机械毕业论文：碳素钢Q195的生产工艺规程.doc

目录车间概况轧制区精整区辅助生产区产品规格及技术要求本设计的产品方案本设计的计算产品的基本性能与用途生产工艺流程的确定生产工艺流程的确定制定生产工艺流程卷材的生产工艺流程生产工艺的确定车间设备选择主要设备选择冷轧机的选择辅助设备的选择参考文献致谢碳素钢的生产工艺规程摘要本文依据合金的性能特点在满足产品规格性能的前提下追求高质量高精度增加市场竞争力的设计思想指导下采用国内外先进的生产设备和技术提高生产率和成品率确定了该产品的生产方案和主要设备制定了该产品的生产工艺流程和变形前后尺寸通过工艺计算校核了该产品的工艺规程关键词生产方案主要设备工艺规程车间概况本着以上的设计指导思想本车间由两个主要生产区及其辅助车间组成轧制区此区的主要任务是生产合格的成品将卷坯进行冷轧轧制后的产品经热处理和精整处理后具有符合技术标准的外形尺寸内部组织及使用性能主要设备有四辊四机架连轧机组酸洗机组辅助设备有卷取机精整区此区的主要任务是对各种各样的产品进行处理包括产品的预处理中间处理及最终成品处理使处理过的产品具有符合下一道工序所要求的外形尺寸和组织性能主要设备有罩式连续退火炉成品退火酸洗机组剪切机组平整机组辅助设备有卷取机辅助生产区此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产品规格及技术要求本设计的计算产品表计算产品表序号制品名称合金牌号产品规格产量吨技术标准厚宽长冷轧冲压钢带卷的基本性能与用途主要的化学成分表化学成分化学成分主要特性与基本用途强度低塑性高有良好的压力加工和焊接性能适用与制作铁钉铁丝网铆钉薄铁皮等作日常生活用品如水壶水桶铁皮烟囱罐头等也可做农用机械如打谷机压碎器犁片及一些焊接件产品的执行标准与技术要求以上产品执行国家标准优质碳素结构钢冷轧钢带客户另有要求的按所签的合同中的要求执行生产工艺流程的确定生产工艺流程的确定生产工艺流程就是把产品的生产工序按次序排列起来确定车间生产工艺流程是工艺设计中的一个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合理的生产工艺流程应该是在保证完成设计任务书中规定的产量和质量的前提下具有最低的消耗最少的设备最小的车间面积最低的产品成本并且有利于产品质量的不断提高和将来的发展具有良好的经济效果和较好的劳动条件制定生产工艺流程制定生产工艺流程的主要依据有以下几点根据生产方案的要求生产方案不同主要的工序也就有很大的差别因此生产方案是编制生产工艺流程最主要的依据根据产品的质量要求为了满足产品技术条件的要求就要有相应的工序给以保证因此满足产品标准的要求是设计生产工艺流程的基础根据车间生产率的要求由于车间的生产规模不同所要求的工艺过程复杂程度也不同在生产同一产品情况下生产规模越大的车间其工艺过程也越复杂因此设计时生产率的要求是设计工艺过程的出发点板带材按规格一般可以分为三大类以上者为中厚板其中者为中板者为厚板以上者为特厚板者为薄板以下者为极薄带材或箔材本设计中最大厚度为最小厚度为为薄板带材故本设计的生产工艺流程为薄板带材的生产工艺流程金属压力加工产品的工艺流程有共同性大致可归纳几个主要工序轧制轧制后冷却热处理精整由于冷轧薄钢带总变形率大残余应力大并且要求板面要好所以在冷轧后要清洗然后再进行成品退火卷材的生产工艺流程原料卷取切头尾酸洗冷轧清洗成品退火平整最大轧制速度剪切验收包装入库生产工艺的确定生产工艺流程是由各个生产工序按次序排列起来的因此工艺流程的各个工序及工艺参数的确定是确定生产工艺流程的基础下面讨论各个工序的工艺参数以及设计的一般原则以规格为卷材的生产工艺为例来阐述各个工序工艺参数的确定依据和方法原料准备根据生产产品的尺寸到大型钢厂选择性购入热轧坯料由于热轧坯料一般尺寸重量较大一般采用水运由于产品的尺寸是故购入的坯料尺寸为切头尾由于经过了坯料热轧之后其头尾凹凸不平不利于进冷连轧机穿带速度也会减小不利于冷连轧机的效率的提高而且还会影响以后产品的质量故在冷轧前切头尾酸洗为了去除轧件表面的氧化铁皮以及油灰等污物并使表面清洁而采用酸碱或盐等溶液浸洗的方法统称为酸洗酸洗有以下几种用途为了发现钢坯刚才表面的缺陷对于某些重要用途的钢坯或钢材必须先经过酸洗以便检查和修磨作为冷轧冷拔以及冷冲用的坯料及中间产品在加工前必须经过酸洗这样可以减少冷轧辊冷拔模等模具的磨损而且可以防止金属表面划伤或者使表面变得粗糙在涂油漆镀锡镀锌之前对于原板与制品必须经过酸洗或者其他方法去除表面的氧化铁皮与油灰等以便于油漆涂层金属镀层能均匀分布在制品的表面且与铁基牢固结合为了提高优质钢材和合金钢的表面质量也必须进行酸洗如不锈钢在硝酸溶液的钝化处理设备的选择采用卧式连续酸洗机组该机组有个酸槽酸槽长米酸洗速度为产量为吨月采用盐酸为酸洗液辅助设备有开卷机卷取机出口活套清洗槽钝化槽热风干燥器该法的主要缺点是铁损多酸耗大生产能力低但是生产成本较低冷轧冷轧是获得并保证产品品质的关键工序冷轧通常是指金属及其合金再结晶温度以下的轧制过程冷轧过程产生加工硬化随着变形程度的增加材料的强度和变形抗力不断增加而塑性降低冷轧的特点是冷轧的产品有均匀的组织和性能有较高的强度产品的尺寸精度高表面品质好可通过变形程度和热处理的控制和获得各种性能和状态的产品冷轧可生产薄材或箔材冷轧过程与热轧不同的是它可以在不同的轧机上进行也可以在同一轧机上完成冷轧工艺制度包括冷轧压下制度冷轧时的张力冷轧的速度冷轧润滑及辊型等内容冷轧压下制度冷轧压下制度主要包括总加工率的确定和道次加工率的分配中间冷轧总加工率的原则充分发挥合金塑性尽可能采用大的总加工率以减少中间退火及其他工序缩短工艺流程保证产品质量防止总加工率过大产生裂边或断带恶化表面质量充分发挥设备能力保证设备安全运转防止损坏设备部件或烧坏电机的事故出现成品冷轧总加工率主要取决于技术标准对产品性能的要求因此应根据产品不同状态或性能要求确定成品冷轧总加工率道次加工率的分配冷轧总加工率确定之后应合理分配各道次的加工率合理分配道次加工率的基本原则是在保证产品质量设备安全的前提下尽量减少道次采用大加工率轧制提高生产率具体分配道次加工率的一般原则是通常第一道次加工率较大以充分利用金属塑性往后随加工硬化程度增加道次加工率逐渐减小保证顺利咬入不出现打滑现象轧制厚板带较突出分配道次加工率应尽量使各道次轧制压力相接近对稳定工艺调整辊型有利保证设备安全运行防止超负荷损坏轧机部件与主电机生产中根据设备工艺及产品要求可适当调整道次加工率冷轧时的张力轧制带材必须采用张力张力通常是指前后卷筒给带材的拉力或者机架之间相互作用使带材承受的拉力张力在轧制过程中的作用能降低单位压力调整主电机负荷调整张力能控制带材厚度调整张力可以控制板形防止带材跑偏保证轧制稳定张力为增大卷重提高轧制速度实现轧制过程机械化以及计算机控制创造了有利条件张力的确定与调整确定张力的大小应考虑合金品种轧制条件产品尺寸与质量要求一般随合金变形抗力及轧制厚度与宽度增加张力相应增大最大张应力不应超过合金的屈服极限以免发生断带最小张应力必须保证带材卷紧卷齐设计中可选择张应力值厚带或高塑性合金取上限薄带或低塑性合金取下限前张力与后张力的大小确定一般后张力大于前张力带材不易拉断能防止跑偏降低轧制压力比较显著但是后张力过大增加主电机负荷使后滑增大可能打滑来料如卷松会造成擦伤等相反前张力大于后张力时降低主电机负荷促使变形均匀有利于控制板形但是前张力过大带材卷得太紧退火易粘结轧制容易断带生产中应根据具体情况选择前后张力的大小冷轧时的速度为了提高生产率与确保设备安全采用低速咬入及抛出高速稳定轧制制度一般轧制速度在左右生产中成品精轧最后道次为保证板形采用较低的轧制速度有利于平整当辊温过高裂边严重或过焊缝处应适当降低轧制速度总之生产中要根据具体条件和工艺要求合理选定与调整轧制速度冷轧时的冷却润滑冷轧时加工硬化使金属的变形抗力增加单位压力较高能耗增大金属的变形热与摩擦热使轧件和轧辊温度升高当加工率大轧制速度高及压力大时更为突出而且冷轧产品的精度性能及表面质量要求高因此冷轧时的冷却润滑对减小摩擦降低能耗控制辊温提高产品质量及轧辊使用寿命具有重要的意义冷却润滑剂的要求对冷却润滑剂有较高的要求基础油的粘度要适当润滑性能良好摩擦系数小油膜强度要大不腐蚀轧件和轧辊并容易去除闪点要适闪点过高退火时不易烧净使产品表面产生油斑闪点过低轧制时易挥发油烟容易着火对人体无害来源广价格低冷却润滑剂冷轧的冷却润滑剂必须根据合金特性产品质量要求轧制压力及轧制速度等具体条件选择不同性能的冷却润滑剂铝合金冷轧润滑剂主要由基础油和添加剂组成冷轧产品的主要缺陷及其原因冷轧中常出现的缺陷归纳起来主要有厚度超差板形不良表面缺陷及性能不合等厚度超差当坯料厚度波动太大或超差坯料热处理后性能不均压下分配不合理操作或控制不当张力不稳定或头尾失张升降时未及时调整压下润滑冷却不均测量不准等均会产生厚度超差板形不良冷轧板形不良主要有波浪单边中间两边及双侧波浪瓢曲压折翘曲及侧弯等表面缺陷冷轧中常见的表面缺陷有划伤擦伤起皮裂纹裂边分层辊印压坑夹灰孔洞腐蚀斑点及油班金属及非金属压入物等这些缺陷与轧制设备及工艺轧辊质量热处理冷却润滑及操作水平等有关性能不合产品机械性能除合金成分铸造组织影响之外主要取决于冷轧加工硬化程度及热处理工艺热处理软化退火即两次冷轧之间以软化为主要目的的再结晶退火亦称中间退火冷轧后的合金产生纤维组织并发生加工硬化经过把合金加热到再结晶温度以上保温一定的时间后缓慢冷却使合金再结晶成细化的晶粒组织获得好的塑性和低的变形抗力以便继续进行冷轧加工成品退火即冷轧到成品尺寸后通过控制退火温度和保温时间来得到不同状态和性能的最后一次退火其目的是控制产品最终性能保证产品符合技术标准成品退火又分为完全退火和低温退火完全退火用于生产软态产品其温度比再结晶温度高低温退火在于消除内应力稳定材料尺寸形状及性能以获得硬态或半硬态产品其温度控制在再结晶温度以下成品退火工艺制度比中间退火要求更严格清洗清洗的目的是为了带钢能够在进退火炉之前能够保持干净而没有油污和少许的氧化物质这样可以使得带钢的质量提高很多所以这是不可缺少的一步成品退火成品退火的目的为一是消除冷轧带钢的加工硬化和残余应力软化金属提高塑性二是改善组织结构产生所需要的晶粒大小和取向一般冷轧后晶粒沿轧向拉长要通过热处理使其再结晶并通过对温度和时间的控制使晶粒具有一定的大小和形状从而改变钢的力学性能或物理性能从而生产出符合技术要求的产品设备的选择选择罩式退火炉卷外径最大卷重最大装料量生产能力平整经过再结晶退火后的冷轧带钢需要进行平整以改善冷轧带钢的性能平直度和表面质量平整后的钢板厚度均匀性也有所提高设备的选择选择四辊单机进行平整剪切经平整后的带钢其表面质量组织性能已得到很大的改善但其宽度尺寸还不符合技术要求特别是经成品退火去除残余应力后有可能引起裂边故必须进行剪切剪切的目的是把不规则的边部切除使板宽尺寸符合技术要求包装检查成品检验与包装是板带材生产过程中不可缺少的最后两道工序为了确保产品质量的均匀性和稳定性以及进一步提高产品的质量防止低劣产品发给用户或流入市场造成损失所以成品出厂前必须按规定的技术标准进行全面的检查验收对合格产品还要按规定的技术标准包装出厂成品检验包括常温性能和内部组织的检验其主要注意的是产品以及在起生产过程中是否存在以下技术或质量问题从而引起一系列的缺陷产品尺寸和表面质量检验板带箔材产品都要进行尺寸测量即对其厚度宽度和长度进行逐张卷或抽样检查测量的范围应符合标准规定板带材的厚度用千分尺宽度用钢板尺测量板带箔材的表面质量和外形必须符合有关技术标准目前我国检验表面质量和不平度的方法通常是把被检板材放在检查平台上先用肉眼检查板材表面有无超出标准规定的缺陷再检查板面与平台的间隙不超过有关标准规定范围重要产品采用仪器检查表面质量或在线自动检测板带材的不平度组织与性能检验产品性能包括力学性能工艺性能及物理性能等力学性能如抗拉强度屈服强度及延伸率工艺性能如冷冲压时的延展性能杯突值深冲变形后的表面粗糙度和各向异性制耳物理性能如仪表用材的抗磁性等一般的板带材各项性能检验应由每批产品中按性能要求各取两个试样有的产品根据状态不同每批板材分别抽取试样重要产品取作性能检验内部组织检验应取试样在金相显微镜下检查其内部组织有些产品按标准规定还要进行晶粒尺寸第二相分布的检验以及内部缺陷的超声波探伤检验等成品包装是产品加工中的最后工序包装的目的是为了防止产品在运输和贮存过程中遭受机械损伤化学腐蚀或混料等确保产品完整无损的供用户使用根据包装标准规定进行包装按照不同的合金牌号尺寸状态用途和要求常采用裸件包装包装箱包装成垛包装和卷筒包装四种方式包装后必须写明标志方可发货目前金属加工产品大多是人工包装实现成品包装机械化和自动化是今后的发展方向入库为了保证产品的质量和腾出车间空间须将包装好的成品运至成品仓库中应按照要求放到指定的位置车间设备选择主要设备选择冷轧机的选择发展选择四辊可逆均采用液压压下其性能参数如下最大轧制力轧辊直径支撑辊工作辊辊身长辅助设备的选择酸洗机组的选择对于本次设计的产量比较大所以选择卧式连续酸洗机组其性能参数如下在轧制车间内酸洗机组不宜过多又考虑到车间以后的发展选择生产能力大的卧式盐连续酸洗机组其性能参数如下表酸洗机组性能参数使用酸名盐酸生产能力月最高速度入口和出口带钢规格酸浓度酸浓度酸浓度酸洗槽长和深酸洗温度退火炉的选择对于本次设计的产量比较大所以选奥地利工业炉公司引进的钟罩式退火炉通常由可移动的外罩内罩和两个以上的炉台组成可以连续工作炉内由循环通风的装置可通保护性气体温度均匀产品机械性能稳定表面光洁热效率高其性能参数如下带卷外径最大卷重最大装料量生产能力平整机的选择平整机就是一台小压下量的轧机平整机的结构主要有两辊式和四辊式由于本设计中有较薄的带材为达到较好效果本设计选择四辊式平整机其性能参数如下表平整机性能参数生产能力万吨年带钢规格最高轧制速度工作辊规格锻钢支撑辊规格铸铁主电机功率开卷机入口张力辊上下出口张力辊上下张力卷取机电机电源可控硅驱动方式上下工作辊驱动轴承给油方式油雾压下方式油压轴承形式工作辊列圆锥滚子轴承支承辊列滚柱轴承可平整板厚可平整板宽最大卷重剪切机组采用圆盘剪机组性能参数如下带卷规格厚度宽度机组速度电机功率精整设备的选择根据产品的规格和产量选择张力式重卷线主要的性能参数如下最高作用线速度以下常用的为处理材料厚宽最大卷重剪切机形式驱动剪切刀片材质硬度外径内径厚度切边铁屑处理方式切边卷取机娇直形式张力娇直测厚仪形式射线测厚仪主电机功率开卷机直流剪边机直流张力卷取机直流焊机形式滚焊机参考文献温景林金属压力加工车间设计东北工学院北京冶金工业出版社黄华清轧钢机械第一版北京钢铁学院北京冶金工业出版社武汉钢铁设计院轧钢机械参考资料通用部分一第一版武汉钢铁设计院出版北京钢铁设计研究院包头钢铁设计研究院轧钢机械参考资料通用部分二第一版北京钢铁设计院包头钢铁设计院出版李虎兴葛琦陈贻宏冷轧窄带钢生产第一版北京冶金工业出版社赴罗马尼亚冷连轧机考察组编冷连轧机考察报告第一机械工业部情报所致谢本毕业作业是在老师的悉心指导和悉心关怀下完成的论文自始至终都浸透着老师的汗水和心血导师渊博的学识严谨的治学态度求实的科研作风开阔的视野和敏锐的思维使我受益终生他那严于律己宽以待人的师长风范给我留下了难忘印象在此论文完成之时谨对张老师表示诚挚的敬意与感谢感谢在这三年来曾给与我帮助和支持的但又不能在此一一提到的老师和同学们感谢养育我多年的父母是他们在生活和学习上给我无限的鼓励和支持才使我得以顺利完成本文和学业我只有不断努力才能回报他们对我的关爱对毕业设计评阅和答辩委员会的各位老师表示深深的敬意和衷心的感谢感谢所有关心和帮助过我的人们