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1、2020年11月29日星期日,第四章 生产工艺流程,授课教师：彭良贵,压力加工车间设计课程,2020年11月29日星期日,第4章 生产工艺流程,4.1 制订生产工艺流程的依据 4.2 钢材生产工艺流程 4.3 有色金属材料生产工艺流程,本章主要内容：,2020年11月29日星期日,4.1 制订生产工艺流程的主要依据,生产工艺流程的制订是工艺设计中的一项重要工作，直接关系到整个设计能否满足设计任务书的要求。其制订过程主要考虑： 产品生产方法（依据） 产品技术条件要求（基础） 生产规模（出发点）,2020年11月29日星期日,冶金,压力加工,4.1 制订生产工艺流程的主要依据,2020年11月29
2、日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,钢材生产主要生产工序：,热加工生产流程,钢材生产工艺流程,普碳钢/低合金钢生产流程,合金钢生产流程,冷加工生产流程（包括温轧）,矫直 平整,锻压 拉拔,轧制 穿孔,退火处理,精整 涂镀,冷却 冷床,剪切 焊接,加热 均热,坯料 准备,酸洗 清理,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,加工工艺制度之坯料选择,轧钢坯料,初轧坯料,模铸钢锭,连铸坯料,方钢锭模,圆钢锭模,钢锭模,钢锭,方坯,圆坯,板坯,异型坯,坯料种类、尺寸、形状、重量的选择取决于产品质量、产量、上下游工序能力匹配、生产条件、设备条件及相关技术经济指标要求或制约。,2020年11
3、月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程, 铸坯洁净度 （夹杂物数量、类型、尺寸、分布） 铸坯表面质量 （表面裂纹、夹渣、气孔） 铸坯内部质量 （内部裂纹、夹杂物，中心疏松、缩孔、偏析） 铸坯形状缺陷 （鼓肚、脱方、椭圆）,表面缺陷清理,表面氧化铁皮清理,坯料预先热处理 （合金钢）,加工工艺制度之坯料预处理,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,加工工艺制度之坯料加热,加热制度,加热速度,加热温度,加热时间,燃料选择,炉型结构,步进式加热炉,推钢式加热炉,蓄热式热炉,焦炉煤气,高炉煤气,天然气,重油/柴油,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,坯料加热制度之
4、加热温度,加热温度一般根据合金相图、塑性图和再结晶图三图定温的原则确定。为防止过烧，最高温度应低于固相线100150。,Wc(%),(),1W18Cr4V高速钢的塑性图,再结晶图,普碳钢最高加热温度和理论过烧温度,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,坯料加热制度之加热速度,加热速度由金属的塑性和导热性来确定，同时还需考虑相变带来的组织应力的影响。,预加热段 一加热段 二加热段 均热段,蓄热式加热炉炉型结构,钢板加热过程体积变化曲线,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,坯料加热制度之加热时间,加热时间一般由坯料厚度、装料温度、炉型结构等决定，通常采用经验公
5、式，也可通过模型预报实现自动出钢。,连续式加热炉：,均热炉：,室状炉：,化学成分相关系数,钢种相关系数,坯料布置形式参数,坯料厚度或直径,钢种相关系数,直接热装 热装 冷装,加热炉小时产量：,L 为加热炉炉膛有效长度，m n 为板坯排数 Q 为板坯质量，t； B 为板坯宽度，m； T 为板坯加热时间，h。,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,加工工艺制度之轧制,轧制设计是工艺设计的核心，主要任务是制定变形程度、轧制速度以及轧制温度等工艺参数。 变形程度 （总变形量、道次变形量及其分配） 轧制速度 （受轧钢工艺、轧机结构、轧机机械化和自动化程度等 影响） 轧制温度 （轧件的开
6、轧温度、终轧温度） 轧制力 （决定轧制设备和传动力能参数的基础数据）,机架数、孔型设计、,奥氏体再结晶区/未再结晶区；铁素体区轧制等,年产量、传动力能参数,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,加工工艺制度之冷却,冷却设计主要任务是确定冷却介质、冷却方式、冷却速度、冷却温度制度等工艺参数。 冷却介质 （水、风、水雾、油、冷床等） 冷却方式 （集中冷却、分段冷却、稀疏冷却等） 冷却速度 （超快冷、快冷、缓冷、炉冷等） 冷却温度制度 （开冷温度、终冷温度、中间温度、空冷时间等）,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,加工工艺制度之精整,精整是工艺过程最后一个工序
7、，依据产品的不同，可包括： 矫直 平整 剪切 （横切、纵切、切边、定尺） 酸洗 热处理 （罩退、连退、） 表面镀层 （镀锌、镀锡、彩涂、） 机加工,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,现代钢铁生产工艺流程,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,宝钢钢管初轧商品材产线主要由均热炉、初轧机组、连轧机组和精整作业线等组成，拥有初轧生产工艺最为先进的技术和装备。,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,厚板轧机产品定位是高强度船板、大口径油气输送管线用钢板、高强度建筑结构板、锅炉和压力容器用钢板等高难度厚板产品。,宝钢年产180万吨的5m厚板产线主
8、要由轧线设备和热处理设备组成。,热处理线可组织生产调质、正火、正火加回火、回火工艺的钢板。,2020年11月29日星期日,2050mm热轧机组设计年产量450万吨。主体设备有德国西马克、西门子等公司成套提供，包括四座大型步进式加热炉、四架带立辊的粗轧机、一台连杆切头飞剪、七架四辊式精轧机、三台地下液压卷取机等设备。,1580mm热轧机组设计产量280万吨。主体设备由日本三菱引进。该设备采用了当时世界领先的定宽侧压机，边部加热器、PC轧机等多项新技术。,1880mm热轧机组设计年产量370万吨。轧线主体机械设备由日本三菱日立（MH）设计，设备由宝菱重工提供。除常规产品外，机组具有的快速冷却、低温
9、卷取等技术是其适合生产高强钢和各类先进钢。,宝钢热连轧生产工艺流程,4.2 钢材生产工艺流程,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,H型钢生产流程,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,宝钢线材生产线由步进式加热炉、粗轧机组、中轧机组、预精轧机组、精轧机组、减定径机组、影像探伤仪、测径仪、吐丝机组、斯太尔摩线和PF线等组成，采用全连续无扭控轧工艺。,2020年11月29日星期日,4.2 钢材生产工艺流程,宝钢钢管140热轧无缝钢管产线主体设备由狄塞尔导盘二辊式斜轧穿孔机、全浮动长芯棒连续轧制机组、采用CEC的张减机等组成。 。,2020年11月29日星期日,
10、宝钢UOE焊管生产工艺流程,4.2 钢材生产工艺流程,2020年11月29日星期日,酸轧机组生产工艺流程,4.2 钢材生产工艺流程,4.2 钢材生产工艺流程,连退-镀锌-镀锡-彩涂机组生产工艺流程,热镀锌线：经酸洗冷轧后的钢卷开卷后，经过焊接、表面清洗及退火之后进入锌槽镀锌（GI材）或再加热产生锌铁合金（GA材），接着再经过调质轧延及张力整平，最后依不同需求实施后处理或涂油作业。,连续退火线：包括清洗、退火、调质压延、涂油、分切及包装等工序。,连续涂覆线：生产电磁钢卷时，母材为连退后的钢卷，经开卷、清洗、水性绝缘涂料涂覆、烘培、冷却等工序； 生产彩色钢卷时，母材为冷轧卷，经开卷、清洗、磷酸皮膜
11、处理、底漆涂覆、面漆涂覆、烘培、 冷却等工序。,2020年11月29日星期日,2020年11月29日星期日,有色金属材料生产主要工序：,板带箔材生产流程,有色金属材料生产工艺流程,管棒型材生产流程,矫直 平整,铣面 蚀洗,轧制 挤/拔,退火处理,精整 涂油,清洗 喷丸,剪切 定尺,加热 均热,坯料 准备,淬火 时效,4.3 有色金属材料生产工艺流程,2020年11月29日星期日,加工工艺制度之坯料选择,锭坯类型,半连续铸锭,锭模铸锭,连续铸锭,4.3 有色金属材料生产工艺流程,锭坯质量要求： 化学成分及宏观组织应符合标准之规定； 尺寸及偏差应满足工艺要求； 表面光洁、无缺陷；（铣面、刨面或车面
12、） 内部无缩孔、气孔、夹杂、偏析及裂纹等缺陷,2020年11月29日星期日,4.3 有色金属材料生产工艺流程,挤制管锭坯直径：,挤制管外径，mm,挤制品内径，mm,挤压比,挤制棒锭坯直径：,挤制型材锭坯断面积：,锭坯长度：,或,其中，L1 为挤压残料（压余）长度，mm l1为挤制后管棒型材切头切尾长度，mm n 为每根挤制管棒型材切成定尺的根数。,锭坯选择的原则： 根据车间的规模和产量 根据产品的规格尺寸 （板带材生产常采用扁锭，线材生产可采用圆锭或方锭， 管棒型材生产常采用圆锭） 根据设备能力 根据制品的性能确定锭坯厚度或直径 根据金属及合金的工艺性质 根据铸造条件,2020年11月29日星
13、期日,4.3 有色金属材料生产工艺流程,铝板带箔材生产工艺流程,铝合金牌号简介： 1系：99.00%以上工业纯铝，电导性、耐腐蚀性、焊接性能好、强度低 2系：Al-Cu合金，强度高、耐热性和加工性能良好 3系：Al-Mn合金，耐蚀性、焊接性好、塑性好 4系：Al-Si合金，耐磨性、高温性能好 5系：Al-Mg合金，耐蚀性焊接性好、抗疲劳强度好、只能冷加工提高强度 6系：Al-Mg-Si合金，耐腐蚀性能高、焊接性好 7系：Al-Zn合金，超高强度合金韧性好、易加工 8，9系：备用合金，塑性、深冲性能良好,2020年11月29日星期日,4.3 有色金属材料生产工艺流程,铝行业产业链,铝材产品分类,
14、汽车用铝合金分类,2020年11月29日星期日,4.3 有色金属材料生产工艺流程,铝板带箔材生产工艺流程,2020年11月29日星期日,4.3 有色金属材料生产工艺流程,铝合金 带材 生产 工艺 流程,包铝： 工艺包铝：改善加工工艺性能； 防腐蚀包铝：提高抗蚀性。,轧机减薄轧制,1）退火 (1) 再结晶退火消除变形工件的加工硬化； (2) 低温退火消除内应力，适当增加塑性； (3) 均匀化退火消除成分偏析及内应力。,2）淬火（固溶处理） 将铝合金加热到固溶线以上保温后快冷，使第二相来不及析出，得到过饱和、不稳定的单一固溶体。,3）人工时效 将淬火后的铝合金，在低温加热下保温一段时间，促使第二相
15、从过饱和、不稳定的单一固溶体中析出和长大。随时间延长其强度、硬度显著升高而塑性降低。,2020年11月29日星期日,4.3 有色金属材料生产工艺流程,铝箔产品 生产工艺 流程,分卷机,精轧机,在薄箔的最后道次将两卷箔料叠在一起 (“双合轧制”). 双合过程可直接在精轧时或之前进行.,精制铝箔是对铝箔进行裱纸、着色、压花、涂蜡、覆塑等二次加工以提高包装性能及美观。,2020年11月29日星期日,4.3 有色金属材料生产工艺流程,适用于薄箔和中等箔的合金（美国牌号） 1200-1235-1050-1100-1145 8011-8111 高 Fe 8006, 8079, 8021, 8014, 80
16、23, 8150,. 适用于厚箔的合金（美国牌号） 1050, 1100-1200 3102, 3105, 3003, 3005, 3004, 等 某些 5XXX 8011 8006, 8014, 8150,2020年11月29日星期日,4.3 有色金属材料生产工艺流程,铝合金管材生产工艺流程,铝合金棒型材生产工艺流程,2020年11月29日星期日,4.3 有色金属材料生产工艺流程,挤压工艺： 挤压比 （8） 挤压温度 挤压速度 反映挤压筒内径与锭坯直径关系的充填系数（f=1.061.15）,管材冷轧机： 二辊式 多辊式 横向多辊旋压式等,拉拔： 管材拉拔前必须对管坯进行切断、退火、打头、外表面修理和内表面润滑等处理。,2020年11月29日星期日,根据所编制的产品方案，撰写典型产品的生产工艺流程。 要求：1）可采用流程图或表格等多种形式； 2）包括主要的工序及主要设备参数； 3）简略写出各工序典型生产工艺参数及其范围。,小作业,第4章 生产工艺流程,2020年11月29日星期日,结束！,第4章 生产工艺
