文／樊鳳玲·中冶京誠工程技術(shù)有限公司

鍛鋼廠理化檢驗(yàn)室工藝設(shè)計(jì)的思路和步驟

文／樊鳳玲·中冶京誠工程技術(shù)有限公司

鍛鋼廠生產(chǎn)的產(chǎn)品通常為特種高端鋼鐵產(chǎn)品，其產(chǎn)品的原料質(zhì)量控制、生產(chǎn)過程質(zhì)量控制和最終成品質(zhì)量檢驗(yàn)都是至關(guān)重要的，因此鍛鋼廠配套的理化檢驗(yàn)室的設(shè)計(jì)在整個鍛鋼項(xiàng)目的工廠設(shè)計(jì)過程中也是非常重要的一個環(huán)節(jié)。當(dāng)然理化檢驗(yàn)室是為鍛造車間服務(wù)的，它的設(shè)計(jì)與鍛造車間主工藝密切相關(guān)。

本文將簡要介紹鍛鋼理化檢驗(yàn)室的工廠設(shè)計(jì)過程。工廠設(shè)計(jì)是個系統(tǒng)工程，根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)展程度不同，分為不同設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)內(nèi)容和深度不同。本文為了介紹的方便，將從設(shè)計(jì)思路和步驟，而非設(shè)計(jì)階段劃分來進(jìn)行具體介紹。

理化檢驗(yàn)室的完整設(shè)計(jì)包括工藝設(shè)計(jì)及配套輔助設(shè)施設(shè)計(jì)，后者主要內(nèi)容有總圖運(yùn)輸、建筑結(jié)構(gòu)、通風(fēng)空調(diào)采暖、上下水、供電照明、燃?xì)庀?、熱力、電訊、自動化及?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，本文主要著重介紹理化檢驗(yàn)室的工藝設(shè)計(jì)。工藝設(shè)計(jì)簡要概括為“三定一布”，即“定設(shè)備、定面積、定人員及工藝平面布置”。

設(shè)計(jì)思路

理化檢驗(yàn)室是服務(wù)于鍛鋼廠主體工藝的質(zhì)量部門，其設(shè)計(jì)必須依據(jù)主體工藝要求和產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。一般來說，理化檢驗(yàn)室所承擔(dān)的任務(wù)為產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)內(nèi)容和為工藝服務(wù)的工藝試驗(yàn)內(nèi)容。有些理化檢驗(yàn)室因全廠試驗(yàn)室功能分工特殊要求，還需承擔(dān)工藝研究，新產(chǎn)品研發(fā)等內(nèi)容，本文不考慮此部分內(nèi)容。

根據(jù)多項(xiàng)試驗(yàn)室工廠設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了理化檢驗(yàn)室總的設(shè)計(jì)思路及流程，見圖1。

具體設(shè)計(jì)過程

根據(jù)上面的設(shè)計(jì)思路和流程，下面進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過程的描述，介紹鍛鋼理化檢驗(yàn)室的工廠設(shè)計(jì)過程和內(nèi)容。

定設(shè)備

在“三定一布”當(dāng)中，定設(shè)備是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，也是需要最先確定的內(nèi)容。定設(shè)備其實(shí)就是確定試驗(yàn)儀器設(shè)備的種類、數(shù)量和規(guī)格。

⑴設(shè)備種類的確定。

設(shè)備種類取決于需要進(jìn)行的檢化驗(yàn)項(xiàng)目，而檢化驗(yàn)項(xiàng)目是由產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和工藝試驗(yàn)內(nèi)容決定的。表1為某新建鍛鋼廠產(chǎn)品方案。

根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格及產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 25136-2010《鋼制自由鍛件檢驗(yàn)通用規(guī)則》，得到表2鍛壓產(chǎn)品需要進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目，表2中√代表需要做的試驗(yàn)項(xiàng)目。

圖1 理化檢驗(yàn)室設(shè)計(jì)思路及流程

表1 某鍛鋼廠產(chǎn)品方案

另外根據(jù)車間工藝生產(chǎn)需要，理化檢驗(yàn)室還需要承擔(dān)一些工藝性能試驗(yàn)，如彎曲試驗(yàn)、熱處理試驗(yàn)等，而成品內(nèi)部缺陷的無損檢測多為鍛造車間在線分析檢測。

檢化驗(yàn)項(xiàng)目確定后就可以確定檢化驗(yàn)設(shè)備，確定檢驗(yàn)設(shè)備時還需要結(jié)合各種具體試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及取樣標(biāo)準(zhǔn)的要求，如《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法GB 228.1-2010》、《金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法GB 229-2007》、《GB 2975-1998鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備》等。檢化驗(yàn)設(shè)備從功能上看主要分為試樣加工設(shè)備和試驗(yàn)檢驗(yàn)分析設(shè)備。

根據(jù)理化檢驗(yàn)室所承擔(dān)的試驗(yàn)項(xiàng)目，列出了表3中所需要的主要設(shè)備類型。

對于鍛造廠特鋼產(chǎn)品，有時需進(jìn)行持久蠕變性能、高溫拉伸性能、疲勞性能等的檢測，則需要根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目配置相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備。

⑵設(shè)備規(guī)格的確定。

通常情況下，因?yàn)殄懺飚a(chǎn)品規(guī)格種類比較多，為了提高設(shè)備使用效率，減少設(shè)備投資，在最終確定設(shè)備負(fù)荷時，是以理論計(jì)算為基礎(chǔ)，在能夠滿足測試精度和準(zhǔn)確度的情況下，盡可能考慮更大的量程，且負(fù)荷分布均勻。一般情況下，鍛鋼理化檢驗(yàn)室所配置的試驗(yàn)機(jī)規(guī)格一般為300kN，600kN，1000kN。理化檢驗(yàn)室設(shè)備種類繁雜，不再一一贅述。

⑶設(shè)備的數(shù)量的確定。

表2 鍛壓產(chǎn)品對應(yīng)試驗(yàn)項(xiàng)目

表3 理化檢驗(yàn)室主要設(shè)備類型

以拉力試驗(yàn)機(jī)為例，拉力試驗(yàn)機(jī)臺數(shù)的確定，需要確定全年檢驗(yàn)工作量、設(shè)計(jì)定額、設(shè)備年時（或班時）基數(shù)。這三個參數(shù)中，后兩個都可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定，而最關(guān)鍵的全年檢驗(yàn)工作量是根據(jù)具體工程的產(chǎn)品大綱和產(chǎn)量計(jì)算得來的。試樣量的確定也需要根據(jù)產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來執(zhí)行，某些產(chǎn)品是每根取一個坯料，每坯料取3個拉伸試樣。有些是根據(jù)批量來取樣。算出的實(shí)際產(chǎn)品檢驗(yàn)量，還需要再根據(jù)工程實(shí)際情況要求，預(yù)留出10%～20%的產(chǎn)品備用量和25%的研究備用量。

拉力試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)定額隨著拉力試驗(yàn)機(jī)性能的改進(jìn)也在不斷變化，目前通?？梢猿Ｓ玫闹禐?。

設(shè)備年時基數(shù)，對于鍛造廠的檢驗(yàn)一般采用一班制或兩班制，若按照年工作日365考慮，則一班制時設(shè)備年時基數(shù)約為2250h，兩班制則為4400h。

理化檢驗(yàn)室中主要設(shè)備的確定需要有理論計(jì)算支撐，但也需要根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整。特別是對于鍛造廠來說，產(chǎn)品品種繁多，產(chǎn)量不大，經(jīng)常會根據(jù)市場情況調(diào)整生產(chǎn)產(chǎn)品，因此在配置檢驗(yàn)設(shè)備的時候也要有這方面的考慮。對于檢驗(yàn)室其他的輔助設(shè)備和小設(shè)備，可根據(jù)工程特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)配置。總之，檢驗(yàn)設(shè)備的配置原則必須是滿足生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)合理，適用可靠。

定面積

檢驗(yàn)項(xiàng)目及其設(shè)備確定后，就可以確定各類檢驗(yàn)所需的面積。這里所指的面積主要為生產(chǎn)操作所需要的面積，主要包括設(shè)備占用面積，維修檢修空間，操作面積、物流運(yùn)輸空間等，對于某些特殊設(shè)備，還需要考慮安裝空間等。這些面積都可以根據(jù)設(shè)備要求并結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范，實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)來確定。

對主要生產(chǎn)面積進(jìn)行考慮后，還要考慮一些輔助面積，比如工具間、存樣間、庫房、資料室、辦公室、更衣室、配電室、空調(diào)機(jī)房、數(shù)據(jù)處理室等。另外還需要考慮公用面積，比如門廳，走廊，樓梯間，電梯間，開水房、廁所等。

定人員

檢驗(yàn)室的人員主要包含三部分：生產(chǎn)操作人員，技術(shù)人員，管理人員。檢驗(yàn)室所需要的總?cè)藬?shù)=單班人員×工作班制+技術(shù)人員+管理人員。表4為理化檢驗(yàn)室崗位定員表。

表4 理化檢驗(yàn)室崗位定員表

圖2 某鍛鋼廠理化檢驗(yàn)室一層平面布置圖

工藝平面布置

合理的檢驗(yàn)室工藝平面布置要綜合總圖占地、設(shè)備數(shù)量及分布、加工檢測空間、物流操作的便利和順暢等各種因素進(jìn)行房間的布局，同時還要兼顧通風(fēng)、采光、美觀、節(jié)能等各種建筑要求。

通常情況下，對于鍛造檢驗(yàn)室來說，試樣加工間、力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、熱處理溫控室因設(shè)備重量及地基要求，并且為了操作方便，都將被設(shè)置在一層地坪且相鄰布置。低倍檢驗(yàn)室的試樣加工也考慮在試樣加工間進(jìn)行，所以低倍檢驗(yàn)室放在試樣加工間旁邊比較隱蔽的角落，且因?yàn)榄h(huán)保要求須位于下風(fēng)向。金相檢驗(yàn)和化學(xué)分析、儀器分析及其他輔助房間一般布置于樓上。圖2為某鍛鋼廠理化檢驗(yàn)室一層平面布置圖。

完成以上三定一布的設(shè)計(jì)，一個完整的鍛鋼廠理化檢驗(yàn)室的工廠設(shè)計(jì)過程就基本完成了，接下來就可以進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)及配套公用設(shè)施的設(shè)計(jì)。

結(jié)束語

本文簡要介紹了鍛造廠理化檢驗(yàn)室的設(shè)計(jì)流程和思路，工廠設(shè)計(jì)是個系統(tǒng)的工程，其間會牽涉到很多相關(guān)知識和領(lǐng)域。工廠設(shè)計(jì)只有基本思路，沒有固定版本，需要不斷的工程經(jīng)驗(yàn)積累和總結(jié)，才能越發(fā)駕輕就熟，使設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化。工廠設(shè)計(jì)必須與具體工程緊密結(jié)合，量體裁衣，設(shè)計(jì)人員需始終心存與時俱進(jìn)的理念，不斷提高自己的專業(yè)知識和業(yè)務(wù)技能，不斷總結(jié)提高，才能做出越來越優(yōu)秀的設(shè)計(jì)，令合作伙伴滿意的設(shè)計(jì)。