年產(chǎn)58萬噸銅材車間畢業(yè)設(shè)計(專業(yè)版)

　　

【正文】 拉拔是管材、棒材的主要生產(chǎn)方法之一。油壓易實現(xiàn)自動比，不需要水泵站系統(tǒng)，占地面積小，但擠壓速 度不能太 快， 設(shè)備 維修較困難，一投適于單體和中、小噸位的擠壓機。此外，還要注意選擇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，力求投資少，而有較好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。 坯料偏心嚴(yán)重。 吊料時不慎與硬物碰擦致傷。 江西理工大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 34 2) 薄壁管和退火以后的管子，鋸切時 應(yīng)緩慢推進，以防管端碰扁或切成橢圓形。 江西理工大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 33 輥式矯直是多輥矯直，矯直輥是曲線形的。 3)消除內(nèi)應(yīng)力退火 金屬因不均勻變形，會使金屬內(nèi)部或晶粒內(nèi)部、兩晶粒之間產(chǎn)生附加應(yīng)力 (副應(yīng)力 )，變形結(jié)束后保留在制品內(nèi)的附加應(yīng)力稱殘余應(yīng)力。拉伸直徑大 于 40mm 的的管棒材時，要用浸透乳液的布帚子纏繞在模子入口處稍遠的拉伸坯料上，以達到潤滑充分均勻的目的，內(nèi)空采用灌注或潤滑。 3）凡開機之前檢查模具尺寸是否與將要拉伸的規(guī)格相符，拉伸第一根或調(diào)換模具后第一根，必須 全面檢查尺寸公差。 （ 2）制好的頭子應(yīng)有足夠的強度以滿足拉伸工藝的要求。 （ 14）酸洗質(zhì)量應(yīng)符合《酸洗半成品質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》。 （ 2）酸洗時，物料要全部浸沒在酸液下面，以提高酸洗質(zhì)量。 Vi—— 擠壓速度 m/s。也就是說，最好避免在多相區(qū)內(nèi)。 5） 根據(jù)金屬及合金的工藝性質(zhì) 由于各種金屬及合金的加工性能不同，那么所選擇的錠坯大小也不同。 3） φ 13* 錫 黃銅 HSn621管的生產(chǎn)工藝流程 供錠→加熱→擠壓→鋸切→酸洗→矯直→檢查→冷軋→鋸切→退火→酸洗→檢查→打頭→拉拔→拉拔→鋸切→退火→酸洗→打頭→拉拔→拉 拔→鋸切→退火→酸洗→ 打頭→拉拔→拉拔→ 鋸切→退火→酸洗→打頭→拉拔→ 成品→矯直→脫脂→光亮退火→成品檢查→入庫。含鋅量大于 46%～ 50%的 β 黃銅因性能硬脆，不能進行壓力加工。 江西理工大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 13 加工金屬的基本性能 紫銅為面心立方晶體，無同素異型轉(zhuǎn)變，具有優(yōu)良的塑性變形能力，有高的導(dǎo)電導(dǎo)熱，耐蝕性和加工性能。 （ 2）生產(chǎn)方案 管 棒 材的傳統(tǒng)生產(chǎn)方案主要有以下幾種： 1）擠壓法 適合生產(chǎn)厚壁管、復(fù)雜斷面與變斷面的管棒型材等。 （ 2） 通過所有的工序 。 而浙江除了有上述的有利條件外，還是銅管 材的集中生產(chǎn)基地，所以把工廠建在此地。 銅及銅合金管棒材是銅加工產(chǎn)品中市場需求量較大的品種，其中銅管材也是我國銅加工材中唯一凈出口的品種，這從另一個側(cè)面說明我國銅管材的加工技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量水平已位居世界前列。 2）銅合金管。但是從另一個角度講，銅制產(chǎn)品一般使用壽命比較長。許多年來，自動散熱器是這方面最重要的終端用戶；然而，銅在自動電器和電子產(chǎn)品中的使用飛速增長，而在熱交換器市場中的使用則有所下降。銅礦物與其他礦物聚合成銅礦石，開采出來的銅礦石，經(jīng)過選礦而成為含銅品位較高的銅精礦。 設(shè)計的任務(wù)是對需要建設(shè)得企業(yè)做出技術(shù)和經(jīng)濟得詳細(xì)規(guī)劃，確定出企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)濟狀況，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)及施工的組織方法等。 （ 3） 經(jīng)濟任務(wù) 計算及制訂基本建設(shè)投資額，生產(chǎn)預(yù)算，計劃單位產(chǎn)品成本和綜合技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。其他含銅的電器和電子產(chǎn)品（比如：小型電器和消費電子產(chǎn)品）使用壽命則比較短，一般是 510年。因而銅經(jīng)常用于生產(chǎn)使用壽命比較長的產(chǎn)品。 1）純銅類管材。主要用于航空航天、兵器、儀器儀表、通訊、船舶工業(yè)、電力電氣、民用建 筑、機械零件、水暖管件、汽車附件、日用五金、衛(wèi)生潔具、鎖具等。固定資產(chǎn)總投資接近 萬元，車間建成后大約 69 個月即可收回成本。但是，在設(shè)計中不可能對每種合金的每一個品種、規(guī)格及狀態(tài)都進行詳細(xì)的工藝江西理工大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 10 計算。為了最終達到優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗的生產(chǎn)目的，就必須對各種可能的生產(chǎn)方法進行分析比較與選擇，以確定出最佳的生產(chǎn)方案來。 4）斜軋穿孔 —— 或經(jīng)冷軋 —— 拉拔法。 鋁青銅 含鋁量一般不超過 %，有時還加入適量的鐵、鎳、錳等元素，以進一步改善性能。在生產(chǎn)同一產(chǎn)品情況下，生產(chǎn)規(guī)模越大的車間，其工藝過程也越復(fù)雜。 擠制管錠坯直徑 D0＝ )d( 122 ?D? 擠制棒錠坯直徑 D0＝ D? 錠坯長度 L0＝ 或者取 L0＝ ～ 3 D0 各式中 D0 —— 錠坯直徑， mm； D —— 擠制管外徑、圓棒直徑， mm。擠壓時，穿孔針與模孔形成一環(huán)形間隙 ，在擠壓桿壓力作用下，金屬由間隙中流出形成管材。為了獲得表面質(zhì)量好的擠制品，擠壓比一般不小于 10。黑色的氧化銅一般在氧化皮的外層，內(nèi)層是氧化亞銅。 （ 9）酸洗時，先向槽中注入水，而后放酸。 ，插好流程卡，移交下道工序。 （ 10）制頭質(zhì)量應(yīng)符合《制頭半成品質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》。 10） 每吊料拉完后，插上工藝流程卡片，移交下道工序。因此，中間退火溫度要在合金的再結(jié)晶溫度以上。近年來在中間退火時也采用，這樣可以省去對環(huán)境污染嚴(yán)重的酸洗工序，提高產(chǎn)品品質(zhì)，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。 7）在矯直操作過程中， 要求輕拿輕放，防止碰扁、碰傷及擦毛。成品檢驗是由供方的技術(shù)監(jiān)督部門，根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品的尺寸、外形、組織和性能等，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗規(guī)則與試驗方法，進行全面的檢查驗收，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 襯拉時，芯頭偏離拉模的定徑帶 尺寸公差不合 來料偏心嚴(yán)重，使拉制成品超公差。 目前，有色加工產(chǎn)品大多是人工包裝，實現(xiàn)成品包裝機械化和自動化，是今后的發(fā)展方向。雖然目前的臥式擠壓機也可達到向樣的尺寸精度，但在擠壓管材方面仍保留著它 的重要地位。而三種型式各有伏缺點可視具體情況選擇。與單鏈?zhǔn)嚼螜C相比較，雙鏈?zhǔn)嚼螜C具有以下優(yōu)點： 。若生產(chǎn)一些中、小規(guī)格的輕 金屬 管材和型管 材 可采用組合模在此擠壓機上擠壓比較經(jīng)濟，因它的投資少。 由于容易裝料 ，工作 時 期可以縮 小 占地面積小。 江西理工大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 38 根據(jù)包裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進行包裝，按照不同的合金牌號、尺寸、狀態(tài)、用途和要求，常采用裸件包裝、包裝箱包裝、成垛包裝和卷筒包裝四種方式。 潤滑情況不良。為了確保產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性和穩(wěn)定性，以及進一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量，防止低劣產(chǎn)品發(fā)給用戶或流入市場，造成損失。 5）手工操作的矯直，要防止外徑大和壁厚薄的管材矯扁，壓傷。經(jīng)光亮退火后的制品表面光潔，無化學(xué)成分變化。降低變形抗力，恢復(fù)塑性。 9） 拉伸管材的長度不能超過機身有效長度，管坯長度不能超過芯棒有效長度。熱制頭的管、棒坯料應(yīng)先制頭，而后再退火、酸洗。 ，或更換調(diào)整工模具后的第一根管子，應(yīng)仔細(xì)檢查表面質(zhì)量并測量尺寸公差，確認(rèn)合格后方可批軋制。 （ 7）每吊料槽先后要用高壓水仔細(xì)沖洗后分別吊入清水槽和熱水槽中而且要上下升降 2～ 3次，每次都應(yīng)使管子內(nèi)的水流出后在熱水槽中燙干。 酸洗 酸 洗的目的主要是為了去除銅管坯表面的氧化皮，以提高成品率和產(chǎn)品質(zhì)量。擠壓用于二次擠 壓的毛料，一般不限制擠壓比的大小，只根據(jù)二次擠壓的擠壓筒規(guī)格來推算出一次擠壓的擠壓比。 擠壓 擠壓，就是對放在容器 (擠壓筒 )中的錠坯一端施加以壓力，使之通過模孔成型的一種壓力加工方法。 一般情況下，管棒材生產(chǎn)采用圓錠。因此，滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求是設(shè)計生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)。錫的另一個重要作用是抑制黃銅脫鋅，提高黃銅的耐蝕性。其特點：生產(chǎn)品種多，質(zhì)量好；冷軋變行量大，工序少，生產(chǎn)周期短；設(shè)備復(fù)雜，機械化程度高；投資大。 產(chǎn)品方案與計算產(chǎn)品確定之后，應(yīng)按產(chǎn)品名稱、合金牌號、狀態(tài)、規(guī)格范圍、產(chǎn)量等列成表， 如表 21。 對于，各類產(chǎn)品的分類、牌號、化學(xué)成分、品種、規(guī)格尺寸及公差、交貨狀態(tài)、生產(chǎn)技術(shù)條件、力學(xué)性能要求、驗收規(guī)程、試驗及包裝方法等，均按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 工廠設(shè)計是根據(jù)業(yè)主的的要求，對建設(shè)工廠所需的技術(shù)、經(jīng)濟、資源、環(huán)境等條件進行綜合分析、論證、編制設(shè)計文件的活動。 2. 銅及銅合金棒材。生產(chǎn)的銅制品有板、帶、條、箔、管、棒、型、線等；為進一步提高生產(chǎn)效率、節(jié)省能源、節(jié)省金屬損耗、保護環(huán)境，銅及合金熔煉及壓力加工中采用了保護氣體熔煉、無氧化加熱、保護氣體退火、無酸洗生產(chǎn)、板帶材卷式生產(chǎn)法、管 材盤式生產(chǎn)法、線材連鑄連軋法等，已成為重要的生產(chǎn)技術(shù)；進一步壓縮熱加工工序，實現(xiàn)銅材生產(chǎn)從原料直至加工材成品的連續(xù)化生產(chǎn)是今后銅加工的發(fā)展目標(biāo)。 銅是相當(dāng)耐用的。 1997年，這兩個市場成為銅消耗的第二大終端用戶，擁有 25%的股份。 7） 確定廠房形式和主要尺寸，畫出車間平面布置圖，提出安全環(huán)保等措施。 2） 確定產(chǎn)品的生產(chǎn)方案及生產(chǎn)工藝過程，選取主要設(shè)備確定其 必要的數(shù)量。 我國銅生產(chǎn)地集中在華東地區(qū)，該地區(qū)銅生產(chǎn)量占全國總 產(chǎn)量的 %,其中安徽、江西兩省產(chǎn)量約占 30%。 工業(yè)機器和設(shè)備是另外一個主要的應(yīng)用市場，在當(dāng)中銅往往有比較長的使用壽命。 當(dāng)人類進入 21 世紀(jì)，銅的開采、冶煉、加工已經(jīng)高度現(xiàn)代化、自動化，銅及銅合金已達 250 多種，分別具有高強度、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、高耐蝕等優(yōu)良性能。銅合金管目前的主要生產(chǎn)方式還是采用傳統(tǒng)的擠壓 — 冷軋— 拉伸方法，另有黃銅合金管的盤拉技術(shù)。 未來我國各行業(yè)對銅和銅合金管棒的需求將繼續(xù)增加，故，根據(jù)以上分析， 設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn) 噸 銅 及銅合金管棒材生產(chǎn)車間 。產(chǎn)品方案是進行車間設(shè)計的主要依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品方案可以選擇設(shè)備和確定生產(chǎn)工藝。若從擬生產(chǎn)的所有產(chǎn)品 中應(yīng)有某工序而計算產(chǎn)品不通過此工序，在此情況下，就要重新選計算產(chǎn)品。 2）擠壓 —— 拉拔法 適合生產(chǎn)大直徑，薄管壁的管材。 ～ %氧對導(dǎo)電導(dǎo)熱和加工性能影響不大 ,但易產(chǎn)生氫病 ,一般不能在高溫還原氣氛中加工使用 。確定車間生產(chǎn)工藝流程是工藝設(shè)計中的一項重要工作，它直接關(guān)系到整個設(shè)計能否滿足設(shè)計任務(wù)書的要求。 5） φ 6黃 銅 H62 棒的生產(chǎn)工藝流程 供錠→加熱→擠壓→鋸切→酸洗→檢查→打頭→拉拔→ 拉拔→鋸切→ 退火→酸洗→打頭→拉拔→切成品→矯直→脫脂→ 成品退火→ 成品檢查→入庫 。 6） 根據(jù)鑄造條件以及具體情況 目前采用的鑄造方法有：水平模、立模、半連續(xù)及連續(xù)鑄錠。 根據(jù)上述的確定的熱擠壓溫度原則，本設(shè)計的擠壓溫度如下表 32。 表 33 各擠壓制品的擠壓速度 擠壓產(chǎn)品 金屬流出速度 ,m/s 擠壓比 擠壓速度 mm/s 紫銅管 鋅白銅管 錫黃銅管 鋁青銅管 黃銅棒 一次變形量很大，金屬與工具接觸面上的單位正壓力極高 (相當(dāng)于金屬變形抗力的 3～ 10 倍，其至更高 )，這是擠壓所具有的特殊變形條件。 （ 4） TUP， BZn1520， HSn621， QA192管出爐時，必須放入清水槽內(nèi)急冷，以脫去氧化皮。 軋管工藝操作和技術(shù)要求 : 1. 軋制前應(yīng)看清楚流程卡上的卡號、牌號、規(guī)格及其他要求，按工藝流程進行軋制。 （ 4）操作時，要注意輕拿輕放；特別對長管、薄壁管更應(yīng)注意；防止碰傷、碰扁、碰彎和擦傷等缺陷，影響產(chǎn)品質(zhì)量。 4） 在正常生產(chǎn)中，拉制成品要經(jīng)常地進行檢查尺寸公差及表面質(zhì)量是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)和半成品標(biāo)準(zhǔn)。 7） 拉伸有特殊要求的制品，允許根據(jù)工藝要求及質(zhì)量要求選用其他類型的潤滑劑 8） 應(yīng)根據(jù)乳液的潤滑性能污染破壞的程度，適時更換新乳液，以便始終保持乳液的良好潤滑性能。含鋅量高的黃銅、硅黃銅和錫黃銅是對應(yīng)力腐蝕敏感的合金。這種矯直方法在管棒材生產(chǎn)中應(yīng)用最廣。 4) 操作時要注意輕拿輕放，防止碰傷、碰扁，擦毛。 由于酸洗不徹底，表面有氧化皮而擦傷表面。 拉伸裂斷 拉伸芯頭超高。通常要求輔助設(shè)備能力大 于主要設(shè)備能力。當(dāng)擠壓機工作時 間占整個擠壓循環(huán)的 70％ 以上、 且 擠壓速度變比不大 時，采用無蓄力直接傳動銨為經(jīng)濟。而且制品的尺寸精確，表面光潔。 本設(shè)計選用 XIIT32冷軋機和 XIIT55 冷軋機 。水壓適合于大噸位、高壓的擠壓機，設(shè)備維修容 易，采用多臺擠壓機 聯(lián)用較經(jīng)濟。生產(chǎn)工藝流程中的每一個工序必須按該工序的工藝要求選擇設(shè)備。 江西理工大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 36 表面裂紋 厚壁管變形不均，變形只產(chǎn)生在表層而形成裂紋。 表 35 拉伸生產(chǎn)中易產(chǎn)生的缺陷及原因 缺陷種類 產(chǎn) 生 原 因 江西理工大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 35 表面機械損傷 各工序落料架的襯墊木材、橡皮、帆布等軟性物質(zhì)造成的碰傷 拉伸時，泥沙鋸屑等拉進模孔壓入制品表面。剪切適用于中等規(guī)格的棒材 ,常用的設(shè)備是聯(lián)合剪切機偏心輪剪切機等。為消除制品的彎曲和扭擰，制品要進行矯直。不同交貨狀態(tài)的制品，其內(nèi)部組織與性能是不同的。 江西理工大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計 31 4） 拉伸潤滑時，內(nèi)外表面的乳液流量大小應(yīng)適中，以能均勻潤滑，有效冷卻及清洗制品表面為準(zhǔn)。拉伸時嚴(yán)格按拉伸工藝流程進行拉伸。夾頭的長度為拉伸機床頭板的厚度加 (50～ 100)mm，管棒材夾頭長度范圍見下表 34。 （ 12）酸洗過