鍛鋼廠理化檢驗室工藝設計的思路和步驟

文／樊鳳玲·中冶京誠工程技術有限公司

鍛鋼廠理化檢驗室工藝設計的思路和步驟

文／樊鳳玲·中冶京誠工程技術有限公司

鍛鋼廠生產的產品通常為特種高端鋼鐵產品，其產品的原料質量控制、生產過程質量控制和最終成品質量檢驗都是至關重要的，因此鍛鋼廠配套的理化檢驗室的設計在整個鍛鋼項目的工廠設計過程中也是非常重要的一個環節。當然理化檢驗室是為鍛造車間服務的，它的設計與鍛造車間主工藝密切相關。

本文將簡要介紹鍛鋼理化檢驗室的工廠設計過程。工廠設計是個系統工程，根據項目進展程度不同，分為不同設計階段，設計內容和深度不同。本文為了介紹的方便，將從設計思路和步驟，而非設計階段劃分來進行具體介紹。

理化檢驗室的完整設計包括工藝設計及配套輔助設施設計，后者主要內容有總圖運輸、建筑結構、通風空調采暖、上下水、供電照明、燃氣消防、熱力、電訊、自動化及計算機網絡等，本文主要著重介紹理化檢驗室的工藝設計。工藝設計簡要概括為“三定一布”，即“定設備、定面積、定人員及工藝平面布置”。

設計思路

理化檢驗室是服務于鍛鋼廠主體工藝的質量部門，其設計必須依據主體工藝要求和產品的質量檢驗標準要求。一般來說，理化檢驗室所承擔的任務為產品質量標準要求的試驗內容和為工藝服務的工藝試驗內容。有些理化檢驗室因全廠試驗室功能分工特殊要求，還需承擔工藝研究，新產品研發等內容，本文不考慮此部分內容。

根據多項試驗室工廠設計的設計經驗，總結出了理化檢驗室總的設計思路及流程，見圖1。

具體設計過程

根據上面的設計思路和流程，下面進行具體設計過程的描述，介紹鍛鋼理化檢驗室的工廠設計過程和內容。

定設備

在“三定一布”當中，定設備是最關鍵的環節，也是需要最先確定的內容。定設備其實就是確定試驗儀器設備的種類、數量和規格。

⑴設備種類的確定。

設備種類取決于需要進行的檢化驗項目，而檢化驗項目是由產品執行標準和工藝試驗內容決定的。表1為某新建鍛鋼廠產品方案。

根據產品規格及產品執行標準，并結合標準GB/T 25136-2010《鋼制自由鍛件檢驗通用規則》，得到表2鍛壓產品需要進行的試驗項目，表2中√代表需要做的試驗項目。

圖1 理化檢驗室設計思路及流程

表1 某鍛鋼廠產品方案

另外根據車間工藝生產需要，理化檢驗室還需要承擔一些工藝性能試驗，如彎曲試驗、熱處理試驗等，而成品內部缺陷的無損檢測多為鍛造車間在線分析檢測。

檢化驗項目確定后就可以確定檢化驗設備，確定檢驗設備時還需要結合各種具體試驗標準及取樣標準的要求，如《金屬材料室溫拉伸試驗方法GB 228.1-2010》、《金屬夏比缺口沖擊試驗方法GB 229-2007》、《GB 2975-1998鋼及鋼產品力學性能試驗取樣位置及試樣制備》等。檢化驗設備從功能上看主要分為試樣加工設備和試驗檢驗分析設備。

根據理化檢驗室所承擔的試驗項目，列出了表3中所需要的主要設備類型。

對于鍛造廠特鋼產品，有時需進行持久蠕變性能、高溫拉伸性能、疲勞性能等的檢測，則需要根據試驗項目配置相應的試驗設備。

⑵設備規格的確定。

通常情況下，因為鍛造產品規格種類比較多，為了提高設備使用效率，減少設備投資，在最終確定設備負荷時，是以理論計算為基礎，在能夠滿足測試精度和準確度的情況下，盡可能考慮更大的量程，且負荷分布均勻。一般情況下，鍛鋼理化檢驗室所配置的試驗機規格一般為300kN，600kN，1000kN。理化檢驗室設備種類繁雜，不再一一贅述。

⑶設備的數量的確定。

表2 鍛壓產品對應試驗項目

表3 理化檢驗室主要設備類型

以拉力試驗機為例，拉力試驗機臺數的確定，需要確定全年檢驗工作量、設計定額、設備年時（或班時）基數。這三個參數中，后兩個都可以根據經驗值確定，而最關鍵的全年檢驗工作量是根據具體工程的產品大綱和產量計算得來的。試樣量的確定也需要根據產品執行標準規定來執行，某些產品是每根取一個坯料，每坯料取3個拉伸試樣。有些是根據批量來取樣。算出的實際產品檢驗量，還需要再根據工程實際情況要求，預留出10%～20%的產品備用量和25%的研究備用量。

拉力試驗機的設計定額隨著拉力試驗機性能的改進也在不斷變化，目前通常可以常用的值為3。

設備年時基數，對于鍛造廠的檢驗一般采用一班制或兩班制，若按照年工作日365考慮，則一班制時設備年時基數約為2250h，兩班制則為4400h。

理化檢驗室中主要設備的確定需要有理論計算支撐，但也需要根據實際情況靈活調整。特別是對于鍛造廠來說，產品品種繁多，產量不大，經常會根據市場情況調整生產產品，因此在配置檢驗設備的時候也要有這方面的考慮。對于檢驗室其他的輔助設備和小設備，可根據工程特點和經驗配置。總之，檢驗設備的配置原則必須是滿足生產，經濟合理，適用可靠。

定面積

檢驗項目及其設備確定后，就可以確定各類檢驗所需的面積。這里所指的面積主要為生產操作所需要的面積，主要包括設備占用面積，維修檢修空間，操作面積、物流運輸空間等，對于某些特殊設備，還需要考慮安裝空間等。這些面積都可以根據設備要求并結合設計規范，實際操作經驗來確定。

對主要生產面積進行考慮后，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、空調機房、數據處理室等。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

檢驗室的人員主要包含三部分：生產操作人員，技術人員，管理人員。檢驗室所需要的總人數=單班人員×工作班制+技術人員+管理人員。表4為理化檢驗室崗位定員表。

表4 理化檢驗室崗位定員表

圖2 某鍛鋼廠理化檢驗室一層平面布置圖

工藝平面布置

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

通常情況下，對于鍛造檢驗室來說，試樣加工間、力學實驗室、熱處理溫控室因設備重量及地基要求，并且為了操作方便，都將被設置在一層地坪且相鄰布置。低倍檢驗室的試樣加工也考慮在試樣加工間進行，所以低倍檢驗室放在試樣加工間旁邊比較隱蔽的角落，且因為環保要求須位于下風向。金相檢驗和化學分析、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室一層平面布置圖。

完成以上三定一布的設計，一個完整的鍛鋼廠理化檢驗室的工廠設計過程就基本完成了，接下來就可以進行工藝設計及配套公用設施的設計。

結束語

本文簡要介紹了鍛造廠理化檢驗室的設計流程和思路，工廠設計是個系統的工程，其間會牽涉到很多相關知識和領域。工廠設計只有基本思路，沒有固定版本，需要不斷的工程經驗積累和總結，才能越發駕輕就熟，使設計不斷優化。工廠設計必須與具體工程緊密結合，量體裁衣，設計人員需始終心存與時俱進的理念，不斷提高自己的專業知識和業務技能，不斷總結提高，才能做出越來越優秀的設計，令合作伙伴滿意的設計。