设计一个年产55万吨的冷弯型钢、焊管生产车间.docx
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1、 设计(论文)专用纸摘要冷弯型钢具有力学性能良好、生产效率高、易取材、用料省和断面形状多变等优点,在汽车、造船、铁道、机械和建筑等各个部门得到广泛应用。本车间为年产5.5万吨的冷弯型钢、焊管生产车间,采用常规的辊弯成型方法。设计本着工艺先进、技术可靠的原则,以设计任务为基础,市场需求为导向,并参考一些国内钢结构厂的资料,对车间进行工艺设计。本文着重论述了本车间代表产品规格为8040204.0mm的外卷边槽钢生产过程,其主要内容包括冷弯型钢的项目分析、生产方案选择、生产工艺流程、设备选取及原理、工艺计算与金属平衡、设备负荷计算、孔型设计、车间平面布置、劳动组织与技术经济指标及环境保护。开口型钢采
2、用小线生产,闭口型钢采用中线生产,小线的设备负荷率为76.33%,中线的设备负荷率为75.92%,纵剪的设备负荷率为76.41%。关键词:冷弯型钢;辊弯成型;外卷边槽钢ABSTRACTCold-formed steel has good mechanical properties, high efficiency, easy materials, materials provincial and cross-sectional shape changing advantages, and widely used the automobile, shipbuilding, railways, m
3、achinery and construction sectors .This workshop of the annual output of 55,000 tons of cold-formed steel, welded pipe production workshop, with normal roll bending forming method. Its main contents include the cold-formed steel project analysis, production plan, production process, equipment select
4、ion, principle, process calculation and balance of metal, equipment load calculation, pass design, workshop layout, labor organization and technical economic index and environmental protection .Design in line with the principles of advanced technology and reliable ,the design task based on market de
5、mand, and reference to some of the domestic steel plant and process design workshop. This paper focuses on the product specifications of this workshop on behalf of 80 40 20 4.0mm, the outer edge channel production process. Open type steel with small production line of steel production, the midline,
6、small line equipment load rate is 76.33%, the midline of the equipment load rate is 75.92%, slitting equipment load rate of 76.41%.Keyword: Cold-Formed Steel; Roll bending forming; Outside edge channel steel第iii页 目录摘要IABSTRACTII第一章 冷弯型钢分析11.1国内外冷弯型钢发展现状11.2良好的政策支持31.3广泛的应用51.4总结6第二章 产品方案表72.1产品方案72.
7、2计算产品选择8第三章 生产工艺流程93.1工艺流程图93.2工艺流程简介10第四章 设备选择及原理12第1节 ZJ160012.5纵剪生产线124.1.1设备技术性能及说明124.1.2电控系统17第2节 LW5004小线设备的选择184.2.1主要规格和技术参数184.2.2设备的工作原理及技术参数19第3节 LW7008成型线设备的选择264.3.1主要规格和技术参数264.3.2设备的工作原理及技术参数27第4节 起重运输设备的选择404.4.1起重机的型式404.4.2起重机的工作制度404.4.3起重机数量的确定40第5节 辅助设备的选择414.5.1电磁超声探伤设备41第6节 焊
8、接及焊接原理424.6.1焊接原理424.6.2高频焊接的原理45第五章 工艺计算与金属平衡475.1 计算产品原料宽度的计算:475.1.1外卷边槽钢(规格8040204.0)475.1.2复合圆管(规格1805.0);485.1.3结构用冷弯矩管(规格1801004.0);495.1.4结构用冷弯方管(规格1701706.0);505.1.5建筑用冷弯空心矩形型钢(规格2001005.0);525.1.6低压输送用焊接钢管(规格168.36.0);545.1.7等边角钢(规格1001004.0);545.1.8冷弯Z型钢(规格100503.0);565.2 工艺卡片计算与金属平衡:575.
9、2.1生产工艺流程额定卡及金属平衡表575.2.2、工艺卡片计算:58第六章设备负荷计算72第1节 概述726.1.1工作制度和年工作小时726.1.2影响连续式生产的机组小时生产能力的因素73第2节 成型机组小时生产能力的计算736.2.1小时生产能力的计算736.2.2年生产能力及负荷率75第3节 辅助设备生产能力的计算776.3.1纵剪机组的小时生产能力的计算78第七章 孔型设计817.1孔型设计一般概念及方法817.1.1孔型设计定义817.1.2计算带钢宽度817.1.3确定轧制基准线827.1.4确定成型道次827.1.5辊花图设计837.1.6辊径确定与立辊位置857.2外卷边槽
10、钢(8040204.0)的孔型设计857.2.1原料宽度的精确计算857.2.2弯曲角分配857.2.3成型方法的选取867.2.4过渡断面尺寸及道次孔型的计算86第八章 车间平面布置与立面尺寸98第1节 车间平面布置988.1.1车间平面布置的原则988.1.2平面布置的内容98第2节 车间立面尺寸1008.2.1车间工艺高度的确定1008.2.2车间设备标高101第3节 仓库面积的确定1018.3.1确定仓库面积的原则1018.3.2原料仓库面积计算1028.3.3中间仓库面积计算1038.3.4成品仓库面积确定103第九章 劳动组织与技术经济指标及环护105第1节 车间劳动组织1059.
11、1.1劳动定额1059.1.2车间劳动定员105第2节 技术经济指标1099.2.1各类材料消耗指标1099.2.2综合技术经济指标1109.2.3技术经济效果评论111第十章 环境保护11510.1环保对车间设计的要求11510.2环保的内容与对策11510.2.1环境保护11510.2.2冷弯型钢生产车间主要污染和防治措施116总结与体会118致谢119参考文献120附录1【冷弯外文】121附录2【外文翻译】129附录3【工艺卡片】145附录4【金属平衡表】145编号:时间:2021年x月x日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第139页 共144页第一章 冷弯型钢分析冷弯型钢可以生产出各
12、种复杂的断面, 这是热轧材无法做到的。它主要通过改变型钢断面形状来提高型钢刚度, 而热轧型钢一般以增加断面面积来提高强度和刚度。同时,由于在冷弯加工中提高了强度,冷弯型钢与热轧型钢相比具有断面形状合理、重量轻、机械性能高的优点。使用冷弯型钢的结构体可以比一般热轧型钢节约金属20 50,如采用复杂断面或封闭断面,或是采用低合金高强度的冷弯型钢,效果更好。由于冷弯钢以带钢为原料,故表面质量好。如采用镀层或有机涂层带钢,更具有美观、耐腐蚀等优点。冷弯型钢的尺寸精度高,可以达到机加工公差标准的三级精度,比热轧型钢好得多。一般热轧型钢从钢锭到成材需经二三次加热,而冷弯型钢可减少一次。如按每年生产25万吨
13、冷弯型钢计算,与热轧型钢比,可节约燃料2万吨标煤。按金属加热一次损耗2.5计算,每年可节约金属6250吨。由于冷弯型钢制成的钢结构轻巧,一般工业厂房用冷弯型钢制成的轻钢结构,其重量只有钢筋混凝土结构1917, 可大大减轻基础的负荷,使整个工程节约大量钢材和水泥,缩短施工周期1。冷弯型钢又可取代传统的木材,是一种理想的防火材料, 既轻巧又美观耐用。制作冷弯型钢,在冷弯过程中还可以与其它工艺结合起来,进行深加工,使产品向零件化、构件化方向发展。如在冷弯机组中装置冲孔机、弯曲设备、冲压设备、焊接设备、涂层设备等就可以直接提供成品的组合件,也具节能、节约效果。冷弯型钢可以生产冷冲压法不能生产的长度及质
14、量精度高的钢材,可减少工序,节约能耗,提高制成品的合格率。1.1国内外冷弯型钢发展现状我国冷弯型钢生产起始于20世纪50-60年代,生产厂家集中于鞍山、上海、重庆等个别地区,主要服务于农机业。20世纪80年代,是第一次发展高潮,生产厂家扩大到华东、华北、东北等地区,服务范围也扩大到货车、客车、建筑门窗、公路护栏、货架、电器等行业,但都限于中小型机组,品种规格较少,约2000种;材质均为普碳钢,全部冷弯型钢产量约占钢材总量的11.5%,与世界各国相比差距很大。国外冷弯型钢品种规格一般为8000-10000种,材质多元化,合金化钢种占50-70%,冷弯型钢产量占钢材总产量的比例一般为5%5。因此,
15、我国冷弯型钢发展的空间很大。几十年来在国外一些发达国家中,由于冷弯型钢生产技术(工艺装备和材料)的进步及应用部门的先进设计,使冷弯型钢得到了迅速发展。据不完全统计, 目前世界冷弯型钢的总产量约为1300万吨,占世界钢料总量的4左右。从玲弯型钢生产最为发达的美、日、前苏联以及德、法等国来看他们普遍有以下两方面特点:应用以建筑业为主,迅速向其它行业扩展;冷弯型钢的成型新工艺、新装备得到多方面的发展。由于结构设计水平的高度发展,冷弯型钢产品在许多行业中得到广泛应用,型钢材质也已从早期单纯的碳素钢发展到低合金钢、不锈钢、钛合金。从防腐着眼,开发了多种表面镀Zn、镀Al、烤漆以及涂料等其它防腐新工艺,开
16、发了普碳不锈复合型钢。目前冷弯型钢的品种规格已经发展到1万余种。日本的一般钢铁企业都能生产500600种规格, 有的大型钢铁企业可生产出1000余种8。为适应对产品的不同要求,传统的冷弯型钢成型工艺和装备也进行多方面的技术改造更新。自从1910年美国建成世界上第一台辊式冷弯成型机组 来,各国对成型机械己经进行了一系列改进 目前正在向高速化、专业化和自动化方向发展。例如,日本新日铁建材公司制造的高速冷弯成型机组,成品出口速度高达250mmin10,其它还有奥地利奥钢联阿尔卑斯公司的钢板桩专用机组, 日本东洋特殊钢业的方,矩形管用机组;前苏联马格尼托哥尔斯克冶金厂的周期断面型钢机组;美国卢斯利夫滨
17、德公司的微型冷弯机组等。奥钢联、东洋特殊钢业、中田制作所等分别开发了CTA中央控制机架2,辊挤压成形机和柔性冷弯成型机组。它们的共同点是完全改变了传统的辊式冷弯变形工艺和机构。新的成型方式能耗低,精度高, 自动化程度高,辊耗低,换辊容易,非生产占用时问少。在传统冷弯机组采用的生产变形工艺中,普遍引进了电脑CADCAM 技术以利频繁变化的复杂断面的新产品设计和生产。至于反弯曲成型,“方交方” 6成型等新工艺的开发和应用更是普遍。2011年中国经济仍呈现持续平稳较快增长态势,但受世界经济复苏不稳定、不确定因素的影响,经济增长将呈现放缓的趋势。主要用钢行业不管是基建及房地产、汽车、船舶还是其他机械制
18、造业都面临着增长速度下降的局面。联合国、国际货币基金组织以及OECD对中国的经济增长前景也都做出了减速的预测。“十二五”期间,中国的可再生能源和环保产业将迎来建设高峰,其中水电建设量约为8000多亿元;城市地铁建设总投资额约为10581亿元;中西部将承接国内外产业转移与升级,厂房兴建、装备制造和技术园区建设也是“十二五”规划中的重点,刺激各地区加大基础设施建设投入力度;国家将加大保障性安居工程建设力度,加快棚户区和农村危房改造,2011年全国保障性安居工程住房建设规模高达1000万套,同比增长72.4%3;国家在农田水利设施等农村建设也将投入大量资金。从总体上看,明年市场需求仍较旺盛。1.2良
19、好的政策支持根据国标,冷弯型钢用于钢结构的开口型钢共173个规格。 “十二五”期间,我国建筑钢结构发展的指导方针是:深入贯彻科学发展观,以建筑节能减排为重点,通过技术引领、优化设计,大力推广钢结构新型住宅,逐步实现年建筑钢结构用材占到全国钢材总产量的10%左右,钢结构住宅建设占到房屋总建筑面积15%左右。钢结构住宅用冷弯型钢在2030Kg/m28。冷弯型钢作为一个新兴产品, 自60年代初开始发展以来,在全国已经形成了一个独立的体系,并且有一定的规模和有一支雄厚的技术骨干队伍, 为我国国民经济发展发挥了积极作用。产品不论在产量还是在品种,质量上都有了很大发展。但与国外相比,差距很大。我国冷弯型钢
20、产量仅占钢材产量的05, 应用面还不广。但是,冷弯型钢这一国外大力发展的高效钢材,在我国国内发展的潜力是很大的。借鉴国外经验,我们可以发现国外企业大多与高等院校、研究和设计机构紧密结合,依靠科学技术开发新产品。近年来, 我国也很重视科技与生产相结合,成立了专门的研究机构,如武汉钢铁设计研究院成立了冷弯型钢研究所,南京轧钢厂与冶金部钢铁研究总院联合成立了冷弯型铜研究所1。最早生产冷弯型钢的上海钢铁工艺技术研究所更是一个科研与生产相结合的科研单位,不仅设有掌握比较成熟的冷弯型钢生产扳术的型钢车间及相应的技术部门, 而且还拥有300多名科研人员。如果有专门的研究室使科研人员从事冷弯型钢产品的开发、工
21、艺和装备的改造研究以及相关技术的研究, 势必对冷弯型钢的发展产生巨大的作用。利用国家出台的一系列钢结构住宅产业化的政策和措施,组织科研机构、设计单位和生产企业密切合作,制定适合我国国情的技术规范和标准,通过试点和示范,推动钢结构住宅产业化健康发展。要进一步优化建筑钢结构的设计理念,提倡合理用钢、低碳节能。在确保建筑钢结构安全和使用功能的前提下,不断降低单位工程的钢材使用量,这一发展新态势应该成为建筑钢结构行业的共识。中央经济工作会议定调2012年的宏观经济政策是“稳中求进” 7。继续实施积极的财政政策和稳健的货币政策,加快推进经济发展方式转变和经济结构调 整,着力扩大国内需求,着力加强自主创新
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