锻钢厂理化检验室工艺设计的思路和步骤

文／樊凤玲·中冶京诚工程技术有限公司

锻钢厂理化检验室工艺设计的思路和步骤

文／樊凤玲·中冶京诚工程技术有限公司

锻钢厂生产的产品通常为特种高端钢铁产品，其产品的原料质量控制、生产过程质量控制和最终成品质量检验都是至关重要的，因此锻钢厂配套的理化检验室的设计在整个锻钢项目的工厂设计过程中也是非常重要的一个环节。当然理化检验室是为锻造车间服务的，它的设计与锻造车间主工艺密切相关。

本文将简要介绍锻钢理化检验室的工厂设计过程。工厂设计是个系统工程，根据项目进展程度不同，分为不同设计阶段，设计内容和深度不同。本文为了介绍的方便，将从设计思路和步骤，而非设计阶段划分来进行具体介绍。

理化检验室的完整设计包括工艺设计及配套辅助设施设计，后者主要内容有总图运输、建筑结构、通风空调采暖、上下水、供电照明、燃气消防、热力、电讯、自动化及计算机网络等，本文主要着重介绍理化检验室的工艺设计。工艺设计简要概括为“三定一布”，即“定设备、定面积、定人员及工艺平面布置”。

设计思路

理化检验室是服务于锻钢厂主体工艺的质量部门，其设计必须依据主体工艺要求和产品的质量检验标准要求。一般来说，理化检验室所承担的任务为产品质量标准要求的试验内容和为工艺服务的工艺试验内容。有些理化检验室因全厂试验室功能分工特殊要求，还需承担工艺研究，新产品研发等内容，本文不考虑此部分内容。

根据多项试验室工厂设计的设计经验，总结出了理化检验室总的设计思路及流程，见图1。

具体设计过程

根据上面的设计思路和流程，下面进行具体设计过程的描述，介绍锻钢理化检验室的工厂设计过程和内容。

定设备

在“三定一布”当中，定设备是最关键的环节，也是需要最先确定的内容。定设备其实就是确定试验仪器设备的种类、数量和规格。

⑴设备种类的确定。

设备种类取决于需要进行的检化验项目，而检化验项目是由产品执行标准和工艺试验内容决定的。表1为某新建锻钢厂产品方案。

根据产品规格及产品执行标准，并结合标准GB/T 25136-2010《钢制自由锻件检验通用规则》，得到表2锻压产品需要进行的试验项目，表2中√代表需要做的试验项目。

图1 理化检验室设计思路及流程

表1 某锻钢厂产品方案

另外根据车间工艺生产需要，理化检验室还需要承担一些工艺性能试验，如弯曲试验、热处理试验等，而成品内部缺陷的无损检测多为锻造车间在线分析检测。

检化验项目确定后就可以确定检化验设备，确定检验设备时还需要结合各种具体试验标准及取样标准的要求，如《金属材料室温拉伸试验方法GB 228.1-2010》、《金属夏比缺口冲击试验方法GB 229-2007》、《GB 2975-1998钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》等。检化验设备从功能上看主要分为试样加工设备和试验检验分析设备。

根据理化检验室所承担的试验项目，列出了表3中所需要的主要设备类型。

对于锻造厂特钢产品，有时需进行持久蠕变性能、高温拉伸性能、疲劳性能等的检测，则需要根据试验项目配置相应的试验设备。

⑵设备规格的确定。

通常情况下，因为锻造产品规格种类比较多，为了提高设备使用效率，减少设备投资，在最终确定设备负荷时，是以理论计算为基础，在能够满足测试精度和准确度的情况下，尽可能考虑更大的量程，且负荷分布均匀。一般情况下，锻钢理化检验室所配置的试验机规格一般为300kN，600kN，1000kN。理化检验室设备种类繁杂，不再一一赘述。

⑶设备的数量的确定。

表2 锻压产品对应试验项目

表3 理化检验室主要设备类型

以拉力试验机为例，拉力试验机台数的确定，需要确定全年检验工作量、设计定额、设备年时（或班时）基数。这三个参数中，后两个都可以根据经验值确定，而最关键的全年检验工作量是根据具体工程的产品大纲和产量计算得来的。试样量的确定也需要根据产品执行标准规定来执行，某些产品是每根取一个坯料，每坯料取3个拉伸试样。有些是根据批量来取样。算出的实际产品检验量，还需要再根据工程实际情况要求，预留出10%～20%的产品备用量和25%的研究备用量。

拉力试验机的设计定额随着拉力试验机性能的改进也在不断变化，目前通常可以常用的值为3。

设备年时基数，对于锻造厂的检验一般采用一班制或两班制，若按照年工作日365考虑，则一班制时设备年时基数约为2250h，两班制则为4400h。

理化检验室中主要设备的确定需要有理论计算支撑，但也需要根据实际情况灵活调整。特别是对于锻造厂来说，产品品种繁多，产量不大，经常会根据市场情况调整生产产品，因此在配置检验设备的时候也要有这方面的考虑。对于检验室其他的辅助设备和小设备，可根据工程特点和经验配置。总之，检验设备的配置原则必须是满足生产，经济合理，适用可靠。

定面积

检验项目及其设备确定后，就可以确定各类检验所需的面积。这里所指的面积主要为生产操作所需要的面积，主要包括设备占用面积，维修检修空间，操作面积、物流运输空间等，对于某些特殊设备，还需要考虑安装空间等。这些面积都可以根据设备要求并结合设计规范，实际操作经验来确定。

对主要生产面积进行考虑后，还要考虑一些辅助面积，比如工具间、存样间、库房、资料室、办公室、更衣室、配电室、空调机房、数据处理室等。另外还需要考虑公用面积，比如门厅，走廊，楼梯间，电梯间，开水房、厕所等。

定人员

检验室的人员主要包含三部分：生产操作人员，技术人员，管理人员。检验室所需要的总人数=单班人员×工作班制+技术人员+管理人员。表4为理化检验室岗位定员表。

表4 理化检验室岗位定员表

图2 某锻钢厂理化检验室一层平面布置图

工艺平面布置

合理的检验室工艺平面布置要综合总图占地、设备数量及分布、加工检测空间、物流操作的便利和顺畅等各种因素进行房间的布局，同时还要兼顾通风、采光、美观、节能等各种建筑要求。

通常情况下，对于锻造检验室来说，试样加工间、力学实验室、热处理温控室因设备重量及地基要求，并且为了操作方便，都将被设置在一层地坪且相邻布置。低倍检验室的试样加工也考虑在试样加工间进行，所以低倍检验室放在试样加工间旁边比较隐蔽的角落，且因为环保要求须位于下风向。金相检验和化学分析、仪器分析及其他辅助房间一般布置于楼上。图2为某锻钢厂理化检验室一层平面布置图。

完成以上三定一布的设计，一个完整的锻钢厂理化检验室的工厂设计过程就基本完成了，接下来就可以进行工艺设计及配套公用设施的设计。

结束语

本文简要介绍了锻造厂理化检验室的设计流程和思路，工厂设计是个系统的工程，其间会牵涉到很多相关知识和领域。工厂设计只有基本思路，没有固定版本，需要不断的工程经验积累和总结，才能越发驾轻就熟，使设计不断优化。工厂设计必须与具体工程紧密结合，量体裁衣，设计人员需始终心存与时俱进的理念，不断提高自己的专业知识和业务技能，不断总结提高，才能做出越来越优秀的设计，令合作伙伴满意的设计。