金属压力加工车间设计课件-共139页

金属压力加工车间设计湖南工业大学冶金工程学院金属材料系杜民献制作2019年9月第一章车间设计总论摘要：本章主要讲两个大问题，即车间设计（工艺设计）的主要内容和车间设计的基本程序，通过对这两个问题的掌握使学生对轧钢车间有一个总体认识，为毕业设计打基础。1.1车间设计的基本内容1.2车间设计的基本程序1.3车间设计的依据1.1车间设计的基本内容一、轧钢车间设计的基本内容通常由生产工艺设计、机械设备设计、厂房与基础设计、供水与排水，热力（供气）与电力，通风与照明，运输等设计所组成。其中车间生产工艺设计是整个轧钢车间设计的总体部分。主要任务是根据设计任务书，确定生产工艺过程，确定轧机组成，选择所需各种设备，画出车间工艺平面布置图，最后对水、电、动力、热力、通风照明、厂房建筑等设计提出要求。最后形成文件即车间设计说明书。二、轧钢车间工艺设计（车间设计说明书）的主要内容1、总论（前言、综述、概况）（对该产品生产有一全面了解）A车间年产量、产品品种规格等B原材料、动力、燃料的来源及市场情况C本设计与同类企业相比具有的特点D目前建设的内容与远景规划E车间的劳动组织、建设投资、经济与社会效益F遗留问题与解决意见G若扩建需说明现状、扩建理由，并提出充分利用现有设备及构筑物挖潜革新的措施H其它要说明的问题1.1车间设计的基本内容注：对毕业设计综述应从以下几个方面论述、A、产品名称、品种、规格、用途、生产方法等B、xxxx产品生产的发展历史（主要指生产方法重要的工艺变革及设备改进等）C、目前的生产状况、主要指生产该产品目前采用的新工艺、新设备等技术生产展望，发展方向、对未来的预测（提出那里应改进，应向何方向发二、产品方案与生产方案制定产品方案编制：选择典型（计算）产品，编制产品方案生产方案选择制定：选择工艺方案三、生产工艺流程制定及金属平衡计算根据生产方案，以计算产品为依据列出工艺流程表依据工艺流程计算金属平衡，算出投料量四、设备选择（初选、精选、确定）主轧机选择、型式、吨位其它设备选择五、工艺参数计算工艺规程制定与计算；温度制度；速度制度；张力制度；辊型制度；压力计算；冷却制度1.1车间设计的基本内容六、设备校核主要设备校核：轧辊校核；电机校核；机架强度校核等辅助设备校核：包括加热炉产量校核、剪切机能力校核、矫直机能力校核七、车间年产量计算轧机工作图表绘制；轧机小时产量计算；轧机年产量计算八、车间平面布置金属流程线的确定设备组成及设备间距的确定仓库及辅助设施面积计算厂房设计：车间跨距、柱距、总长度、轨顶标高及总面积内部运输其它指标：通风、采暖、电源绘制车间平面布置图九、各项技术经济指标包括金属消耗、燃料消耗、电耗、水耗、设备消耗其它内容：参考文献；附表附图：车间平面布置图、孔型图、程序、外文翻译、专题撰写1.2车间设计的基本程序一般经过三个阶段：初步设计、技术设计、施工设计。但目前一般按：可行性研究、初步设计、施工设计进行。一、可行性研究是对所提工程项目从各有关方面进行调查和综合论证、为拟建项目提供科学依据、从而保证所建项目能生产出高质低耗产品，以最少投入获得最大利润二、初步设计（技术设计）按设计任务书给定的条件，在可行性研究的基础上进行的设计，最后形成设计说明书。其中初步设计是基础设计，技术设计则更详尽严密。三、施工设计是设计的最后阶段，任务是为制造设备、厂房基础、其它构筑物的施工提供依据。内容包括：车间的土建设计；设备施工图纸；各项施工文件及说明。近10年中国钢产量的增长0100200300400500600199619992001200220032004200520062007中国近年钢产量(1)USA(2)+JAP(3)+RUS(4)+-2019:101Mt-2019:157Mt-2019:220Mt-2019：272Mt-2019：347Mt-2019:418Mt-2019：489Mt钢铁产业发展政策钢铁工业是国民经济的重要原材料产业。改革开放以来，我国钢铁工业取得了长足发展，已成为世界上最大的钢铁生产和消费国，为国民经济持续、稳定、健康发展做出了重要贡献。但是也出现了许多问题：生产力布局不合理，产业集中度底，产品结构矛盾突出，技术创新能力不强，低水平能力过剩等。进口高附加值产品：90％都是冷轧薄板、镀锌板、不锈钢板、冷轧硅钢片等。钢铁产业政策指导目录(鼓励类)高效连铸；连铸坯热装热送；薄带坯等近终型连铸连轧；冶金综合自动化；控制轧制及控制冷却板型控制、表面涂镀层；低合金钢及以上转炉炼钢；不锈钢冶炼；冷轧硅钢片热、冷轧不锈钢板；石油钢管及管线钢。可行性研究一、可行性研究的主要内容市场销售情况研究：销售利润——建设规模及生产方案产品方案经济效果研究：综合考虑分析投资回收率、近期、远期利润、原料政策、投资风险程度等、资金（固定及流动资金）来源、利息、折旧等。工艺技术研究：工艺技术及设备工程条件研究：资源储量、原料来源、厂址气象、水文地址、交通运输、水电动力、建筑材料、协作区域、文化生活设施、环保（三废处理）等，进行综合分析比较。二、其它方面：劳动力来源、费用、人员培训、建设进度、工厂组织机构体制可行性研究步骤调查研究收集资料：市场研究、相关企业调研。——调研报告。对资料进行客观分析、预测、判断、提出方案。方案比选：几个方案、各述利弊、分析比较、选择最佳方案。编制可行性研究报告：项目名称；主办单位；主要技术负责人与经济负责人；项目审批文件；承办企业的情况与条件；生产规划；物料供应；厂址选择；技术与设备；建设资金；项目实施与进度；人员培训；经济效益评价等可行性研究2.1可行性研究的重要性定义：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先进可行，经济上合理有利。任务：研究上项目的原因，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。作用：（1）确定建设项目，编制初步设计的基础。（2）向银行贷款，筹措资金的依据。（3）有关部门相互签约，互承责任，建立协作关系的依据。（4）向当地政府申请建设执照的依据。（5）安排科研和设备试制的依据。可行性研究步骤：（1）调研收集资料——写出调查报告（生产工艺；产品品种、产量、规格；国内外市场；销售价格等）（2）资料分析提出方案；（3）方案比较；（4）编制可行性研究报告。国外大型项目：机会研究；初步研究；最终研究。前两项为项目决策提供依据，后一项为项目建设提供依据。国内一般三步合一。内容：（1）市场需求的情况；（2）工程条件（原料，资源，厂址气象，水文地质等）；（3）技术保障（工艺技术）；（4）劳动组织，工程进度；（5）资金和成本；（6）经济效果。可行性研究报告的内容1.总说明（概述）：项目名称，主办单位，主要技术负责人，经济负责人，项目建设批文，总的分析概况、结论及建议。2.承办企业基本情况与条件。3.生产规划：产品方案，用途；国内外市场情况调查，研究与预测。11.经济分析：(1)成本测算(2)盈利测算：该项目投产后，测算达到设计产量时的年销售收入、销售成本、销售利税与销售利润。(3)简单收益率测算：计算投资效果,静态投资利润率,资金利润率。投资利润率=利润/基本建设投资资金利润率=利润/（基本建设投资+流动资金）。(4)投资偿还期测算(5)内部收益率：求出寿命期内资金流入流出总额相等而净现值等于零时之贴现率。(6)不确定分析：a)盈亏平衡分析——盈亏平衡点（保本点）b)敏感性分析——变化因素对投资效果(内部收益率)影响，即风险预测。1.2经济效果评价：项目达产时年利润，以利还贷，测算投资偿还期，经济效果评诉。附图：（1）主要生产车间位置图（2）车间工艺平面布置图注：作为完整的可行性研究报告还应附：请外国专家计划；出国培训计划；国内外资金分年、分用途计划等。1.2车间设计的依据车间设计任务书是依据，由有关上级部门下达。设计任务书的基本内容包括：车间的生产规模、品种生产方案建厂地址，厂区范围，资源利用状况、各种材料供应、运输等要求达到的技术水平，经济及社会效益投资及劳动定员的控制数字。环保要求第二章生产方案与产品方案制定2.1产品方案的编制2.2生产方案的选择2.3轧钢生产中的先进生产工艺:连铸连轧紧凑式机组以热代冷低温大压下控轧超强控冷（轧机电位大、冷床超强冷却）柔性轧制技术连铸型管坯热送热装直轧2.1产品方案的编制一产品方案定义二产品方案是指所设计的工厂式车间拟生产的产品名称、品种、规格、状态以及年计划产量。产品方案一段在设计任务书中加以规定。产品方案是进行车间设计的主要依据，根据产品方案可以确定生产方案（工艺）及选择设备。二编制产品方案依据主要依据是：国民经济发展对产品的要求；产品在全国的平衡；建厂地区的资源条件、自然条件、投资等。三计算（典型）产品的选择计算产品定义：用做进行车间设计依据的产品。选择依据：有代表性（产量大、有代表性）；通过所以工序；要与实际相接近，要保留一定的调整余量。产品方案与计算产品确定后，按产品名称、合金牌号、状态、规格范围、产品等列成表，如表2.1所示。2.1产品方案的编制2.编制原则⑴国民经济发展对产品要求；⑵产品平衡（全国各地产品布局和配套）；⑶建厂地区条件，生产资源，自然条件，投资等可能。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。表2.1某冷连轧厂（车间）产品方案产品名称产品规格/mm厚x宽x长产量/万吨所占比例/%普通及深冲用低碳钢板0.2~0.3600~15001000~600052.552.5普通及深冲用低碳钢带0.2~0.3600~1500卷22.522.5镀锌钢板0.25~0.55700~15001000~600013.513.5镀锌钢带0.25~0.55700~1500卷1.51.5镀锡钢板0.15~0.55520~1050400~60009.09.0镀锡钢带0.15~0.55520~1050卷1.01.0合计100100产品标准与技术要求技术要求：指产品的牌号、规格、表面质量及组织性能等方面的要求。产品标准分为国标（GB）部标（YB）企标（QB），它是根据产品使用上的技术要求和生产部门可能达到的技术水平而制定的。产品标准一般包括：规格标准（产品牌号、形状、尺寸、表面质量及相关参数）；性能标准（化学成分、物化性能、机械力学性能、热处理性能、晶粒度、性能及其它特殊性能等）；实验标准（取样部位、试样形状尺寸、试验条件及实验方法）；交货标准（交货验收时的包装、标志、方法及部位等）。金属平衡表的编制目的——确定完成年计划产量所需之坯料量。方法——参照国内外同类车间所能达到的先进水平及本设计的工艺装备水平，技术水平和管理水平确定。通常调查实习厂近三年来的实际数据取平均先进水平，并结合本设计的具体情况而定。1.确定计算产品的成材率：A=(Q-W)/Q×100%式中：Q—原料量t，W=金属消耗量（损失量）t。金属消耗量：烧损（含熔损），溶损，切损（含残屑），工艺损失（轧废）等。试样造成的损失不大，通常包括在切损中。对于轧钢，通常包括烧损，轧废和切损，溶损和表面清理（修磨）及热处理可计入烧损之中。金属平衡表的编制（1）烧损：金属在高温状态下的氧化损失（含炉内及成型过程的二次氧化）。与材质，坯料种类，炉型和加热制度等有关。钢的烧损比有色金属大，通常为0.5～3%，对于推钢式炉加热钢锭为2～3%；连铸坯为1～2%；步进式炉加热炉连铸坯（钢坯）为0.5～1.5%。（2）溶损：酸、碱或化学处理过程中的溶解损失。与材质，处理液，表面积和处理工艺等有关。钢的溶损比有色金属大，通常为：0.3～2%。（3）切损：切头尾和切边等几何废料损失（含切试样）。与坯料种类、规格、材质、交货状态（定尺或非定尺）和轧制方法及工艺装备水平有关。（4）轧废：成型操作过程中的废料损失（操作废品）。与坯料质量，加热质量，成型操作及均衡生产等有关，通常为1%左右。普碳1%合金钢