设计一个年产55万吨的冷弯型钢、焊管生产车间

摘要冷弯型钢具有力学性能良好、生产效率高、易取材、用料省和断面形状多变等优点，在汽车、造船、铁道、机械和建筑等各个部门得到广泛应用。本车间为年产5.5万吨的冷弯型钢、焊管生产车间，采用常规的辊弯成型方法。设计本着工艺先进、技术可靠的原则，以设计任务为基础，市场需求为导向，并参考一些国内钢结构厂的资料，对车间进行工艺设计。本文着重论述了本车间代表产品规格为80×40×20×4.0mm的外卷边槽钢生产过程，其主要内容包括冷弯型钢的项目分析、生产方案选择、生产工艺流程、设备选取及原理、工艺计算与金属平衡、设备负荷计算、孔型设计、车间平面布置、劳动组织与技术经济指标及环境保护。开口型钢采用小线生产，闭口型钢采用中线生产，小线的设备负荷率为76.33%，中线的设备负荷率为75.92%，纵剪的设备负荷率为76.41%。关键词：冷弯型钢；辊弯成型；外卷边槽钢ABSTRACTCold-formedsteelhasgoodmechanicalproperties,highefficiency,easymaterials,materialsprovincialandcross-sectionalshapechangingadvantages,andwidelyusedtheautomobile,shipbuilding,railways,machineryandconstructionsectors.Thisworkshopoftheannualoutputof55,000tonsofcold-formedsteel,weldedpipeproductionworkshop,withnormalrollbendingformingmethod.Itsmaincontentsincludethecold-formedsteelprojectanalysis,productionplan,productionprocess,equipmentselection,principle,processcalculationandbalanceofmetal,equipmentloadcalculation,passdesign,workshoplayout,labororganizationandtechnicaleconomicindexandenvironmentalprotection.Designinlinewiththeprinciplesofadvancedtechnologyandreliable，thedesigntaskbasedonmarketdemand,andreferencetosomeofthedomesticsteelplantandprocessdesignworkshop.Thispaperfocusesontheproductspecificationsofthisworkshoponbehalfof80×40×20×4.0mm,theouteredgechannelproductionprocess.Opentypesteelwithsmallproductionlineofsteelproduction,themidline,smalllineequipmentloadrateis76.33%,themidlineoftheequipmentloadrateis75.92%,slittingequipmentloadrateof76.41%.Keyword:Cold-FormedSteel;Rollbendingforming;Outsideedgechannelsteel目录摘要 IABSTRACT II第一章冷弯型钢分析 11.1国内外冷弯型钢发展现状 11.2良好的政策支持 31.3广泛的应用 51.4总结 6第二章产品方案表 72.1产品方案 72.2计算产品选择 8第三章生产工艺流程 93.1工艺流程图 93.2工艺流程简介 10第四章设备选择及原理 12第1节ZJ1600×12.5纵剪生产线 124.1.1设备技术性能及说明 124.1.2电控系统 17第2节LW500×4小线设备的选择 184.2.1主要规格和技术参数 184.2.2设备的工作原理及技术参数 19第3节LW700×8成型线设备的选择 264.3.1主要规格和技术参数 264.3.2设备的工作原理及技术参数 27第4节起重运输设备的选择 404.4.1起重机的型式 404.4.2起重机的工作制度 404.4.3起重机数量的确定 40第5节辅助设备的选择 414.5.1电磁超声探伤设备 41第6节焊接及焊接原理 424.6.1焊接原理 424.6.2高频焊接的原理 45第五章工艺计算与金属平衡 475.1计算产品原料宽度的计算： 475.1.1外卷边槽钢（规格80×40×20×4.0） 475.1.2复合圆管（规格Φ180×5.0）； 485.1.3结构用冷弯矩管（规格180×100×4.0）； 495.1.4结构用冷弯方管（规格170×170×6.0）； 505.1.5建筑用冷弯空心矩形型钢（规格200×100×5.0）； 525.1.6低压输送用焊接钢管（规格Φ168.3×6.0）； 545.1.7等边角钢（规格100×100×4.0）； 545.1.8冷弯Z型钢（规格100×50×3.0）； 565.2工艺卡片计算与金属平衡： 575.2.1生产工艺流程额定卡及金属平衡表 575.2.2、工艺卡片计算： 58第六章设备负荷计算 72第1节概述 726.1.1工作制度和年工作小时 726.1.2影响连续式生产的机组小时生产能力的因素 73第2节成型机组小时生产能力的计算 736.2.1小时生产能力的计算 736.2.2年生产能力及负荷率 75第3节辅助设备生产能力的计算 776.3.1纵剪机组的小时生产能力的计算 78第七章孔型设计 817.1孔型设计一般概念及方法 817.1.1孔型设计定义 817.1.2计算带钢宽度 817.1.3确定轧制基准线 827.1.4确定成型道次 827.1.5辊花图设计 837.1.6辊径确定与立辊位置 857.2外卷边槽钢（80×40×20×4.0）的孔型设计 857.2.1原料宽度的精确计算 857.2.2弯曲角分配 857.2.3成型方法的选取 867.2.4过渡断面尺寸及道次孔型的计算 86第八章车间平面布置与立面尺寸 98第1节车间平面布置 988.1.1车间平面布置的原则 988.1.2平面布置的内容 98第2节车间立面尺寸 1008.2.1车间工艺高度的确定 1008.2.2车间设备标高 101第3节仓库面积的确定 1018.3.1确定仓库面积的原则 1018.3.2原料仓库面积计算 1028.3.3中间仓库面积计算 1038.3.4成品仓库面积确定 103第九章劳动组织与技术经济指标及环护 105第1节车间劳动组织 1059.1.1劳动定额 1059.1.2车间劳动定员 105第2节技术经济指标 1099.2.1各类材料消耗指标 1099.2.2综合技术经济指标 1109.2.3技术经济效果评论 111第十章环境保护 11510.1环保对车间设计的要求 11510.2环保的内容与对策 11510.2.1环境保护 11510.2.2冷弯型钢生产车间主要污染和防治措施 116总结与体会 118致谢 119参考文献 120附录1【冷弯外文】 121附录2【外文翻译】 129附录3【工艺卡片】 145附录4【金属平衡表】 145第一章冷弯型钢分析冷弯型钢可以生产出各种复杂的断面，这是热轧材无法做到的。它主要通过改变型钢断面形状来提高型钢刚度，而热轧型钢一般以增加断面面积来提高强度和刚度。同时，由于在冷弯加工中提高了强度，冷弯型钢与热轧型钢相比具有断面形状合理、重量轻、机械性能高的优点。使用冷弯型钢的结构体可以比一般热轧型钢节约金属20～50％，如采用复杂断面或封闭断面，或是采用低合金高强度的冷弯型钢，效果更好。由于冷弯钢以带钢为原料，故表面质量好。如采用镀层或有机涂层带钢，更具有美观、耐腐蚀等优点。冷弯型钢的尺寸精度高，可以达到机加工公差标准的三级精度，比热轧型钢好得多。一般热轧型钢从钢锭到成材需经二三次加热，而冷弯型钢可减少一次。如按每年生产25万吨冷弯型钢计算，与热轧型钢比，可节约燃料2万吨标煤。按金属加热一次损耗2.5％计算，每年可节约金属6250吨。由于冷弯型钢制成的钢结构轻巧，一般工业厂房用冷弯型钢制成的轻钢结构，其重量只有钢筋混凝土结构1／9~1／7，可大大减轻基础的负荷，使整个工程节约大量钢材和水泥，缩短施工周期[1]。冷弯型钢又可取代传统的木材，是一种理想的防火材料，既轻巧又美观耐用。制作冷弯型钢，在冷弯过程中还可以与其它工艺结合起来，进行深加工，使产品向零件化、构件化方向发展。如在冷弯机组中装置冲孔机、弯曲设备、冲压设备、焊接设备、涂层设备等就可以直接提供成品的组合件，也具节能、节约效果。冷弯型钢可以生产冷冲压法不能生产的长度及质量精度高的钢材，可减少工序，节约能耗，提高制成品的合格率。1.1国内外冷弯型钢发展现状我国冷弯型钢生产起始于20世纪50-60年代，生产厂家集中于鞍山、上海、重庆等个别地区，主要服务于农机业。20世纪80年代，是第一次发展高潮，生产厂家扩大到华东、华北、东北等地区，服务范围也扩大到货车、客车、建筑门窗、公路护栏、货架、电器等行业，但都限于中小型机组，品种规格较少，约2000种；材质均为普碳钢，全部冷弯型钢产量约占钢材总量的1~1.5%，与世界各国相比差距很大。国外冷弯型钢品种规格一般为8000-10000种，材质多元化，合金化钢种占50-70%，冷弯型钢产量占钢材总产量的比例一般为5%[5]。因此，我国冷弯型钢发展的空间很大。几十年来在国外一些发达国家中，由于冷弯型钢生产技术(工艺装备和材料)的进步及应用部门的先进设计，使冷弯型钢得到了迅速发展。据不完全统计，目前世界冷弯型钢的总产量约为1300万吨，占世界钢料总量的4％左右。从玲弯型钢生产最为发达的美、日、前苏联以及德、法等国来看他们普遍有以下两方面特点：应用以建筑业为主，迅速向其它行业扩展；冷弯型钢的成型新工艺、新装备得到多方面的发展。由于结构设计水平的高度发展，冷弯型钢产品在许多行业中得到广泛应用，型钢材质也已从早期单纯的碳素钢发展到低合金钢、不锈钢、钛合金。从防腐着眼，开发了多种表面镀Zn、镀Al、烤漆以及涂料等其它防腐新工艺，开发了普碳／不锈复合型钢。目前冷弯型钢的品种规格已经发展到1万余种。日本的一般钢铁企业都能生产500~600种规格，有的大型钢铁企业可生产出1000余种[8]。为适应对产品的不同要求，传统的冷弯型钢成型工艺和装备也进行多方面的技术改造更新。自从1910年美国建成世界上第一台辊式冷弯成型机组来，各国对成型机械己经进行了一系列改进目前正在向高速化、专业化和自动化方向发展。例如，日本新日铁建材公司制造的高速冷弯成型机组，成品出口速度高达250m／min[10]，其它还有奥地利奥钢联阿尔卑斯公司的钢板桩专用机组，日本东洋特殊钢业的方，矩形管用机组；前苏联马格尼托哥尔斯克冶金厂的周期断面型钢机组；美国卢斯利夫滨德公司的微型冷弯机组等。奥钢联、东洋特殊钢业、中田制作所等分别开发了CTA中央控制机架[2]，辊挤压成形机和柔性冷弯成型机组。它们的共同点是完全改变了传统的辊式冷弯变形工艺和机构。新的成型方式能耗低，精度高，自动化程度高，辊耗低，换辊容易，非生产占用时问少。在传统冷弯机组采用的生产变形工艺中，普遍引进了电脑CAD／CAM技术以利频繁变化的复杂断面的新产品设计和生产。至于反弯曲成型，“方交方”[6]成型等新工艺的开发和应用更是普遍。2011年中国经济仍呈现持续平稳较快增长态势，但受世界经济复苏不稳定、不确定因素的影响，经济增长将呈现放缓的趋势。主要用钢行业不管是基建及房地产、汽车、船舶还是其他机械制造业都面临着增长速度下降的局面。联合国、国际货币基金组织以及OECD对中国的经济增长前景也都做出了减速的预测。“十二五”期间，中国的可再生能源和环保产业将迎来建设高峰，其中水电建设量约为8000多亿元；城市地铁建设总投资额约为10581亿元；中西部将承接国内外产业转移与升级，厂房兴建、装备制造和技术园区建设也是“十二五”规划中的重点，刺激各地区加大基础设施建设投入力度；国家将加大保障性安居工程建设力度，加快棚户区和农村危房改造，2011年全国保障性安居工程住房建设规模高达1000万套，同比增长72.4%[3]；国家在农田水利设施等农村建设也将投入大量资金。从总体上看，明年市场需求仍较旺盛。1.2良好的政策支持根据国标，冷弯型钢用于钢结构的开口型钢共173个规格。“十二五”期间，我国建筑钢结构发展的指导方针是：深入贯彻科学发展观，以建筑节能减排为重点，通过技术引领、优化设计，大力推广钢结构新型住宅，逐步实现年建筑钢结构用材占到全国钢材总产量的10%左右，钢结构住宅建设占到房屋总建筑面积15%左右。钢结构住宅用冷弯型钢在20～30Kg/m2[8]。冷弯型钢作为一个新兴产品，自60年代初开始发展以来，在全国已经形成了一个独立的体系，并且有一定的规模和有一支雄厚的技术骨干队伍，为我国国民经济发展发挥了积极作用。产品不论在产量还是在品种，质量上都有了很大发展。但与国外相比，差距很大。我国冷弯型钢产量仅占钢材产量的0．5％，应用面还不广。但是，冷弯型钢这一国外大力发展的高效钢材，在我国国内发展的潜力是很大的。借鉴国外经验，我们可以发现国外企业大多与高等院校、研究和设计机构紧密结合，依靠科学技术开发新产品。近年来，我国也很重视科技与生产相结合，成立了专门的研究机构，如武汉钢铁设计研究院成立了冷弯型钢研究所，南京轧钢厂与冶金部钢铁研究总院联合成立了冷弯型铜研究所[1]。最早生产冷弯型钢的上海钢铁工艺技术研究所更是一个科研与生产相结合的科研单位，不仅设有掌握比较成熟的冷弯型钢生产扳术的型钢车间及相应的技术部门，而且还拥有300多名科研人员。如果有专门的研究室使科研人员从事冷弯型钢产品的开发、工艺和装备的改造研究以及相关技术的研究，势必对冷弯型钢的发展产生巨大的作用。利用国家出台的一系列钢结构住宅产业化的政策和措施，组织科研机构、设计单位和生产企业密切合作，制定适合我国国情的技术规范和标准，通过试点和示范，推动钢结构住宅产业化健康发展。要进一步优化建筑钢结构的设计理念，提倡合理用钢、低碳节能。在确保建筑钢结构安全和使用功能的前提下，不断降低单位工程的钢材使用量，这一发展新态势应该成为建筑钢结构行业的共识。中央经济工作会议定调2012年的宏观经济政策是“稳中求进”[7]。继续实施积极的财政政策和稳健的货币政策，加快推进经济发展方式转变和经济结构调整，着力扩大国内需求，着力加强自主创新和节能减排。整体来看2012年我国钢铁行业将继续深入产业结构调整、淘汰落后产能，加强行业自主创新能力建设；然而行业利润率降低、出口形势不容乐观、结构性产能过剩等问题仍将困扰钢市发展。从市场前景看，国家加大基础设施建筑投入力度，建筑钢结构的运用将向能源、基础设施、住宅钢结构等领域倾斜，公路、铁路桥梁建设中钢结构比重将增加，城市地铁和轻轨工程、立交桥、高架桥等城市公共设施都将越来越多的采用钢结构[10]。在我国研发已有十余年，其推广比较缓慢，既有政策方面的原因、也有技术方面的影响。十二·五期间，随着我国钢结构住宅设计规范的出台，钢结构住宅用冷弯型钢的数量会不断增加[4]。1.3广泛的应用中国是一个发展中国家，尚未完成工业化、城镇化进程。伴随经济发展，产业结构也将发生很大变化。与冷弯型钢有关的是建筑、机械、汽车、农用车、造船、铁道、集装箱7个方面。冷弯型钢协会对7个行业调查资料表明，当前需求量共计438.45万吨/年，占钢材总量的2.4%。冷弯型钢应用的主要领域：

铁道车辆

采用高强耐候钢和扩大使用冷弯型钢。根据国外资料，铁道车辆采用的冷弯型钢有67种，每节货车用量4.7吨。占车厢重量的20%。而我国使用品种为18~20种，每节车厢用量1.2吨，占车厢重量的5.2%[9]。各车辆厂应在设计中尽量扩大冷弯型钢使用量，

充分发挥冷弯型钢轻型、薄壁、高效的特点。输电铁塔：着重研究用冷弯型钢代替传统的热轧角钢，提高铁塔综合性能，降低成本。在高压长距输电铁塔中，高强耐腐结构钢管当前已在大连、广州、无锡、上海等地试用，不久将召开推广应用会。通讯铁塔采用冷弯型钢制造的三角形铁塔结构也正在抓紧研制中。钢板桩：钢板桩的应用，在国外很普遍，主要用于江河及海边护堤、建筑基础和管沟施工。但我国既无产品标准，又无施工规范，无法应用冷弯型钢，目前都用热轧槽钢、工字钢代替。下一步将由用户行业编制施工规范，填补我国钢板桩市场的空白。机械制造

冷弯型钢在机械制造行业中还有很大的市场潜力，特别是汽车制造业，但在我国已开发的品种不多，如：车厢板、客车龙骨、汽车门窗、传动轴、排气管、减震器、货车大梁等，还有保险杠、轿车上各种弯管，都还未采用冷弯型钢。

钢结构是冷弯型钢最大的用户，其应用范围是建筑的承重骨架，围护板件和屋架檩条、单体构件等，如：桁架、钢架、墙架、支撑平台、楼梯、龙骨、门窗等。冷弯型钢在国外建筑业中应用非常广泛，因为它是一种轻型薄壁钢材，具有重量轻、强度高等优异性能，也是国家大力推广的高效经济的新型材料。在发达国家，钢结构建筑用冷弯型钢占冷弯型钢总量的50%~70%，冷弯型钢在房屋钢结构中主要应用于三个方面：

做骨架的柱材、单体构件和围护板件。

冷弯型钢在国外建筑业中应用非常广泛，因为它是一种轻型薄壁钢材，具有重量轻、强度高等优异性能，也是国家大力推广的高效经济的新型材料。在发达国家，钢结构建筑用冷弯型钢占冷弯型钢总量的50%~70%[7]。槽钢是截面外形为凹槽形的长条钢材。工槽钢是型钢中的重要部门，在钢结构、市政建设、船舶桥梁、机械产品中有着广泛的应用，使用面极广，但使用量却相对有限。角钢、槽钢一般用来做房屋的屋脊等，槽钢可用来做整个建筑的支撑龙骨或用来做外装饰的龙骨，扁钢最常见的是用来做建筑物的接地。普通槽钢主要用于建筑结构、车辆制造和其他产业结构，常与工字钢配合使用。自今年钢材价格泛起大幅下滑以来，部门中小型材因为出产厂家过多，产量大，造成市场价格相对敏感，而大型工字钢和槽钢因为出产集中度高，产量和价格相对平稳。1.4总结受原材料带钢价格盘整趋稳的影响，市场冷弯型钢价格走势平稳。因为采购带钢品种价格不同，以及部分商家有些库存，市场报价不一，主流在4400-4700元/吨，低价位成交较多。近期钢厂频繁调价但市场卷板、带钢价格并没有受钢厂调价影响多大，价格上涨乏力。冷弯型钢价格一直紧跟带钢价格波动，而受成本制约带钢价格难以下滑，后期冷弯型钢的价格将平稳运行。综上分析可知，由于冷弯型钢具有力学性能良好、生产效率高、易取材、用料省和断面形状多变，应用广泛等优点，使其在市场竞争中占一定优势。再结合现阶段我国国情国策，对钢材需求量大增，建立一个以外卷边槽钢为代表产品的冷弯生产车间必将能满足一定的市场需求，确保销路。结合西南地区具体的地理特征，在某一昆明大型钢铁联合企业投资建设一个以外卷边槽钢为代表产品的冷弯型钢生产车间将会达到良好的经济效益和社会效益。第二章产品方案表2.1产品方案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。产品方案一般是在设计任务书中加以规定的，或者由设计者深入实际调查统计提出方案，然后经主管部门批准确定，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。表2.1产品方案表产品名称规格（mm）定尺（m）厚度（mm）材质计划年产量（万吨）比例（%）产品标准开口型钢等边角钢20×20×1.2～300×300×164.0～16.01.2～16Q215Q235B0.852515.5GB/T6723-2008冷弯外卷边槽钢30×30×16×2.5～350×80×60×8.02.5～16Q215-B·FQ235B，Q275AQ3451.120冷弯Z型钢80×40×2.5～400×150×84.0～12.02.5～8Q195～Q2350.40157.3闭口型钢复合圆管Φ12.7×0.8～Φ219×111.0～8.00.8～1106Cr19Ni1012Cr18Ni912Cr18Mn9Ni5N12Cr17MnNi5N0.31355.7GB/T18704-2008结构用冷弯方管20×20×1.2～170×170×81.2～8Q195～Q3450.852515.5GB/T6728-2002结构用冷弯矩管30×20×1.5～200×150×81.5～80.6612低压输送用钢管Φ10.2×2～Φ168.3×6.03.0～12.02～6.0Q235A，Q235BQ295A，Q345A0.6612GB/T3091-2008建筑用冷弯矩形型钢30×20×1.5～200×150×84.0～12.01.5～8Q195～Q3450.6612GB/T6728-20022.2计算产品选择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编组，从中选择典型产品作为计算产品。表2-2计算产品表生产线编号产品名称规格（mm）定尺（m）合金牌号年产量（万吨）比例（%）技术条件LW700×81复合圆管Φ180×5.0606Cr19Ni1012Cr18Ni912Cr18Mn9Ni5N12Cr17MnNi5N0.31355.7GB/T18704-20082结构用冷弯方管170×170×6.06Q195～Q3450.852515.5GB/T6728-20023结构用冷弯矩管180×100×4.060.66124低压输送用焊接钢管Φ168.3×6.06Q235A，Q235BQ295A，Q345A0.6612GB/T3091-20085建筑用冷弯矩形钢200×100×5.06Q195～Q3450.6612GB/T6728-2002 LW500×46等边角钢100×100×4.06Q215A·FQ235A·F，Q235B0.852515.5GB/T6723-20087冷弯外卷边槽钢80×40×20×4.06Q215-B·FQ235B，Q275AQ3451.1208冷弯Z型钢100×50×3.06Q195～Q2350.40157.3第三章生产工艺流程3.1工艺流程图切头、尾声预矫平开卷上卷原料切头、尾声预矫平开卷上卷原料整形冷却成型活套贮料带钢头尾对焊整形冷却成型活套贮料带钢头尾对焊称重打捆检验收集切断成品矫直称重打捆检验收集切断成品矫直入库标识入库标识图3-1.开口型钢生产工艺流程图切头、尾声预矫平开卷原料上卷切头、尾声预矫平开卷原料上卷成型活套贮料活套贮料活套贮料带钢头尾对焊成型活套贮料活套贮料活套贮料带钢头尾对焊焊缝检查整形冷却去除外内毛剌高频焊接焊缝检查整形冷却去除外内毛剌高频焊接打捆检验收集端面加工切断成品矫直打捆检验收集端面加工切断成品矫直入库标识称重入库标识称重图3-2焊接空心（闭口）型钢生产工艺流程图直头机压下开卷机夹持带卷上卷冷（热）轧板卷直头机压下开卷机夹持带卷上卷冷（热）轧板卷直头夹送直头夹送料头剪切对中分条剪切废边卷曲卸卷人工捆扎卷起带钢分条张力装置卸卷人工捆扎卷起带钢分条张力装置入库入库图3-3纵剪机租生产工艺流程图3.2工艺流程简介纵剪机是将轧制出来的宽带卷坯切成所需宽度带钢的加工机械。通常纵剪机是在成型机组之外单独工作，但最近也出现了在成型机组中引入纵剪机，从而达到多根型材同时生产的工艺。一般宽带钢的纵剪都采用圆盘剪纵剪机组。剪切方法按圆盘剪是否传动可分为张力拉入剪切和驱动咬入剪切。张力拉入剪切依靠卷取机的张力拉动坯料进入圆盘剪进行纵剪切，圆盘剪是不传动的。其特点是只需采用普通交流电机传动，不需考虑因卷取机卷径变化所引起的速度变化。其缺点是对于薄带钢（厚度小于2.0mm）所得到的成卷比较松。张力拉入剪切一般适用于厚度为2.5~驱动咬入剪切圆盘和卷取同步传动，因而需采用支流电机传动，并对它进行速度控制。一般来说，这种方式圆盘剪与卷取机之间的张力较小，适用于厚度在0.25~2.0mm之间的薄带钢。有时为了保证带钢在纵剪时无横向偏移，而在圆盘剪之后的张力辊与卷取机建立。一般采用浮动开卷机进行跑偏控制。纵剪机速度随材料而异，一般可按表3-1所示选取。表3-1不同材料的纵剪速度剪切材料低碳钢不锈钢铝及铝合金正常值m/min200100200最大值m/min400200300圆盘剪上下刀片间隙的调整是纵剪工艺中影响最大的因素。间隙越大，剪切力越小，但间隙越小，切口质量越好。一般间隙可取为带钢厚度的1/10左右。刀片间隙、重叠量和被剪材料厚度的关系。生产开口冷弯型钢时，由吊车按规格要求将纵剪后的板卷吊至机组头部的储料台上，由上卷小车使钢卷对中进入钢卷支持设备，经开卷机开卷后进入夹送辊，由夹送辊将钢送入五辊矫直机进行矫直。矫直后的钢带进入剪切对焊机剪除不规则头、尾后自动将钢卷拼焊连接后进入活套。活套里的钢带经活套出料辊抽出，经翻转辊由立变平后进入成型机组，经粗成型、精成型后形成所需断面的冷弯型钢，冷弯型钢经定径机组进一步加工，被加工成最终尺寸的型钢，定径后的型钢在飞锯机上切成定尺。经输送进入收集检查台架进行外观检查，并对不合格品进行标记。合格品进入收集台架收集、包装、入库。生产闭口冷弯型钢时，带钢经成型机组成型后形成所需的闭口冷弯型钢。冷弯型钢经高频焊机将边部加热至金属熔点温度，然后由挤压辊将型钢边缘锻焊在一起，经内、外毛刺清理设备清楚内、外毛刺。清除毛刺的闭口型冷弯型钢经水冷后进入定径机组，闭口冷弯型钢在定径机组上被定径成最终尺寸的型钢，定径后的型钢许嵩飞锯机上切成定尺。经输送进入收集检查台架进行外观检查，并对不合格品进行标记。合格品进入收集台架收集、包装、入库。第四章设备选择及原理第1节ZJ1600×12.5纵剪生产线4.1.1设备技术性能及说明1、上卷小车小车升降由液压缸驱动，有导向柱导向。小车行走由电机驱动，有备卷筐备卷。主要技术性能如下：最大卷重：20t；最大升降力：30t；小车行走电机功率：P=3Kw；小车行走电机速度：n=1500r/min；小车行走速度：10m/min；小车行走距离：4700mm；小车升降缸缸径：Φ220×650；2、开卷机开卷机是金属板材校平的专用设备,用于校平线钢板、不平整板可根据相关配置组成开卷、校平、剪切生产线和其它板材制品生产线。适用于机械、车辆、金属制品家用电器、钢构、装饰等行业。采用双锥头结构，一侧主动，一侧被动。被动侧有制动器可防止散卷或紧急制动，液压缸驱动双锥头架左右移动夹紧钢卷和对中钢卷。主要技术性能如下：钢带卷重量：20t；钢带卷宽度：850-1600mm；钢带卷内径：Φ508-760mm；芯轴伸缩量：60mm；速度：钢带卷外径为Φ1000时15m/min；传动电机型号：XWED5.5-8195B；电机速度n=1000r/min速比：I=1/377；左右开卷机移动液压缸：Φ100×800mm油压：10MPa；伸缩油缸：Φ140×95mm油压：10Mpa；3、直头机直头机与开卷机配合使用，从开卷机上引出钢带关部，送入矫平机理行矫平。采用龙门框架结构，铲头可摆动及伸缩。上辊采用橡胶轮可主动旋转辅助拆卷，直头部分用液压缸驱动，保证钢带头引入矫平机。主要技术性能如下：钢卷最大外径：Φ1200-Φ1800mm；钢卷宽度：850-1600mm；压辊直径：Φ200mm；夹送速度：20m/min；电机功率：2.2kw；电机速度：n=1500r/min；拆头机压辊减速机传动比I=29；压紧辊缸缸径：Φ80×300mm；直头缸缸径Φ63×350mm；铲刀伸缩缸缸径：Φ50×600mm；铲刀摆动缸缸径Φ80×250mm；液压系统压力：10Mpa；4、引料矫平机矫平机又叫开平机、平板机、校平机、矫正机、矫直机。矫平机主要应用于矫正各种规格板材及剪切成块的板材。采用五辊矫平，上二下三[14]，电机减速器带动分齿箱将动力传至夹送辊和矫平辊上。夹送辊采用液压缸压下。矫平辊采用电机带动涡轮蜗杆压下。主要技术性能如下：矫平板材：厚度3-12.5mm宽度：850-1600mm；屈服极限：≤520N/mm2；矫平辊：辊距：190mm辊径：Φ180mm；辊身长：1700mm数量：5个（上2/下3）；夹送辊：辊身有效长度：1700直径Φ270mm；数量；2根压下缸缸径Φ150mm；主电机功率：P=45KW；主电机速度：n=1000r/min；主减速机速比：I=47；矫平辊压下电机功率：P=2.2KW速度n=1500r/min；矫平辊材质：42CrMoV夹送辊材质42CrMoV；穿带速度：15m/min；5、剪切机剪切机是机床的一种，它采用液压驱动，安全性能可靠，操作方便。采用液压缸平行连杆机构斜刃剪剪切，机架采用焊接结构。主要技术性能如下：剪切角：2°30′；剪切宽度：850-1600mm；剪切厚度：3-12.5mm；剪切行程：180mm；液压缸：Φ280/Φ180×180mm；液压系统工作压力：10MPa；台板升降油缸：Φ63×160mm；剪刃厚度30mm剪刃材质6CrW2Si;6、对中装置采用人工调整的方式，以满足不同宽度钢带的对中要求，也可同时同方向移动。主要技术性能如下：立辊最大开口度：1700mm；立辊最小开口度：800mm；导向立辊数量：4对；导向立辊直径：120mm；对中装置套数：两套；7、圆盘剪圆盘式剪切机通常设置在精整作业线上，由于刀片是旋转的圆盘，因而可连续剪切运动着的钢板或带钢，将纵向边缘切齐或切成窄的带钢。采用直流电机驱动，圆盘剪压下采用液压马达涡轮蜗杆机构压下，也可手动微调。圆盘剪在6mm以下为被动剪，在6mm以上为主动剪。主要技术性能如下：带钢宽度：850-1600mm；带钢厚度：3-12.5mm；刀片厚度：50mm；剪刀直径：Φ540mm；减速比：51；刀轴直径Φ330mm；电机功率：200KW转速：1500r/min；8、废边卷取机采用力矩电机驱动，废边卷筒可涨缩便于卸卷。废边入口处设有摆动杆使废边在卷筒上均匀分布。主要技术性能如下：电机扭矩：160N·M；减速机传动比：I=56；卷筒直径：Φ600mm；废边宽度：≤25mm；卷取速度：0-45m/min；9、过渡台架活套是保证高频直缝焊管自动化生产不可缺少的重要设备，起到确保储料、供料以及主轧机连续工作的作用。总长约12m，并配有升降台架，形成一个小活套，托辊两边用带座轴承支承托辊直径Φ120mm升降油缸直径Φ80m10、涨紧装置夹送辊用于涨紧器前，电机驱动下辊转动，上辊采用液压缸压下，并配有齿轮齿条同步机构。涨紧器采用上二下三涨紧，电机涡轮蜗杆压下，装置配有分离盘。夹送辊电机功率P=15KW夹送辊减速机速比i=121夹送辊直径Φ280mm送辊辊身有效长度1700涨紧辊直径Φ220mm涨紧辊长度1700涨紧辊压下电机功率P=1.5KW11、卷取机卷取机是将热轧或冷轧钢材卷取成卷筒状的轧钢车间辅助设备。采用直流电机驱动，卷筒外径Φ760mm。卷取轴采用楔块涨缩，涨缩量50mm。采用旋转油缸推动楔块实现涨缩运动。卷取机上压下配有分离盘，可随动压紧。卷筒采用两端支承，卸卷出口处支承可转动便于出卷。主要技术性能如下：卷取速度：Max45m/min；卷取钢带厚度：3～12.5mm；卷取钢带重量：Max20t；最大带卷外径：Φ1800mm；卷取宽度：850-16000mm；重卷内径：Φ760mm；主电机功率（DC）P=250KW；减速机速比I=41:82；卷筒张开直径：Φ760mm；卷筒收缩直径：Φ710mm；12、卸卷小车小车升降由液压缸驱动，有导向柱导向。小车行走由液压缸驱动。主要技术性能如下：最大卷重：20t；最大升降力：30t；小车行走电机功率P=3kw；小车行走电机速度n=1500r/min；小车行走速度：10m/min；小车行走距离：3000mm；小车升降缸缸径ф220*450；13、活套装置主要技术性能如下：钢板宽度：850-1600mm；活套深度：2900mm；活套长度：10m；托辊直径：Φ120mm；升降油缸直径：Φ90mm；14、液压系统结构：液压站、阀站、联接管路等组成。参数：液压系统压力16MPa工作压力10MPa电机功率30Kw邮箱容量：1.2m冷却方式：水冷4.1.2电控系统1、电气控制说明电控系统采用PLC可编程控制器控制，实现整条生产线自动控制，动作可靠，性能稳定。开卷机旁设操作台实现电动操作开卷，矫平机压下量数字显示，圆盘剪、卷取机采用直流电机调速，实现高低速度平滑调整，并在圆盘剪与卷取机直流控制装置之间PLC有机级联，实现间接张力控制，张力大小可根据材质、规格、卷取速度等不同要求自行设定。当小规格材料采用拉剪方法工作，直流装置切换为正常拖动方式。纵剪机组全线设置操作台三面（开卷、剪切、卷取），机旁操作点若干（切头、对中立辊、废边卷取）实现机组灵活操作与调整。2、电气控制系统主要技术参数1）电源电压：三相380V频率：50Hz2）使用环境温度：-5-40℃湿度：20-80%海拔＜2000m3）防护等级电气控制柜、控制柜IP40生产线操作台IP503、电气控制系统组成本系统的电气控制部分主要由以下几部分组成：PLC可编程控制系统直流调速装置2台交流控制柜操作台3个PLC可编程控制器增加UPS一台，隔离变压器一台PLC可编程控制选用西门子产品S7-300；直流传动选用西门子产品；控制原器件选用施耐德产品。第2节LW500×4小线设备的选择4.2.1主要规格和技术参数1、机组扎制线水平标高(mm)：800；2、产品规格：a、展开宽度(mm)：90～500；b、产品最大高度(mm)：180最大宽度400；c、壁厚(mm)：1～4；d、方管(mm)：定尺长度(m)：4～12；3、成型速度（m/min）：10～80；4、成型定径机：水平辊架：16；立辊架：15；5、水平辊架轴径（mm）：Φ100；6、立辊架轴径（mm）：Φ60；7、高频设备功率（kw）：278；8、主电机型号：Z4-250-21；功率（kw）：90；转速（r/min）：750～2250；9、油泵电动机：型号：Y200L-4/B35；10、外型尺寸：长×宽×高（min）：66000×6300×1800；4.2.2设备的工作原理及技术参数（一）、带钢准备段的主要设备带钢准备阶段的设备主要有开卷机、矫平机、剪切对焊机及活套等1、开卷机采用悬臂开卷机，在生产中既能自如转动使带卷扩开送料，又能在开卷前通过正、反转使带头转到合适的位置；既能防止开卷时因带卷过开卷而造成的散卷，既可调整加在带钢上的后张力，也能通过压辊装置在带卷捆打开后，防止带钢的反弹现象。储料台架上可备卷两卷带钢，上料小车通过伸缩液压缸带动带钢卷在导轨上往复运动，通过升降液压缸把带卷送到涨缩轴上，涨缩轴由液压驱动，将带卷涨紧，并通过直头装置中的铲头装置将带头铲开，通过开卷电机卷动钢卷，经直头后送入矫平机，以后被动开卷。（1）原料规格：a、带钢卷内径（mm）：Φ610；b、带钢卷外径（mm）：maxΦ14700；c、带钢最大卷重（t）：9（2）液压缸原始参数：表4-1开卷机液压缸原始参数液压缸规格工作压力（Mpa）数量上料小车平移缸Y-HG1-E125/90*150LZ2-HL1071升降缸Y-HG1-E160/110*600LF3-HL1071悬臂开卷机Y-HG1-E125/90*180LF3-HL1071直头装置压下缸Y-HG1-E80/56*350LE2-L1051压紧缸Y-HG1-E140/100*200LE2-L1051铲头装置摆动缸Y-HG1-E80/56*160LE2-L1071伸缩缸Y-HG1-E50/36*630LE2-L10512、矫平机带钢矫平机是连续焊管机组上不可或缺的设备，它是为了使带钢头尾剪切和对焊顺利进行，并使带钢顺利通过活套装置及有利于成型过程。矫平机前部装有输入导向辊，后有二辊式夹送装置，气动压下，通过电机带动减速机，通过张动轴带动夹送辊使带钢沿托架进入，五辊对带钢进行矫平，用气缸进行压紧，压到一定位置然后用螺丝进行微调，直至合适为止。后有一压下辊，以免带钢送出时上翘。主要技术性能如下：矫平气缸：QGB200*60-MF1；递送气缸：QGB160*60-MF1；带钢矫平速度：16m/min；夹送辊直径：Φ180mm；矫平辊直径：Φ90mm；平送辊数量：2；矫平辊数量：5；3、剪切对焊机带钢头尾经过焊切机的导向机构使带钢对中，进入剪切机，液压缸动作，压杆首先压住钢板，再进行剪切，剪刃为人字形，使各部分受力均衡，带钢头尾剪好后进入对焊，通过气缸控制两个压板，把头尾压住，进行人工焊接。主要技术性能如下：剪切油缸：Y-HG140/100-200；数量：2只；剪切角度：3°；对焊气缸：QGB100*100-S；数量：2只；4、活套产品名称：WLHT140卧式螺旋活套；产品型号：WLHT140；产品规格：Ф89-Ф165；相关配件：变频调速；产品描述：外进内出、定圈式、内外笼驱动、内笼始终与主机保持同步，适合圆管、方、矩型管、开口冷弯型钢。结构特点：WLHT140卧式螺旋活套是保证高频直缝焊管自动化生产不可少的重要设备，它起到储料、供料，保证主轧机连续不断工作的作用。其主要特点是：工作原理巧妙，结构设计新颖，技术先进；提高焊管质量，提高轧机和轧錕寿命；安全可靠，操作方便；储料量大，螺旋料道设计先进，不涨圈，不划伤钢带，不产生塑性变形。表4-2WLHT140卧式螺旋活套功能参数型号钢带厚度（mm）钢带宽度（mm）存料圈数储料量（m）充料最大速度（m/min）WLHT1402～5270～50030～50300～500180最大供料速度：60m/min；活套最小储料量：Qmin298m，储料量必须Q≥Qmin；最佳充料圈数：81～108；活套料道半径R≥1750mm,取R=2700mm；(二)、成型定径机组的主要设备成型定径机组的设备主要有成型机、焊接机、冷却装置、定径机和传动装置五大部分组成。1、成型定径机成型定径机采用辊式成型原理，经过各道次辊压变形而成所需断面规格的冷弯型钢，成型方法采用底线水平法。成型定径机是由喂入装置、水平辊架、工作台、传动装置、等四部分组成，成型定径机共有4台电机分别传动，通过减速箱，万向节传动轴把动力传递给水平辊架。主要技术性能如下：直流电机型号：Z4-250-21；功率：90kw；转速：750r/min；数量：2台；主减速箱型号：ZQ850-12.5-ⅠZ（1台）；ZQ850-12.5-ⅡZ；放减速机：每个减速箱由一对伞齿轮付和一对直齿轮付组成，伞齿轮为螺旋弧齿，提高了承载能力。减速箱螺旋弧齿速比为1：1，齿轮速比配置见表4-3：表4-3减速箱齿轮速比配置参数道次CP-1CP-2CP-3～4CP-5CP-6～8CP-9CP-10～14CP-15CP-16速比1：21:1.5空1:2空1:1.5空1：21：2万向轴总成：用于减速箱和水平辊架的联接，采用通用的解放汽车141传动轴及万向节，传动效率高，使用维修、更换方便。允许扭矩：5.5KN.m；喂入装置：钢带在进入第一架成型机架前，先通过喂入机构的两个水平辊减小因空带速度过快而引起的钢带上下波动，再由两根调节丝杠使两组立辊在钢带宽度方向上进行调整，以保证钢带严格对中，进入成型段的第一架水平辊。水平辊架：由于水平轧辊，是带钢成形的主要部件，它采用侧出辊式牌坊结构，下辊高度不需调整，轧制底线高度靠机座精度和保险垫精度保证。保险垫厚度H±0.05见下表：表4-4水平辊架保险垫厚度序号12345678H5049.7549.549.254948.7548.548.25序号910111213141516H4847.7547.547.254746.7546.546.25整个水平辊架由两个开口式机架组成，换辊时，松开操作侧两个螺母及辊架上两个拉杆螺母，再把固定机架的螺栓松开，沿导向键拉出机架即可进行换辊。为了保证原安装精度，在工作台上有定位台及导向键，上辊轴的高度可通过调整螺母的调整实现。两开口机架装辊长度长560mm，轧辊与轴肩之间间隙用辊垫填满，辊垫尺寸因产品不同而异。每一架水平辊上装有一对可以侧向调整的立辊，每一个侧辊架都可以在每一个水平辊架上互换。水平辊原始参数如下：成型辊轴直径：Φ100mm；成型辊轴材质：40Cr；从底座至下成型辊轴中心的距离：250～260mm；从底座至上成型辊轴中心的距离：485～660mm；上下辊轴之间距离：235～400mm；成型辊基本直径：Φ190mm；侧立辊轴径：Φ35mm；材质：40Cr；侧立辊最大高度：130mm；侧立辊轴之间距离：150～550mm；最大侧立辊辊径：Φ230mm；立辊架：用于安装立辊，其作用首先是参加两水平辊之间的过渡变形，其次是克服管坯出水平辊后的回弹，并起导向作用。立辊架主轴为单支点支撑便于换辊，用拉板作辅助支承靠螺栓旋紧固定，以增加两辊轴的刚性，两辊轴的中心线对轧制中心线对称度靠调整螺套实现，两辊轴间的距离靠转动六方由丝杆带动滑块实现，立辊高度靠垫来保证，轧辊轴承用滚动轴承。立辊的原始参数：立辊轴径：Φ60mm；材质：40Cr;最大高度：250mm；两辊轴中心距：160～700mm；粗矫直机架：位于成型定径机后，主要对成品进行粗矫直，主要由一对水平辊组成，平辊可以垂直调整，保证产品精度。矫直机的原始参数：辊轴直径：Φ50mm；材质：40Cr；装辊长度：410mm；最大辊径：Φ480mm；工作台：本生产线成型工作台采用上、下两层，上下工作台位置完全能够互换，以利于线外换辊，工作台高度445mm。2、飞锯机主要技术性能如下：飞锯定尺精度：0～6mm；飞锯锯片线速度：101.5m/min；锯车工作行程：2450mm；锯片传动电机功率：45kw；锯片尺寸：Φ900×4mm；锯片圆周速度：约110m/s；锯切次数：max15次/minmin2.5次/min；锯切形式：下摆式；飞锯小车运行距离：2000mm；定尺长度：4～12m，定尺精度：0～6mm；3、辊道及台架主要技术性能如下：辊道电机型号：CW61-3.4-Y-2.2-B（2台）；XWD4-2.2-1/11(2台)；辊道辊宽：500mm；轴径：Φ56mm；辊道长度：18m；辊道输送速度：V1=160m/minV2=50m/min；驱动形式：辊子用电机通过三角皮带成组传动；速度调整：50～100m/min；第3节LW700×8成型线设备的选择4.3.1主要规格和技术参数1、机组扎制线水平标高(mm)：950；2、产品规格：a、展开宽度(mm)：130～700；b、圆管外径(mm)：maxΦ219minΦ89；c、矩形管(mm)：40×80～160×180；d、方管(mm)：60×60～180×180；e、开口冷弯型钢(mm)：宽度max470高度max220（二者不能同时达到）；f、壁厚(mm)：2～8；g、定尺长度(m)：4～12；3、成型速度（m/min）：10～60；4、成型定径机：水平辊架：14；直轴立辊架：5；斜轴立辊架：6；5、水平辊架轴径（mm）：Φ140；6、立辊架轴径（mm）：Φ100；7、高频设备功率（kw）：600；8、主电机型号：Z4-280-21；功率（kw）：132；转速（r/min）：750～1600；9、油泵电动机：型号：Y200L-4/B35；10、外型尺寸：长×宽×高（min）：125000×9300×23004.3.2设备的工作原理及技术参数（一）、带钢准备段的主要设备带钢准备段的设备主要有开卷机、矫平机、剪切对焊机及活套等。1、开卷机采用双锥形开卷机，上料采用斜台架运卷装置，用吊运工具将带卷放在斜台架上，靠自重下滚。装的底板上的挡块，由液压缸通过杠杆使其升降，以控制带卷，两侧面挡板可以调节宽窄，以适应不同宽度的带钢，挡板上有棍子，以减小摩擦，使带钢顺利通过，防止带卷倾翻。由斜台架过来的带卷滚到升降台上，碰到前方的挡卷机构停止，由升降台液压缸控制带卷升降，使带卷中心与锥头中心处在同一水平线上。然后两个分开的锥头相互靠近夹持钢卷，通过液压系统使带钢对中。电机带动带卷转到便于开头的位置，停止转动，并打开带卷，直头装置中直头摆臂通过液压缸控制下摆，将带钢头铲开。接着开卷机主驱动电机转动，将带头送入矫平机夹送机构。从矫平机启动后，直头装置液压缸复位，双锥开卷机驱动电机停止工作，正常开卷。（1）原料规格带钢卷内径（mm）：Φ560～660；带钢卷外卷（mm）：MaxΦ1800；带钢最大卷重（t）：12；带钢宽度（mm）：130～700；（2）液压缸原始参数表4-5开卷机液压缸原始参数液压缸规格工作压力（Mpa）数量储料台Y-HG1-E63/45×150LE2-L1072升降台Y-HG1-E180/125×600LF3-HL1071双锥开卷机Y-HG1-E140/100×560LE2-HL1072直头装置压下缸Y-HG1-E100/70×300LE2-L1051压紧缸YHG1-E80/56×320LF1-L1071铲头装置摆动缸YHG1-E100/70×160LE2-L1071伸缩缸Y-HG1-E63/45×630LE2-L1051（3）双锥开卷技术参数锥头最大直径：Φ800mm；锥头最小直径：Φ500mm；长度：300mm；开卷轴径：Φ180mm；（4）传动装置及速比摆线针轮减速机型号：XWED3-86-1/391;转速：1500r/min；电机功率：3kw；减速比：391；链传动减速比：1；总速比：391；2、矫平机本生产线配备的矫平机是五辊校平机，是连续焊管机组中不可或缺的工序，它能够使带钢头尾剪切对焊顺利进行，并使带钢顺利通过活套装置，有利于成型。矫平机前部装有输入导向辊，后有二辊式夹送装置，液压压下，液压马达通过减速机及传动轴带动夹送辊使带钢沿托架进入，五辊对带钢进行矫平，用液压马达通过蜗轮蜗杆机构对带钢压紧，调到合适位置为止。矫平机的原始参数如下：（1）矫平机主电机减速机型号：XWD8-17-15；