高加工度化

高加工度化（通用3篇）

高加工度化 篇1

2000年10月20日，天津石化公司炼油厂油品车间综合罐区发生一起油罐火灾事故。经分析，事故原因为罐内硫化亚铁自燃产生火花引爆罐内油气，继而引起罐内残存油品燃烧。这是近几年随着我国高硫原油加工量不断扩大发生的多起事故中的典型案例。其它还发生了诸如设备腐蚀、损坏、硫化氢中毒等事故，而且有愈演愈烈之势。为什么要炼制高硫原油?高硫原油加工过程存在哪些事故隐患?采取什么对策才能保证生产安全、效益最大化?这是摆在我国炼化企业面前的一项重要研究课题。

1 扩大高硫原油加工量是大势所趋

硫存在于所有原油中，在不同的原油中硫含量差别较大。通常将含硫量高于2%(w%)的原油称为高硫原油，低于0.5%(w%)的原油称为低硫原油，而含量介于0.5%～2.0%(w%)的原油称为含硫原油。我国原油硫含量大部分都很低，如大庆原油为0.08%，属于低硫原油;胜利原油为0.82%，属含硫原油。而国外原油含硫量都比较高，如阿曼原油为1.68%，伊朗原油为1.63%，沙特原油为2.03%，属含硫原油和高硫原油。

中国原油资源总量不足，随着我国经济的持续增长，国内原油需求也将迅速增加。由于国内原油产量难以有明显增长，而石油产品需求仍将以一定幅度增长，原油进口量势必逐年增多。

由于中东原油普遍含硫高但价格相对较低，对于炼化企业尤其是对以加工进口原油为主的企业而言，由于原油成本占其总成本的80%～90%，通过炼制高硫原油来降低成本提高效益，显得越来越重要。

2 炼制高硫原油对设备及人员的危害

我国炼油厂大多是以中国原油的性质为依据进行设计的，加工进口高硫或含硫原油，存在着一些事故隐患，主要有以下几种。

2.1 设备腐蚀加剧，引发设备和火灾事故

2000年6月26日，茂名石化公司焦化车间管线严重腐蚀破裂，高温热油喷出着火，造成1人死亡。据了解，2000年1～9月份，茂名石化炼油厂由于腐蚀造成管线、设备泄漏进行抢修88次;广州石化总厂炼油厂由于腐蚀造成管线、设备泄漏进行抢修27次;长岭炼化公司2000年因介质腐蚀冲刷造成泄漏等设备故障大144次。如此频繁的事故，主要是由加工高硫原油造成的。

原油中的硫化物主要有硫醇(RSH)、硫醚(RSR)、多硫化物(RMSM)等。这些硫化物中参与腐蚀反应的主要是H2S、S、RSH和易分解成H2S的硫化物，一般称其为腐蚀源或活性硫。其它硫化物，如硫醚、噻吩等对炼油设备无腐蚀作用。硫化物对设备、管道的腐蚀与操作温度有很大关系，温度高，热分解快而多，活性硫浓度增加，腐蚀加快。

(1)低温轻油部位的HCl-H2O腐蚀。

原油开采出来时伴有水分及NaCl、CaCl2、MgCl2等盐类。在炼制过程中，CaCl2和MgCl2很容易受热水解生成腐蚀性很强的HCl;原油中的硫化物则分解成H2S。HCl随轻组分及水分从塔顶逸出，在塔顶部和冷凝冷却系统中形成p H值很低的冷凝液，即形成了HCl-H2O-H2O型腐蚀介质，使设备受到严重腐蚀。

这种腐蚀常出现在常减压装置的初馏塔顶和常减压塔顶部的塔壁、塔盘以及相应的冷凝冷系统。

(2)高温硫化腐蚀。

原油中的硫化物在高温下分解出以H2S为主的活性硫化物与钢反应生成FeS，当设备壁温高于250℃时腐蚀开始加速，在340～400℃时，硫化氢分解成S+H2，产生的元素硫比H2S有更强的活性。加氢装置存在H2-H2S腐蚀介质环境，它对碳钢和低铬钢的腐蚀速率将随着温度升高而增加。

炼油厂属于高温硫化氢腐蚀的装置有常减压蒸馏、催化、加氢精制、减粘等。

(3)高温钒的腐蚀。

中东高硫原油中钒含量较高，如伊朗、阿拉伯重油汇总钒含量均超过30mg·t-1，存在钒腐蚀问题，对催化裂化再生器和加热炉均有影响。

(4)连多硫酸（H2SxO4）的腐蚀。

连多硫酸很容易引起奥氏体不锈钢产生晶体型的应力腐蚀破裂。靠近焊缝的区域长期在高温(350～450℃)下工作后，在连多硫酸的作用下特别容易产生应力腐蚀破坏。

2.2 硫化亚铁自燃引发火灾爆炸事故

硫化亚铁能够在处理高(含)硫原油的设备内积聚，它能经受住油品蒸气和水的冲刷、洗涤。当硫化亚铁暴露于空气中时，即使在较低的温度下，也会自燃。当有碳氢化合物蒸气存在时，就会由于硫化亚铁的自燃而引发火灾和爆炸事故。

2.3 H2S对操作人员的危害

原油中硫化物在高温下分解出的H2S是强烈的神经毒物，对粘膜有强烈的刺激作用。高浓度时可直接抑制呼吸中枢，引起迅速窒息而死亡。

在1984～1994年的11年中，美国发生硫化氢中毒致死事故80起，石油行业22起。绝大部分的硫化氢中毒都发生在有限空间。从去年的统计情况看，我国发生硫化氢中毒20起，共100人中毒，其中42人死亡，属于严重的职业危害事故。

从发生硫化氢中毒的部位看，塔器检修发生中毒者居多，污水系统次之。

3 加工高（含）硫原油的安全对策

3.1 工艺方面的安全措施

(1)高(含)硫原油与低硫原油混炼。

(2)严格脱盐脱水操作，使其出口含盐量控制在<3mg·L-1范围内。

(3)做好塔顶防腐。采用注氨、有机胺等中和剂，注油溶性缓释剂、注水等措施来提高塔顶工艺防腐水平。

(4)采用加氢脱硫、循环氢脱硫、柴油精制、汽油脱硫醇、液化气脱硫醇、干气脱硫、硫磺回收及含硫污水处理等工艺，尽可能脱去产品及中间产品中的硫。

(5)尽量减少开停工的次数，降低设备在停工时产生连多硫酸的可能性。

(6)停工期间对设备进行充氮气保护，防止连多硫酸的生成，或用碱液进行局部清洗，把设备表面生成的连多硫酸中和掉，同时可防止硫化亚铁自燃造成事故。

4.2 设备方面的安全对策

(1)对于低温轻油部位，除了从选材方面控制减少腐蚀外，冷凝、冷却器可采用CH784涂料等作为防护层，效果也较好。

(2)高温腐蚀部位有常减压蒸馏、催化、加氢精制、硫磺回收、酸性水汽提等，在腐蚀严重的环境可采用Cr9Mo和8-8钢。

(3)连多硫酸的防护。在设备的制造和安装焊接时，尽可能采取措施减少热应力和焊接变形引起的残余应力。应选用不易形成贫铬区的稳定型不锈钢(如SUS347、SUS321等)，并控制好稳定化元素(如Nb、Ti)的含量。也可选用奥氏体+铁素体双相不锈钢或铁素体不锈钢。

4.3 管理和教育方面的安全对策

(1)加强教育，使职工了解加工高(含)硫原油的事故隐患，有目的地采取措施。

(2)对现有的工艺操作规程、工艺指标进行修订，并严格执行。

(3)对生产介质中的总硫含量沿工艺流程的分布情况进行调查、分析，做到心中有数。

(4)建立原油加工档案及其腐蚀数据库;建立工艺防腐数据库;建立缓释剂、中和剂、防腐涂料等使用的数据库;建立材料防腐的数据库，实行材料升级后的跟踪;建立重点装置腐蚀严重部位、关键设备的跟踪档案。

(5)加强设备、管线的定期检测、定点测厚;对有可能产生硫腐蚀或有可能生成硫化亚铁的设备，做到每年开罐检查清理一次，对生成的硫化亚铁要及时清理，不留隐患。

(6)对生产介质和作业环境中的硫化氢含量，需定期组织测定和评价，采取相应的防护措施。

(7)有可能泄漏硫化氢构成中毒危险的装置和区域，要安装自动检测报警器。进入塔罐作业，佩戴特殊防护用品，并有监护。

高加工度化 篇2

用户对金属加工机床的技术要求越来越高，市场对机床生产厂家的压力也越来越大。机床生产企业必须在尽可能短的时间内为用户提供高质量的机床，以经济性的价格占领市场。为机床用户提供高质量、经济性的加工设备是机床生产企业在当前和未来的发展目标，只有通过增加生产能力和提高产品质量才能达到这一目的。因此，要求数控钻-铣机床和数控加工中心必须能在一次装夹中完成从粗加工到精加工直到抛光加工的全部加工工序。

图1 具有NC回转工作台的五坐标数控加工中心允许利用标准铣刀加工结构复杂的工件

Berthold Hermle股份公司生产的机械加工设备满足了从粗加工到精加工的全部加工要求。在研制生产的数控机床中，集成了五轴加工的工艺和技术，通过模块化的加工设计，使金属加工机床成为HSC数控高速主轴机床理想的更新换代成品。早在前，Hermle公司就研制开发成功了C600、C800和C1200系列的数控加工中心。这些数控加工中心可以在一次装夹中完成工件的全部机械加工工序，即完成五轴模拟加工。

创新的机床 高动态的驱动

五坐标高性能加工中心C 30U和C 40U是专门为五轴加工中心动态模拟、完成工件铣削加工而研制开发的新产品，是新一代C系列加工机床的代表。它们不仅可以用于单一工件的小批量生产加工，也适合于进行大批量工件的加工。为了适合于完成5轴加工任务，该机床采用了龙门式结构，使机床在占地面积较小的情况下有着最大的加工面积。机床的3个主要坐标轴X、Y和Z坐标轴的原点都以加工夹具为基准，使得相对运动的距离保持最小，机床允许的快速进给速度和切削速度可以达到60m/min。机床高达10m/s2的加速度保证了它能够以最快的速度运动到达指定位置。三个上置式的主坐标轴采用的是平面-燕尾式的运动导轨，机床的驱动系统和排屑系统安装在垂直的侧壁上。机床生产厂家称：采用这种配置形式后，机床有着很好的排屑性能，使加工不易受到切屑和污物的影响。机床的铣削主轴可以按照用户的要求在10000r/min～40000r/min的转速范围内选择自己最适合的铣削主轴。铣削主轴的驱动功率可以在32kW、扭矩为200 Nm（20％的ED）至26 kW、扭矩为17 Nm（40％的ED）之间选择。最常采用的转速在10000～18000r/min的铣削主轴，它具有最佳的保护性能，可在出现碰撞危险的时候自动在碰撞点前8mm处停止。其轴向最大运动行程利用限位销和电器限位开关进行保护，

当可能出现碰撞时，限位开关自动切断控制系统的电源，从而使整个机床停止运动。C 30U和C 40U加工中心都配备了高动态性能的扭矩电动机，数控回转工作台（图1）的直径为630mm（C 30U）和800mm（C 40U），数控回转工作台的倾斜范围在30°～-115°之间，为金属切削加工提供了非常大的自由空间。回转工作台允许承受的负荷高达1400kg，可以在工作台上装夹大型和重型工件。在加工工件时，数控回转工作台可以倾斜到-15°，可以在不旋转铣削头的情况下加工工件的各个面。

铣削夹具的更换采用的是渐进（Pick-Up）方式，机床内部的夹具库可以安装32把常用夹具，如果加工过程中夹具更换的比较频繁，使用的夹具数量比较多时，可以方便快捷的补充配备附加夹具库，增加机床夹具库的容量。为此，Hermle公司专门生产制造了三种补充夹具库。在对标准夹具库进行扩充之后，机床可以使用的夹具数量可增加到43把、87把和157把（图2）。

图2 辅助夹具库可将夹具容量增加到157把

辅助时间少

高动态的五轴铣削加工中心可以减少加工时间和生产费用。

减少了非生产加工时间。

模块式的设计方案即适用于单件小批生产也适用于大批量生产。

工件整体加工经济性的一个重要标志是非切削加工的辅助时间少，与机械加工同时进行的工序操作多，从而减少了总的加工时间。按照合理的顺序进行的机床操作的时间、定位运动的时间和自动化运动的时间等大多数都进行了有效地优化，归并起来同时进行。模块式的机床自动化配置方案使得操作者在单件生产、大批量生产时都能很好地控制机床，大大的提高了机床的利用率。机床的各个模块部件，例如多工件装夹夹具、夹具更换装置、大型回转夹具库和自动化装置都进一步进行了标准化设计和标准化的配置。对于C 30U和C 40U加工中心来讲，结构紧凑的自动化上、下料机构HS 30可以在数控程序的控制下完成重量在50 kg以下工件的自动装夹操作（图3）。该系列的机床并不仅仅是利用夹具更换装置和回转自动化上下料装置完成全自动上料的，如果被加工工件还需要直接进入其他后续加工工位，或者需要进行六工位的加工，则可以利用机器人完成一次装夹多工位加工的任务。Hermle公司研制生产的机器人RS6可以安装在C 30U数控加工中心的左侧，经过机床左侧的防护门，机器人的手臂可以直接进入机床的加工空间（图4）。这种设计的优点在于：为机床操作者留下了右侧防护门大小的活动空间。可以配套使用的机器人还有Kuka KR16型，重约16kg。

图3 自动上下料机构HS 30缩短了工件装夹的时间。C 30U和C 40U数控加工中心都可配备这种自动化上料机构

轧机高硬度复合斜面滑板的加工 篇3

滑板是轧机设备中重要的零件, 工作中受到轴承座滑动副的滑动摩擦、轧制中的冲击力以及高压喷水的腐蚀和气蚀影响, 长期在摩擦力与冲击力、高压高温和腐蚀性的条件下工作。为了延长使用寿命, 对其表面进行强化处理, 以提高滑板的综合性能。

1 加工现状

公司新项目轧机滑板系列产品中, 有一种复合斜面滑板, 材质为42Cr Mo, 调质硬度320~350HB。滑板的尺寸为长600 mm、宽100 mm, 最厚处30 mm的公差0.05 mm, 在滑板的横向斜面6°的基础上, 两头纵向斜0.6°, 如图1所示。此滑板的材质硬度高, 存在斜面导致加工余量大, 加工精度要求严格, 加工过程变形系数较大, 给加工造成了极大的困难。同时, 若采用重复装夹加工三处斜面, 容易造成角度误差, 影响加工质量。必须进行一次装夹加工出三处斜面, 才能保证滑板的图样要求, 满足滑板的使用性能, 加工难点高。

2 制定滑板加工工艺路线

针对滑板的加工难点, 制定出详细的加工路线:粗铣→半精铣→钻孔→精铣。

1) 粗铣。用普通虎钳装夹, 粗铣滑板的毛坯面600mm×100 mm, 因长宽方向变形量小, 直接将长宽方向粗铣好, 长度宽度方向各留1~2 mm余量。而厚度方向较小, 平面度变形量较大, 所以在厚度方向对称多次铣削, 依次测量出变形量, 释放内应力;厚度方向反复加工, 最终单面留2 mm余量, 控制变形量小于0.1~0.2 mm。

2) 半精铣。因长宽方向尺寸较大, 变形量较小, 故可以将长宽铣至图样要求尺寸600 mm×100 mm, 而厚度方向在30 mm底面不必留余量, 仅在厚度顶面留0.5 mm余量。

3) 钻孔。钻滑板上的各台阶孔, 保证11孔的深度尺寸12 mm。

4) 精铣。制作工装, 精铣厚度方向, 保证厚度尺寸公差, 主要精铣三处斜面。

3 制作精铣组合体工装

为了满足一次装夹精铣三处斜面, 保证图样尺寸公差和形位公差等要求, 特设计组合工装。此工装由单斜面座、过渡板、回转台组成, 如图2 (a) 所示。

1) 单斜面座的制作。利用长600 mm, 宽100 mm, 厚50 mm的钢板, 粗加工出6°斜面, 侧面留出定位台, 便于装夹定位滑板用。单斜面座上加工丝孔, 与滑板台阶孔配钻, 便于固定滑板用。在单斜面座的侧面定位台铣两处宽30 mm、深20 mm的槽, 便于测量滑板的大端厚度。在单斜面座上铣出台阶孔, 便于与过渡板连接。单斜面座如图2所示。

2) 过渡板的制作。制作长500 mm, 宽200, 厚40 mm钢板。在过渡板上加工6个台阶孔, 保证台阶孔位置与回转台的装夹槽位置一致;在过渡板上钻丝孔, 与单斜面座的台阶孔相配合, 便于固定单斜面座如图2所示。

3) 回转台。利用回转台T型槽部, 与过渡板的台阶孔对应, 装夹固定过渡板;利用过渡板的丝孔与单斜面座的台阶孔一致, 装夹固定单斜面座;利用单斜面座的丝孔与滑板台阶孔一致, 装夹固定滑板。组合体工装如图3所示。

4 利用工装精铣滑板, 准确加工三处斜面

组合工装组合后, 装夹固定在铣床上;将滑板通过台阶孔巧妙地装夹在组合工装上。

1) 粗铣6°斜面。利用组合工装中的单斜面座, 粗加工出滑板6°的单斜面, 留1 mm余量, 检验6°是否正确, 用千分尺测量两端大小, 控制长度方向平行度、平面度。

2) 精铣6°斜面。精加工单斜面6°, 用千分尺测量大小, 两端确保公差。为确保6°一致, 将组合工装旋转到与倾斜式回转台倾斜方向垂直, 用百分表验证。利用倾斜回转台调出0.6°, 致使复合斜面0.6°呈水平面时, 精铣至尺寸;为确保斜度准确, 用百分表验证后铣削控制斜长与厚度, 保证角度的准确性。利用倾斜回转台调出另一端复合斜面0.6°, 再次用百分表检验, 准确控制斜长与厚度铣削, 保证角度的准确性。准确保证了一次装夹定位, 全面铣出复合斜面, 保证了产品的质量。

5 经济效益

经过数控铣床和普通立铣对比, 此方法代替了数控铣床的全部工作量, 直接降低加工成本。

数控铣床单件加工费用:200元/h× (粗加工5 h+精加工13 h) =3600元;

普通立铣单件加工费用:30元× (粗加工5 h+精加工13 h) =540元;

40件共节约加工费: (3600-540) ×40=122 400元。

6加工效果

此轧机高硬度复合滑板的加工方法简单新颖, 工艺路线细致得当;装夹定位基准统一, 既可防止变形, 又保证了产品质量。此加工法适用于滑板的大批量生产, 可以大大提高加工精度和加工效率, 为此类复合斜面的滑板加工积累了丰富经验, 为今后高硬度复合斜面零件的加工开辟了新途径。

摘要：滑板是轧机设备中重要的零件, 其加工精度要求严格, 特别是轧机高硬度复合斜面滑板在普通铣床上加工较为困难。文中采取一种新型组合工装, 一次装夹定位, 满足了滑板的加工尺寸公差和形位公差的要求, 保证了产品的质量。

关键词：轧机,高硬度,复合斜面滑板,铣削加工,42CrMo,工装

参考文献

[1]孟少龙.机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社, 1992.

[2]刘友才, 高继德.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社, 1992.