年产8万吨铜带车间工艺设计

（2013届）本科毕业设计资料 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目名称： 年产量8万吨的铜带车间工艺设计 学院（部）： 冶金工程学院 专业： 金属材料工程 学生姓名： 班级： 学号： 指导教师姓名： 职称： 最终评定成绩： 湖南工业大学教务处2013届本科毕业设计资料第一部分毕业设计说明书（2013届）本科毕业设计 题目名称： 年产量8万吨的铜带车间工艺设计 学院（部）： 冶金工程学院 专业： 金属材料工程 学生姓名： 陈玉忠 班级： 金属材料094 学号：09495100234 指导教师姓名： 刘友良 职称：副教授 最终评定成绩： 2013年6月湖南工业大学本科毕业 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 （设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计，题目《年产量8万吨铜带车间设计》是本人在指导教师的指导下，进行研究工作所取得的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文章以明确方式注明。除此之外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明应承担的责任。作者签名：日期：年月日摘要本设计的主要内容是完成铜合金板带材的车间工艺设计。首先根据地区条件选择产品大纲，以及典型产品；本设计选择雷管用铜带H68为典型产品，其后的生产工艺流程以及工艺计算围绕H68展开。据铜加工行业协会预测，未来几年我国引线框架材料、变压器铜带、水箱铜带、电缆铜带及普通黄铜带的增长速度将保持在10%以上，为满足国内产品的需求的变化，设计一个年产量为8万吨的铜带车间，该车间生产的主要产品有:雷管用铜带，焊接用铜带，热交换用铜板，电缆铜带等。而电缆铜带是无氧电解铜经过多道加工工序精制而成，具有良好的物理机械性能、导电性能和很好的屏蔽作用。TUP是具有高代表性的电缆铜带材料之一。本设计在参考国内厂家生产电缆铜带的基础上，仔细的分析了水平连铸工艺，轧制工艺及热处理工艺。在轧制工艺上采用的主要设备有步进式加热炉、可逆式热轧机、双面铣削机组、可逆式冷轧机、下切剪、箱式和井式退火炉、酸洗机列、纵剪、气垫式连续热处理炉等。生产流程是铸锭、热轧、铣面、粗轧、中轧、中间退火、酸洗、精轧、剪切、成品退火、分切、检验、包装入库。在此次设计的过程中通过对热轧冷轧的工艺规程的计算，正确合理地计算出了生产产品；计算了轧制压力与传动力矩；对轧辊强度以及主电机能力进行了校核，正确合理的设计出了年产量8万吨的铜带车间。关键词：铜合金板带材；热轧；冷轧；质量控制ABSTRACTThemaincontentofthisdesignistocompletetheworkshopprocessdesignofcopperalloystrip.Firstly,accordingtothechoiceofproductoutlineofregionalconditions,aswellasthetypicalproduct;thedesignofdetonatorwithcopperH68asatypicalproduct,theproductionprocessandprocesscalculationonH68expansion.Accordingtothecopperprocessingindustryassociationforecast,thenextfewyearsChina'sleadframematerials,transformerCopperbelt,Copperbelttanks,cablecopperandbrassstripgrowthratewillremainat10%ormore,tomeetthechangeofdomesticproductrequirements,designanannualoutputof80000tonsofcopperbeltworkshop,themainproductsoftheworkshopproductiona:thedetonatorwithcopperstrip,weldingheatexchangewithcopper,copperstrip,coppercableetc..Whilethecablecopperstripisoxygen-freeelectrolyticcopperthroughmulti-channelprocessrefined,hasgoodphysicalandmechanicalproperties,electricalpropertiesandgoodshieldingeffect.TUPisoneofthecableCopperbeltmaterialswithhighrepresentative.Thisdesigninreferencetodomesticmanufacturersofcablecopperstrip,acarefulanalysisofthehorizontalcontinuouscasting,rollingandheattreatmentprocess.Themainequipmentusedinrollingprocessaresteppingreversiblehot-rollingreheatingfurnace,machine,millingmachine,double-sidedreversiblecoldrollingmill,bottomshear,boxandwelltypeannealingfurnace,picklingmachine,slitting,air-cushioncontinuousheattreatmentfurnace.Theproductionprocessiscasting,hot-rolled,surfacemilling,rolling,rolling,intermediateannealing,pickling,rolling,annealing,cutting,cutting,testing,packagingandstorage.Intheprocessofthedesignoftheprocessbycalculatingtherulesonhotrolled,correctlycalculatetheproductionofproducts;rollingforceandtorquecalculation;therollstrengthaswellasthemainmotorabilityischecked,thecorrectandreasonabledesignoftheannualoutputof80000tonsofcopperstripworkshop.Keywords:Copperalloyplateandstrip;hotrolling;coldrolling;qualitycontrol目录1第1章文献综述11.1铜及铜合金概述11.1.1铜及铜合金11.1.2铜板带材21.2.3铜板带材生产的现状及发展趋势4第2章生产 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的选择与金属平衡42.1产品方案的编制42.2计算产品的选择52.3产品 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 及技术要求62.4生产方案的选择82.5编制金属平衡表9第3章生产工艺流程的制定93.1生产工艺流程的主要依据93.2计算产品H68的工艺流程11第4章主要设备及工艺介绍114.1设备概况114.1.1锭坯的选择114.1.2加热炉124.1.3轧制设备124.1.4热处理炉134.1.5矫直设备134.1.6剪切设备134.2工艺介绍134.2.1锭坯铸造144.2.2加热制度154.2.3热轧工艺154.2.4铣面铣边164.2.5冷轧工艺164.2.6热处理工艺174.3.7酸洗工序174.3.8精整工序19第5章典型产品H68工艺计算195.1原料的设计195.2压下制度195.2.1热轧压下制度215.2.2冷轧压下制度235.3速度制度245.3.1热轧速度255.3.2冷轧速度265.4温度制度28第6章轧制力与传动力矩286.1热轧轧制压力286.2冷轧轧制压力296.3传动力矩296.3.1轧制力矩306.3.2附加摩擦力矩306.3.3空转力矩306.3.4动力矩32第7章轧辊的强度校核327.1咬入条件的校核327.1.1热轧咬入的校核327.1.2冷轧咬入的校核327.4轧辊强度校核337.4.1热轧轧辊强度校核347.4.2冷轧机组轧辊强度校核36参考文献37致谢第1章文献综述1.1铜及铜合金概述1.1.1铜及铜合金有色金属中铜和铜合金是古老而永远年轻的。中华民族五千年的历史沧桑它一路伴随。我国古代文明史的重要组成部分包括铜合金的发现和使用技术。据文献记载，在4800年以前我们的先辈就用铜合金铸造出了刀具，在龙山文化时期，就可以冶炼铜及铜合金，铜合金的铸造、锻造和退火技术也得到了初步应用，这是最早的塑性加工。铜合金加工生产由手工作坊方式发展为工厂生产方式是在蒸汽机出现以后。伴随着社会和科学技术的进步和发展，铜和铜合金加工技术也由半机械化向机械化和自动化发展。20世纪80年代，在铜合金加工理论取得很多新成果的同时，新工艺、新技术和新产品也相继出现[1]。铜和铜合金是人类最早发现的金属之一，也是使用最早的金属。早在史前时代，人类主要开始采掘露天铜矿，并用挖到的铜制造武器、器具和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远[1]。铜广泛存在于地壳和海洋中。在地壳中铜的含量约为0.01%，在个别铜矿床中，铜的含量可以达到3%～5%。铜合金应用广泛，如电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝[7]。铜及铜合金的分类：①纯铜：也称紫铜：具有良好的导热性、导电性和耐蚀性；②黄铜：以锌为主要合金元素的铜合金，具有美观的黄色，统称为黄铜；③青铜：以前把铜与锡的合金称作青铜，现在则把除了黄铜、白铜以外的铜合金称作青铜；④白铜：以镍为主要合金元素的铜合金[2]。1.1.2铜板带材铜合金板带材包括铜合金板材、带材、条材和箔材，是铜合金加工材料的重要组成部分。它们具有独特的优良性能，在国防工业、电力、电子、机械工业等领域得到广泛应用。随着社会和科学技术的进步，对高、精、新、尖的铜合金板带材需求量日益增多，对铜合金板带材的加工技术的发展和进步更加关注[2]。铜带是一种金属元件，产品规格有0.1～3×50～250mm各种状态铜带产品，主要用于生产电器元件、灯头、电池帽、钮扣、密封件、接插件，主要用作导电、导热、耐蚀器材。如电气元器件、开关、垫圈、垫片、电真空器件、散热器、导电母材及汽车水箱、散热片、气缸片等各种零部件[4]。铜板带材是铜加工材中的一个重要品种，广泛应用于电子、电气、通讯、仪器仪表、交通运输和机械制造等各个领域。特别是随着现代通讯、电子和半导体产业的发展；不但其需用量剧增；同时，对铜带的质量提出了高性能、高表面和高精密度的要求。提出了所谓“精密铜带”的概念从而快速地推动其生产技术的进步和产品质量的提高。铜板带材的消费量约占加工铜材总消费量的18%。随着现代工业的发展其消费量呈逐年上升的趋势。现代铜板带——精密铜带是当前所有铜加工材产品中生产难度最大、最具有活力的高技术、高附加值产品[5]。铜带的生产工艺与炼钢过程差别不是很大，其主要工艺流程如下[5]：配料→熔炼→铸造→铸锭加热→热轧→双面铣屑→粗轧→一次剪边→中间退火→酸洗→精轧→脱脂→退火→酸洗→性能检测→包装入库。同时其主要的生产设备为铜带机；铜带机是指铜片压着连接线材的一种机器,取代传统焊锡方式,没有冷焊、空焊及空气污染的缺点，是专门针对需要铆合加工的线材所设计,速度快、品质好。是通过各种安全规格测试（UL、JIS）最简易有效的方式，采用特殊连续式铜带端子材料经切断、成型、压着、一次完成，迅速且无废料产生，节省成本，铜带端子经特殊纹路处理、铆合后耐拉力特强、品质稳定。配备直/弯模座供不同产品连接用，人性化设计、操作简易、不需训练可随时上机操作[2]。1.2.3铜板带材生产的现状及发展趋势我国的铜板带材生产起步较早，可追溯到一百多年前，1875年上海江南制造局枪子厂中的轧铜厂是我国第一家铜板带材生产厂。但在旧中国发展缓慢。解放前也只有上海、沈阳、烟台和重庆等地有一些私企从事作坊式的生产及兵工企业从事弹壳的生产。1949年全国铜板产量只有752t,解放后,经合并、改造和社会主义建设的发展到上世纪70年代，逐步形成沈阳、洛阳、兰州及上海四大生产基地和北京、烟台、广州、武汉等一些小企业。1978年全国铜板产量为34764t，铜带产量为38254t。改革开放，伴随着国民经济的高速发展，各行业对铜板带材的需求量猛增，从而催生了铜板带生产的快速发展。各地乡镇企业、个体的铜板带生产企业如雨后春笋般的兴起。促使铜板带的产量急剧增加。2008年全国铜板带产量为106万吨，到2010年又猛增至512万吨。2004年以来，我国铜材产量和消费量位居世界第一，铜板带材的生产与消费量也同时成为世界首位[7]。有关统计资料表明，我国的铜板带材产量与消费量约占全世界总产量和消费量的1/3。截止2012铜板带市场供应状况如下[7]：（1）《世界金属统计》数据显示2010年中国、德国、日本、美国、意大利等国家是世界铜板带材主要生产国家；（2）在铜板带主要生产国中，中国增长迅速，其他国家生产量除日本有小幅增长外均出现了一定程度的下滑。铜板带市场消费状况如下[4]：（1）据CRU统计2010年全球铜及铜合金板带材消费量为390万吨，相比2009年增加了13%。其消费市场主要集中在中国、日本、美国、德国等世界主要经济体所在的亚洲、欧洲、北美三个地区；（2）从2010年全球铜板带材产销量来看北美和亚洲地区消费量均出现增长，欧洲地区出现下滑，亚洲产消量的增长主要是由于中国的拉动。美国缓慢增长是由于政府经济刺激及出口贸易改善，日本因出口和国内消费减少出现经济下滑，欧洲因新的债务危机延缓了经济增长预期。至今，全国大约有130多家铜板带材生产企业，除少数国有大企业外，大多为中小型民企。这些民企在创业时大多采用比较落后的生产工艺和技术装备。产品质量不高，只能适应当时日用五金、电器和手工业产品的需要。由于铜带的精度差、卷重小，已不能适应发展的需要。特别是上世纪末和进入本世纪以来，他们不断地进行以加大卷重、提高性能的均匀性和表面质量为目标的技术改造，走出了一条适应其自身发展的道路。尽管在其板形平直度、表面质量和性能的均匀性等方面尚待进一步提高，但已基本适应下游产业发展的需要。特别是中、低档产品市场的需要。由于成本低、产品的性价比好。已成为我国中、低档铜带市场的主导产品。有些产品甚至打入出口市场或作为高档产品的代用品[7]。我国国民经济继续保持持续、稳定的增长，将促使铜板带材的需求不断增长铜板带产业具有广泛的发展空间[4]；（1）随着精密铜带在建设项目的相继投产，铜板带进口居高不下的局面将逐步缓解，而出口的数量会不断增加[4]；（2）铜板带材中高端、精密和热点品种的生产能力将不断加强，自给率不断提高；在产品品种、质量水平与国外发达国家产品的差距将进一步缩小[7]；（3）铜板带材产能的快速增长，将进一步加剧产品的市场竞争，这种竞争迫使铜加工企业进入微利时代，要求企业必须不断加强企业管理和谨慎经营方能生存[7]；（4）我国铜板带材市场在今后的一段时间内，还将是高端产品和中、低档产品共存的局面。而中低产品面临着紧迫的技术改造和产品升级，这种技术改造必需紧密结合市场需要循序渐进，依据中国特色做到投入少、见效快[7]。第2章生产方案的选择与金属平衡2.1产品方案的编制所谓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[1]。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，进行车间设计的主要依据是产品方案，根据产品方案可以选择设备和确定生产工艺[1]。而编制产品方案应考虑以下原则[1]：（1）满足国民经济发展的要求。根据国民经济各部门对产品数量、质量和品种等方面的需要情况。既考虑当前的急需，又要考虑将来发展的需要。（2）产品的平衡。考虑全国各地生产的布局和配套加以平衡。（3）建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等的可能性。进行产品方案编制时要以上述三点为依据，全面考虑，三者不可偏废。对于各类产品的分类、编组、牌号、化学成分、品种、规格尺寸及公差、交货状态、生产技术条件、机械性能要求、验收规程、试验及包装方法等，均按标准规定。若没有标准，可与用户共同订立协议[5]。鉴于以上三点依据，特制定产品方案如表2.1所示。表2.1年产量8万吨铜板带材车间产品方案[6] 产品名称 合金牌号 产品规格/mm 技术条件 状态 产量/万吨 比例/% 厚度 宽度 长度 雷管用铜带 H68 0.30-0.90 20-300 10000 GB/T11090-89 M 2 25 焊接用铜带 H65 0.21-0.30 200-305 >10000 GB/T15714-1995 Y 2 25 电缆用铜带 T2 0.10-0.25 ≤300 卷长 GB/T11091-2005 Y 2 25 热交换铜板 HSn62-1 9.0-60.0 600-3000 1000-6000 GB/T2531-81 R 2 252.2计算产品的选择在设计车间初期，拟车间生产的产品品种、规格和状态随机组合起来有几十至几百种不等。但是，在设计中详细的工艺计算不可能对每种合金的每一个品种、规格及状态都进行。为了减少设计工作量，加快速度，同时又不影响整个设计质量，可以将各类产品进行分类编组，从中选择典型产品作为计算产品[1]。选择计算产品的原则如下[4]：①具有典型性。将所有的各类产品进行分类编组，从每组中找出一至几种产量较大，产品品种、规格、状态、工艺特点等有代表性的。因此可以从拟生产的所有合金品种中选出几种或十几种有代表性的产品。这些计算产品从全车间总体来说，在合金、品种、规格、状态、产量和工艺特点等方面都具有代表性。②经过所有的工艺步骤。所选的所有计算产品要通过各工序，但不是说每一种计算产品都通过各工序，而是对所有的计算产品综合来看的。若从拟生产的所有的产品中应有某工序，而计算产品不通过此工序，在此情况下，就要重新选计算产品。还应指出所选典型产品的产量之和为总产量。③所选的计算产品要与实际情况相接近。④计算产品必须存在调整余量。本设计的计算产品具体见表2.2计算产品表[6]。表2.2计算产品表 合金牌号 产品规格/mm 技术条件 厚度 宽度 长度 H68 0.50 200 10000 GB/T11090-89 2.3产品标准及技术要求产品的技术要求是指人们要求的产品的牌号、规格、表面质量以及组织性能等。因为产品的使用条件不同，用户对产品的技术要求也是不同的[1]。对产品结构、规格、质量和检验方法所做的技术规定，称为产品标准。产品标准按其适用范围，分别由国家、部门和企业制定；它是一定时期和一定范围内具有约束力的产品技术准则，是产品生产、质量检验、选购验收、使用维护和洽谈贸易的技术依据。我国现行的标准分为国家标准、行业标准、地方标准和经备案的企业标准。在有色行业中，行业标准即是冶金工业部标准（YB）[1]。产品标准一般包括以下内容[1]：（1）规格标准：规定产品的牌号、形状、尺寸及表面质量，并且附有供使用参考的有关参数等。（2）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、工艺性能及其他特殊性能要求等。（3）试验标准：规定做试验时的取样部位、试样形状和尺寸、试验条件以及试验方法等。（4）交货标准：规定产品交货、验收时的包装、标志方法及部位等。在本次设计中，使用的产品标准均执行中华人民共和国国家标准。客户另有要求的按所签的 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 中的技术要求执行。而计算产品的技术要求如下。1计算产品的化学成分[6]本设计中计算产品的化学成分如表2.3所示表2.3计算产品化学成分（%） 牌号 Cu Fe Pb Ni Zn 杂质总和 H68 67.0-70.0 0.10 0.03 0.5 余量 0.30②计算产品的尺寸及允许偏差[6]本设计中计算产品的尺寸及允许偏差见表2.4表2.4计算产品的尺寸及允许偏差 牌号 厚度 厚度允许偏差 宽度允许偏差 长度 H68 >0.30-0.50 ±0.02 ±0.6 ∕③计算产品力学性能[6]本设计中计算产品的力学性能见表2.5表2.5计算产品力学性能 牌号 状态 拉伸试验 抗拉强度/Mpa 伸长率/% H68 M ≥294 402.4生产方案的选择所谓生产方案是指为完成设计任务书中所规定的生产任务而采取的生产方法。应当根据设计规格、产品质量及技术经济指标的要求，考虑在生产过程中的实际情况，制定出合理的生产方案[1]。生产方案的选择与设备的选择密切相关，二者应同时加以考虑，确定生产方案时主要考虑以下几点[1]：（1）金属与合金的品种、规格、状态及质量要求品种和规格不同，所采用的生产方案就不同，那么设计的车间就有很大差别，例如板带材生产车间和管棒生产车间就有根本的区别。若产品质量要求不同就是同一种合金品种和规格也可以采用不同的生产方案。（2）年产量的大小产量不仅决定工艺过程的特点，而且也对设备选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的影响。例如，对于板材生产来说，产量不大时，可以采用单机架生产；而产量大时，则可采用连轧生产。（3）投资、建设的速度、机械化与自动化的程度、劳动条件、工人与管理人员的数量以及未来的发展。常用的生产方案按轧制方式的不同可分为块式轧制法、带式轧制法和连铸连轧法。按铸锭的开坯方式的不同可分为热轧法和冷轧法[7]。（1）块式轧制法指单张块片方式轧制生产，一般小型工厂采用二辊不可逆式轧机，而近代大、中型厂多采用二辊可逆式或四辊可逆式轧机进行块式轧制法生产板材。此法适用于产量低、规格品种较多、板宽一般在1000mm以下的工厂。并且也适于非大批生产的中厚板、超宽板以及变断面板材的单机轧制生产。（2）带式轧制法近代化的板、带、箔材的大批生产主要采用二辊或四辊可逆式轧机、多机架连轧机进行成卷轧制。此法的特点：设备的机械化．自动化程度高，易于实现生产高速化与连续化，劳动强度小；产量高，质最好，金属损失少，成品率高，成本低；设备复杂，投资大，建设周期长。此法适用于产量较大、产品质量要求较高的工厂。采用带式轧制法生产板带材是最广泛的一种方法。至于箔材生产是以带材作坯料进一步轧制而成。近年来许多国家还采用了行星轧机、摆式轧机、多辊轧机等生产带材、箔材。而为了控制板形，70年代初相继开发了各种新轧机与新技术，其辊系结构、辊形及调节方式各有特色，主要采用的是移辊技术、对辊交叉等技术，这新型轧机主要有：HC轧机、CVC轧机、UPC轧机、PC轧机、FFC轧机等。在中厚板生产中，为了提高成材率，开发了平面形状控制法。为了提高产品精度，开发了极薄带异步轧制技术[7]。（3）热挤压法某些重有色金属采用圆铸锭，通过挤压机生产带材，产品质量好。适合于产量不大、品种少的带材生产。（4）连铸连轧法板带连铸连轧设备由铸轧机和冷轧机组成。目前我国生产厚度为6~7mm的铸轧铝板，直接供给冷轧机和铝箔轧机，实现连铸连轧生产线。此法废料损失少，成品率高；生产工序少，周期短，生产效率高。连铸连轧法生产的带材可以作箔材坯料、建筑材料及日用器皿等。带式法具有设备的机械化．自动化程度高，易于实现生产高速化与连续化，劳动强度小；产量高，质最好，金属损失少，成品率高，成本低等优点[7]。综上所述，根据浙江绍兴的地区条件，本设计采用带式轧制法。2.5编制金属平衡表表2.6铜及铜合金板带材生产车间金属平衡表 产品名称 年产量 重量 可回收废料 技术废料 残屑 烧损及熔损 工艺损失 总计损失 成品率 年需锭坯总量 t t % % % % % % % 个数 t H68 20000 9.4 4.52 2.31 1.15 0.31 5.56 13.85 90.00 2615 22222 H62 20000 9.4 4.13 2.23 1.21 0.28 8.05 15.90 90.25 2607 22161 T5 20000 9.4 3.96 2.24 1.16 0.32 12.70 20.38 91.13 2581 21947 HSn62-1 20000 9.4 4.15 2.14 1.14 0.34 12.58 20.35 89.89 2618 22249第3章生产工艺流程的制定3.1生产工艺流程的主要依据所谓的生产工艺流程是指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项重要工作，它直接关系到整个设计是否可以满足设计任务书的要求[9]。合理的生产工艺流程应该是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、最小的车间、最少的设备和最低的成本，并且有利于提升产品质量和将来发展，具有最优的经济效果和较好的劳动工作条件。制定生产流程的主要依据主要有以下几点[9]：①根据生产方案的要求。由于产品的产量、品种、规格及质量的不同，所采用的生产方案就不同，那么主要工序就有很大的差别。②根据产品的质量要求。为了满足产品的技术条件要求，就是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。③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，其工艺过程也月复杂。因此，设计是生产率的要求是设计工艺过程的出发点。同时，在制定工艺流程中，总的原则是：节能、高效、保质、污染少和经济。具体如下[9]：①充分利用合金的塑性，尽可能地是整个流程连续化，尽可能地减少中间退火及酸洗工序，轧制道次少，生产周期短，劳动生产效率高。②产品质量满足客户所提出的标准或技术条件要求，能实现生产成本低，成品率高的需求。③结合具体设备条件，各工序合理安排，设备负荷均衡，既保证设备安全运转，又能充分发挥设备潜力。④物量运输顺畅，尽可能减少倒流，减少中间工序或天车的运输量，以保证流程的顺畅。⑤有清洁卫生的环境及良好的劳动条件。3.2计算产品H68的工艺流程H68采用水平连续铸造获得铸锭。单相黄铜（H90、H68、H80）为ɑ相组织，高温下变形抗力及热轧时轧制压力较高，但冷轧时塑性好，两次退火间的总加工率大于70%时几乎不出现裂边。因此采用连续铸造、热开坯、洗面及冷轧、热处理、精整等生产工序。H68生产工艺流程：配料→熔炼（工频有芯感应电炉）→铸造（水平连续铸造）→铸锭（16mm×450mm×155mm）→加热（步进式加热炉）→热轧（2φ850×1500/mm可逆式热轧机；h=3.8mm）→铣面（双面铣，单面铣削量为0.5mm，侧面铣削量为0.45mm；h=2.8mm）→粗轧（4φ450/1000×850/mm可逆式冷轧机；h=1.53mm）→中间退火（退火温度：480℃，加热时间3.5小时、保温时间8小时；装炉量：>1.5吨）→酸洗→中轧（4φ450/1000×850/mm可逆式冷轧机；h=0.97mm）→中间退火（退火温度：480℃，保温时间8小时，装炉量：>1.5吨）→酸洗→精轧（12辊冷轧机，h=0.5mm）→成品退火（退火温度：480℃，保温时间8小时，装炉量：>1.5吨）→清洗（薄带脱脂清洗机）→矫直→剪切→检验→包装入库。具体生产工艺流程见表3.1。表3.1雷管用铜带H68生产工艺流程表 雷管用铜带H68（M）0.5×200×10000/mm 序号 工序名称 设备名称 制品规格/mm 1 原料 2 熔炼 工频有芯感应电炉 3 铸造 水平连续铸造机 16×450×155 4 加热 步进式加热炉 16×450×155 6 热轧 2ø850×1500/mm可逆式热轧机 3.8×221.7×1781.3 7 铣面铣边 X53K型铣面机 2.8×221.7×1781.3 8 粗轧 4ø450/1000×850/mm可逆冷轧机 1.5×221.7×3282.5 9 中间退火 箱式炉 1.5×221.7×3282.5 10 中轧 4ø450/1000×850/mm可逆冷轧机 1.0×221.7×5190.5 11 中间退火 箱式炉 1.0×221.7×5190.5 12 酸洗 连续酸洗机列 1.0×221.7×5190.5 13 精轧 12辊可逆冷轧机组 0.5×221.7×10038 14 成品退火 井式炉 0.5×221.7×10038 15 清洗 表面清洗设备 0.5×221.7×10038 16 矫直 21辊矫直机 0.5×221.7×10038 17 剪切 圆盘剪切机 0.5×200×10000 18 检查 0.5×200×10000 19 包装入库 0.5×200×10000第4章主要设备及工艺介绍4.1设备概况本工艺设计的主要设备有：工频有芯感应电炉一套、水平连续铸造机组一套、步进式加热炉一套、2φ850×1500/mm可逆式热轧机组一套、铣面机一套、4φ450/1000×850/mm可逆式冷轧机一套、箱式退火炉与井式退火炉各一套、21辊矫直机一套、圆盘剪切机一套、连续酸洗设备以及表面清洗设备。4.1.1锭坯的选择锭坯的选择是铜板带材生产中的重要环节之一，锭坯的选择应充分考虑产品的技术要求、合金的品种、工艺条件、设备能力、生产组织要求等因素，遵照高质量、高效率、低成本的原则。铜合金板带材的生产铸锭的方法主要有连续铸造、半连续铸造、立模铸造以及水平模铸造。本设计采用水平连续铸造法生产锭坯[9]。锭坯尺寸的种类见表4.1表4.1水平连续铸造的锭坯种类 分类 厚度/mm 宽度/mm 长度/mm 1 16 450 ∕ 2 30 575 ∕水平连续铸造机列的参数见表4.2表4.2水平铸造机列技术参数 制造商 带坯规格/mm 生产能力/（t/h） 保温炉 引拉机 卷取机 Metatherm 16×450 1.00-1.30 功率/KW 200 牵引力/KN 50 卷取形式 三辊 有效容量/kg 2000 牵引速度/mm/s 1.5-70 带卷内径/mm ø700-1200 16×330 总容量/kg 拉伸精度/mm ∕ 带卷外径/mm ø1800 时间精度/s ∕ 带卷单重/kg 60004.1.2加热炉热轧前锭坯加热可保证热轧时的高温塑性、降低变形抗力、消除铸造应力、改善合金的组织状态和性能、提供冷轧用的坯料。铜及铜合金锭坯热轧前都需要进行加热[9]。步进式加热炉的技术参数见表4.3.表4.3步进式加热炉技术参数 炉膛尺寸 生产能力/t/h 最高工作温度/℃ 燃料 压力/kpa 发热值/kcal/kg 厚度/mm 宽度/mm 长度/mm 1550 3600 10000 12 1250 发生炉煤气 1200 12504.1.3轧制设备①热轧机[9]2φ850×1500/mm可逆式热轧机技术参数见表4.表4.42φ850×1500/mm可逆式热轧机技术参数 轧机型式 轧机尺寸 主传动功率/kw 轧制速度/（m/s) 许用压力/KN 最大轧制力矩/KN·m 轧辊最大开口度/mm 最小轧制厚度/mm 辊数ø辊经×辊长/mm 二辊可逆 2ø850×1500 1900 0.5-3.0 10350 1176 250 22冷轧机[9]4φ450/1000×850/mm可逆式冷轧机技术参数见表4.512辊冷轧机技术参数见表4.6表4.54φ450/1000×850/mm可逆式冷轧机技术参数 设备规格 轧机棍数/个 带坯最大厚度/mm 成品最小厚度/mm 成品最大宽度/mm 带卷质量/t 许用轧制力/KN 轧制力矩/KN·m 最大轧制速度/m/min 最大卷取张力/KN AGC装置 4ø450/1000×850/mm 4 14.5 0.5±0.005 650 6.5 13000 300 360 200 Vollemer测厚仪VSB2082E 表4.612辊冷轧机技术参数 工作辊直径/mm 中间辊直径/mm 支撑辊直径/mm 辊身长度/mm 主传动电机功率/KW 轧制速度/m/s 轧制压力/KN 轧制张力/N 轧件尺寸范围/mm×mm 32 93 185 260 50×2 2.5 ∕ 1200-30000 （2.0-0.05）×2004.1.4热处理炉①中间退火炉（箱式）[9]中间退火炉的技术性能见表4.7②成品退火炉（井式）[9]成品退火炉的技术性能见表4.7表4.7中间退火炉（箱式）与成品退火炉（井式）主要技术性能 名称 用途 最高温度/℃ 炉膛尺寸/mm 燃料 装料量/t 生产率/t/h 高 宽 长 类型 功率/KW 箱式炉 带卷板材 950 1000 1800 5000 电 350 4—5 ∕ 井式炉 卷材 850 1900 ф960 ∕ 电 144 0.3-1 0.354.1.5矫直设备矫直机21辊矫直机主要技术性能见表4.8表4.821辊矫直机主要技术性能 被矫直板、带材规格/mm 矫直速度/m/min 电动机功率/kW 矫直辊数/个 棍子节距/mm 被矫直材料σ/Mpa 宽度 长度 厚度 ≤1050 ∕ 0.2-3.5 15 95 21 65 ≤11004.1.6剪切设备圆盘剪切机圆盘剪切机的主要技术性能见表4.9。表4.9圆盘剪切机的主要技术性能 带材尺寸/mm 分切条数/个 刀盘尺寸/mm 剪切速度/m/s 传动电机/kW 厚度 宽度 直径 厚度 0.12-0.8 200 25 150-200 15-20 1.5-7 5—154.2工艺介绍4.2.1锭坯铸造有色金属熔炼与铸锭车间大多采用半连续与连续生产铸锭。锭坯质量的好坏是生产优质板带材产品的基础，因为冷隔、裂纹、缩孔、偏析、夹杂、气孔等铸造缺陷常常是产生各种各样产品废品的主要原因，有的内部缺陷大多在加工过程中才被暴露，导致恶化产品质量及降低成品率。(1)铸锭的质量通常对铸锭质量要求如下：①锭坯的化学成分必须符合标准规定。②锭坯尺寸及偏差应满足工艺要求，因为锭坯的厚薄不均严重时，轧制时会加剧不均匀变形，锭坯宽度偏差过大时会导致增加切变损失。③锭坯表面缺陷较多时，通常应进行铣面、刨面或车面。根据生产要求，有时除扁锭大面也要求进行铣削。严格检查表面品质，不但要求表面无缺陷，还要保证表面铣削刀痕不超出规定，以及修理合格。④要求锭坯内部没有缩孔、气孔、夹杂、偏析及裂纹等缺陷，少量的内部缺陷可进行金相检验确定轻重程度。(2)铸锭的形状及尺寸的选择铸锭尺寸与形状的确定对选择设备、确定工艺、提高产品产量与质量、降低产品成本都有很大响。因此，锭坯选择应根据下列原则：①根据车间的规模和产量。对于大规模车间设计,应尽量选择较大的锭坯；②根据产品的规格。板带材生产采用扁锭；③根据设备能力。锭坯的最大规格尺寸应取决于设备的能力；④根据制品的性能确定锭坯厚度（或直径）。为保证产品的机械性与内部组织的质量要求，锭坯应有足够的变形程度，确定锭坯的最大限制尺寸；⑤根据金属及合金的工艺性质，铜合金通常采用大锭；⑥根据铸造条件以及具体情况。所以本设计采用连续铸造坯。4.2.2加热制度除冷轧开坯的重有色合金，以及利用铸造余热热轧的铁模铸造紫铜和锌、铅、锡及其合金外，几乎所有铜、镍及其合金的锭坯均在热轧前需要进行加热。因需要它提供铸锭热轧时的高温塑性，以降低材料的变形抗力，消除铸造应力，改善合金的组织状态与性能，并使材料获得最佳的变形量，以节约能源。该工序的主要工艺参数为加热温度及温度的均匀性、加热时间、加热炉内气氛的控制、炉子的热效率及加热炉综合的运行成本等。锭坯加热制度包括加热温度、加热时间、加热炉内的气氛控制、燃料的选择。1．加热温度确定加热温度时要考虑合金的化学成分、高温塑性及变形抗力、轧件尺寸及没备条件等。确定加热温度(指加热后出炉的锭还温度)时，一般参考合金的状态图、塑性图及变形抗力图等提出大致的温度范围，在生产中根据工艺及产品质量的具体情况进行调整。通常的规律如下：(1)大多数重有色合金加热时的上限温度约比熔点低100—200℃，即相当于合金熔点的(0．8—0．9)左右。(2)根据塑性图确定热轧塑性区范围时，加热温度应接近塑性温度范围上限，同时也应保证乾终温度不低于塑性温度范围的下限。(3)当生产对产品性能有要求的热轧板时，应根据晶粒度要求控制温度以及变形速度和变形程度。(4)从表面质量考虑，加热温度过高会加剧易氧化合金的氧化及脱锌。为防止氧化，可适当降低加热温度，并控制炉内气氛。2．加热时间加热时间通常包括升温及均热时间，均热时间一般占总时间的l／3~1／5左右。确定加热时间应考虑合金本性(包括导热性及比热)、锭还尺寸及加热炉的传热方式、装料方法等因素。加热锭还时，由于温度不均匀造成锭还各部分的温差不允许超过15—200℃。在保证料温均匀热透的情况下，加热时间愈短愈好。对于导执性能较好的重有色合金，快速加热可以减轻表而氧化，防止过热过烧及晶粒粗大，并降低烧损，节省热能消耗及提高加热炉的生产率。如何确定加热时间，严格说应根据炉内的热交换条件进行计算后确定，但因金属的热容、热导率、热交换系数均随温度而变化，同时锭坯内外的不均匀程度也难以估计，因此，现场一般采用经验公式4-1估算：τ=CH（4-1）式中：H——锭坯厚度，mm；C——经验系数。合金的C值范围如下：H68黄铜C＝0.13—0.23。3、加热炉内气氛的控制加热炉内气氛的控制主要根据炉内气氛性质与合金的相互作用的特征，以及炉内气氛中某些成分和杂质对合金的有害影响来决定。理想的加热气氛应为中性气氛，但中性气氛生产中不容易控制。4、燃料选择加热炉燃料有固体、液体和气体燃料。燃料选择主要根据提供何种燃料，一般情况下，加热炉采用液体燃料比较理想，本设计项目采用发生炉煤气。本设计中步进式加热炉的加热制度见表4.10表4.10黄铜H68加热制度 合金牌号 加热炉区段温度/℃ 加热时间/h 热轧温度/℃ 合金特性/℃ 锭坯加热段温度 锭坯保温段温度 开轧温度 终轧温度 热轧塑性区温度 熔点 H68 820～870 800～840 2.0～2.5 780～840 550～650 600～680 9094.2.3热轧工艺热轧工艺包括工艺参数的选择、热轧时的冷却润滑和辊型的调整。其中工艺参数包括轧制温度、轧制速度以及压下制度。热轧的轧制方法有全纵轧法（横轧——纵轧法）和全横轧（纵轧——横轧法）本设计采用全纵轧法，即，前3道次采用横轧，将轧件展宽到所需宽度，然后纵轧到底4.2.4铣面铣边坯料进行表面铣削，可以去除加热及热轧过程中产生的表面氧化、脱锌、压痕及氧化皮压入、表面裂纹等缺陷，尤其是对于热轧时易氧化而且氧化皮不易酸洗习净的某些合金，以及产品厚度在0.4~0.5毫米以上并且要求高表面质量的产品，效果较显著。热轧后铣面取代酸洗，有利于提高产品质量及改善劳动条件，但降低成品率，并需要专用铣削设备。有的工厂从提高热轧质量着手力求取消铣面，主要是从提高成品率及节省铣床投资考虑的。所以本设计综合考虑，选择铣面代替酸洗。热轧后铣面的坯料厚度为7~15毫米左右，宽度为330~750毫米左右，长度在2.5米以上。坯料在铣面前经九辊或十一辊矫直机矫平，一般要求矫直后还科的纵向不平行度小于0.3毫米，横向不平行度小于0.1毫米，厚度偏差及厚度不均不应超过要求，不允许有严重的劈头、裂边及镰刀弯。4.2.5冷轧工艺铜及铜合金板带材大多采用先热轧提供坯料后冷轧成产品的工艺流程。根据工艺要求，冷轧可分为开坯、粗轧、中轧及精轧。不同的冷轧过程，根据设备和工艺条件可以在不同的轧机上进行，也可以在同一台轧机上完成。冷轧工艺制度包括冷轧前酸洗、冷轧压下制度、冷轧时的张力、冷轧速度及冷轧轧辊的选择和调整等内容。4.2.6热处理工艺热处理工序对于铜及铜合金铜带生产来说，是很重要的，因为它直接影响铜板带的质量和性能。热处理的目的主要有消除加工硬化、确定产品最终状态等。具体的是由它在本工序所起的作用而决定，热处理主要有均匀化退火、中间退火、成品退火及消除应力退火，对某些品种还有淬火、时效等热处理方式，不同品种根据该品种的特性及用户对产品质量的要求选择不同的热处理方式。要达到上述目的，热处理设备的选择及工艺参数的控制格外重要，所以要确定退火制度。退火制度包括退火温度和退火时间。退火温度根据合金性质、加工硬化程度及退火要求决定，并应考虑具体的生产条件。通常中间退火时从提高生产率考虑，退火温至取上限，适当缩短退火时间；成品退火及项成品退火侧重于保证产品性能均匀，退火温度取下限，并且温度范围不宜波动太大，对某一合金来说，厚规格制品退火温度应比薄规格适当高些；装料量大时退火温度比装料量小时适当高些；板材比带箔材的退火温度梢高些。鉴于所设计产品的状态，需采用中间退火来消除加工硬化，部分产品需通过成品退火来得到成品。黄铜H68具体的退火工艺如表4.11所示。表4.11H68中间及成品退火制度 名称 厚度/mm 状态 装炉质量/t 退火温度/℃ 退火时间/h 作用 中间退火 0.5～3.0 M >1.5 500～600 0.5～0.8 消除加工硬化 成品退火 0.5 480 8 4.3.7酸洗工序轧件经热处理后采用酸洗法清除表面的氧化皮。一般酸洗过程按如下顺序进行：酸洗一冷水洗一热水洗一干燥。生产中对酸铣工艺的要求如下：①氧化物清刷干净，表面质量高；②酸洗时间短，生产牢高；③酸的利用系数高，酸耗低。酸洗时间与酸洗液的浓度及温度有关，一船为5~30分钟左右，根据合金表面质量情况而定。酸液温度夏天大多为室温，冬天可用蒸汽加热至40—60℃，紫铜取上限，黄铜取下限。酸液浓度及温度愈高，产生的酸雾恶化劳动条件及设备环境，在酸槽周围常设置抽风将酸雾排至一定高度的烟囱放散，最好将酸雾抽入溶液中经化学处理并提取有用成份后排除。本设计采用的酸洗机列，配套有废液处理设备，对环境污染小。4.3.8精整工序精整工序在铜带生产中起着越来越大的作用，它包括表面处理（酸洗、刷洗、抛光及脱脂、钝化工序）、矫平、剪切、修边及缠绕、包装。1、表面处理随着工业技术的发展，对铜带表面质量要求愈来愈高，如何满足用户对铜带表面的要求，从带坯开始着手，强化铣面工序。加强中间工序的表面酸洗及刷洗、严防中间工序出现擦划伤、金属及非金属压入、重视成品工序的表面脱脂、清洗质量，必要时增加抛光、钝化处理。本设计采用的是在精轧后脱脂、清洗这一工序，它的工艺要求简述如下：其目的是为除去成品轧制后带材表面残留的轧制油，并保证洗后的带材在存储期间(至少半年)表面不会出现变色，以保证下游用户的正常使用，因变色会影响材料的焊接性能、冲压性能及成形性能等。该工序均在清洗机列上采用连续喷射的方式进行。一般采用60~80℃的碱液或高压热水(压力为：l~1．6MPa、温度为：70～90℃)，后者考虑环保要求，属无污染清洗法，但在表面含油量较高时(含油量大于200mg／m2)，清洗效果比不上后者。前者装置简单便于掌握，但浓度要严格控制，一般控制在0.5％～1.5％之间，否则清洗效果不佳，因浓度高了会污染表面，不易清除干净。脱脂液的油水分离是保持清洗效果的重要环节，因工作一段时间，轧件上的油均落入脱脂液中，若不及时将油分离出来，残油会污染表面，影响清洗效果。在溶液循环状态工作下将油分离出来，必需有足够的静止时间，如何选择油水分离装置是解决问题的关键。经过多年设计方案的改进，目前PPT001装置已有效地应用于生产中，油水分离效果较好，分离率可达到99％左右。本车间选择带有此装置的清洗机列，选择浓度0.5％～1.5％、温度60~80℃的碱液。2、剪切根据工艺要求剪切分为切边、分条、下料或中断及成品定尺剪切等。①切边：有些合金热轧或粗轧时容易裂边，继续冷轧裂边扩大或冷轧时产生裂边，会造成轧辊局部压伤或者断带，增加金属的几何损失。所以，不仅成品要切边，而且粗轧后的带材坯料也要切边。切边量的大小，根据合金品种、轧件厚度而定，一般每边为10mm左右，生产中根据实际裂边情况，适当调整切边量。②分条：根据工艺要求和产品规格，对宽板带坯料或带材成品剖分成若干条，分条时同时切边。③下料或中断：是将板材坯料或带卷，按工艺要求或设备条件，横切成块的工序。下料或中断，应根据工艺的要求进行下料计算。其原则是确保产品尺寸的前提下，应精打细算，减少几何损失和提高成品率。④成品剪切：按技术标准对产品尺寸及其偏差要求，最后所进行的剪切，或定尺剪切。块式生产，一般是在单体斜刃剪切机上进行；带式生产板材和带材，是分别在横剪机列或纵剪机列上进行的。这种剪切机列，将切头尾、切边、定尺、或矫平分条及检查等工序连为一体，生产效率高，剪切精度高并且质量好。剪切的主要工艺参数是剪刃间隙，对于圆盘剪还有剪刃的重叠量。调整好剪刃间隙是保证剪切质量的重要因素。剪刃间隙，通常由被剪金属的厚度和性能决定，一般为板带厚度的0.03～0.07左右，对于薄的或较软的板带则采用较小值。实际生产中，当剪切厚度达0.20mm左右时，刀片的侧向已经彼此紧密接触，甚至带有不大的侧向压力。由于剪切时切口的状态与金属的性质有很大关系，所以生产软态或半硬态产品，一般采用先剪切后退火的工艺，有利于提高切口和表面的质量，便于操作。3、检查、包装工序成品的检验与包装是板带材生产过程不可少的最后两道工序。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，成品出厂前必须严格按规定的技术标准，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后方可出厂。①成品检验成品检验是由供方的技术监督部门，根据技术标准对产品的尺寸、外形、组织和性能等，按标准规定的检验规则与试验方法，进行全面的检查验收，确保产品质量符合相应的技术标准。②成品包装成品包装是产品生产加工中的最后一道工序，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、状态、尺寸、用途和要求，常采用裸件包装、成垛包装、包装箱包装和卷筒包装四种方式。包装后必须写明标志方可发货。第5章典型产品H68工艺计算5.1原料的设计（5-1）其中所以选取坯料的厚度坯料的宽度所以原料的长度故坯料的尺寸为16mm×450mm×155mm5.2压下制度压下制度又称压下规程，是板带材轧制的最基本的参数。它直接关系着轧机的生产效率和产品质量。轧制工艺制度中的温度制度、速度制度等都是以压下制度为核心展开的，同时温度制度和速度制度也影响压下制度[8]。热轧压下制度的内容包括热轧总加工率和道次加工率的确定。确定铜合金热轧总价功率时，应考虑合金本身的性质、产品质量要求、轧机能力及设备条件、锭坯尺寸与质量的影响。冷轧压下制度包括确定中间冷轧总加工率、道次加工率的分配及根据产品性能要求控制精轧时的成品冷轧总加工率。5.2.1热轧压下制度热轧各道次加工率的分配要求是：顺利咬入、不出现轧裂、变形均匀以提供合乎要求的板坯，不允许出现电机跳闸及断辊等事故。总压下量：热轧压下量：一般在总压下量的75%以上；取85%。则：所以由可得：即热轧道次的压下量：展宽道次的压下量可由体积不变求的，即：道次压下率：所以已知热轧总加工率，即可通过式（5—2）求出轧制道次（5-2）而总延伸系数与各道次延伸系数的关系见式（5—3）(5-3)按式（5—2）确定轧制道次的计算图如图5-1所示。图5-1确定轧制道次计算图所以热轧的道次，即热轧道次为7道。道次压下率（5-4）道次的宽度及长度通过体积不变计算，计算公式见式（5-5）（5-5）热轧各道次的压下量、厚度、长度、宽度见表5.35.2.2冷轧压下制度冷轧压下制度包括确定冷轧总加工率、道次加工率的分配及根据产品性能要求控制精轧时的成品冷轧总加工率。冷轧的道次延伸系数、道次加工率以及各道次的长、宽、高与热轧相同，计算结果见表5.31、总加工率[10]冷轧总加工率，即两次中间退火之间的总加工率，必须考虑合金本性、设备条件及工艺等具体情况，通常的原则如下：①充分发挥合金塑性，采用尽可能大的总加工率，减少中间退火次数及提高生产率；②保证产品质量，提高成品率，产品性能、晶粒度大小及均匀度均符合要求。此外总加工率不能位于临界变形程度范围，否则退火后易出现大晶粒及晶拉不均，恶化产品质量；③充分发挥设备能力，确保生产中电机不会跳闸烧坏，轧辊及轧机部件不会断裂及受损，能量消耗及生产成本低。铜及铜合金常采用的冷轧总加工率列在表5.1中。从表中看出，往往由于设备能力限制，总加工率较大时变形抗力高，致使冷轧后期这次加工率太小，增加能量消耗及降低生产效率，生产中—般为允许采用的最大冷轧总加工率的50~80％范围，高塑性合金采用的冷轧总加工率一般为60~90%，低塑性合金一般为40~60%。随着改进工艺和设备革新的不断进步，有些合金在生产中已逐渐采用允许的最大冷轧总加工率，大大提高了生产效率。表5.1铜及铜合金常采用的冷轧总加工率2、道次加工率[10]冷轧总加工率确定后，即可确定各道次的加工率。冷轧重有色合金目前采用的道次加工率为2~45%，根据合金品种、轧件性能及尺寸、轧机各部件强度和电机功率、冷却与润滑、辊型及张力大小等情况，合理分配各道次加工率的基本要求是：保证产品质量，确保设备安全，尽可能少道次，充分发挥合金塑性及提高生产率。根据具体条件确定这次加工率应按如下规则：①在冷轧的第一道次(或第二道次)，为了充分利用轧件退火后的良好塑性，应采用最大的道次加工本；②生产中采用的压下程序是否合理，应根据轧制压力和电机负荷的实测结果进行修改，使各这次的轧制压力分布基本均匀，这样有利于稳定工艺及充分发挥设备能力。③从提高产品质量出发，生产中应该做到：轧件变形均匀，尺寸偏差符合规定，表面质量满足要求，性能符合标准。④道次加工率必须与总加工率相协调，并结合具体的产品及没备条件。⑤连轧机冷轧时必须保证各机架金属秒流量相等，各机架的压下分配必须与轧制速度、张力、辊型相协调，既不出现过拉及断带，也不能出现活套及压折等故障。3、成品加工率[10]冷轧成品最后一次精轧的总加工率，即成品加工率，主要取决于技术条件对产品性能的要求，其次也要考虑确保设备安全及提高生产率。成品加工率选定后，还应合理分配精轧成品的各道次加工率。铜及铜合金板带材冷轧时常采用的成品加工率范围列在表5.2所示。在选定成品加工率时，应该考虑到采用的生产流程及设备条件等具体情况。产中根据产品状态及具体情况增大成品加工率采取了如下一些措施：①大多数合金的软态制品构成而加工率与硬态制品基本相同，软制品精轧后经过成品退火，故软制品的机械性能主要由成风退火控制，但精轧成品的加工率大小也影响较大，确定成品退火制度应与精轧时的加工中大小相配合，通常在保证产品成品退火前的精轧加工率越大，生产的软制品性能愈优越。②硬及半硬状态板带材采用成品加工率控制性能时，成品加工率一般小于50％，操作比较方便，控制性能比较准确，性能较稳定。但有的工厂轧机能力较大，为提高生产率，在生产铜及简单黄钢板带材时，采用大加工率精轧，随后来用适当的低温退火控制性能。③预成品的性能及状态对成品性能控制影响较大，一殷来说，预成品退火均匀而充分，有利于成品性能均匀及稳定。表5.3道次压下制度 原料16×450×155/mm 道次 延伸系数λ 压下量ΔH/mm 压下率ε/% 厚度H/mm 宽度B/mm 长度L/mm 热轧 1 1.04 0.62 3.85 15.38 161.20 450.00 2 1.10 1.40 9.09 13.99 177.32 450.00 3 1.25 2.80 20.00 11.19 221.65 450.00 转90º纵轧 4 1.50 3.73 33.30 7.46 221.65 675.00 5 1.45 2.31 31.03 5.14 221.65 978.75 6 1.40 1.47 28.57 3.67 221.65 1370.25 7 1.30 0.85 23.08 2.83 221.65 1781.32 粗、中轧 8 1.05 0.13 4.76 2.69 221.65 1870.39 9 1.35 0.70 25.93 1.99 221.65 2525.03 10 1.30 0.46 23.08 1.53 221.65 3282.54 11 1.25 0.31 20.00 1.22 221.65 4103.17 12 1.15 0.16 13.04 1.08 221.65 4718.65 13 1.10 0.10 9.09 0.97 221.65 5190.51 精轧 14 1.05 0.05 4.76 0.92 221.65 5450.04 15 1.25 0.18 20.00 0.74 221.65 6812.55 16 1.15 0.10 13.04 0.64 221.65 7834.43 17 1.12 0.07 10.71 0.57 221.65 8774.56 18 1.10 0.05 9.09 0.52 221.65 9652.01 19 1.04 0.02 3.85 0.50 221.65 100385.3速度制度轧制速度的大小取决于生产率、轧制方法、轧件尺寸及工艺要求等[10]。轧制速度可以调节的轧机，生产中应根据具体情况调整轧制速度速，辊温较高时应适当降低轧制速度，成品精轧最后道次为保证板形度有利于平整。一般咬入时采用低采用较小的轧制速度。轧机通常采用的轧制速度见表5.4。表5.4轧机通常采用的轧制速度5.3.1热轧速度展宽道次（前3道次）采用恒定的速度轧制，由于中厚板生产中轧件较长，为了操作方便，后9道次采用梯形速度图，如图5.2所示。根据经验资料，取平均角加速度40，平均角减速度60[10]图5.2梯形速度图（1）咬入和抛出速度的确定[8]由于压下动作时间随各道次压下量而定，轧辊逆转、回送轧件时间可以根据所确定的咬入、抛出转速改变，所以考虑这三个时间的原则应当是：压下时间大于或等于轧辊逆转时间，要大于或等于回送轧件时间。这样轧辊咬入和抛出转速的选择就等于本着在调整压下时间之内完成轧辊逆转动作和保证可靠咬入的前提下获得最短轧制时间这个原则。目前，可逆式热轧机的轧辊咬入和抛出速度一般在10~20和15~25范围内选择。各道次的咬入和抛出速度见表5.5。（2）最大轧制转速和纯轧时间的计算最大转速的计算公式：（5-6）其中a为轧辊平均角加速度，b为轧辊平均角减速度，l为轧件轧后长度，D为轧辊工作直径等速轧制时间：（5-7）加速轧制时间：（5-8）减速轧制时间：（5-9）所以，纯轧时间：（5-10）（3）间隙时间的确定轧机道次之间的间隙时间取决去[8]：轧辊由上一道的抛出转速逆转到下一道咬入转速所需时间；完成轧辊压下的调整时间；轧件从轧辊间抛出再返回进入轧辊间的时间（包括轧件返回、对中时间）。道次间的最短的间隙时间应大于三者中最长时间。在热轧机上，道次间隙时间可取3~6s，精轧机上取4~8s。各道次的间隙时间见表5.5。5.3.2冷轧速度冷轧速度是指轧辊的线速度，它是冷轧的一个重要参数。轧制速度的大小直接决定轧机的生产率，也是衡量轧制技术水平的重要指标之一[10]。对带式生产应尽量采用高速。成卷轧制时，选择轧制速度主要根据带卷长度确定，如果开车和停车时间占轧制总时间的5%时，其轧制速度V可由式（5-11）计算。（5-11）轧制时间（5-12）低速冷轧时，咬入速度可采用工作速度的7%～10%；高速冷轧时，咬入速度可采用工作速度的3%～6%。铜合金目前采用的冷轧速度已达到4～15m/s，最高速度已达20m/s。冷轧速度的计算结果见表5.5表5.5轧制速度制度 道次 轧制速度V/m/s 纯轧时间/s 间隙时间/s 轧制时间t/s 热轧 1 0.79 0.25 3 3.25 2 0.79 0.25 3 3.25 3 0.79 0.26 4 4.26 4 1.42 0.63 5 5.63 5 1.64 0.82 5 5.82 6 1.84 1.09 5 6.09 7 2.02 1.40 / / 冷轧 8 1.61 1.16 4 5.46 9 2.87 0.88 4 4.88 10 3.34 0.98 5 5.98 11 4.89 0.84 5 5.84 12 5.87 0.80 5 5.80 13 4.26 1.22 5 6.22 14 1.15 4.74 6 10.74 15 1.37 4.97 6 10.97 16 1.89 4.15 7 11.15 17 2.13 4.12 8 12.12 18 2.21 4.37 8 12.37 19 2.37 4.24 8 12.245.4温度制度温度制度，即开轧温度和终轧温度是热轧顺利进行的关键。开轧温度对金属的塑性影响很大，而终轧温度直接影响产品的组织与性能。因此，轧制前要合理的热轧温度范围，而冷轧基本上是在常温下进行。故本设计的温度制度主要是指热轧的温度制度，取开轧温度T=800℃铜合金热轧时均在600～700℃以上的高温进行，热辐射损失占主导地位，且热轧时是逐道次降温的。由此推导出如下计算温降的理论公式[10]。(5-13)式中F——轧件横截面积，m2K——轧制金属的热辐射系数，；——轧制时间与间隙时间之和，s；C——金属平均比热，；G——轧件重量，kg。各道次的温降及温度见表5.6.表5.6轧制温度制度表 道次 温降Δt/℃ 温度/℃ 热轧（开轧温度800℃） 1 3.4 800 2 3.5 796.6 3 5.1 793.1 4 8.2 788 水冷至650℃ 5 17.9 641.8 6 24.6 623.9 7 ∕ 599.3 冷轧 冷轧在常温下进行第6章轧制力与传动力矩6.1热轧轧制压力采用A.H.采利柯夫公式计算轧制压力，由温度T查«参考文献3»，可查的屈服极限σs摩擦系数（6-1）变形区度（6-2）延伸率（6-3）由压下率ε、延伸率查«参考文献2»，可查的外摩擦影响系数外端影响系数可由确定，若大于1，则，反之，则本设计不考虑张力的影响，所以张力影响系数所以平均单位压力（6-4）轧制压力（6-5）所以，对于热轧第一道次，有：由查得：由式（6-1）求得：由式（6-2）求得：由式（6-3）求得：所以查得：由于>1，所以：不考虑张力影响，则：所以，由式（6-4）求得：所以由式（6-5），求得：同理，可求得热轧其它道次的轧制压力，具体数据见表6.16.2冷轧轧制压力冷轧的轧制压力同样采用采利柯夫公式计算，其计算过程基本相同，不同之处在于屈服极限采用压下率ε通过«参考文献1»查得；冷轧过程采用矿物油润滑，其值在0.10～0.15范围内选择。冷轧各道次的轧制压力见表6.1表6.1各道次轧制压力 道次 屈服极限σs/Mpa 变形区长度l/mm 摩擦系数f 延伸率δ 摩擦影响系数’ 平均单位压力/Mpa 轧制压力/KN 热轧 1 24.5 16.23 0.47 24.75 1.35 38.04 9951.33 2 15.9 24.38 0.47 16.42 1.60 29.26 12647.55 3 16.2 34.48 0.47 11.65 1.90 29.81 22780.74 4 17.0 39.81 0.44 9.40 2.00 39.10 34501.40 5 38.0 31.37 0.50 13.58 3.50 152.95 106036.72 6 41.5 24.99 0.50 16.96 3.20 152.72 84592.12 7 45.0 18.98 0.50 22.40 4.50 231.88 97968.58 粗、中轧 8 175.0 5.41 0.10 8.32 1.05 211.31 25331.21 9 420.0 12.55 0.10 3.59 1.28 618.24 171974.92 10 390.0 10.17 0.10 4.42 1.25 560.63 126418.42 11 375.0 8.35 0.10 5.39 1.20 517.50 95796.62 12 300.0 6.00 0.10 7.50 1.18 407.10 54140.23 13 255.0 4.74 0.10 9.49 1.18 346.04 36381.37 精轧 14 180.0 0.89 0.12 4.32 1.12 236.48 4688.01 15 375.0 1.70 0.12 2.26 1.11 478.69 18005.95 16 300.0 1.26 0.12 3.04 1.10 379.51 10639.95 17 265.0 1.06 0.12 3.63 1.12 341.32 8006.42 18 355.0 0.89 0.12 4.29 1.15 469.49 9307.58 19 150.0 0.57 0.12 6.79 1.12 193.20 2422.426.3传动力矩在轧制过程中，主电动机上传动轧辊所需力矩，除克服轧制力矩外，还有其它一些力矩，一般组成如下：（6-6）（6-7）式中M——轧制力矩；——静力矩；——附加摩擦力矩；——空转力矩；——动力矩；i——传动比，i=电机转数/轧辊转数。6.3.1轧制力矩在简单轧制情况下，转动两个轧辊所需力矩为：（6-8）式中——力臂系数，热热轧时取0.6，冷轧时取0.5.各道次的轧制力矩见表6.26.3.2附加摩擦力矩传动到电动机轴上的总附加摩擦力矩按下式计算：（6-9）（6-10）（6-11）式中——轧辊轴承中的附加摩擦力矩；——传动机构中的摩擦力矩；——轧制压力；d——轧辊的辊颈直径；i——传动比，——辊颈与轧辊轴承间的摩擦系数，本设计中热轧取0.08，冷轧取0.06；——传动机构的效率，本设计中传动效率取0.96；由于四辊轧机工作辊和支撑辊之间的滚动摩擦损失很小，一般不计算在内，即具体计算结果见表6.2.6.3.3空转力矩空转力矩计算非常繁杂，通常按经验办法来确定。即：（6-12）式中——电动机的额定力矩。对新式轧件可取下限，旧式轧机取上限，本设计取下限。计算结果见表6.26.3.4动力矩动力矩可由下式确定：（6-13）式中G——回转体重量，N；D——回转体直径，m；n——回转体速度，r/min。动力矩计算结果见表6.2.现以第一道次为例计算传动力矩，取传动比，计算过程如下：轧制力矩按式（6-8）有：摩擦力矩：由式（6-10）有：由式（6-11）有：所以由式（6-9）有：空转力矩按式（6-12）有：静力矩按式（6-7）有：动力矩按式（6-13）有：所以传动力矩：同理，可计算出其他各道次的传动力矩。表6.2各道次的力矩分布（单位：kN•m） 道次 轧制力矩/M 摩擦力矩/Mf 空转力矩/M0 静力矩/Mc 动力矩/Md 电机传动力矩Mε Mf1 Mf2 热轧 1 693 17 7.5 56 237.73 259 552.73 2 1126 21.2 8.4 56 376.06 259 691.06 3 1349 22.3 9.6 56 446.98 259 761.98 4 1353 22.4 12.3 56 451.01 259 766.01 5 1236 21.5 11.5 56 413.31 259 728.31 6 1179 21 10.2 56 393.97 259 708.97 7 1079 20.3 9.4 56 361.70 259 676.70 粗、中轧 8 782 19 0 49 259.62 143 451.62 9 956 20.7 0 49 314.85 143 506.85 10 886 20.5 0 49 293.12 143 485.12 11 884 20.4 0 49 292.40 143 484.40 12 814 20.3 0 49 270.76 143 462.76 13 743 21.8 0 49 250.42 143 442.42 精轧 14 437 15.6 0 26 150.06 89 265.06 15 469 18.1 0 26 162.41 89 277.41 16 456 17.1 0 26 157.41 89 272.41 17 442 18.7 0 26 154.70 89 269.70 18 420 19.6 0 26 148.83 89 263.83 19 417 20.7 0 26 149.01 89 264.01第7章轧辊的强度校核7.1咬入条件的校核7.1.1热轧咬入的校核在轧制过程中，咬入条件为摩擦角大于等于咬入角，即：（7-1）即（7-2）所以有：（7-3）由式（7-3）可以求出：又（7-4）由式（7-4）可以求出：由于，所以可以咬入，符合条件。7.1.2冷轧咬入的校核与热轧校核计算相同，所以求得：所以，冷轧的同样可以咬入。7.4轧辊强度校核由于铜板带材的宽度一般不高，所以铜板带材轧机的轧辊轧制力按集中载荷计算，铜带轧机的危险点一般在轧槽或辊径处，辊头处可忽略，轧槽断面处应力按下式计算：（7-5）式中，M'-计算断面上的弯矩；W-该断面轧辊抗弯截面系数轧径处应力较为复杂，要求考虑弯曲应力和扭转应力，然后用合成法求出合成应力。因轧辊材质不同，故采用不同的计算公式：(1)对于塑性材料轧辊，按第三强度理论计算：（7-6）(2)对于脆性材料轧辊，按第二强度理论计算：（7-7）式中，M-断面上的弯矩；Mn-断面上的扭矩7.4.1热轧轧辊强度校核对于粗轧机组，通过分析每架轧机的受力情况及轧辊尺寸，只校核轧制压力最大的第一架轧机轧辊强度。受力分析如下：图7.1热轧机组受力示意图P1=P2=P3=118.0989t,因为轧辊左右对称，所以Rb=Ra=(P1+P2+P3)/2=177.14835扭矩的计算如下：轧辊B端的扭矩为：辊身强度校核：（7-10）所以辊身强度足够。辊径强度校核：合金球墨铸铁是脆性材料，按第二强度理论计算。（7-11）其中，W=0.16d代人数据计算得：EMBEDEquation.KSEE3所以辊径强度足够。7.4.2冷轧机组轧辊强度校核分析每架轧机的受力情况及轧辊尺寸，只校核轧制压力最大的第八架轧机轧辊。轧辊的受力图如下：图7.2冷轧机组受力示意图P1=P2=P3=34.23043t由计算得到：Ra=66.185mmRb=36.506mm扭矩的计算：轧辊B端的扭矩为：辊身强度校核：（7-12）对于合金铸铁：，所以辊身强度足够。辊径强度校核：（7-13）代人数据计算得：，所以辊径强度足够。参考文献[1]温景林．金属压力加工车间设计［M］．冶金工业出版社，2011：1-258．[2]刘培兴，刘华鼐，刘晓瑭．铜合金板带材加工工艺[M]．化学工业出版社，2009：1-237．[3]魏立群．金属压力加工原理[M]．冶金工业出版社，2008：88-124．[4]傅祖铸．有色金属板带材生产[M]．中南大学出版社，2000：112-166．[5]周家林．材料成型设备[M]．冶金工业出版社．2011：1-43．[6]安继儒，刘耀恒．实用有色金属材料手册[M]．化学工业出版社，2008：268-380．[7]刘平，任凤章，贾淑果．铜合金及其应用[M]．化学工业出版社，2007：139-203．[8]柳谋渊．金属压力加工工艺学[M]．冶金工业出版社，2008：106-134．[9]雄及滋.压力加工设备[M]．冶金工业出版社，2005：56-109．[10]刘楚明.有色金属材料加工[M]．中南大学出版社，2010：23-78．致谢本设计是在湖南工业大学冶金工程学院刘友良老师的悉心指导下完成的。刘友良老师作为一名优秀的、经验丰富的教师，具有丰富的专业知识和实践经验，在整个设计的制作过程中，对我进行了耐心的指导和帮助，提出严格要求，引导我不断开阔思路，为我答疑解惑，鼓励我大胆创新，使我在这一段宝贵的时光中，既增长了知识、开阔了视野、锻炼了心态，又培养了良好的实验习惯和科研精神。在此，我向我的指导老师表示最诚挚的谢意！在设计即将完成之际，我的心情久久无法平静，从开始选题到设计顺利完成，很多可敬的师长、同学、朋友给了我无数的帮助。正是由于你们的帮助和支持，我才能一个一个克服困难、解明疑惑，直至本文顺利完成，在这里请接受我诚挚的谢意！最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们！学生签名：日期：三号黑体居中，段前0.5行，段后0.5行_1234567890.unknown_1234567891.unknown_1234567892.unknown_1234567893.unknown_1234567894.unknown_1234567895.unknown_1234567896.unknown_1234567897.unknown_1234567898.unknown_1234567899.unknown_1234567900.unknown_1234567901.unknown_1234567902.unknown_1234567903.unknown_1234567904.unknown_1234567905.unknown_1234567906.unknown_1234567907.unknown_1234567908.unknown_1234567909.unknown_1234567910.unknown_1234567911.unknown_1234567912.unknown_1234567913.unknown_1234567914.unknown_1234567915.unknown_1234567916.unknown_1234567917.unknown_1234567918.unknown_1234567919.unknown_1234567920.unknown_1234567921.unknown_1234567922.unknown_1234567923.unknown_1234567924.unknown_1234567925.unknown_1234567926.unknown_1234567927.unknown_1234567928.unknown_1234567929.unknown_1234567930.unknown_1234567931.unknown_1234567932.unknown_1234567933.unknown_1234567934.unknown_1234567935.unknown_1234567936.unknown_1234567937.unknown_1234567938.unknown_1234567939.unknown_1234567940.unknown_1234567941.unknown_1234567942.unknown_1234567943.unknown_1234567944.unknown_1234567945.unknown_1234567946.unknown_1234567947.unknown_1234567948.unknown_1234567949.unknown_1234567950.unknown_1234567951.unknown_1234567952.unknown_1234567953.unknown_1234567954.unknown_1234567955.unknown_1234567956.unknown_1234567957.unknown_1234567958.unknown_1234567959.unknown_1234567960.unknown_1234567961.unknown_1234567962.unknown_1234567963.unknown_1234567964.unknown_1234567965.unknown_1234567966.unknown_1234567967.unknown_1234567968.unknown_1234567969.unknown_1234567970.unknown_1234567971.unknown_1234567972.unknown_1234567973.unknown_1234567974.unknown_1234567975.unknown_1234567976.unknown_1234567977.unknown_1234567978.unknown_1234567979.unknown_1234567980.unknown_1234567981.unknown_1234567982.unknown_1234567983.unknown_1234567984.unknown_1234567985.unknown_1234567986.unknown_1234567987.unknown_1234567988.unknown_1234567989.unknown_1234567990.unknown_1234567991.unknown_1234567992.unknown_1234567993.unknown_1234567994.unknown_1234567995.unknown_1234567996.unknown_1234567997.unknown_1234567998.unknown_1234567999.unknown_1234568000.unknown_1234568001.unknown_1234568002.unknown_1234568003.unknown_1234568004.unknown_1234568005.unknown_1234568006.unknown_1234568007.unknown_1234568008.unknown_1234568009.unknown_1234568010.unknown_1234568011.unknown_1234568012.unknown