设计年产55万吨的冷弯型钢焊管生产车间.doc

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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80×40×20×4.0mm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

ABSTRACT

Cold-formedsteelhasgoodmechanicalproperties,highefficiency,easymaterials,materialsprovincialandcross-sectionalshapechangingadvantages,andwidelyusedtheautomobile,shipbuilding,railways,machineryandconstructionsectors.Thisworkshopoftheannualoutputof55,000tonsofcold-formedsteel,weldedpipeproductionworkshop,withnormalrollbendingformingmethod.Itsmaincontentsincludethecold-formedsteelprojectanalysis,productionplan,productionprocess,equipmentselection,principle,processcalculationandbalanceofmetal,equipmentloadcalculation,passdesign,workshoplayout,labororganizationandtechnicaleconomicindexandenvironmentalprotection.Designinlinewiththeprinciplesofadvancedtechnologyandreliable，thedesigntaskbasedonmarketdemand,andreferencetosomeofthedomesticsteelplantandprocessdesignworkshop.Thispaperfocusesontheproductspecificationsofthisworkshoponbehalfof80×40×20×4.0mm,theouteredgechannelproductionprocess.Opentypesteelwithsmallproductionlineofsteelproduction,themidline,smalllineequipmentloadrateis76.33%,themidlineoftheequipmentloadrateis75.92%,slittingequipmentloadrateof76.41%.

Keyword:

Cold-FormedSteel;Rollbendingforming;Outsideedgechannelsteel

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章冷弯型钢分析 1

1.1国内外冷弯型钢发展现状 1

1.2良好的政策支持 3

1.3广泛的应用 5

1.4总结 6

第二章产品方案表 7

2.1产品方案 7

2.2计算产品选择 8

第三章生产工艺流程 9

3.1工艺流程图 9

3.2工艺流程简介 10

第四章设备选择及原理 12

第1节ZJ1600×12.5纵剪生产线 12

4.1.1设备技术性能及说明 12

4.1.2电控系统 17

第2节LW500×4小线设备的选择 18

4.2.1主要规格和技术参数 18

4.2.2设备的工作原理及技术参数 19

第3节LW700×8成型线设备的选择 26

4.3.1主要规格和技术参数 26

4.3.2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 40

4.4.1起重机的型式 40

4.4.2起重机的工作制度 40

4.4.3起重机数量的确定 40

第5节辅助设备的选择 41

4.5.1电磁超声探伤设备 41

第6节焊接及焊接原理 42

4.6.1焊接原理 42

4.6.2高频焊接的原理 45

第五章工艺计算与金属平衡 47

5.1计算产品原料宽度的计算：

47

5.1.1外卷边槽钢（规格80×40×20×4.0） 47

5.1.2复合圆管（规格Φ180×5.0）； 48

5.1.3结构用冷弯矩管（规格180×100×4.0）； 49

5.1.4结构用冷弯方管（规格170×170×6.0）； 50

5.1.5建筑用冷弯空心矩形型钢（规格200×100×5.0）； 52

5.1.6低压输送用焊接钢管（规格Φ168.3×6.0）； 54

5.1.7等边角钢（规格100×100×4.0）； 54

5.1.8冷弯Z型钢（规格100×50×3.0）； 56

5.2工艺卡片计算与金属平衡：

57

5.2.1生产工艺流程额定卡及金属平衡表 57

5.2.2、工艺卡片计算：

58

第六章设备负荷计算 72

第1节概述 72

6.1.1工作制度和年工作小时 72

6.1.2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 73

6.2.1小时生产能力的计算 73

6.2.2年生产能力及负荷率 75

第3节辅助设备生产能力的计算 77

6.3.1纵剪机组的小时生产能力的计算 78

第七章孔型设计 81

7.1孔型设计一般概念及方法 81

7.1.1孔型设计定义 81

7.1.2计算带钢宽度 81

7.1.3确定轧制基准线 82

7.1.4确定成型道次 82

7.1.5辊花图设计 83

7.1.6辊径确定与立辊位置 85

7.2外卷边槽钢（80×40×20×4.0）的孔型设计 85

7.2.1原料宽度的精确计算 85

7.2.2弯曲角分配 85

7.2.3成型方法的选取 86

7.2.4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 98

8.1.1车间平面布置的原则 98

8.1.2平面布置的内容 98

第2节车间立面尺寸 100

8.2.1车间工艺高度的确定 100

8.2.2车间设备标高 101

第3节仓库面积的确定 101

8.3.1确定仓库面积的原则 101

8.3.2原料仓库面积计算 102

8.3.3中间仓库面积计算 103

8.3.4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 105

9.1.1劳动定额 105

9.1.2车间劳动定员 105

第2节技术经济指标 109

9.2.1各类材料消耗指标 109

9.2.2综合技术经济指标 110

9.2.3技术经济效果评论 111

第十章环境保护 115

10.1环保对车间设计的要求 115

10.2环保的内容与对策 115

10.2.1环境保护 115

10.2.2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

第一章冷弯型钢分析

冷弯型钢可以生产出各种复杂的断面，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1／9~1／7，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1~1.5%，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，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500~600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