开题报告-年产3.1万吨铜合金生产车间设计

江江 西西 理理 工工 大大 学学 本本 科科 毕毕 业业 设设 计（论文）开计（论文）开 题题 报报 告告 题题 目：年产目：年产 3.13.1 万吨铜合金生产车间设计万吨铜合金生产车间设计 专题题目专题题目（若无专题则不填）： 本课题来源及研究现状：本课题来源及研究现状： 铜及铜合金是人类应用最早的金属材料之一 ，在人类发展史中，第一个金 属以金属命名时代就是青铜时代，而青铜器的发明和使用，使铜成为古代文明的 载体。经历了数千年的发展与沉淀，铜及铜合金以其优良的物理、化学性能、加 工性能、力学性能、色泽美观等特性，广泛应用于电子、电力、交通、科技、医 疗、军事等领域，已成为人类社会不可或缺的战略资源。我国远在三千多年以前 就已经掌握了铜合金的冶炼和应用，但我国现代铜工业发展较西方发达国家晚， 真正起步是在新中国成立之后，在坚持独立自主的原则下，经过几代人的努力， 我国铜工业经历了从无到有，从小到大的发展过程，至今已形成了集产、学、研 于一体的铜工业体系。 1、铜材市场需求概况、铜材市场需求概况 1.1 国际铜材市场需求概况国际铜材市场需求概况 2015 年全球精铜消费量为 2170 万吨， 同比增长 1.88% ， 增速相比于上年的 3.65%明显回落。美国、日本以及欧盟部分发达国家的铜消费都有所下降。推动 世界铜消费增长的国家主要是中国、印度和俄罗斯等。印度和俄罗斯尽管消费基 数比较低，但增长前景令人瞩目。 铜的消费主要集中于发达工业国家，如美国、日本、西欧等国，这些国家的 经济状况对铜的消费影响很大，尤其是高精尖的铜产品（铜板带、铜管、铜合金 棒材等） ，一般来说，经济形势好，铜的需求增加，反之则下降。但由于基础设 施建设较为完善、加工产业向中国等发展中国家转移等原因，近几年对铜的消费 持一个较稳定的水平，2008 年受金融危机的影响国际主要发达国家的精铜消费 几乎全线回落，但中国消费的快速增长抵消了发达国家铜消费的减少，这种增长 对于支持有色金属价格高位运行至关重要。 因为经济结构的原因， 发达国家与发展中国家的铜消费结构有着明显的区别。 发达国家的铜消费主要是在建筑领域，而电子、电气行业的铜消费量则次之（图 1.1.1 ） 。 发展中国家虽然经济结构在不断改善， 但电力行业依然是主要的铜消费 领域，建筑行业的则较少（图 1.1.2 ） 。 1.2 国内铜材市场需求概况国内铜材市场需求概况 中国是全球铜消费的主要驱动力 （表 1.2.1） ， 2015 年铜消费量为 993 万吨， 约占全球铜消费量的一半，而在 1990 年，中国的铜消费量为 51.2 万吨，只占当 时全球铜消费量的 5%左右。 从 19902015 年期间， 伴随着我国年均 9.80%的 GDP 增长的同时，我国铜消费量更是保持年均 12.59%的高速增长，铜消费量从 51.2 万吨增长到993 万吨， 增量达 941.8 万吨， 无论是增量还是增速都处于世界前列。 而未来中国仍将是全球铜消费的主要市场。 表表 1.2.1 国内外精铜供求平衡及预测国内外精铜供求平衡及预测 2012 2013 2014 2015 2016F 全球 产量 1983.0 2076.0 2160.0 2205.0 2250.0 消费量 1970.0 2055.0 2130.0 2170.0 2210.0 供需平衡 13.0 21.0 30.0 35.0 40.0 中国 产量 561.7 617.9 688.4 735.7 780.0 消费量 860.0 915.0 966.0 993.0 1015.0 进口量 340.0 320.6 359.0 367.8 320.0 出口量 26.9 29.3 26.6 21.2 22.0 供需平衡 15.0 -5.8 54.8 89.3 63.0 产销平衡 -298.3 -297.1 -277.6 -257.3 -235.0 （数据来源：安泰科）（数据来源：安泰科） 最近几年，虽然由于中国市场结构调整及产业升级等原因，中国经济进入发 60% 15% 10% 4% 4% 6% 电子和电力 建筑 轻工家电 机械 交通 其他 图图 1.1.2 发展中国家铜消费结构占比发展中国家铜消费结构占比 43% 25% 12% 11% 9% 建筑 电子和电力 交通 机械设备 其他 图图 1.1.1 发达国家铜消费结构占比发达国家铜消费结构占比 展转型期， 铜的消费增量明显放缓， 自 2010 年以来， 铜的消费量增速持续下跌， 2012 年跌破 10%，最近两年进一步下跌，到 2015 年以跌破 3%，预计 2016 年将 可能跌至 2.2%左右，中国铜消费进入一个低速增长期（表 1.2.1） 。但是中国未 来铜需求仍有大幅度的增长空间， 这一点从城市化率和人均铜消费量可以反映出 来。 中国现阶段的城市化率约为 56%， 处于较低水平， 而美国城市化率已到 85%， 这表明中国的城市化率仍有很大的增长空间。现阶段中国人均铜消费量约为 7.3kg，这一数值远不及德国、意大利和日本等发达国家的 15kg。总的来说，未 来几年中国的铜消费量仍会稳定增长，中国仍将扮演世界铜市场的消费引擎。 虽然也属于发展中国家，但中国铜消费的增长点比较特别，其很大程度上取 决于国家基础设施的建设。电力行业、建筑行业及交通运输业对中国铜消费的贡 献率约为 70%，而空调行业和电子行业约占 20%（图 1.2.1 ） 。 1.3 国内未来铜消费增长点国内未来铜消费增长点 对于中国未来铜消费的主要增长点，电力业仍是第一位， 主要原因是国家智 能电网的建设加快了国内新能源和输电线路布局， 从而提升了电力行业对铜的需 求；第二第三位将是交通运输行业和建筑行业，主要原因是城镇化进程的推进， 大量城市基础建设、轨道交通建设、公路、港口机场建设等产生了对铜的极大需 求； 接着是空调制冷等家电行业居第四位，主要原因是家电下乡政策持续提升了 铜的需求； 此外， 面对中国淡水资源短缺形势日益严峻， 而海水资源丰富的国情， 海水淡化日益成为一个热门行业，这为高耐蚀、高效换热、薄壁、高精、高性能 的铜合金管的应用提供了广阔的空间和良好的前景，因此，海水淡化行业铜需求 量前景十分可观；最后，清洁能源投资、新能源汽车及其配套设施建设等也将会 成为未来中国铜消费的新亮点。 2、铜加工行业概况铜加工行业概况 49% 15% 11% 8% 7% 10% 电力 空调 交通 建筑 电子 其他 图图 1.2.1 中国铜消费结构占比中国铜消费结构占比 2.1 世界铜加工业概况世界铜加工业概况 铜自欧洲的工业革命时便登上了世界工业的舞台。至今经过数百年的发展， 铜已被广泛应用于电子、电力、交通、科技、医疗、军事等各大领域，在推动相 关领域发展的同时，铜行业自身也不断创新升级，尤其在欧洲（英法德） 、美洲 （美国） 、东亚（日本、韩国）等发达国家的经济发展的带动下，铜加工技术与 设备不断发展升级，推动铜相关的高科技产业不断发展，又进一步推动了全球经 济的发展。 据有色金属协会数据表明： 世界铜加工材的年产量一直处于 20002200 万吨 之间，但高精尖性能的铜材产品却主要产自美、德、日、意等发达国家。其中美 国以其经济技术优势，高附加值铜材的产量与消费量一直处于世界第一位，德国 的高附加值铜材的进出口量也处于世界前列，因此可以看出高精尖、高附加值铜 材的市场和发展空间潜力巨大。 同时世界铜材生产已向高度现代化、 自动化发展， 而其产品也向着节能、环保、高精度、高性能、高表面、高稳定等附加值高的方 向发展。 随着新的经济发展形势的来临， 世界铜及铜合金的生产与研究逐步向着有利 于环保和人类健康的方向发展。无铅黄铜、无镍白铜研究取得了很大进展，高强 度高导电铜合金、高耐腐蚀热交换器和海水淡化材料、高阻尼合金等研究正在深 入。 总之随着电子科技的发展和低碳环保理念的深入，世界主要发达国家的铜加 工业开始向着更加节能、省材、环保的方向发展。 2.2 中国铜加工业概况中国铜加工业概况 中国铜加业的总体情况是： 第一， 行业集约化经营水平较低， 除中铝、 江铜、 铜陵等个别大企业外，大多数中小企业不具备合理的产业链，因此竞争能力差， 抗风险能力差。第二，行业规模大而不强、工艺经济指标不够先进，主要原因是 受传统工业影响，产品附加值普遍偏低，市场竞争能力差。第三，技术装备先进 与落后并存，代表性铜加工企业如洛铜、江铜、铜陵、云铜等，技术与装备已进 入国际先进行列；而广大的中小企业，其技术与装备还停留在上个世纪七八十的 年代水平。由此形成了我国铜加工行业大而不强、大而不精的现状，造成了低端 产品泛滥、资源短缺，而高附加值产品质量参差不齐，需要从外国大量进口的被 动局面。 我国铜加工行业发展的总趋势是：行业加工产能继续保持稳步增长、产业集 群进一步提高、大型国企上下游产业链更加完善、中小企业逐步向着规模化专业 化发展、产品结构更加合理、兼并重组步伐进一步加快、深加工行业逐步向长三 角、珠三角、环渤海地区集结、落后产能逐步淘汰。铜加工技术向低成本、无污 染、高效益方向发展；铜加工产品向高精度、高纯度、高节能、高环保、高性能 方向发展；铜加工生产设备向大型化、连续化和自动化方向发展；铜加工工艺过 程向注重监管、提高效率和节能减排的方向发展。 课题研究目标、内容、方法和手段：课题研究目标、内容、方法和手段： 本设计为年产 3.1 万吨铜合金管材车间，主要是通过归纳总结大学四年所学 的专业知识，并结合专业实习、毕业实习及相关专业文献资料，设计出符合要求 的车间设计。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。 研究目标：研究目标： 通过本次设计要对铜合金管材车间设计的相关专业知识有一个系 统的学习和了解，要在对车间的生产工艺流程、产品及设备的性能、设备选择及 利用、品质及人员管理、车间平面布局、各项技术经济指标等有了详细的学习和 了解的基础上，设计出效益高的车间来。 主要内主要内容容: 选择生产方案、制定生产工艺流程、选择生产设备，进行计算产 品的工艺计算、编制工艺卡片进行主要生产设备的负荷计算、 确定设备型号及数 量、进行金属平衡及车间技术经济指标计算、绘制车间平面布置图、撰写设计说 明书等。 方法和手段：方法和手段：专业实习、毕业实习、网络资源、参考文献等。 设计（论文）提纲及进度安排：设计（论文）提纲及进度安排： 设计（论文）提纲：设计（论文）提纲： 1. 车间设计总论 2. 生产方案选择 3. 生产工艺流程 4. 生产设备选择 5. 工艺计算说明 6. 车间平面布局 7. 车间辅助设施 8. 劳动组织与技术经济指标 9. 劳动安全与环境保护 10. 附录 进度安排进度安排： 第 4 周 收集整理资料 第 5 周 完成开题报告 第 6-7 周 完成设计工作 第 8-9 周 完成设计初稿一 第 10 周 完成设计初稿二 第 11-12 周 修改并定稿 第 13-14 周 做好答辩准备 第 16 周 毕业答辩 主要参考文献和书目：主要参考文献和书目： 1 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. 2 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，1979. 3 田荣璋，王祝堂铜合金及其加工手册M. 长沙：中南工业大学出版社 2002. 4 温景林金属压力加工车间设计M. 北京：冶金工业出版社，1992. 5 傅祖铸有色金属板带材生产M. 长沙：中南