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1、内蒙古科技大学高等职业技术学院毕业设计说明书（论文） 钽板带材车间设计 摘要本设计为钽板带材车间工艺设计。本设计以生产产品规格为0.61.21100mm钽板带材为例，设计一个年产量为500吨的钽板带材生产车间。设计内容主要包括兴建该厂的可行性分析、产品大纲的编制、产品平衡计算、主辅设备选择、以及生产工艺流程设计、轧制规程的计算、辊形设计和轧辊强度的校核、电机功率的校核、车间生产能力的计算、轧机工作图标的确定以及车间平面布置等内容。关键词：: 钽 ;钽合金 ；板带材;应用 ;发展参考其他已建厂的参数经验，指定产品大纲、确定压下规程，选择主要轧制设备，进行计算。Tantalum board str
2、ips workshop designAbstractThis design for tantalum board strips workshop process design. This design to production product specifications of 0.61.2 mm x 1100 mm tantalum board strips, for example, design a an annual capacity of 50000 tons of tantalum board strips production workshop. Design is the
3、main content includes the construction of the plants feasibility analysis, product planning, product balance outline of main/auxiliary equipment selection and calculation, and the production process design, rolling schedule of calculation, roller shape design and roll strength of checking, motor pow
4、er of checking, workshop production capacity calculation, rolling mill work to determine the icon and workshop layout, etc. The factory has the parameters of the reference other experience, specified products outline, the determination to pressure the procedures, choose the main rolling equipment, t
5、o calculate.Keywords: tantalum; Tantalum alloy; Board to build; Application; development 目录 钽板带材车间设计1摘要1Abstract1绪 论.11 第一章 车间设计总论21.1 车间设计的一般概述21.2 设计工作的原则31.3 可行性研究41.4 车间概况41.5 厂区的选择51.6 石嘴山地理位置资源交通状况52 第二章 车间工艺设计72.1 生产方案选择72.2 生产方案的选择102.3 金属平衡表编制123 第三章 生产工艺流程143.1 制订生产工艺流程的主要依据143.2 钽冷轧板带工艺特点
6、153.3 生产工艺流程图153.4 锭坯的选择173.5 冷轧工序183.6 热处理工序203.7 酸洗工序203.8 精整工序214 第四章 设备选择234.1 主要设备选择234.2 辅助设备选择255 第五章 轧制速度与压下规程的确定295.1 轧制速度制度295.2 压下规程的制定306 第六章 轧机能力校核346.1 轧辊强度校核346.2 咬入角校核456.3 电机功率校核457 第七章 轧机生产能力计算477.1 轧机小时产量的计算477.2 轧机平均小时产量487.3 轧制车间轧机年产量计算487.4 轧制图表498 第八章 车间平面布置与立面尺寸508.1 车间平面布置50
7、8.2 车间立面尺寸539 第九章 车间厂房与辅助设施设计549.1 厂房设计549.2 车间动力569.3 车间的供热与供气579.4 车间的供水排水5810 第十章 环境保护5910.1 废气污染物5910.2 废水污染物5910.3 固体废弃物6010.4 噪声6011 参考文献6112 致谢62- 62 -1 绪论中国钽工业经过近50年的发展，已经实现了“从小到大，从军到民、从内到外” 的转变。特别是1995年以来，中国钽铌工业呈现出快速发展的态势，企业增多、产能增 加、技术提升、产品更新、质量改进、应用扩展、环境改善，中国钽工业进入了世界 大国的行列。 钽新材料可应用领域包括：电子、
8、精密陶瓷和精密玻璃工业；电声光器件；硬质合金、宇航及电子能工业；生物医学工程；超导工业；特种钢等产业。在电子工业中，利用钽金属可制造电解电容器，具有电容量大、漏电流小、稳定性好、可靠性高、耐压性能好、寿命长、体积小等突出特点。此外，钽还大量用于国防、航空、航天、电子计算机、高档次的民用电器及各类电子仪表的电子线路中。在冶金工业中，钽铌主要用作生产高强度合金钢、改善各种合金性能和制作超硬工具的添加剂。钽由于具有热稳定性 ,在铜和硅中的扩散系数很小 ,热导率大 ,粘接性好等优异性能而57成为最佳的扩散隔层材料。这可能为钽开发了一个较大的应用领域。目前芬兰赫尔辛基理工大学的 Tomi Laurila
9、 博士等详细研究了 Ta 、TaC、Ta2N 扩散隔层在铜和硅中的稳定性及氧元素对 Cu/ Ta/ Si反应的影响。结果表明 , 一定厚度的 Ta 、TaC、Ta2N,薄膜等均能成为铜和硅之间稳定的扩散隔层。 钽属稀有金属，不可再生。目前，中国已探明的钽资源特点是矿脉分散、 矿物成份复杂、原矿中TaO品位低、矿物嵌布粒度细、经济资源少，因此难以 再建大规模的矿山。现有的两座机选厂情况是江西宜春矿钽资源贫化，原矿中 TaO平均含量已由0.016%下降到0.013%，并且矿物嵌布粒度更加细化，选矿收 率降低；福建南平矿14#矿脉钽资源临近枯竭，其它如广东横山矿、新疆可可托 海矿TaO储量、产量均很
10、小，2006年中国有色金属报虽报导了江西葛源又发现 了大型钽铌矿，钽储量近30000吨，但详细的地质情况、矿物情况、经济评价都 不清晰，因此，中国钽初级原料的供应存在很大问题。 1 第一章 车间设计总论1.1 车间设计的一般概述1.1.1车间设计的目的与任务概括来说，车间设计的目的就是为了建设新的企业、扩建或改建老企业。本设计是为了建设一个年产500吨钽板带材的新企业，主要任务是对该企业做出技术与经济的详细规划，确定出企业的生产经济状况、技术经济指标及施工的组织方法。 1.1.2车间设计的依据在进行车间设计之前，应从技术经济部分取得设计任务，而设计任务是有关部门根据国家计划经过充分讨论订出指定
11、的基本内容： 车间的生产规模、生产品种及产品质量标准； 车间的生产方案及生产工艺过程、选取主要设备确定其必要的数量； 建厂地址，厂区范围和资源情况，提出动力、运输、照明、采暖、通风、供水、排水等各项设计要求； 要求达到的经济效益和技术水平； 投资以及劳动定员的控制数字； 环保情况。而的得到的设计任务书则是进行车间设计的依据。1.1.3 金属压力加工企业总平面图与运输金属压力加工企业是由主要生产车间及各种辅助车间组成的。主要生存车间就是指直接生产各种加工产品的车间，辅助车间是为主要生产车间服务的车间。对于现代有色金属压力加工企业来说，通常包括熔铸、加工两个主要生产部分及其辅助车间，也有的企业包括
12、冶炼、熔铸、加工三个主要部分及辅助车间。现代有色金属压力加工企业一般包括下列车间：（1）生产车间：有锭坯生产车间，板、带、箔材生产车间，管、棒、型材生产车间，线材生产车间，锻造件及模压件生产车间；（2）辅助车间：有动力、电修、机修、工模具、计器、残屑处理车间及中心实验室等；（3）其他设施：有热电站，煤气发生站，空压机站，贮存仓库，汽车库，变电所，铁路，公路等。中、小型或专业性的金属加工厂的规模小，其车间设置可相应简化。本设计是针对钽压力加工企业的生产车间来进行设计的。主要任务是设计一个年产500吨的钽板带材车间。所以主要为加工车间的设计。而在此设计的车间的运输主要有厂外运输：叉车、汽车等；厂内
13、运输：天车、过跨小车等。1.2 设计工作的原则工厂设计是根据业主的的要求，对建设工厂所需的技术、经济、资源、环境等条件进行综合分析、论证、编制设计文件的活动。其设计工作原则有：（1）遵守国家的法律，法规，贯彻执行国家的经济建设方针与改革，提高经济效益与社会效益，为社会主义现代化服务；（2）从全局出发，服从国家或地区对产品的需要；（3）从实际出发，服从国家或地区对产品的确定设计标准，对生产工艺，主要设备和主题工程设计要做到先进，合理，可靠。对非生产性的建设，应坚持适用，经济，在可能的条件下注意主观；（4）注意综合利用与环境保护，造福人民；（5）节约能源；（6）合理使用劳动力；（7）节约建厂用地，
14、应尽量利用荒地，劣地，少占耕地。总平面图的布置紧凑合理；8）立足于自力更生。根据以上基本原理，结合国内外铜板带生产和发展趋势，本项目的设计原则如下：因地制宜，机制灵活，滚动发展；手续从简，建设从速，节约投资；填平补齐，自我完善，整体配套；建设国内先建的高精带生产企业。1.3 可行性研究可行性研究是一门运用多种科学成果保证实现工程建设最佳经济效果的综合性科学。可行性研究已经成为工程建设中一个首要的、必不可少的环节。可行性研究的人物就是对项目建设的目的、资源分配情况、市场条件的好坏、厂址的选择、规模的确定、工艺技术的采用、外部条件的好坏、投资效果、成功几率等，进行调查研究和综合论证，并做出明确结论
15、，作为投资决策的依据。可行性研究是建设项目能否搞好的基础，是能否取得最好经济效益的移居。可行性研究的作用有：是确定建设项目，编写初步设计的基础；是向银行贷款的依据；是与相关部门签协议的依据；是向当地政府申请建设执照的依据。是安排科研和设备的依据。可行性研究的内容：是市场销售情况的研究；是原料和工艺技术的研究；是工程条件的研究；是对劳动力的来源和费用、人员培训、项目实施计划的研究；是资金和成本的研究；是经济效果的研究。可行性研究的步骤：调查研究、收集资料；对收集的资料进行分析研究提出方案；方案对比，选出最优的；编制可行性研究报告。1.4 车间概况我国钽板带生产存在很多优势，如：市场规模持续扩大，
16、消费量已跃居世界第一位；保持持续高速增长，品种专业化生产成为发展趋势。但同样也面临着许多问题：一是质量要求越来越高；二是市场竞争日益激烈；三是消费地区集中，需求结构复杂；四是技术开发能力薄弱，缺乏具有自主知识产权的核心技术，无法形成核心竞争力。而本设计所设计的车间与国内同类加工企业相比，特点是以小成本投入，走集约化生产路线，以期未来做大做强。根据设计原则，项目设计生产规模为年产钽及钽合金板带材.吨。设计中选用的设备能够满足本项目.吨建设规模的要求，并留有一定的发展空间。随着经济的发展和市场需求的变化，可在适当的时机，投入少量建设资金，增加部分前后配套生产设备，即可达到年产更高的生产能力，届时本
17、项目的经济效益将大幅提升。本设计符合国内外市场的需求，目标是建设现代化钽及钽合金板带材生产线。同时，本设计采用的是先进、成熟的生产工艺，技术水平和设备性能接近国际先进水平，产品质量符合国际标准。项目的建设可以充分发挥企业的优势，优化产品和技术结构，增加高附加值产品的比重，满足国内外市场对高精度产品的需求，促进我国钽行业的技术进步，符合国家重点技术改造项目的要求。综上所述，本设计无论是经济效益还是社会效益都是有非常好的前景。1.5 厂区的选择建设一个新厂，选址是很重要的。在设计中，从原材料的来源到产品的输出等等环节的基本原始资料都取决于厂址的具体条件。所以选择的正确建厂地址，是任何一个新厂建设的
18、首要问题。选择建厂地区时，应考虑下述几点条件： 必须满足国家工业布局的基本原则。即要充分利用选址地区的丰富资源和各方面的有利条件，合理使用人力和物力，使生产出来的产品能够合理的分配，从而使所设计的厂在最少的投资条件下，获得最大的经济效果，并且使全国各大区的工业系统迅速建立起来，逐步改变我国工业布局不合理的状态； 原料、燃料、动力的来源与运输条件。要能够得到生产所需的足够原材料，要有充足的生产和生活水质和水量； 尽量靠近产品销售地区； 有适宜的气候环境，且自然条件好； 离建筑材料产地近； 与相关的企业能方便合作； 满足国防上的要求。1.6 石嘴山地理位置资源交通状况石嘴山市是宁夏第二大城市重要的
19、工业城市，位于宁夏回族自治区北部，东跨黄河，与 内蒙古鄂尔多斯市为邻；西邻贺兰山与内蒙古阿拉善盟隔山相望；北依黄河水与内蒙古鄂托克左旗相邻；南连银川平原与自治区首府银川市兴庆区、贺兰县交界。石嘴山市是宁夏第二大城市重要的工矿城市，位于宁夏回族自治区北部，东跨黄河，与内蒙古鄂尔多斯市为邻；西邻贺兰山与内蒙古阿拉善盟隔山相望；北依黄河水与内蒙古乌海市相邻；南与自治区首府银川市兴庆区、贺兰县交界。石嘴山市曾是资源依托型城市，现已探明有煤炭、硅石、方解石、石灰石、石灰岩、辉绿岩、白砂岩、白云母、粘土、金、铜、铝、铁等十多种矿藏，尤以煤、硅石、粘土等非金属矿藏蕴藏量大。煤炭储量为25亿吨，全国12煤种中
20、该市就有11种；被誉为“太西乌金”的太西煤储量达6.55亿吨，是世界煤炭珍品，具有“三低、六高”（低灰、低硫、低磷，高发热量、高比电阻率、高机械强度、高精煤回收率、高块煤率、高化学活性）的特点；被广泛用于冶金、化工、建材等行业。硅石储量5亿吨，是硅系产品和玻璃工业的优质原料。粘土储量1300万吨，是陶瓷、水泥等建材工业的重要原料。现有国电大武口发电厂、国电宁夏石嘴山发电有限公司2家国有电力企业和一些地方电力企业，全市电力总装机容量达到400万千瓦以上。石嘴山市距银川河东机场100公里，60多公里的包兰电气化铁路，74公里的石（ 嘴山）中（宁）高速公路，69.5公里的109国道和90.3公里的1
21、10国道纵贯南北；山水大道、大平、平陶、红礼、姚汝等公路干线横穿东西；平汝和厂矿专用铁路线，以及79条公路支线、3座大型公铁立交桥和1座公路立交桥组成四通八达公（铁）路网；通车里程达1200公里，形成纵横交错的交通框架。黄河航运拥有渡船39艘，浮桥2座，渡口11个，航线144公里；陶乐黄河大桥正在建设之中；石嘴山黄河大桥成为沟通宁蒙两区的跨区交通要塞。2 第二章 车间工艺设计2.1 生产方案选择产品方案又称产品大纲，是指设计的工厂或车间拟定的生产产品名称、品种、规格、状态、计划产量。产品方案是进行车间设计、制定产品生产工艺过程、确定轧机组成或选择各项设备的主要依据，包括车间拟生产的产品名称、品
22、种、规格及年产量计划。产品方案不但规定了车间的类型，同时也规定了车间的生产产品方向，是车间组织生产的依据。2.1.1产品方案的编制所谓产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名称、品种、规格、状态及年计划产量。产品方案一般是在设计任务书中加以规定的，或者由设计者深入实际调查统计提出方案，然后经主管部门批准确定，产品方案是进行车间设计的主要依据，根据产品方案可以选择设备和确定生产工艺。而编制产品方案应考虑以下原则：（1）满足国民经济发展的要求。根据国民经济各部门对产品数量、质量和品种等方面的需要情况。既考虑当前的急需，又要考虑将来发展的需要。（2）产品的平衡。考虑全国各地生产的布局和配套加以平
23、衡。（3）建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等的可能性。（4）考虑轧机生产能力的充分发挥，提高轧机的生产技术水平。对于各类产品的分类、编组根据上级下达的设计任务书对各项产品的数量及质量、品种、规格范围、状态需要的同时，进行一系列的调查工作，针对国民经济现状及发展，国内外市场动态，综合全国各地区布局和配套加以平衡，满足国防需要，车间的规模和技术上的可能性以及建厂地区的水煤气电，交通、资源等自然条件，并考虑各车间的配套和合理分工来确定最优的产品方案。鉴于以上四点依据，特制定产品大纲如表2-1所示。表2-1 500吨钽板带车间产品方案牌号品种规格范围（mm）产品年产量（t）所占比例厚宽长Ta1
24、0.60.88001100150030060%Ta21.01.28001100150020040%2.1.2 计算产品的选择在设计车间初期，拟车间生产的产品品种、规格和状态随机组合起来有几十至几百种不等。但是，在设计中详细的工艺计算不可能对每种合金的每一个品种、规格及状态都进行。为了减少设计工作量，加快速度，同时又不影响整个设计质量，可以将各类产品进行分类编组，从中选择典型产品作为计算产品。选择计算产品的原则如下：要有代表性。将所有的各类产品进行分类编组，从每组中找出一至几种产量较大，产品品种、规格、状态、工艺特点等有代表性的。因此可以从拟生产的所有合金品种中选出几种或十几种有代表性的产品。这
25、些计算产品从全车间总体来说，在合金、品种、规格、状态、产量和工艺特点等方面都具有代表性。通过所有的工序。所选的所有计算产品要通过各工序，但不是说每一种计算产品都通过各工序，而是对所有的计算产品综合来看的。若从拟生产的所有的产品中应有某工序，而计算产品不通过此工序，在此情况下，就要重新选计算产品。还应指出所选典型产品的产量之和为总产量。所选的计算产品要与实际情况相接近。计算产品要留一定的调整余量。2.1.3 产品标准与技术要求产品的技术要求是指人们要求的产品的牌号、规格、表面质量以及组织性能等。因为产品的使用条件不同，用户对产品的技术要求也是不同的。对产品结构、规格、质量和检验方法所做的技术规定
26、，称为产品标准。产品标准按其适用范围，分别由国家、部门和企业制定；它是一定时期和一定范围内具有约束力的产品技术准则，是产品生产、质量检验、选购验收、使用维护和洽谈贸易的技术依据。我国现行的标准分为国家标准、行业标准、地方标准和经备案的企业标准。在有色行业中，行业标准即是冶金工业部标准（YB）。产品标准一般包括以下内容： 规格标准：规定产品的牌号、形状、尺寸及表面质量，并且附有供使用参考的有关参数等。 性能标准：规定产品的化学成分、物理机械性能、热处理性能、晶粒度、抗腐蚀性、工艺性能及其他特殊性能要求等。 试验标准：规定做试验时的取样部位、试样形状和尺寸、试验条件以及试验方法等。 交货标准：规定
27、产品交货、验收时的包装、标志方法及部位等。在本次设计中，使用的产品标准均执行中华人民共和国国家标准。客户另有要求的按所签的合同中的技术要求执行。技术要求包括：（1）尺寸、外形、重量及允许偏差（2）牌号及化学成分 (3）冶炼方法 除非合同中用规定，冶炼方法有生产厂自行选择。（4）交货状态 钽材通常以热轧或热锻状态交货。如需方要求（并在合同中注明），也可以以热处理（退火、正火或高温回火）状态交货。（5）力学性能标准修订后原有牌号的退火态室温力学性能指标及要求保持不变，新增加的TaNb40、TaW2.5和TaW10合金牌号的室温力学性能指标与美国ASTM B365-98（2004确认）中R05240
28、（60Ta-40Nb）、R05252（97.5Ta-2.5W）和R05255（90Ta-10Nb）中相应牌号的要求保持一致，其退火态室温力学性能对比见表2.2。表2.2:牌 号本标准ASTM B365本标准ASTM B365本标准ASTM B365TaNb40R05240（60Ta-40Nb） TaW2.5R05252（97.5Ta-2.5W） TaW10R05255（90Ta-10Nb） 直径或边长mm3.0653.1863.53.0653.1863.53.0653.1863.5抗拉强度 RmMPa244244276276482482服强度 Rp0.2MPa10310319319337937
29、9延伸率%2525202020 20（6）表面质量 压力加工用钽材的表面不得有裂纹、结疤、折叠及夹杂。如有上述缺陷必须清除，清除深度从钽材实际尺寸算起应符合相关的规定。2.2 生产方案的选择所谓生产方案是指为完成设计任务书中所规定的生产任务而采取的生产方法。应当根据设计规格、产品质量及技术经济指标的要求，考虑在生产过程中的实际情况，制定出合理的生产方案。2.2.1 生产方案选择的依据生产方案的选择与设备的选择密切相关，二者应同时加以考虑，确定生产方案时主要考虑以下几点：（1）金属与合金的品种、规格、状态及质量要求品种和规格不同，所采用的生产方案就不同，那么设计的车间就有很大差别，例如板带材生产
30、车间和管棒生产车间就有根本的区别。若产品质量要求不同就是同一种合金品种和规格也可以采用不同的生产方案。（2）年产量的大小产量不仅决定工艺过程的特点，而且也对设备选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的影响。例如，对于板材生产来说，产量不大时，可以采用单机架生产；而产量大时，则可采用连轧生产。（3）投资、建设的速度、机械化与自动化的程度、劳动条件、工人与管理人员的数量以及未来的发展。2.2.2 生产方案的确定常用的生产方案按轧制方式的不同可分为块式轧制法、带式轧制法和连铸连轧法。按铸锭的开坯方式的不同可分为热轧法和冷轧法。（1）块式轧制法 指单张块片方式轧制生产，一般小型工厂采用二辊不可逆式轧机，而近
31、代大、中型厂多采用二辊可逆式或四辊可逆式轧机进行块式轧制法生产板材。此法适用于产量低、规格品种较多、板宽一般在1000mm以下的工厂。并且也适于非大批生产的中厚板、超宽板以及变断面板材的单机轧制生产。（2）带式轧制法近代化的板、带、箔材的大批生产主要采用二辊或四辊可逆式轧机、多机架连轧机进行成卷轧制。此法的特点：设备的机械化自动化程度高，易于实现生产高速化与连续化，劳动强度小；产量高，质最好，金属损失少，成品率高，成本低；设备复杂，投资大，建设周期长。此法适用于产量较大、产品质量要求较高的工厂。采用带式轧制法生产板带材是最广泛的一种方法。至于箔材生产是以带材作坯料进一步轧制而成。近年来许多国家
32、还采用了行星轧机、摆式轧机、多辊轧机等生产带材、箔材。而为了控制板形，70年代初相继开发了各种新轧机与新技术，其辊系结构、辊形及调节方式各有特色，主要采用的是移辊技术、对辊交叉等技术，这新型轧机主要有：HC轧机、 CVC轧机、UPC轧机、PC轧机、FFC轧机等。在中厚板生产中，为了提高成材率，开发了平面形状控制法。为了提高产品精度，开发了极薄带异步轧制技术。带式法具有设备的机械化自动化程度高，易于实现生产高速化与连续化，劳动强度小；产量高，质最好，金属损失少，成品率高，成本低等优点，所以本设计选择带式轧制法生产方案。2.3 金属平衡表编制2.3.1 金属消耗金属消耗是车间技术经济指标中的材料消
33、耗指标，是生产中最重要的消耗，通常占产品成本的一半以上（80%），设法降低金属消耗，对节约金属、降低产品成本有重要意义。金属消耗指标：通常以金属消耗系数表示，其含义是生产一吨合格钽材需要的钽锭或钽坯量。其计算公式为： K=W/Q K金属消耗系数 W投入坯料重量（吨） Q合格产品重量成材率：A = (Q-W)/Q100% 式中：Q-原料量t，W=金属消耗量（损失量）t。2.3.2金属消耗组成金属消耗量：烧损（含熔损），溶损，切损（含残屑），工艺损失（轧废）等。试样造成的损失不大，通常包括在切损中。对于轧钽，通常包括烧损，轧废和切损，溶损和表面清理（修磨）及热处理可计入烧损之中。1.烧损：金属在高
34、温下加热表面被氧化的损失（含炉内及成型过程的二次氧化）。一次氧化钽皮为主。一般一次加热烧损23%。量与时间和温度有关。与材质，坯料种类，炉型和加热制度等有关。钽的烧损比有色金属大，通常为0.53%，对于推钢式炉加热钽锭为23%；步进式炉加热炉钽坯为0.51.5%。2.溶损：酸、碱或化学处理过程中的溶解损失。与材质，处理液，表面积和处理工艺等有关。钽的溶损比有色金属大，通常为：0.32%。3.切损（切头、切尾、切边）(1)开坯切头尾量大与坯料种类、规格、材质、交货状态（定尺或非定尺）和轧制方法及工艺装备水平有关 (2)钽材轧制 型钽5% 板、管5%（高达10%） 有色金属切头尾为5左右，切边为3
35、5。4.表面清理损失 原料清理：火焰清理23% 风铲清理2% 砂轮清理1% 酸洗0.32%5.轧废：操作不当出现事故出的废品（带钢跑偏造成废钢）与坯料质量，加热质量，成型操作及均衡生产等有关，通常为1%左右2.3.3 金属平衡参照同类车间设计及生产资料，结合本车间具体工艺设备特点，选定各种金属消耗比例，确定系数，即可制定金属平衡表2.3。表:金属平衡表2.3:编号规格mmmm烧损%切损%轧废%成品重(吨)原料重(吨)成材率%金属消耗系数%Ta10.611002.10.91.230031495.81.044Ta21.21100211.320020995.71.0453 第三章 生产工艺流程3.1
36、 制订生产工艺流程的主要依据所谓生产工艺流程就是把产品的生产工序按次序排列起来。确定车间生产工艺流程是工艺设计中的一项重要工作，它直接关系到整个设计能否满足设计任务书的要求。合理的生产工艺流程应该是在保证完成设计任务书中规定的产量和质量的前提下，具有最低的消耗、最少的设备、最小的车间面积、最低的产品成本，并且有利于产品质量的不断提高和将来的发展，具有最好的经济效果和较好的劳动条件。根据已制定的生产方案，在充分完成产品产量质量要求的前提条件下，用最大可能的低消耗、最少的设备、最小的车间面积、最低的劳动成本，并有利于产品的质量的提高和发展，有较好的劳动条件，最好的经济效益，具体的原则如下：由于产品
37、的产量、品种、规格及质量的不同，所采用的生产方案就不同，那么主要工序就有很大差距。因此生产方案是编制生产工艺流程的依据。根据产品的质量要求通常在产品标准中规定了钽及钽合金板带材各种规格，技术条件、产品性能检验等内容。但技术要求则是其主要方面，它对产品的质量要求，即它对产品的几何形状与尺寸精确度、钽组织与性能以及表面质量都作出了明确的规定，显然，产品的技术要求是制定工艺过程的首要依据。为了满足产品技术条件要求，就要有相应的工序给予保证。因此，满足产品标准要求是设计生产工艺流程的基础。生产规模大小由于车间生产规模不同，所要求的工艺过程复杂程度也不同。在生产同一产品情况下，生产规模越大的车间，其工艺
38、过程也越复杂。应此，设计时生产率的要求是设计工艺过程的出发点。产品成本成品是生产效果的综合反映，是各种因素影响的结果。一般钽的加工工艺性能愈差，产品的技术要求愈高，其生产工艺过程就愈复杂，生产过程中金属、燃料、电力、劳动力等各种消耗也愈高，产品成本必然会相应提高。反之，则产品成本下降。成本的高低在一定程度上也是工艺过程是否合理的反映。当然，成本还与产量大小、生产技术水平等其它因素有关的。工人的劳动条件工艺过程中采用的工序必须保证生产安全，不危及劳动者的身体健康，不造成环境污染。否则，应采取妥善的防护措施。3.2 钽冷轧板带工艺特点冷轧钽板带材的轧制工艺有以下特点： (1)加工温度低 轧制中将产
39、生不同程度的加工硬化 当钽一定时，加工硬化的剧烈程度与冷轧变形程度有关。加工硬化达到一定程度后，就不能继续轧制，要经过软化热处理才可继续进行。成品冷轧板在出厂前也需要进行热处理，通常是再结晶退火处理。 (2)需要工艺冷却和润滑 冷轧过程中的变形热和摩擦热使轧件和轧辊的温度升高，辊面温度过高会引起工作辊淬火层硬度下降，甚至发生内部组织分解，使辊面出现附加应力而产生裂纹，还会破坏正常的辊形，影响轧制精度。同时，辊温过高也会导致工艺润滑剂失效（油膜破裂），使冷轧不能顺利进行。冷轧采取工艺润滑的主要作用是减小金属的变形抗力，有助于在已有的设备能力条件下实现更大的压下，生产厚度更小的产品。 (3)采用张
40、力轧制 采用大张力轧制，张力的主要作用是防止带材在轧制过程中跑偏，保证带材平直和良好的板形和保持轧制过程的稳定，降低金属变形抗力适当调整轧机主电机负荷。采用的平均单位张力值为材料屈服强度的10%60%，一般不超过50%；(4) 采用多轧程轧制。由于冷轧使材料产生加工硬化，当总变形量达到60%80%时，继续变形就变得很困难。为此要进行中间退火，使材料软化后轧制得以继续进行。为了得到要求的薄带钽，这样的中间退火可能要进行多次。两次中间退火之间的轧制称为一个轧程。冷轧带钽的退火在有保护气体的连续式退火炉或罩式退火炉中进行(见冷轧板带退火)3.3 生产工艺流程图生产工艺流程见图3.3： 3.4 锭坯的
41、选择有色金属熔炼与铸锭车间广泛采用半连续与连续铸造法生产铸锭，铸锭经去除头尾、切断，有的需表面机械加工，作为加工车间的锭坯。（1）锭坯选择的原则锭坯尺寸与形状的确定对选择设备，确定工艺，提高产品产量与质量，降低产品成本都有很大影响。因此，锭坯选择应根据下列原则：1） 根据车间的规模和产量2） 根据产品的规格尺寸3） 根据设备能力4） 根据制品的性能确定锭坯厚度或直径5） 根据金属及合金的工艺性质6） 根据铸造条件以及具体情况（2）锭坯尺寸与形状锭坯尺寸与形状的确定必须综合分析，全面考虑。锭坯的尺寸应考虑产品的品种、规格，考虑生产规模、设备条件和铸造方法等因素，选择锭坯的尺寸要综合考虑，因为增加
42、锭坯的厚度，可以减少整个工序的辅助时间，提高设备利用率；锭坯越厚,几何废料和工艺损失越少，锭坯尺寸越大就越有利于连续化的生产。有色金属压力加工用坯料，在工业上还没有统一的标准，通常是每个加工车间根据本车间的能力，选择锭坯，在设计中，各加工车间根据情况，确定需要锭坯的尺寸、形状、数量，向熔铸车间提出供锭任务书。（3）锭坯的质量锭坯质量是生产优质板带箔材与管棒型材产品的基础，因为铸造缺陷常常是产生各种废品的主要原因。通常对锭坯质量要求如下：1） 锭坯的化学成分及宏观组织应符合标准的规定；2） 尺寸及偏差应满足工艺的要求；3） 铸锭表面光洁、无缺陷通常对锭坯要进行铣面、刨面或车面。4） 铸锭内部应没
43、有缩孔、气孔、夹杂、偏析及裂纹等缺陷。3.5 冷轧工序根据工艺要求，冷轧可分为开坯、粗轧、中轧及精轧。冷轧压下制度包括确定冷轧总压下率、道次压下率及根据产品性能要求控制精轧时的成品压下率。1、总压下率冷轧压下率，即两次中间退火之间的总压下率，必须考虑合金本性、设备条件及工艺等具体情况，通常的原则如下：充分发挥合金塑性，采用尽可能大的总压下率，减少中间退火次数及提高生产率；保证产品质量，提高成品率，产品性能、晶粒度大小及均匀度均符合要求。此外总压下率不能位于临界变形程度范围，否则退火后易出现大晶粒及晶拉不均，恶化产品质量；充分发挥设备能力，确保生产中电机不会跳闸烧坏，轧辊及轧机部件不会断裂及受损
44、，能量消耗及生产成本低。2、道次压下率冷轧总压下率确定后，即可确定各道次的压下率。根据合金品种、轧件性能及尺寸、轧机各部件强度和电机功率、冷却与润滑、辊型及张力大小等情况，合理分配各道次压下率的基本要求是：保证产品质量，确保设备安全，尽可能少道次，充分发挥合金塑性及提高生产率。根据具体条件确定这次压下率应按如下规则：在冷轧的第一道次(或第二道次)，为了充分利用轧件退火后的良好塑性， 应采用最大的道次加工本； 生产中采用的压下程序是否合理，应根据轧制压力和电机负荷的实测结果进行修改，使各这次的轧制压力分布基本均匀，这样有利于稳定工艺及充分发挥设备能力。从提高产品质量出发，生产中应该做到：轧件变形
45、均匀，尺寸偏差符合规定，表面质量满足要求，性能符合标准。道次压下率必须与总压下率相协调，并结合具体的产品及没备条件。连轧机冷轧时必须保证各机架金属秒流量相等，各机架的压下分配必须与轧制速度、张力、辊型相协调，既不出现过拉及断带，也不能出现活套及压折等故障。3、轧制速度轧制速度的大小取决于生产率、轧制方法、轧件尺寸及工艺要求等。轧制速度可以调节的轧机，生产中应根据具体情况调整轧制速度速，辊温较高时应适当降低轧制速度，成品精轧最后道次为保证板形度有利于平整。一般咬入时采用低采用较小的轧制速度。轧机通常采用的轧制速度见表3.5。表3.5：轧机通常采用的轧制速度轧机型式轧制方式轧机工作制度不可逆式可逆式连续式二辊单张轧制成卷轧制0.251.00.52.00.330.53.515四辊单张轧制成卷轧制0. 51.50.550. 53.5110115
