h62黃銅帶的應用領域研討及其產品工藝設計

H62黃銅帶的應用領域研討及其產品工藝設計設計總說明由于H62黃銅帶具有良好的塑性和較高的強度,可切削加工性能好，易焊接，對一般腐蝕非常安定,因此得到了越來越廣泛的應用，成為國民經濟中各生產建設領域所必須的材料，H62黃銅帶主要應用于建筑、電子、電信設備及家用電器的接插件及配件、服裝飾件、車用水箱等行業(yè)。本設計結合中鋁上海銅業(yè)有限公司的相關資料，同時參考了多家現(xiàn)代銅板帶材廠的資料，對H62黃銅帶的工藝進行了設計，產品規(guī)格12600MM，設計內容包括編排產品的工藝流程，進行適當的設備選型，制定熔煉工藝，編制軋制制度（包括壓下規(guī)程、速度制度、溫度制度、張力制度和輥型制度），和有關計算（包括力能參數計算、軋輥強度校核，機架強度校核和電機能力校核等），用CAD軟件繪制相關圖形（包括軋輥受力分析及其內力圖、負荷圖、軋制節(jié)奏圖及車間平面工藝布置圖等），用VB軟件編制用于計算力能參數的程序等。本設計力圖設計出厚度精確、尺寸偏差小、表面光潔、板形好、性能穩(wěn)定的優(yōu)質H62黃銅帶，所采用的設備都是經參考相關資料對比后選取的最佳設備，以保證產品的質量和生產的順利進行，從而實現(xiàn)優(yōu)質、高產、低消耗、環(huán)保的目標。關鍵詞H62；黃銅帶；應用領域；工藝設計11502THEDISSCUSSOFH62BRASSSTRIPAPPLICATIONANDDESIGNITSPRODUCTSTECHNICSDESIGEGENERALINFORMATIONSINCEH62BRASSSTRIPHASAGOODPLASTICITYANDHIGHSTRENGTH,GOODCUTTINGPROCESS,EASILYWELDED,ANDCORROSIONRESISTANT,ITHASBEENUSEDINAMOREWIDELYTERRITORYANDBECOMETHENECESSARYMATERIALOFTHEPRODUCTIONCONSTRUCTIONINTHEFIELDOFNATIONALECONOMYH62BRASSSTRIPMAINLYUSEDINCONSTRUCTION,ELECTRONICS,TELECOMMUNICATIONSEQUIPMENTANDHOUSEHOLDAPPLIANCES,CONNECTORSANDPARTSCLOTHINGACCESSORIES,AUTOMOTIVETANKSANDOTHERINDUSTRIES22國內外銅板帶的需求83設計方案931生產方案的選擇9311生產方案選擇的依據9312生產方案的確定932主要生產工藝和設備簡介10321主要生產工藝和工序10322設備簡介284工藝制度制定3941熔煉工藝制定3942加熱工藝的制定4143軋制制度制定41431壓下規(guī)程制定41432速度制度47433溫度制度50434張力制度51435輥型制度535力能參數的計算5651力能參數計算程序56511力能參數計算程序界面56512力能參數計算程序編碼5852軋制力的計算62521熱軋軋制力的計算62522冷軋軋制力的計算6653軋制力矩的計算68531熱軋軋制力矩的計算696設備強度及電機能力的校核7261軋輥強度校核計算72612冷軋四輥可逆軋機軋輥強度校核7462電機能力校核76621熱軋二輥可逆式軋機主電機校核7663軋機機架強度校核78附圖七冷軋四輥可逆式軋機軋輥圖109附圖八車間平面工藝布置圖（一）110附圖九車間平面工藝布置圖（二）1111緒論11概述111研究目的和意義本課題研究對象H62黃銅帶有極為良好的塑性和較高的強度，可切削加工性能好，易焊接，對一般腐蝕非常安定,但易產生腐蝕開裂，它的機械性能和耐磨性能都很好，可用于制造精密儀器、船舶的零件、槍炮的彈殼等；本課題研究設計H62黃銅帶現(xiàn)代化生產線上的生產工藝，并研究其應用領域，采用先進、成熟的生產工藝，采用達到或接近國際水平的裝備，以提高產品質量，開發(fā)新產品新技術，增加有效供給，不斷推出適應市場需要的優(yōu)質產品和高檔次，高水平的產品，提高經濟效益。112材料特征H62黃銅表示平均含銅量為62的普通黃銅，H62為含銅量為605635,余量為鋅含量特性有良好的力學性能，熱態(tài)下塑性好，冷態(tài)下塑性也可以，切削性好，易釬焊和焊接，耐蝕，但易產生腐蝕破裂。此外價格便宜，是應用廣泛的一個普通黃銅品種。H62，在室溫下相較相硬得多，因而可用于承受較大載荷的零件。兩相黃銅可在600以上進行熱加工。兩相黃銅顯微組織為亮白色的固溶體，是CUZN為基的有序固溶體。CUZN二元相圖見圖11。物理性能液相點，906固相點，899消除內應力的低溫退火溫度270300。圖11CUZN合金相圖113產品性能及用途黃銅帶具有很高的強度，塑性好，切削加工性好，易焊接，耐蝕性好，延展性及深沖性能優(yōu)異，可鍍性好，可用于制造精密儀器、船舶的零件、槍炮的彈殼等。銅板帶材主要用于建筑、電子、電信設備及家用電器的接插件及配件、服裝飾件、車用水箱等行業(yè)。其中建筑行業(yè)用銅板帶消費市場主要集中在歐美國家，近年來由于歐美經濟不景氣拉低了建筑行業(yè)用銅板帶的消費量。其對新工藝、新設備的研發(fā)投入較少，重點放在對新合金品種的開發(fā)以及對原有設備的改造。國內銅板帶消費領域主要集中在電子、電信設備及家用電器的接插件及配件、服裝飾件、車用水箱等行業(yè)。其中引線框架銅帶、接插件用銅材、電纜帶、光伏銅帶、變壓器帶、超薄水箱帶是近期銅板帶消費的熱點。隨中國銅板帶消費市場所占世界消費市場份額比重逐步加大，其消費習慣對世界銅板帶材的生產工藝技術及裝備的發(fā)展起決定性作用。12國內外銅板帶材生產狀況121銅板帶產業(yè)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀世界銅加工業(yè)發(fā)展已有三百多年的歷史。上世紀60年代以前，歐洲和美洲銅板帶材加工憑借技術優(yōu)勢居于領先地位，造就了如KME、OUTOKUMPU、MKM、WIELAND、OLIN等多家國際知名的跨國銅加工企業(yè)。上世紀7080年代，日本和韓國銅加工業(yè)開始崛起，涌現(xiàn)了神戶制鋼、古河電子、三菱材料、三寶伸銅和豐山等著名銅加工企業(yè)，從技術和產能上開始與歐美企業(yè)相抗衡。1增加相應的過程檢測及控制軟件以更加準確的判斷并控制坯料的厚差和板形。2強化各生產工序的質量控制并注重各工序之間的有效銜接，建立標準化操作流程以減少人為因素對產品質量及其均一性的影響。3更加注重對坯料表面質量的保護（如表面刷磨、表面襯紙、自動包裝等手段的采用）。4對生產過程的建模仿真優(yōu)化技術在坯料軋制中得到充分采用。5表面檢測設備的開發(fā)及應用對重要生產工序產品的了解及掌握和下游產業(yè)對其生產產品的掌控更加有力。6設備制造業(yè)的專業(yè)化分工更為明確。7近十年來國內引進了大量世界一流的銅板帶生產裝備。8在引進國外板帶生產裝備的同時國內的裝備制造業(yè)也得到了充分的發(fā)展。9由于國內基礎工業(yè)相對薄弱，目前的裝備設計及制造大多以仿造為主，缺少自主開發(fā)創(chuàng)新能力。10在步進爐、熱軋機、鐘罩式退火爐等設備的設計及制造已達到了國際先進水平。11部分配套元件（如電控件、檢測件、液壓件及軸承）的設計及制造水平較低。124銅板帶生產工藝及裝備的發(fā)展趨勢銅加工技術體現(xiàn)在銅及銅合金材料的制備及銅加工產品的各個生產工序和采用的生產設備中。銅加工技術及其發(fā)展趨勢與生產工藝流程和生產參數的改進以及生產裝備的更新?lián)Q代密切相關。其發(fā)展趨勢的普遍特征是在追求高性能、高質量的前提下追求高效率、低能耗和自動化。從上述分析中可以看出，目前我國銅板帶行業(yè)還面臨著很多問題，在很大程度上嚴重制約了行業(yè)的整體發(fā)展和提升一是產業(yè)結構矛盾突出，產品檔次低，國內產品與進口產品相比，仍然存在很大的差距，幾乎無法進入國際市場，技術含量高的高端產品大量依靠進口；二是生產經營粗放，集約化程度低，產品結構雷同，導致國內低檔銅板帶市場競爭激烈，企業(yè)效益不高；三是技術開發(fā)能力薄弱，缺乏具有自主知識產權的核心技術，無法形成核心競爭力。為促進我國銅板帶生產的健康發(fā)展，國內銅加工企業(yè)應立足現(xiàn)有的基礎，加速企業(yè)的改組、改制，進行戰(zhàn)略重組，促進產業(yè)結構調整。同時，應以骨干企業(yè)為核心，加強銅板帶工程技術開發(fā)中心的建設，全面提高我國銅板帶生產工藝和產品研發(fā)能力，努力打造世界先進的銅板帶生產基地，從根本上改變我國銅板帶的主要生產技術和高精產品依靠進口的局面。13設計項目提出背景H62黃銅帶是國民經濟中各生產建設領域廣泛應用的材料，H62黃銅帶主要應用于建筑、電子、電信設備及家用電器的接插件及配件、服裝飾件、車用水箱等行業(yè)，行業(yè)需求甚廣。本設計力圖設計出優(yōu)質的性能良好的H62黃銅帶，實現(xiàn)優(yōu)質、高產、低消耗、環(huán)保的目標。2市場分析21國內外銅板帶消費任何工業(yè)的發(fā)展都離不開消費市場的支撐，消費市場的變化是產品加工工藝及裝備發(fā)展的源動力。211銅板帶市場供應狀況世界金屬統(tǒng)計數據顯示，2010年世界銅板帶材主要生產國家包括中國、德國、日本、美國、意大利等國家。從2010年全球銅板帶材產銷量來看，北美和亞洲地區(qū)消費量均出現(xiàn)增長，歐洲地區(qū)出現(xiàn)下滑；亞洲產消量的增長主要是由于中國的拉動。美國緩慢增長是由于政府經濟刺激及出口貿易改善；日本因出口和國內消費減少出現(xiàn)經濟下滑；歐洲因新的債務危機延緩了經濟增長預期。2010年世界銅板帶消費區(qū)域分布如圖21所示。圖212010年世界銅板帶消費區(qū)域分布22國內外銅板帶的需求近十年來，國外銅板帶材加工企業(yè)由于消費量趨于穩(wěn)定，產能和消費量趨于平衡。國內普通銅板帶材的需求量基本穩(wěn)定，高精度專用銅板帶材的需求量增長速度較快，尤其是電力、電信、電子工業(yè)、光伏產業(yè)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，對專用產品如變壓器銅帶、電纜帶、光伏銅帶、接插件用銅材、引線用框架銅帶、水箱銅帶等高精度的紫黃銅板帶材需求量增長較快。而國內近年來小型銅加工企業(yè)的迅速發(fā)展，技術含量低的銅加工材產品相對過剩，高精度、高性能、高技術含量的銅板帶材生產能力不足，對合金成份、表面光潔度、尺寸和形狀精度、性能要求高的銅板帶材主要依靠進口解決。3設計方案31生產方案的選擇311生產方案選擇的依據生產方案的選擇與設備的選擇密切相關，二者應同時加以考慮，確定生產方案時主要考慮以下幾點1金屬與合金的品種、規(guī)格、狀態(tài)及質量要求品種和規(guī)格不同，所采用的生產方案就不同，那么設計的車間就有很大差別，例如板帶材生產車間和管棒生產車間就有根本的區(qū)別。若產品質量要求不同就是同一種合金品種和規(guī)格也可以采用不同的生產方案。3熱擠壓法某些重有色金屬采用圓鑄錠，通過擠壓機生產帶材，產品質量好。適合于產量不大、品種少的帶材生產。4連鑄連軋法板帶連鑄連軋設備由鑄軋機和冷軋機組成。目前我國生產厚度為67MM的鑄軋鋁板，直接供給冷軋機和鋁箔軋機，實現(xiàn)連鑄連軋生產線。此法廢料損失少，成品率高；生產工序少，周期短，生產效率高。連鑄連軋法生產的帶材可以作箔材坯料、建筑材料及日用器皿等。帶式法具有設備的機械化，自動化程度高，易于實現(xiàn)生產高速化與連續(xù)化，勞動強度小；產量高，質最好，金屬損失少，成品率高，成本低等優(yōu)點。本設計中熱軋采用的是塊式法，冷軋采用的是帶式法。32主要生產工藝和設備簡介321主要生產工藝和工序1制訂生產工藝流程的主要依據所謂的生產工藝流程是指把產品的生產工序按次序排列起來。確定車間生產工藝流程是工藝設計中的一項重要工作，它直接關系到整個設計是否可以滿足設計任務書的要求。合理的生產工藝流程應該是保證完成設計任務書中規(guī)定的產量和質量的前提下，具有最低的消耗、最小的車間、最少的設備和最低的成本，并且有利于提升產品質量和將來發(fā)展，具有最優(yōu)的經濟效果和較好的勞動工作條件。制定生產流程的主要依據主要有以下幾點根據生產方案的要求。由于產品的產量、品種、規(guī)格及質量的不同，所采用的生產方案就不同，那么主要工序就有很大的差別。根據產品的質量要求。為了滿足產品的技術條件要求，就是要有相應的工序給以保證。因此，滿足產品標準的要求是設計生產工藝流程的基礎。BNBBB（31）式中B成品寬度，MM；N成品寬度的倍數；B總切邊量，MM；B熱軋寬展量，MM；根據計算產品的規(guī)格，本設計所選鑄錠尺寸如表31所示。表31鑄錠尺寸規(guī)格產品牌號規(guī)格鑄錠規(guī)格（厚寬長），MMH62126001706305100錠坯的質量要求鑄錠的質量對產品加工的工藝性能及最終質量的影響很大，是生產優(yōu)質板帶材產品的基礎。很大鑄造缺陷如冷隔、裂紋、縮孔、偏析、夾雜、氣孔等常常是各種廢品的主要原因，而大部分內部缺陷只有在加工過程中才被暴露，從而導致產品質量惡化及成品率低。通常對鑄錠質量要求如下A錠坯的化學成分必須符合GB/T52312001加工銅及銅合金化學成分和產品形狀的規(guī)定，并且成分均勻。鑄錠化學成分不均勻或不符合GB/T規(guī)定的標準，不僅惡化加工過程的工藝性能，導致加工困難，而且產品最終性能達不到要求而成為廢品。B錠坯尺寸及偏差應滿足工藝要求。因為錠坯的厚薄嚴重不均時，可導致軋制時的不均勻變形嚴重，增加出現(xiàn)裂紋的可能性，同時也難以得到好的板形；錠坯寬度偏差過大時，會導致增加切變損失。C錠壞表面應平整光潔，無冷隔（成層）、裂紋、偏析瘤、氣孔及夾雜等缺陷。冷隔導致熱軋后表面粗糙，或起皮、裂邊；裂紋使鑄錠內部氧化，熱軋開裂、起皮；氣孔不能壓合，引起表面起皮或起泡；B終軋溫度塑性圖不能反映熱軋終了金屬的組織與性能。當熱軋產品組織性能有一定要求時，必須根據第二類再結晶圖確定終軋溫度。終軋溫度要保證產品所要求的性能和晶粒度。溫度過高晶粒粗大，不能滿足性能要求，而繼續(xù)冷軋會產生軋件表面桔皮和麻點等缺陷，當冷軋加工率較小時，還難以消除。終軋溫度過低引起加工硬化，能耗增加，再結晶不完全導致晶粒大小不均及性能不合。終軋溫度還取決于相變溫度，在相變溫度以下，將有第二相析出，其影響由第2相的性質決定。一般會造成組織不均，降低合金塑性，造成裂紋以致開裂，終軋溫度一般取相變溫度的06507左右。本設計中H62黃銅采用的開軋溫度為800850，終軋溫度為550650。熱軋速度為了提高生產率，保證合理的終軋溫度應采用高速軋制。但是，熱軋過程中硬化和軟化過程的轉化方向，關鍵取