金属压力加工车间设计生产工艺流程及工艺制度.ppt

4 生产工艺流程及工艺制度,生产工艺流程 产品生产工序的按序排列。确定生产工艺流程是工艺设计中的一项重要工作，直接关系整个设计能否满足设计任务书的要求。4.1 制定生产工艺流程的主要依据：生产方案(依据)；产品质量(基础)；生产规模(出发点)。,坯料准备加热轧制冷却热处理精整入库,4 生产工艺流程及工艺制度,生产工艺流程图：三种基本形式 1 普碳钢生产工艺流程；2 合金钢生产工艺流程；3 冷加工生产工艺流程。见下图！生产工艺简述：坯料进厂方式，下料，堆放，处理，成品包装入库运行路线，方式。废料，残屑(xie)处理，运输，出厂方式。,宝钢初轧产线工艺流程,4.3 工艺制度,1.坯料选择 种类选择坯(锻，轧，压铸)、连铸坯 锭基本淘汰（有些宽厚板少量使用）规格选择压缩比；纵横性能，成材率，加热炉 尺寸，产量。由于连铸坯具有金属消耗少，节能，工艺路线短，节省投资和质量好，成本低等优点已经成为坯料选择的首选。现在连铸比达到95%以上。但其只能生产镇静钢，规格欠灵活，压缩比受限制（不宜生产特厚板）。,坯料比较表,4.3 工艺制度,钢锭（种类、形状、尺寸及重量）种类沸腾钢锭、镇静钢锭、半镇静钢锭；形状方形、长方形、圆形、多角形等；高宽比、锥度钢锭的质量、脱模,4.3 工艺制度,初轧坯（种类、形状、尺寸及用途）决定坯料断面尺寸除考虑坯料在轧制过程中有足够的变形量，满足成品的质量要求外，还要考虑辊的强度和轧制咬人条件的限制。,坯料的长度和重量的决定在一定条件下主要受轧机最后一道允许的轧制时间长短和定尺倍数的限制，而且还要受到设备具体条件的限制。,2.坯料准备制度：验收管理制度；见word文档预处理制度（表面缺陷处理，表面氧化铁皮清理，预先热处理等）表面缺陷处理：火焰清理、风铲清理、砂轮清理和机床清理；表面氧化铁皮清理：机械法(高压水、喷砂、弯折)、化学法(酸洗碱洗)预先热处理：作用是消除内应力，防止开裂；成分均匀，消除某些合金钢粗大树枝状结晶组织；防止白点产生等.（用于轧制高级合金钢生产）,4.3 工艺制度,3.加热制度：加热温度；加热速度；加热时间。根据合金相图、塑性图及再结晶图“三图”来确定加热温度。加热温度：低于固相线100150,4.3 工艺制度,加热速度：在单位时间内钢的温度变化，根据金属的塑性和导热性确定。分为两个时期：一是低温带慢速加热时期；二是高温带快速加热时期。700800,4.3 工艺制度,加热时间：连续式加热炉经验公式 T=K1D 式中：T 加热时间，h；D 锭坯厚度或锭坯直径，cm；K1修正系数。均热炉经验公式 T=KjD 式中：T、D 同上式；Kj系数，当加热一般钢锭时为0.60.7，软钢时为0.50.6。,4.3 工艺制度,4.变形制度(工艺设计的核心），主要是工艺规程设计压下规程；孔型辊型设计；工模具设计。变形程度 总变形量和道次变形量 轧制速度 见表 轧制温度 开轧温度和终轧温度 轧制力 计算法和实测法,4.3 工艺制度,5.冷却制度：冷却速度和冷却温度制度 冷却方式（按材质，成品要求）空冷水冷 对普碳钢和低合金钢 缓冷 对高碳钢和高速钢、钢轨(易产生冷却裂纹)喷水喷雾吹风强冷 轴承钢(金属组织细化)控制冷却方式：压力喷射冷却、层流冷却、水幕冷却、雾化冷却、以及直接淬火等几种。,4.3 工艺制度,4.3 工艺制度,6.精整制度：矫直，剪切，热处理，平整，表面处理，机加工，检验等。,4.3 工艺制度,热带钢连轧生产工艺流程,冷轧薄板生产工艺流程,4.4 主要设备的选择,主要内容：确定车间主要设备的型式，结构，规格，数 量，能力。对主要设备应在预选基础上进行负荷计算、以及强度校核。对辅助设备一般不进行强度校核，在主要设备确定后再确定与之配套的辅助设备。,4.4 主要设备的选择,选择原则：(1)满足产品方案的要求(产品品种，规格，产量，质量)，保证获得高质量的产品。(2)满足生产方案，工艺流程的要求。(3)注意设备的先进性和经济上合理性。(4)考虑设备间合理配置与平衡。(主要设备之间，主要设备与辅助设备之间的合理配置与平衡）主要设备包括熔炼设备，轧制设备和挤压设备。,4.4.1 熔铸设备选择,熔铸设备熔炼和铸锭设备铸锭质量应符合一定要求。1.熔炼炉：铝合金火焰反射炉，竖炉，电阻炉，感应炉。铜合金火焰反射炉，感应炉(工频感应炉应用最广),4.4.1 熔铸设备选择,反射炉熔炼速度快，成本低，投资少，生产能力大；但金属消耗大，热效率低，污染大，锭坯质量比电炉差。竖炉熔炼速度快，热效率高，设备简单，占地小，投资少成本低，生产效率高；但金属消耗大，污染较大，锭坯质量比电炉差。,特 点,感应炉升温快，热效率高，金属消耗少，炉温易控，污染小，操作环境好，锭坯质量高；但投资大，熔体易过热造成晶粒粗大，不宜小批量多品种生产。电阻炉温度易控，锭坯质量高，操作环境好；但熔池深度有限、容量小，熔化速度慢，生产率低，单位电耗比感应炉高 3235%。,4.4.1 熔铸设备选择,4.4.1 熔铸设备选择,2.铸造半连续铸造产量小有：钢丝绳式半连续铸造机、丝杆式半连续铸造机、液压式半连续铸造机等。连铸铸造产量大 有：卧式连续铸造机、立式连续铸造机等。,静置保温炉,四流铸锭机,直接水冷半连续铸锭法,连续铸造机,4.4.2 轧机,4.4.2.1 轧机的种类以轧辊的数目、放置、大小来区分：,4.4.2.1 轧机的种类,二辊轧机：分不可逆式与可逆式两种；三辊轧机：分等径和劳特式之分；四辊轧机及多机架连轧机；多辊轧机：适用于冷轧薄带材及极薄带材；万能轧机：适用于热轧其它轧机；,宝钢初轧机,双机架串列布置大扬程二辊可逆式 上辊最大开度1900mm 上辊工作开度1700mm最大轧制力3000吨轧辊尺寸1350-11503100mm主电机功率25000KW/台,宝钢初轧机6VH连轧机,6VH连轧机机架立-平交替布置每台轧机单独传动设有快速换辊装置最大轧制速度：2.23m/s孔型系统：菱-方/园-椭圆-园,宝钢高速线材轧机,中轧机,预精轧机,飞剪机,精轧机,吐丝机,减定径机,轧制过程示意图,A：HGC液压缸B：WRB工作辊弯辊块,传动侧,工作侧,轧制方向,牌坊,马钢CSP轧机,活套工作图,马钢CSP轧机,工作辊F1-F2 950/8202000mm 高铬铸钢 F3-F4 750/6602000mm 高铬铸铁 F5-F7 620/5402000mm 合金灰铸铁“无限冷硬”型复合浇注（ICDP）支撑辊 F1-F7 1500/13701800mm 锻钢,CVC系统的原理,利用反向抽动一对具有S形特殊辊型的轧辊来控制辊缝形状，实现轧辊凸度连续变化，控制板型。,工作辊窜辊/弯辊,工作原理,马钢H型钢开坯轧机,二辊可逆式辊身直径9501300mm辊长 2800mm,20辊轧机(森吉米尔轧机),辊径进一步减小广泛用于轧制难变形材,4.2.2.1 轧机的基本构造,驱动部分：主电机、主轴、齿轮座、接轴等工作部分：机架、支撑辊、工作辊、压下装置等,主传动布置图,1-牌坊2-轧辊3-瓦座4-轴瓦5-上横梁6-压下螺丝7-压下螺母8-齿盘9-调整杆10-套11-安全臼12-导位横梁13-地脚轨,牌坊与轧辊,轧机布置形式,按照工作机架排列的方式，轧机布置分为两大类：单机架布置 多机架布置横列式、顺列式、棋盘、半连续、连续式,轧机布置形式(工作机架排列的方式),横列式,顺列式,棋盘式,半连续式,连续式,典型轧机的类型,轧机的标称参数：开坯机轧辊的名义直径（人字齿轮中心距）型材轧机轧辊的名义直径（人字齿轮中心距）线材轧机轧辊的名义直径（人字齿轮中心距）板带材轧机轧辊的辊身长度钢管轧机所轧钢管的最大外径,4.4.2.2 轧机主要技术参数的确定,轧机的主要技术参数有：轧辊尺寸，最大允许轧制力，轧制速度，主电机额定功率与额定转速，坯料与成品尺寸，年产量以及轧机牌坊主柱面积，轧机牌坊窗口尺寸，设备重量，外型尺寸，轧辊材质等等。,1.轧辊参数的确定,（1）轧辊直径D 考虑：轧辊抗弯强度及其允许绕度（工艺要求）；考虑：咬入条件，最小可轧厚度hmin 有张力轧制时 Dmax(15002000)hmin 无张力轧制时 Dmax1000hmin 更正：教材P67表下第9行（主要是热轧机）应为冷轧机。,1.轧辊参数的确定,对型钢轧机，可由下式确定：D=K1Hmax式中：Hmax所轧最大坯料厚度，K1轧机型式系数,轧机型式系数K1,轧辊的工作直径 最大咬入角,1.轧辊参数的确定,对板带轧机，亦可先求出辊身长度，参考同类厂家的经验数据按L/D的比值范围确定。L/D的比值范围初轧机：L/D2.33.0 二辊中厚板轧机：L/D1.853.50 型材轧机：L/D2.33.0 二辊中薄板轧机：L/D1.52.2穿孔机：L/D0.550.7 四辊轧机工作辊：L/D2.54.0自动轧管机：L/D1.451.55 四辊轧机支撑辊：L/D1.82.70均整机：L/D0.550.7,1.轧辊参数的确定,1)按工艺要求（强度条件）确定最大允许轧制力Pyx后，应使轧辊辊身直径D，辊颈直径d及辊头直径d1均满足Pyx的要求，并以最薄弱的部分作为基本尺寸求出其余各直径之间相关尺寸。,注 意,1.轧辊参数的确定,轧辊结构与轴头形式,1.轧辊参数的确定,2)按其他方法求的D及相应的d和d1尺寸后，应按结构参数和所选材质计算出Pyx，取其最小值。3)对四辊轧机，通常以支撑辊和传动辊之辊径强度来确定d，D。4)按上述方法确定的D应为Dmin，应考虑不同类型轧机的重车率确定轧辊的Dmax。,注 意,1.轧辊参数的确定,（2）辊身长度L板带轧机按轧件最大宽度Bmax确定L=Bmax+a Bmax1200mm,a=200400mm,1.轧辊参数的确定,（2）辊身长度L 型钢轧机按相应轧机的L/d值并考虑孔型数及其宽度，由D，L值按轧钢机械可求得工作辊和支撑辊的辊身，辊颈，辊头的相应尺寸。,1.轧辊参数的确定,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。不同轧机技术参数见表5-75-17，表5-95-21。,2.主电机主要参数的选择,主要是主电机型式，功率，转速的选择（1）型式选择：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高线精轧机 分组传动（3）NH和nH选择：参考同类车间预选进行校核 按Myx预选 按Mjum预选,2.主电机主要参数的选择,N=1.03MnH/kW 传动效率=Mz/Mc=0.50.95注意：1）N应与M、nH相对应，是单独传动，集体传动？是否是一个电机传动一个轧辊？2）算出N后由电机目录查出相应型号的NHN。3）单机架需同时进行过载和发热校核，连轧只校核发热。4）当轧制速度nnH时，应计算修正力矩。,3.机架数量的确定,参照年产量相近的同类厂家常用 连轧机：/p,p总延伸系数，平均延伸系数 单机架：N=Tz/T Tz总延续时间 T按产量确定的轧制节奏时间,4.机架,型式闭口式 立柱面积 F=ad3 铸铁辊 a=0.6-0.8钢辊 a=0.8-1.0合金钢辊 a=1.0-1.2d辊颈直径，或支撑辊辊颈直径,4.4.3 挤压机,按结构形式分：立式对中性好，易装料，工作周期短，占地小，需要高厂房，深地坑。卧式操作，维护，实现自动化容易，制品规格不 受限制，但占地大；挤压管材易产生偏心。一般用于大中吨位的挤压机。,4.4.3 挤压机,从传动方式：机械吨位较小很少用；液压油压易实现自动化，占地少。水压高速，高压，大吨位，大投资。主要技术参数见表5-22表5-32。,4.4.3 挤压机,1.车间设计的目的、任务、内容及依据是什么？2.车间设计的原则及程序是什么？3.什么是产品方案?如何编制?4.生产方案选择的依据是什么?钢材生产方案有几种？试对各方案进行比较?分别说明各种产品的最先进的生产方案是什么?5.根据产品不同生产工艺流程分为哪三种基本形式？它们之间主要的不同和区别是什么？6.试确定16Mn钢板的生产工艺流程。,作 业,