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1、江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）开 题 报 告材料学院 金属材料工程专业 2009级（2013 届） 材料091班 19 李永华题 目：年产5.8万吨铜材车间设计专题题目（若无专题则不填）： 本课题来源及研究现状：1.铜的用途铜及铜合金加工材(包括板、带、箔、管、棒、线、异型、复合材等，以下称为铜材)，以其优良的导电、传热、耐蚀等性能被广泛应用于国民经济各部门，为电子电气、信息、机械制造、交通运输、建筑、能源、轻工、高科技及国防军工等领域提供有力的支撑成为现代工业、科技和国防发展不可缺少的基础材料。因此，铜加工业是有色金属工业的重要组成部分在我国国民经济和国防建设中具有十分
2、重要的地位。2.我国铜加工业现状我国的铜加工业经过50年的建设，已形成了一个品种规格比较齐全、生产手段比较完善、并能基本满足国民经济发展需要的较为完整的工业体系。尤其是改革开放以来我国的铜加工业迅速发展，无论在产品品种、质量、产量方面，还是在生产工艺和装备方面都得到了突飞猛进地发展，使之在世界铜加工行业中占有举足轻重的地位。随着我国经济持续稳定发展和世界加工制造业中心地位的确立,作为国民经济生产重要基础原材料工业之一的铜加工业发展迅速,产品品种规格不断增加,产量持续增长,国际贸易异常活跃,技术进步不断加快,国际地位越来越高。特别是进入二十一世纪以来,我国的铜加工业跨进了一个高速发展时期。2.
3、1产量稳步增长。跃居世界第二位近十余年来我国铜加工业迅猛发展。1990年我国铜材的产量为452万t，居世界第七位：2000年铜材产量达到1597万t，居世界第四位：2002年铜材产量已达到2512万t超过德国和日本，一跃成为仅次于美国的世界第二铜加工生产大国；2003年我国铜加工工业克服了原辅材料价格上涨、电力供应紧张等一系列困难，继续保持着强劲发展势头铜材产量达到32967万t 比2002年增长3123。2. 2 经济效益增长显著主要技术经济指标有所提高据有色金属工业协会统计，2003年我国铜加工重点企业经济效益增长显著，其中税利超过亿元的企业有海亮集团、金田集团、河南金龙集团。2. 3 工
4、业布局日趋合理。生产集中度明显由于显提高国内铜材需求量增加以及部分铜精炼厂为提高产值与效益，近20多年来铜加工一直是投资的热点。目前，我国铜加工业已基本形成了较为合理的产业地区布局。凡是铜材消费量大的地区，其生产企业多，而且产量大，如上海市、江苏省、浙江省等；除了过去建设的大型骨干企业凡是铜材消费量小的地区，其生产企业就少，而且产量也小如西北的青海、宁夏、新疆，华北的河北、山西、内蒙，西南的贵州、云南、西藏等从而形成了铜材生产企业靠近消费中心的比较合理的工业布局。近年来广东的铜材有了较快的发展我国铜加工企业按地区分带隋况如表4所示。从分布情况来看，铜加工企业的分布规律基本与电力电气、仪器仪表、
5、家用电器、五金轻工等行业的分布有着一致性，基本围绕着三个经济圈形成分布，即长江三角洲经济圈、渤海经济圈和珠江三角洲经济圈。我国沿海地区经济发达，铜材市场广阔是我国铜加工材主要生产集中地区2003年浙江、江苏、广东三地区产量为23949万t，占全国铜材总产量的7265，其中浙江省产量为12082万t，居全国之首，2002年海亮集团产量达l231万t成为我国铜加工材年产量突破l0万t的第一厂2003年海亮集团完成铜加工材产量l7万多吨仍位居全国榜首。洛铜、兴业、金泰、海亮、张铜、金龙等企业已成为我国高精板带、高精散热管主要生产基地。其中，河南金龙的内螺纹铜管产量已居世界首位成为国际市场上的知名品牌
6、宁波兴业集团的锡磷青铜带材产量已居全国之首。24 进出口贸易日趋活跃，进口量居世界第一位。出口量居世界第五位我国是铜资源短缺的国家每年都需要从国外进口电解铜、铜精矿由于国内铜材品种和质量的原因，也有大量的铜材进口。同时，由于一些铜加工企业生产工艺的改善和技术装备水平的提高，也有部份产品打人了国际市场。据世界金属统计2002年中国铜加工材进口数量居世界第国铜材依赖进口的程度比较大。分析其原因主要有以下几点：一是国内铜材主要用户中的三资企业增多进出VI渠道扩大了；二是铜材的通用产品虽然供大于求，但某些特殊产品和高质量、高精度产品不能满足市场需要；三是进料或来料加工由于免征关税和增值税数量增多，而这
7、些产品又大多销往国内的三资企业等。这些都与国内铜材用户的结构变化和铜材产品结构不平衡的关系极大，是值得重视的。25 消费量迅速增长，居世界第一位由于铜及铜合金具有许多优良的性能。因而其加工材在国民经济的各个部门有着广泛的用途。特别是电子、电气、机械(含电力设备)、通讯、汽车和建筑等行业的快速发展。相应地带动了铜材的消费量迅速增长(见表8)。在过去十余年中，中国市场对铜材的需求量大幅度增长。1990年全国铜材的消费量465万t而到2002年已增加到3258万t。年均递增率超过16。远高于同期全球铜材需求的增长速度。也高于同期铜材产量增长速度。据世界金属统计，2002年我国铜材消费数量居世界第一。
8、2003年我国铜材消费量为41197万t。比2002年增长2645。26 技术革新、技术改造力度进一步加强技术水平和技术装备水平有了较大提高改革开放以来。国内一些铜加工企业先后进行了不同程度的技术改造。从国外工业发达国家引进了一批具有世界先进水平的生产工艺和设备。在铜线杆生产方面引进了铜板带拉弯矫直生产线。引进了连铸连轧生产工艺及其装备；在板带材生产方面。引进了引线框架材料生产工艺。引进了水平连铸机组、粗轧机、四辊或多辊精轧机、光亮退火炉(气垫式、钟罩式)、纵横剪等设备 使高精度铜板带材的比例有了较大幅度的提高：在管棒材生产方面，引进了油压机、高速轧管机、星型轧管机、多线拉伸机、圆盘拉伸机、联
9、合拉拔精整机、重卷机、连续退火炉、内螺纹成型机等设备，使我国的铜管生产装备基本达到了世界先进水平。国际上先进的三种铜管生产方法即挤压轧制拉伸法、连铸管坯行星轧制拉伸法和焊接法，国内都已经掌握；在电解铜箔生产方面，引进了生箔机、表面处理机和表面处理工艺。3 我国铜加工业存在的问题尽管我国铜加工业发展很快，但是仍然存在以下的问题：31 企业生产规模偏小，规模效益差，生产经营粗放，集约化程度低，抗市场风险能力弱据统计，我国是世界铜材生产企业最多的国家，现有1300多家铜加工企业，而年产量达到5万t以上的企业仅10家，无特大型铜加工企业小型企业所占比例较大，产业集约化程度很低。由于企业规模小，能够投入
10、的资金有限，不能形成规模经济，在市场经济的大风大浪中，抵抗风险的能力相当弱32 技术和装备先进与落后并存。产品质量不稳定，产品品种少，产业结构矛盾突出经过多年的发展，我国已经能够生产各个领域需要的铜材产品，但是生产工艺落后，产品质量不稳定，致使电子信息、航空航天、海洋工程、生物技术等高新技术发展所需高精度铜材无法满足，需要大量进口，而中低档次产品的产量过剩的局面，产业结构矛盾突出。由于国内产品与进口产品相比，仍然存在一定差距，几乎无法进人国际市场，又因生产集中度低，产品结构雷同，导致国内低档铜材产品市场竞争激烈，企业经济效益不高。33 生产能耗高，金属消耗大，铜原料利用率低，环境污染严重由于工
11、艺落后，甚至原始，造成了企业能耗高和铜原料利用率低。我国铜加工业综合能耗与国外先进企业相比仍有很大差距：综合成品率徘徊在60左右，并没有重大进展：金属消耗居高不下一直徘徊在1050左右尚未达到公认的1040考核指标。此外，为了降低生产成本，不惜以环境污染为代价污染环境现象仍时有发生。34 整体创新能力不强，技术开发能力薄弱，企业竞争能力差我国许多铜加工企业，技术装备水平低产出规模小产品的技术含量低。与当前世界铜材生产向大型、高速、精密、环保、自动化控制发展的趋势相比，我国铜材生产企业尚存在较大差距。特别是由于整体创新能力薄弱，研发投人不足，缺乏具有自主知识产权的核心技术。我国铜材生产的熔铸、轧
12、制工艺技术与国际先进水平相比仍比较落后，几乎没有先进技术储备，无法应对日趋激烈的国际化竞争。总之，我国铜加工业的整体实力与国际先进水平相比还相差很远，在国际市场上的竞争能力较低。4 我国铜加工业发展趋势作为信息、交通、能源、轻工、高科技行业所需的铜材，以优良的导电、传热、耐蚀等性能深受工程界的重视，新的应用不断被开发，成为一种不断发展的重要金属材料。今后我国铜加工业发展要以市场为导向以经济效益为中心积极采用先进技术改造传统产业；围绕增加品种、改善质量、降低成本、提高效益、提高竞争力占领国内市场；以技适用和价格低的优势，进入周边国家和地区，开拓国际市场。41 产量继续稳定增长。我国铜加工业的老工
13、业基地经过改制、改组、改造，进一步焕发青春。42 以市场为导向调整产品结构，扩大产品品种和改善产品质量。增加有效供给是我国铜加工业今后发展重点铜材作为支柱产业所必需的主要配套材料，其发展应与支柱产业和高新技术产业发展相适应。现代工业对铜加工材料提出了高精度、高可靠、高性能等方面的综合要求。为满足需求，面对国际市场日趋激烈，今后我国铜加工业重点在于扩大产品品种和改善产品质量，向电子、通讯、计算机、汽车、电力等产业提供高精度高性能铜材，重点发展水箱铜带、变压器铜带、引线框架铜带、电解铜箔、超长冷凝管等主要产品，特别是电解铜箔和变压器铜带，国内供应短缺，供需矛盾较大。另外，汽车工业需要的高软化点超薄
14、水箱铜带，电子工业需要的引线框架材料，空调行业需要的高散热性能空调管，电力工业需要的超长冷凝管也是短缺品种，有进一步发展的潜力。43 消费日益旺盛。市场前景看好据统计， “十五”期间，我国铜材主要用于电力、电器、电子、轻工和交通运输等部门，其消费量约占铜消费总量的77。近期，铜在建筑、汽车、通讯等行业的消费也明显增强。预计到2010年，我国铜材需求将以年均810的速度递增44 集团化、名牌战略、以优竞争、以质取胜。是世界铜加工业的重要发展趋势国外发达国家实践表明：建立大型企业集团有利于资源和人力资源的合理配置，有利于新产品、新技术、新工艺、新装备的研究和开发，有利于技术经济指标提高，有利于企业
15、管理现代化，特别有利于市场开拓和竞争。45 生产规模大型化和专业化为了进一步提高生产效率，降低生产成本，稳定产品质量获得较明显的规模效益，国外铜加工业向着大型化、规模化发展新建铜加工企业规模都在20万50万t大型的达60万70万t。相比之下我国大部分企业规模小，大型企业的年产量仅在l0万t左右很难与国外企业竞争。46 生产过程向自动化和智能化发展计算机技术在铜加下业的广泛应用，使生产过程自动化程度、稳定性和可靠性越来越高，从而提高了产品的稳定性，降低了生产成本。随着加工过程计算机模拟技术的发展和控制软件的开发加工过程的最优化控制得到了进一步提高。自动化控制技术的发展特别是计算机控制及T艺参数的
16、智能控制，使铜加丁过程逐步向着智能化发展。课题研究目标、内容、方法和手段：1、课题研究目标主要是对在大学四年中所学的知识进行归纳总结，设计出一个年产5.4万吨铜管棒加工车间。另外，通过本次设计，对工厂（车间）的设计及建设布置都有一个系统的了解，其中包括对工厂的生产工艺、生产主辅设备的选择及利用、生产的管理及车间的平面布置、各项技术经济指标等，同时使所设计车间能够在投资最少的情况下创造出最大的利润。为实现这一目标，在车间设计的过程中，需要确定铜管棒材的生产方案，指定生产工艺流程及选择合适的设备，还需要进行工艺计算与金属平衡的计算及对设备负荷的计算，根据所需进行车间的布置，完成劳动组织定员以及技术
17、经济指标，结合毕业实习所收集资料，设计出满足要求的车间设计。2、课题内容2.1 总论中国现在铜管棒材加工工业虽有相当完整的加工体系，包括大批最先进的设备技术和人力资源。但在先进设备的利用率上还比较低，自主创新能力上还比较弱。产品品质仅相当于工业发达国家的中等水平，主要表现在性能不稳定，工艺参数控制不严；管理水平还有较大差距，人员素质较低等各方面。主要是确定铝型材生产的生产方案、制定其生产工艺过程及选择合适的设备，通过对工艺及金属平衡的计算来确定车间劳动定员，以完成车间技术经济等指标。为此结合认识实习和毕业实习收集的资料以及他们的具体生产情况来制定出一条正确合理的生产工艺流程、设计出能达到以上要
18、求的挤压车间。2.2 产品方案与计算产品的确定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，产品方案是进行车间设计的主要设计，根据产品方案可以选择设备和确定生产工艺。计算产品应在产品品种、规格、状态、工艺特点等全面具有代表性，对所有计算产品综合来看，所选的计算产品要通过各个工序。2.3 生产流程的确定生产工艺流程就是把产品的生产工序按次序排列起来，合理的生产工艺流程应在保证完成设计的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，具有较好的经济效果和较好的劳动条件。2.4 工
19、艺叙述与设备选择对生产的各个工艺进行详细的叙述，按工序分别说明设计采用的工艺参数，所选用的主辅设备性能参数，主要设备的工艺操作说明。2.5 工艺计算 只对计算产品进行，并且随设计内容不同工艺计算也不同，工艺计算的项目也不同。工艺计算的目的是进一步的核实前面所确定的工艺参数与设备的选择正确与否。2.6 车间平面布置要求在完成内容，生产流程线的选择，设备与分析，车间平面尺寸的确定，车间各类统计，车间平面布置图。2.7 技术经济指标由于时间条件限制，只进行粗略概算，其中包括综合技术经济指标、劳动定员、工资和劳动生产率、建设总投资、消耗定额、产品成本及利润、投资回收期。3.方法和手段结合专业知识和查找
20、资料以及到实习进行的实地考察所收集的现场资料，再辅导老师的帮助下，制定出一条正确合理的生产工艺流程、设计出能达到以上要求的挤压车间。 设计（论文）提纲及进度安排：设计提纲一、 总论二、 生产方案三、 生产工艺流程及设备选择四、 工艺计算与金属平衡五、 设备负荷六、 车间平面布置七、 车间动力八、 劳动组织定员九、 技术经济指标十、 附表设计进度安排第12周：资料查阅，开题报告，任务书，申请表，产品选择。第3周：外文翻译第4周：产品方案制定第5周：生产方案的制定第6-7周：1 生产工艺流程2 工艺叙述第8-9周：工艺计算第10周：生产设备的选择第11周：组织与管理1车间人员的确定2水电汽负荷及工
21、模具设计与管理第12周：技术经济指标1 项目总投资 1）设备投资2）工程投资3）流动资金2 销售收入 3 产品成本1）固定成本2）变动成本3）盈亏平衡表4 销售利润与税收，投资回收期第13周：车间平面布置第14周：撰写设计说明书，打印成册第15周：答辩主要参考文献和书目：1 刘华鼐，刘培兴，刘晓瑭编著.铜合金管棒材加工工艺M北京：化学工业出版社，2009,9.2 马怀宪.金属塑性加工学M 北京:冶金出版社3重有色金属材料加工手册编写组重有色金属材料加工手册（第一分册）M 北京：冶金工业出版社，1979 4重有色金属材料加工手册编写组重有色金属材料加工手册（第三分册）M 北京：冶金工业出版社，1
22、979 5 田荣璋王祝堂主编. 铜合金及其加工手册M 长沙：中南工业大学出版社，20026 温景林金属压力加工车间设计M北京：冶金工业出版社，1992，107 李震霞等编世界有色金属材料成分与性能手册M北京：冶金工业出版社，1992，88 虞莲莲实用有色金属材料手册M北京：机械工业出版社，2001，129 张丽萍铜产品进出口状况概述J 铜加工，2004，4 ：6-1010 张艳我国铜加工业面临的形势和发展趋势J 有色金属加工，2003，4 ：5-811 张志彤我国铜加工产业技术现状及发展对策J有色金属加工，2002，3 ：1-312 魏俊卿我国铜板带加工的技术现状与发展方向J.有色金属加工，2001，12 ：30-33。13 魏俊卿我国铜板带加工的技术现状与发展方向J 有色金属加工，2001，12 .14 谭树松. 有色金属材料学.北京：冶金工业出版社，199315 李宏磊，娄花芬，马可定编著. 铜加工生产技术问答M. 北京：冶金工业出版社，2008.指导教师审核意见：指导教师（签字）： 年 月 日注：本表可自主延伸