型式 交流/直流 2）传动方式 单独传动：方便，动态速降大 集体传动：动态速降影响小 分组传动 3）额定功率和转速 一般参考同类车间预选 轧制力矩、总力矩计算、功率计算、 电机选型、额定转速确定，校核20 七月 20225.1 主要设备选择（轧机设备）轧机选择 轧辊参数轧辊由辊身、辊颈和轴头（传动辊）三部分组成。工作辊辊身与轧件接触；轧辊辊径安装在轴承中，通过轴承座和压下装置将轧制力传递给机架；轧辊轴头和连接轴相连，传递轧制扭矩。轧辊的基本尺寸参数有：轧辊的名义直径、辊身长度、辊颈直径、辊颈长度。20 七月 20225.1 主要设

54、备选择（轧机设备）轧机选择 轧辊参数轧辊直径D 考虑轧辊抗弯强度及其容许挠度（工艺要求），同时注意咬入角的容许值。 经验公式： 有张力轧制时 Dmax =（15002000） hmin 无张力轧制时 Dmax 1000hmin 对型钢轧机而言，轧辊直径可由坯料高度确定： D = K1Hmax所轧最大坯料厚度轧机型式系数轧件最小可轧厚度初轧机：1.31.7大型材：2.54.5中型材：2.95.0小型材：4.56.0线 材：5.08.0对管材轧机，其轧辊直径：坯料直径附加量倍数或20 七月 20225.1 主要设备选择（轧机设备）轧机选择 轧辊参数辊身长度L 辊身长度余量板带轧件最大宽度辊身长度余

55、量与最大板宽和冷轧/热轧条件相关：热轧：700mmHSM， =100mm；1450mmHSM，=150mm；4300mmPM， =200mm；冷轧：650mmTCM， =100mm；1800mmTCM， =150mm；辊身长度与直径的关系：初轧机： L/D = 2.33.0 二辊中厚板轧机： L/D = 1.853.50 二辊中薄板轧机： L/D = 1. 52.2型材轧机： L/D = 1.52.5四辊轧机工作辊： L/D = 2.54.0 四辊轧机支撑辊： L/D = 1.82.70穿孔机： L/D = 0.550.7 自动轧管机： L/D = 1.451.55均整机： L/D = 0.8

56、00.90注意：1）对于带液压弯辊装置的四辊轧机，为消除工作辊与支撑辊间的有害接触，支撑辊之辊身长度应比工作辊略小。2）对于CVC等工作辊横移类轧机，工作辊辊身长应增加两倍之横移量。3）型材轧机辊身长应考虑孔型数及其宽度。20 七月 20225.1 主要设备选择（轧机设备）轧机选择 轧辊参数轧辊辊面硬度 轧辊硬度软辊硬面辊半硬辊（肖氏硬度约为3040HS，用于开坯机、大型型钢粗轧机）特硬辊（肖氏硬度约为4060HS，用于型钢轧机、板带粗轧机）（肖氏硬度约为6085HS，用于精轧机）（肖氏硬度约为85100HS，用于冷轧机）轧辊辊型 平辊：负凸度（热轧）、正凸度（冷轧）；倒角CVC辊型20 七月

57、 20225.1 主要设备选择（轧机设备）轧机选择 轧辊参数轧辊材质（合金铸钢辊、铸铁辊、合金锻钢辊） 20 七月 20225.1 主要设备选择（挤压机设备）挤压机选择：结构形式立式挤压机卧式挤压机（对中性好，占地小， 需要高厂房或深地坑）（操作、维护容易，但占地大，易产生偏心）传动方式机械传动液压传动（吨位小，热挤压很少采用）（吨位大，启动平稳、过载适应性好）穿孔系统无有（管棒型材都适合）（适合挤压棒材和线坯）连续挤压机连续挤压原理连续包覆原理20 七月 20225.1 主要设备选择（拉拔机设备）拉拔机选择：结构形式链式拉拔机卷盘式拉拔机拉丝机卧式管棒材液压连续拉拔机链式三线拉拔机卷盘式拉拔

58、机直线式拉丝机20 七月 20225.1 主要设备选择1、某厂拟生产黄铜冷轧板材，规格为0.2mm600mm4000mm（厚宽长），要求采用带式法生产，通过计算选择一台合适的成品轧机（不考虑年产量），并提出所选轧机的主要技术参数（轧辊直径、辊身长度、轧制速度、主电机功率）。练习题2、某厂拟生产紫铜（T2）管材55mm5mm（R态），已知铸锭尺寸为195mm350mm，要求通过计算选择一台吨位最小的挤压机。20 七月 2022 5.2 辅助设备选择 加热及热处理设备选择 切断设备选择 矫直机选择 冷却、冷床设备选择 铣面、除鳞及酸洗设备选择 起重运输设备选择 其他设备第5章 设备选择20 七月

59、20225.2 辅助设备选择辅助设备选择的原则： 必须满足生产工艺流程的要求； （必备） 必须保证有较高的工作效率，充分发挥主要设备的能力；（高效） 尽量选择重量轻、体积小的辅助设备，以节约投资。 （节约）辅助设备的合理选择对产品的产量和质量有十分重要的影响，在设计时应根据生产要求确定其形式、能力和数量。20 七月 20225.2 辅助设备选择包括加热炉和热处理炉：（均热，退火，淬火，时效，回火，常化等）。按工艺用途分为：铸锭的加热及均热炉； 半成品和成品退火炉； 成品热处理炉。按加热温度分为：低温炉（轻金属及合金）； 中温炉（重金属及合金）； 高温炉（碳钢及合金钢）。加热及热处理设备选择：设

60、备选型主要确定：炉型、热源、炉膛尺寸。20 七月 20225.2 辅助设备选择加热炉设备-炉型选择均匀化炉井式炉箱式炉均热炉换热式蓄热式复座式烧嘴式连续式加热炉推钢式加热炉步进式加热炉环形加热炉感应加热炉蓄热式加热炉20 七月 20225.2 辅助设备选择加热及热处理设备-炉膛尺寸 1. 炉宽（主要根据坯料长度确定） 空隙间距坯料排列数坯料长度其中，Q加热炉小时产量； b坯料宽度（m）； T加热时间（h）； n装料排列数； G每根坯料重量（t）。 2. 炉长（主要根据加热炉产量确定） （注：对于推钢式加热炉，还需考虑推钢比的限制） 推钢长度20 七月 20225.2 辅助设备选择热处理炉设备-