年产十万吨铝及铝合金板带材生产车间设计.doc
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1、(3) 经济任务11)中间冷轧总加工率的原则18第一章 车间设计总论(铝)中国铝板带箔轧制始建于1932年上海华铝钢精厂的投产,1932年到1960年是中国轧制厂建设起步阶段,上世纪70年代末以后是中国轧制工业的快速发展阶段,2005年中国铝轧制工业迎来了发展过程中的一个高潮,其中西南铝板带有限公司的“1+4”热连轧项目在2005年6月正式投产具有中国铝板带工业发展史上里程碑的意义,从此结束了没有现代化热连轧线的历史。但综观我国铝板带行业的发展过程与现状,尤其是进入市场经济近十多年来的快速发展期间,在国力有限的情况下,由于对市场需求趋势的认识了解不够,没有及时制定一个适合我国国情的发展规划,致
2、使后期出现盲目生产现象,以致于主要产品为低端产品,在一些高精度铝板带产品方面研发能力弱,生产技术水平不高,如铝制罐料、高档ps版基、磁盘基片、汽车车身用铝板、镜面铝带等产品尚不具备大规模工业化生产能力。因此,高精度铝板带材在我国还有较大的市场空间。1.1 车间设计的一般概念1.1.1车间设计的目的和任务目的是为了建设一个年产十万吨铝及铝合金板带材生产车间。设计的任务就是对建设的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等。具体任务如下:(1) 技术任务1)确定产品品种、规格、质量标准及年产量。2)确定产品的生产方案及工艺过程,选取主要设备并确定其必要的
3、数量。3)选择与计算辅助设备。4)计算完成年计划产量所需的原料,材料及动力消耗。5)提出动力、运输、照明、采暖、通风、供水、排水等各项设计要求。6)计算车间所需面积,车间内主要设备与辅助设备的布置。7)确定厂房形式和主要尺寸,画出车间平面布置图,提出安全环保等措施。(2) 组织任务研究车间的生产劳动组织,确定职工人数及编制,制定劳动定额等。(3) 经济任务计算及制订基本建设投资额,生产预算,计划单位产品成本和综合技术经济指标。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,而设计任务书是有关部门根据国家计划经过充分讨论订出指定的,其基本内容有:1)车间的生产规模,生产
4、品种。2)车间的生产方案。3)建厂地址,厂区范围和资源情况,水文地质、原材料、燃料、动力,供水以及供电等供应情况,还有运输情况等。4)要求达到的经济效益和技术水平。5)投资以及劳动定员的控制数字。6)环保情况。以设计任务书为主要依据来进行车间设计。1.2车间设计的指导思想1.2.1我国铝板带材的发展现状(1)产品结构趋势加工材的产品结构逐渐向建筑、交通运输及包装所需的型材、薄板和铝箔发展。19992000年我国铝加工材的产品结构及其产量的变化见下表1-1。板带材产量见表1-2。表1-1 19902000年我国铝加工材的产品结构及其产量 单位/万吨年份板带箔管棒型其他合计199017217.01
5、3.015.010177.0395199535990.739.510.69143101724200042222153.014212501092197表1-2 2000-2005年中国铝板带产量 单位/万吨20002001200220032004200577107135167207222(2) 消耗结构趋势我国铝板带消耗方面的变化不单纯是数量的增加,更重要是表现在消费结构的变迁。多年来,我国的铝板带产品主要用于制作铝器皿及满足一般的机械制造业。目前,易拉罐用铝特薄板消费将成为我国最大的铝板带消费领域,包装用铝箔及电子电容铝箔也逐渐成市场主流,传统铝板材消费大户的铝制品行业将退居第二位,主要用于汽
6、车板、高级PS版基、防盗盖料、幕墙板以及复合装饰板、预拉伸板、汽车水箱散热器等。高精铝板带材也主要用于建筑,汽车、电子、轻工、印刷及包装等行业,随着经济的发展和人民生活水平的不断提高,我国铝板带材的消费市场也将像西方发达国家一样逐步发展到包装,建筑,电子和运输为主的几大领域中。(3) 主要消耗品种依赖进口我国是一个铝板带净进口国,19942001年我国铝板带进口量见表1-3。同时与国外一些国家在铝板带材轧制方面的比较。如表1-4所示。表1-3 19942001年我国铝板带进出口量 单位/万吨年份19941995199619971998199920002001总计进口量7.483127.1841
7、52.34209.70216.860274.643260.0285.01622.578出口量8.53011.31510.87718.33622.68821.39131.032.0156.137净进量88.953115.869141.461190.734194.172253.252229.0253.01466.441由表1-3可见,我国板带材的进口量逐年大幅度上升,其中主要为罐料。表1-4 2005年中国、美国、日本板带轧制的比较中国美国日本企业总数/个350649总产能/(万吨/a)315560158平均产能/(万吨/a)0.9008.75017.556据统计2005年我国铝板带材产量约222
8、万吨,同比增长7.2%;铝箔总产量约为62.5万吨,同比增长22.5%。同时2005年中国共进口铝板带47.8万吨,同比增长8.4%;出口17万吨,同比增长108.6%;进口铝箔6万吨,同比下降6.3%;出口铝箔12万吨,同比增长138.1%。从以上数据不难预测中国铝轧制材在以后几年仍具有良好的市场。1.2.2要求 要求生产出技术水平高(品种多、质量好、稳定性强、精度要求高)的产品,设计出投资少、利润高、成品率高、环保简洁及节能等要求的车间。1.3车间概况本设计题为年产十万吨铝及铝合金带材生产车间设计。本车间可以加工各种牌号的铝及铝合金,可同时供应H18、O、F、T4、T6等各种状态产品,车间
9、引进了国内先进的2800可逆热粗轧机一台,2800可逆热精轧机一台,2800可逆冷轧机一台,2000可逆冷轧机一台,推进式加热炉两台,箱式退火炉五台和气垫式退火炉一台,锯铣机列,蚀洗线,1830横纵剪机列,精整机列以及淬火时效炉等设备。车间的综合成品率达81.7%,总共生产面积32822平方米,在册人数595人,年销售收入331000万元,利润总额为14925.66万元,投资回收期需要6年半。1.4厂址的选择一般来讲,大中型铝板带加工厂有两种厂址选择方案,一是靠近原材料(电解铝)厂,二是靠近消费市场。把加工厂建在靠近消费市场的地方,有利于开拓市场和提高服务质量,但对大中型板带加工厂,其用户会遍
10、及全国各地,因此把工厂建在某个消费相对集中的地区,必然会存在原料和成品的运输问题。而厂址靠近原材料厂,其经济利益是显而易见的。一些不利因素可以通过加强管理,在热点地区建立消售中心等方式弥补。其优点主要有:1)可以尽可能地利用电解铝液;不需要长途运输铝锭,可节省运输成本200元/吨左右。2)可得到一个较低的运行成本,仅电费就可节省150450元/吨。3)避免了冶炼厂成品和铝加工的库存。4)可减少电解铝厂和板带加工厂双方的铝锭供销人员和费用。通过以上比较,我们选择第一种方案,即在原料厂附近建厂,我国主要产铝大省有山东、河南、贵州、山西、青海、广西。但是如果将这些产铝大省优劣加以比较的话,河南铝工业
11、发展的前景是显而易见的。据国内有关专家介绍,山西、河南的铝土矿铝硅比低,采用烧结法生产、联合法生产工艺,但能耗大、成本高。中国加入WTO以后,很难与国外,特别是与澳大利亚的铝工业相抗衡。青海运距遥远,需每年运进、运出百万吨物料,运价昂贵,增高成本。而河南是全国的铁路和公路交通的枢纽。贵州省具有丰富的铝土矿,但是埋藏较深开采成本高。 相比之下,河南发展铝工业优势十分明显,全国可供拜尔法工艺生产的铝土矿资源8亿吨,其中一半以上在河南。河南还有丰富的水电资源。黄河小浪底电站做为其能源后盾。以上不难看出,从铝业的发展规律来看,依托河南的铝资源优势和便利的交通运输条件,以及强大的消费市场。在河南建厂是比
12、较符合要求的。最近几年湖南铝业发展速度很快,并加强了与澳大利亚的合作关系,正准备新建投资项目,利用这股热潮以及其便利的交通运输条件和优越的地理位置,可以考虑在湖南建厂。第二章 生产方案的选择2.1产品方案的编制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、状态及年产量。2.1.1编制产品方案的原则(1)国民经济发展对产品的要求根据国民经济部门对产品数量质量和品种待方面的要求情况,既考虑当前的急需又要考虑将来发展的需要。(2)产品的平衡主要考虑全国各地生产的布局和配套加以平衡。(3)建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等的可能性。随着经济的快速发展和人民物质生活水平的不断提高,
13、对铝加工材的需求不断增加特别是最近几年我国铝加工正处于高速持续发展时期。据统计2005年我国铝材虽然出现了净出口状况,但是铝板带生产仍处于薄落环节,不能满足国民需求。铝板带广泛应用于航空航天、建筑、交通运输、电子电容、化工食品、医药等行业。近年来外墙建筑及室内装饰、铝箔制造、PS版基制造业、家电、食品包装行业的需求量进一步提高,成为铝板带消费增长的主要动力、同时交通运输业正在成为新的消费增长点,这将对我国铝板带加工具有巨大的推动作用。在毕业实习进行的大量市场调查和查阅资料的基础上,了解到国内铝板带加工企业主要从事交通运输、包装印刷、建筑装饰、铝箔坯料等生产,这些产品主要用于民用和军工。2.1.
14、2本设计所拟生产的产品方案车间设计既要考虑以上因素的影响。又要考虑到国民经济部门对产品数量、质量和品种等方面的需求,在保证国民经济对各部门对产品需要的前提下,兼顾社会各行业的需要,本设计主要借鉴西南铝业集团的生产经验,并采用其相应的设备,根据它的资料来确定本次设计的生产方案,如表2-1所示对于各类产品的分类、编组、牌号、化学成分、品种规格尺寸及公差、交货状态、生产技术条件、机械性能要求、验收规格、试验及包装方法等均要按标准规定,若没有标准可由生产单位和用户订立协议。2.2计算产品的确定表2-1 产品方案表序号合金用途合金牌号状态产品规格范围mm厚宽长1铝箔坯料1050、1060、1070、11
15、00、1200、1235、1145、1600、1700、3003、3005、3A21O、F、H111、H112、H12、H14、H18、H19、H22、H24、H260.21.01.12.02.104.04.0150500150010001800100025001000240050040002000100002建筑装饰1060、1070、1100、3003、3004、3005、3A21、3105、5005、5052、5252、6463O、H14、H22、H24、H261.02.01.54.0100016009142200200010000150055003交通运输2024、2A12、2A70、
16、2219、2A06、2A60、3003、3A21、5050、5052、5083、5A16、6010、6061、6063、6070、7005、7039、7075、7A04O、F、H111、 H112、T3、T4、T6、T7、T351、T451、T651、T851、0.51.01.11.21.04.05.01501000150010001800100025000100025002000100004包装印刷1050、1060、1070、1100、1145、LA85、LA99、3004、3004、3A21、8011、7072O、F、H12、H14、H18、H19、H22、H24、H26、T3、T40.
17、21.01.12.02.14.04.0150500150010001800100025001000240050040002000100005电子电容1100、1145、1199、1350、3004、5005、5052、5056、5154、6101、7005、7039、O、F、H111、H112、H14、H16、H18、H36、H32、T3、T4、0.21.01.12.02.14.04.0150100015001000180010002500100024002000100006化工食品1050、1060、1100、3003、3004、3105、5652、3A21、O、F、H111、H112、H1
18、2、H14、H18、H19、H240.21.01.12.02.14.04.015050015001000180010002500100024002000100007航天航空2014、2048、2124、2219、2A06、2A12、2A16、2A07、O、F、H111、H112、T3、T4、T6、T7、T451、0.51.01.12.02.12001000150010001800100025002000100002.2.1计算产品的选择原则车间拟生产的产品、规格及状态组合起来可能有数十种以上,但是在设计中不可能对每种合金的每一个品种、规格及状态都进行详细的工艺计算。为了减少计算量加快速度,同时
19、又不影响整个设计质量,可以将各类产品进行分类编组,从中选择产品作为计算产品,选择原则:1)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大、产品品种、规格状态、工艺特点等有代表性。因此可以从拟生产的所有合金品种中选择几种有代表性的产品。2)通过所有的工序 指所选的所有计算产品要通过各工序,但不是说每种计算产品都要通过各工序,而是对所有工序计算产品综合来看的。3)所选的计算产品要与实际相接近 4)计算产品要留一定的调整余量。根据计算产品进行工艺计算、选择设备、确定工艺、确定车间、人力与物力的消耗及技术经济指标等所获得的结果,应该与按所有品种进行设计和投资后的实际相一致。2.2.
20、2计算产品的选择综合以上考虑,现将所选的计算产品列表如表2-2。表2-2 计算产品表序号制品名称合金牌号状态尺寸规格mm技术标准年产量/万吨比例%1铝箔坯料1100H180.51690LGB/T38804.0402飞机蒙皮2219T41.213602500GB/T38801.5153热轧卷材3003F4.81750LGB/T38801.0104建筑幕墙板5052O1.017603700YS/T429.12.5255航天结构件7050T60.815603400GB/T38801.0102.3计算产品的有关性质和用途固态铝为面心立方结构,具有优良的特性,熔点为660oc,比重=2.7,化学性质活泼
21、,易氧化生成AL2O3,可总结出6条性能优点:1)比重小 纯铝的比重为2.7,铝合金为2.52.85,大约为钢的1/3,因此凡是要求减轻结构重量的地方自然就得优先考虑采用铝及铝合金,如交通运输。2)比强度大可与钢媲美。3)塑性好 易于加工成材、易焊接、低温不脆其延伸率为50%左右。4)导电导热性好 现在电气工业上以大量用Al代Cu制造导线,电动机上转子的导条甚至定子的绕组也采用铝材料来制造。5)耐蚀性好 由于表面气自然生成致密而且坚固的AL2O3氧化膜,在大气、淡水、海水、浓硝酸、各种硝酸盐以及汽油、各种有机物中均耐蚀。只有在卤素离子或碱离子中才会受到腐蚀破坏。6)具有较小的热中子浮获截面、光
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