【導(dǎo)讀】是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果。重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文章以明確方式注明。除此之外，本論文（設(shè)。計(jì)）不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。到本聲明應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是完成銅合金板帶材的車間工藝設(shè)計(jì)。首先根據(jù)地區(qū)條件選擇產(chǎn)品大。計(jì)算圍繞H68展開(kāi)。而電纜銅帶是無(wú)氧電解銅經(jīng)過(guò)多道加工工序精制而成，具有良好的物理機(jī)。械性能、導(dǎo)電性能和很好的屏蔽作用。TUP是具有高代表性的電纜銅帶材料之一。參考國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)電纜銅帶的基礎(chǔ)上，仔細(xì)的分析了水平連鑄工藝，軋制工藝及熱處理工藝。機(jī)、下切剪、箱式和井式退火爐、酸洗機(jī)列、縱剪、氣墊式連續(xù)熱處理爐等。在此次設(shè)計(jì)的過(guò)程中通過(guò)對(duì)熱軋冷軋的工藝規(guī)程的計(jì)算，正確合理地計(jì)算出了生產(chǎn)。計(jì)出了年產(chǎn)量8萬(wàn)噸的銅帶車間。

　　

【正文】 度 / m m 最小軋制厚度/mm 輥數(shù) 248。 輥經(jīng) 輥長(zhǎng)/mm 二輥可逆 2248。8501500 1900 10350 1176 250 2 ② 冷軋機(jī) [9] 4φ450/1000850/mm可逆式冷軋機(jī)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 12 輥冷軋機(jī)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 表 4φ450/1000850/mm 可逆式冷軋機(jī)技術(shù)參數(shù) 表 12 輥冷軋機(jī)技術(shù)參數(shù) 工作輥直徑/mm 中間輥直徑/mm 支撐輥直徑/mm 輥身長(zhǎng)度 /mm 主傳動(dòng)電機(jī)功率 /KW 軋制速度 /m/s 軋制壓力 /KN 軋制張力/N 軋件尺寸范圍/mmmm 32 93 185 260 502 ∕ 120030000 （ ） 200 熱處理爐 ① 中間退火爐（箱式） [9] 中間退火爐的技術(shù)性能見(jiàn)表 ② 成品退火爐（井式） [9] 成品退火爐的技術(shù)性能見(jiàn)表 設(shè)備規(guī)格 軋機(jī)棍 數(shù) /個(gè) 帶坯最大厚度/mm 成品最小厚度/mm 成品最大寬度/mm 帶卷質(zhì)量/t 許用軋制力/KN 軋制力矩/KNm 最大軋制速度/m/min 最大卷取張力/KN AGC 裝置 4248。450/1000850/mm 4 177。0.005 650 13000 300 360 200 Vollemer測(cè)厚儀VSB2082E 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 表 中間退火爐（箱式）與成品退火爐（井式）主要技術(shù)性能 名稱 用途 最高溫 度 /℃ 爐膛尺寸 /mm 燃料 裝料量 /t 生產(chǎn)率 /t/h 高 寬 長(zhǎng) 類型 功率/KW 箱式爐 帶卷板 材 950 1000 1800 5000 電 350 4—5 ∕ 井式爐 卷材 850 1900 ф960 ∕ 電 144 矯直設(shè)備 矯直機(jī) 21 輥矯直機(jī)主要技術(shù)性能見(jiàn)表 表 21 輥矯直機(jī)主要技術(shù)性能 被矯直板、帶材規(guī)格 /mm 矯直速度/m/min 電動(dòng)機(jī)功率 /kW 矯直輥數(shù)/個(gè) 棍子節(jié)距/mm 被矯直材料 ζ/Mpa 寬度 長(zhǎng)度 厚度 ≤1050 ∕ 15 95 21 65 ≤1100 剪切設(shè)備 圓盤剪切機(jī) 圓盤剪切機(jī)的主要技術(shù)性能見(jiàn)表 。 表 圓盤剪切機(jī)的主要技術(shù)性能 帶材尺寸 /mm 分切條數(shù)/個(gè) 刀盤尺寸 /mm 剪切速度/m/s 傳動(dòng)電機(jī)/kW 厚度 寬度 直徑 厚度 200 25 150200 1520 5—15 工藝介紹 錠坯鑄造 有色金屬熔煉與鑄錠車間 大多 采用半連續(xù)與連續(xù)生產(chǎn)鑄錠。 錠坯質(zhì)量的好壞是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)板帶材產(chǎn)品的基礎(chǔ)，因?yàn)槔涓?、裂紋、縮孔、偏析、夾雜、氣孔等鑄造缺陷常常是產(chǎn)生各種各樣產(chǎn)品廢品的主要原因，有的內(nèi)部缺陷大多在加工過(guò)程中才被暴露，導(dǎo)致惡化產(chǎn)品質(zhì)量及降低成品率。 (1)鑄錠的質(zhì)量 通常對(duì)鑄錠質(zhì)量要求如下： ① 錠坯的化學(xué)成分必須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 ② 錠坯尺寸及偏差應(yīng)滿足工藝要求，因?yàn)殄V坯的厚薄不均嚴(yán)重時(shí)，軋制時(shí)會(huì)加劇不均勻變形，錠坯寬度偏差過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致增加切變損失。 ③ 錠坯表面缺陷較多時(shí)，通常應(yīng)進(jìn)行銑面、刨面或車面。根據(jù)生產(chǎn)要求，有時(shí)除扁錠大湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 面也要求進(jìn)行銑削。嚴(yán)格檢查表面品質(zhì)，不但要求表面無(wú)缺陷，還要保證表面銑削刀痕不超出規(guī)定，以及修理合格。 ④ 要求錠 坯內(nèi)部沒(méi)有縮孔、氣孔、夾雜、偏析及裂紋等缺陷，少量的內(nèi)部缺陷可進(jìn)行金相檢驗(yàn)確定輕重程度。 (2)鑄錠的形狀及尺寸的選擇 鑄錠尺寸與形狀的確定對(duì)選擇設(shè)備、確定工藝、提高產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本都有很大響。因此，錠坯選擇應(yīng)根據(jù)下列原則： ① 根據(jù)車間的規(guī)模和產(chǎn)量。對(duì)于大規(guī)模車間設(shè)計(jì) ,應(yīng)盡量選擇較大的錠坯； ② 根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格。板帶材生產(chǎn)采用扁錠； ③ 根據(jù)設(shè)備能力。錠坯的最大規(guī)格尺寸應(yīng)取決于設(shè)備的能力； ④ 根據(jù)制品的性能確定錠坯厚度（或直徑）。為保證產(chǎn)品的機(jī)械性與內(nèi)部組織的質(zhì)量要求，錠坯應(yīng)有足夠的變形程度，確定錠 坯的最大限制尺寸； ⑤ 根據(jù)金屬及合金的工藝性質(zhì)，銅合金通常采用大錠； ⑥ 根據(jù)鑄造條件以及具體情況。 所以本設(shè)計(jì)采用連續(xù)鑄造坯。 加熱制度 除冷軋開(kāi)坯的重有色合金，以及利用鑄造余熱熱軋的鐵模鑄造紫銅和鋅、鉛、錫及其合金外，幾乎所有銅、鎳及其合金的錠坯均在熱軋前需要進(jìn)行加熱。因需要它提供鑄錠熱軋時(shí)的高溫塑性，以降低材料的變形抗力，消除鑄造應(yīng)力，改善合金的組織狀態(tài)與性能，并使材料獲得最佳的變形量，以節(jié)約能源。該工序的主要工藝參數(shù)為加熱溫度及溫度的均勻性、加熱時(shí)間、加熱爐內(nèi)氣氛的控制、爐子的熱效 率及加熱爐綜合的運(yùn)行成本等。 錠坯加熱制度包括加熱溫度、加熱時(shí)間、加熱爐內(nèi)的氣氛控制、燃料的選擇。 1．加熱溫度 確定加熱溫度時(shí)要考慮合金的化學(xué)成分、高溫塑性及變形抗力、軋件尺寸及沒(méi)備條件等。確定加熱溫度 (指加熱后出爐的錠還溫度 )時(shí)，一般參考合金的狀態(tài)圖、塑性圖及變形抗力圖等提出大致的溫度范圍，在生產(chǎn)中根據(jù)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量的具體情況進(jìn)行調(diào)整。通常的規(guī)律如下： (1)大多數(shù)重有色合金加熱時(shí)的上限溫度約比熔點(diǎn)低 100—200℃ ，即相當(dāng)于合金熔點(diǎn)的(0． 8—0． 9)左右。 (2)根據(jù)塑性圖確定熱軋塑性區(qū)范圍時(shí)， 加熱溫度應(yīng)接近塑性溫度范圍上限，同時(shí)也應(yīng)保證乾終溫度不低于塑性溫度范圍的下限。 (3)當(dāng)生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)品性能有要求的熱軋板時(shí)，應(yīng)根據(jù)晶粒度要求控制溫度以及變形速度和變形程度。 (4)從表面質(zhì)量考慮，加熱溫度過(guò)高會(huì)加劇易氧化合金的氧化及脫鋅。為防止氧化，可適當(dāng)降低加熱溫度，并控制爐內(nèi)氣氛。 2．加熱時(shí)間 加熱時(shí)間通常包括升溫及均熱時(shí)間，均熱時(shí)間一般占總時(shí)間的 l／ 3~1／ 5湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 左右。確定加熱時(shí)間應(yīng)考慮合金本性 (包括導(dǎo)熱性及比熱 )、錠還尺寸及加熱爐的傳熱方式、裝料方法等因素。 加熱錠還時(shí)，由于溫度不均勻造成錠還各部分的 溫差不允許超過(guò) 15—200℃ 。在保證料溫均勻熱透的情況下，加熱時(shí)間愈短愈好。對(duì)于導(dǎo)執(zhí)性能較好的重有色合金，快速加熱可以減輕表而氧化，防止過(guò)熱過(guò)燒及晶粒粗大，并降低燒損，節(jié)省熱能消耗及提高加熱爐的生產(chǎn)率。 如何確定加熱時(shí)間，嚴(yán)格說(shuō)應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)的熱交換條件進(jìn)行計(jì)算后確定，但因金屬的熱容、熱導(dǎo)率、熱交換系數(shù)均隨溫度而變化，同時(shí)錠坯內(nèi)外的不均勻程度也難以估計(jì)，因此，現(xiàn)場(chǎng)一般采用經(jīng)驗(yàn)公式 41 估算： τ=CH （ 41） 式中： H——錠坯厚度， mm； C——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。合金的 C 值范圍如下： H68 黃銅 C＝ —。 加熱爐內(nèi)氣氛的控制 加熱爐內(nèi)氣氛的控制主要根據(jù)爐內(nèi)氣氛性質(zhì)與合金的相互作用的特征，以及爐內(nèi)氣氛中某些成分和雜質(zhì)對(duì)合金的有害影響來(lái)決定。理想的加熱氣氛應(yīng)為中性氣氛，但中性氣氛生產(chǎn)中不容易控制。 燃料選擇 加熱爐燃料有固體、液體和氣體燃料。燃料選擇主要根據(jù)提供何種燃料，一般情況下，加熱爐采用液體燃料比較理想，本設(shè)計(jì)項(xiàng)目采用發(fā)生爐煤氣。 本設(shè)計(jì)中步進(jìn)式加熱爐的加熱制度見(jiàn)表 表 黃銅 H68 加熱制度 合金牌號(hào) 加熱爐區(qū)段溫度 /℃ 加熱時(shí)間/h 熱軋溫度 /℃ 合金特性 /℃ 錠坯加熱段溫度 錠坯保溫段溫度 開(kāi)軋溫度 終軋溫度 熱軋塑性區(qū)溫度 熔點(diǎn) H68 820～ 870 800～ 840 ～ 780～ 840 550～ 650 600～ 680 909 熱軋工藝 熱軋工藝包括工藝參數(shù)的選擇、熱軋時(shí)的冷卻潤(rùn)滑和輥型的調(diào)整。其中工藝參數(shù)包括軋制溫度、軋制速度以及壓下制度。 熱軋的軋制方法有全縱軋法（橫軋 ——縱軋法）和全橫軋（縱軋 ——橫軋法） 本設(shè)計(jì)采用全 縱軋法，即，前 3 道次采用橫軋，將軋件展寬到所需寬度，然后縱軋到底 銑面銑邊 坯料進(jìn)行表面銑削，可以去除加熱及熱軋過(guò)程中產(chǎn)生的表面氧化、脫鋅、壓痕及氧化皮壓入、表面裂紋等缺陷，尤其是對(duì)于熱軋時(shí)易氧化而且氧化皮不易酸洗習(xí)凈的某些合金，以及產(chǎn)品厚度在 ~ 毫米以上并且要求高表面質(zhì)量的產(chǎn)品，效果較顯著。熱軋后銑面取代酸洗，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量及改善勞動(dòng)條件，但降低成品率，并需要專用銑削設(shè)備。有的工廠湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 從提高熱軋質(zhì)量著手力求取消銑面，主要是從提高成品率及節(jié)省銑床投資考慮的。所以本設(shè)計(jì)綜合考慮，選擇銑 面代替酸洗。 熱軋后銑面的坯料厚度為 7~15 毫米左右，寬度為 330~750 毫米左右，長(zhǎng)度在 米以上。 坯料在銑面前經(jīng)九輥或十一輥矯直機(jī)矯平，一般要求矯直后還科的縱向不平行度小于 毫米，橫向不平行度小于 毫米，厚度偏差及厚度不均不應(yīng)超過(guò)要求，不允許有嚴(yán)重的劈頭、裂邊及鐮刀彎。 冷軋工藝 銅及銅合金板帶材大多采用先熱軋?zhí)峁┡髁虾罄滠埑僧a(chǎn)品的工藝流程。根據(jù)工藝要求，冷軋可分為開(kāi)坯、粗軋、中軋及精軋。不同的冷軋過(guò)程，根據(jù)設(shè)備和工藝條件可以在不同的軋機(jī)上進(jìn)行，也可以在同一臺(tái)軋機(jī)上完成。 冷軋工藝制度包括冷軋前酸洗、冷軋壓下制度、冷軋時(shí)的張力、冷軋速度及冷軋軋輥的選擇和調(diào)整等內(nèi)容。 熱處理工藝 熱處理工序?qū)τ阢~及銅合金銅帶生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，是很重要的，因?yàn)樗苯佑绊戙~板帶的質(zhì)量和性能。熱處理的目的主要有消除加工硬化、確定產(chǎn)品最終狀態(tài)等。具體的是由它在本工序所起的作用而決定，熱處理主要有均勻化退火、中間退火、成品退火及消除應(yīng)力退火，對(duì)某些品種還有淬火、時(shí)效等熱處理方式，不同品種根據(jù)該品種的特性及用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求選擇不同的熱處理方式。要達(dá)到上述目的，熱處理設(shè)備的選擇及工藝參數(shù) 的控制格外重要，所以要確定退火制度。 退火制度包括退火溫度和退火時(shí)間。 退火溫度根據(jù)合金性質(zhì)、加工硬化程度及退火要求決定，并應(yīng)考慮具體的生產(chǎn)條件。通常中間退火時(shí)從提高生產(chǎn)率考慮，退火溫至取上限，適當(dāng)縮短退火時(shí)間；成品退火及項(xiàng)成品退火側(cè)重于保證產(chǎn)品性能均勻，退火溫度取下限，并且溫度范圍不宜波動(dòng)太大，對(duì)某一合金來(lái)說(shuō)，厚規(guī)格制品退火溫度應(yīng)比薄規(guī)格適當(dāng)高些；裝料量大時(shí)退火溫度比裝料量小時(shí)適當(dāng)高些；板材比帶箔材的退火溫度梢高些。 鑒于所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的狀態(tài)，需采用中間退火來(lái)消除加工硬化，部分產(chǎn)品需通過(guò)成品退火來(lái)得到成品。黃 銅 H68 具體的退火工藝如表 所示。 表 H68 中間及成品退火制度 名稱 厚度 /mm 狀態(tài) 裝爐質(zhì)量 /t 退火溫度 /℃ 退火時(shí)間 /h 作用 中間退火 ～ M 500～ 600 ～ 消除加工硬化 成品退火 480 8 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 酸洗工序 軋件經(jīng)熱處理后采用酸洗法清除表面的氧化皮。一般酸洗過(guò)程按如下順序進(jìn) 行：酸洗一冷水洗一熱水洗一干燥。生產(chǎn)中對(duì)酸銑工藝的要求如下： ① 氧化物清刷干凈，表面質(zhì)量高； ② 酸洗時(shí)間短，生產(chǎn) 牢高； ③ 酸的利用系數(shù)高，酸耗低。 酸洗時(shí)間與酸洗液的濃度及溫度有關(guān)，一船為 5~30 分鐘左右，根據(jù)合金表面質(zhì)量情況而定。酸液溫度夏天大多為室溫，冬天可用蒸汽加熱至 40—60℃ ，紫銅取上限，黃銅取下限。酸液濃度及溫度愈高，產(chǎn)生的酸霧惡化勞動(dòng)條件及設(shè)備環(huán)境，在酸槽周圍常設(shè)置抽風(fēng)將酸霧排至一定高度的煙囪放散，最好將酸霧抽入溶液中經(jīng)化學(xué)處理并提取有用成份后排除。 本設(shè)計(jì)采用的酸洗機(jī)列，配套有廢液處理設(shè)備，對(duì)環(huán)境污染小。 精整工序 精整工序在銅帶生產(chǎn)中起著越來(lái)越大的作用，它包括表面處理（酸洗、刷洗、拋光 及脫脂、鈍化工序）、矯平、剪切、修邊及纏繞、包裝。 表面處理 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)銅帶表面質(zhì)量要求愈來(lái)愈高，如何滿足用戶對(duì)銅帶表面的要求，從帶坯開(kāi)始著手，強(qiáng)化銑面工序。加強(qiáng)中間工序的表面酸洗及刷洗、嚴(yán)防中間工序出現(xiàn)擦劃傷、金屬及非金屬壓入、重視成品工序的表面脫脂、清洗質(zhì)量，必要時(shí)增加拋光、鈍化處理。本設(shè)計(jì)采用的是在精軋后脫脂、清洗這一工序，它的工藝要求簡(jiǎn)述如下： 其目的是為除去成品軋制后帶材表面殘留的軋制油，并保證洗后的帶材在存儲(chǔ)期間 (至少半年 )表面不會(huì)出現(xiàn)變色，以保證下游用戶的正常使用，因變色會(huì)影響 材料的焊接性能、沖壓性能及成形性能等。該工序均在清洗機(jī)列上采用連續(xù)噴射的方式進(jìn)行。一般采用 60~80℃ 的堿液或高壓熱水 (壓力為： l~1． 6MPa、溫度為： 70～ 90℃ )，后者考慮環(huán)保要求，屬無(wú)污染清洗法，但在表面含油量較高時(shí) (含油量大于 200mg／ m2)，清洗效果比不上后者。前者裝置簡(jiǎn)單便于掌握，但濃度要嚴(yán)格控制，一般控制在 ％～ ％之間，否則清洗效果不佳，因濃度高了會(huì)污染表面，不易清除干凈。 脫脂液的油水分離是保持清洗效果的重要環(huán)節(jié)，因工作一段時(shí)間，軋件上的油均落入脫脂液中，若不及時(shí)將油分離出來(lái)， 殘油會(huì)污染表面，影響清洗效果。在溶液循環(huán)狀態(tài)工作下將油分離出來(lái)，必