Помощь студентам в учебе
Особенности производства и легирования стали на примере марки стали 10ХСНД
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6
1.1 Описание стали 10ХСНД 6
1.2 Назначение выплавляемой стали 10ХСНД 7
1.3 Технологическая схема производства стали 10ХСНД 7
1.4 Оборудование для выплавки стали марки 10ХСНД 31
1.5 Способы проведения раскисления стали марки 10ХСНД 35
1.6 Контроль качества продукции 38
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 41
2.1 Материальный баланс плавки 41
3 ВОЗМОЖНЫЕ ДЕФЕКТЫ КОНЕЧНОГО ПРОДУКТА ПРОИЗВОДСТВА 57
3.1 Общие сведения о дефектах конечного продукта производства 57
3.2 Виды дефектов сталеплавильного происхождения 58
3.3 Заливины 62
4 ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА ПОДОБНОЙ ПРОДУКЦИИ ... 65
5 ВОЗМОЖНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОДЕРНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА .. 67
6 ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 72
6.1 Анализ опасных производственных факторов 74
6.2 Анализ вредных производственных факторов 76
6.3 Несчастные случаи на предприятии, подлежащие расследованию 78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 81
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6
1.1 Описание стали 10ХСНД 6
1.2 Назначение выплавляемой стали 10ХСНД 7
1.3 Технологическая схема производства стали 10ХСНД 7
1.4 Оборудование для выплавки стали марки 10ХСНД 31
1.5 Способы проведения раскисления стали марки 10ХСНД 35
1.6 Контроль качества продукции 38
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 41
2.1 Материальный баланс плавки 41
3 ВОЗМОЖНЫЕ ДЕФЕКТЫ КОНЕЧНОГО ПРОДУКТА ПРОИЗВОДСТВА 57
3.1 Общие сведения о дефектах конечного продукта производства 57
3.2 Виды дефектов сталеплавильного происхождения 58
3.3 Заливины 62
4 ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА ПОДОБНОЙ ПРОДУКЦИИ ... 65
5 ВОЗМОЖНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОДЕРНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА .. 67
6 ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 72
6.1 Анализ опасных производственных факторов 74
6.2 Анализ вредных производственных факторов 76
6.3 Несчастные случаи на предприятии, подлежащие расследованию 78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 81
Актуальность исследования. Металлургия - это древняя отрасль, связанная с работой с металлами, целью которой является извлечение металлов из сырья и улучшение их свойств. Она объединяет в себе научные, художественные и технические аспекты. Процессы очистки при выплавке стали имеют решающее значение для получения высококачественных черных металлов. Металлы и сплавы обладают такими преимущественными свойствами, как деформируемость, прочность, электропроводность, и необходимы в различных отраслях промышленности. Железо и сталь доминируют в промышленности благодаря своей прочности, долговечности и изобилию. Добыча железа из руд относительно проста, в основном из железооксидных руд. Металлурги постоянно совершенствуют технологии производства и разрабатывают новые сплавы. Металлургия оказывает влияние на такие отрасли, как автомобильная, аэрокосмическая, строительная и электронная. Постоянно совершенствуются наноматериалы и устойчивые методы производства. Металлургия формирует наш современный мир, стимулируя инновации и прокладывая путь к созданию более прочных, легких и устойчивых материалов.
Сталь, универсальный сплав железа и углерода, содержит примеси, которые влияют на ее свойства. Полезные примеси влияют на кристаллическую структуру, а вредные - разрушают связи между кристаллами. Углерод, основной легирующий элемент в углеродистых сталях, составляет от 0,05% до 0,50% (теоретически до 1-2,14%). Марганец (0,3-0,6%) и кремний (0,15-0,3%) являются дополнительными полезными примесями, а вредные примеси (сера, фосфор, кислород, азот) ограничены низкими концентрациями.
Регулирование содержания углерода и термической обработки позволяет получать широкий спектр сталей с различными свойствами. Высокоуглеродистая сталь достигает прочности 3,5-4 ГПа. Однако углеродистые стали имеют ограничения, такие как высокая скорость закалки, ограниченная прокаливаемость и низкая коррозионная стойкость.
Чтобы преодолеть эти ограничения, в сталь вводят легирующие элементы, такие как хром, никель, молибден и ванадий. Каждый из них придает особые характеристики, такие как коррозионная стойкость и повышенная прочность. Выбор состава стали зависит от желаемых свойств и требований к применению.
Включение легирующих элементов играет ключевую роль в разработке легированной стали, которая превосходит ограничения, присущие углеродистой стали, и наделяет ее улучшенными механическими свойствами. Благодаря точной и продуманной интеграции определенных легирующих элементов в контролируемых количествах, легированная сталь может быть тщательно настроена на проявление широкого спектра желаемых свойств, включая исключительную прочность, пластичность в различных температурных диапазонах, устойчивость к коррозионным средам и уникальные электрические свойства. Положительное влияние углерода и легирующих элементов на свойства стали полностью реализуется при применении соответствующей термической обработки, что позволяет достичь желаемой структуры стали.
Качество и пригодность стали для применения по назначению зависят от ее физико-механических свойств, которые должны соответствовать требованиям потребителей. Эти свойства можно разделить на две группы. Первая группа включает в себя технологичность стали, которая заключается в ее способности подвергаться различным видам обработки, таким как давление, резка и термомеханические процессы, в процессе производства готовой продукции. Вторая группа включает свойства, обеспечивающие надежность и долговечность стали в готовых изделиях. Хотя сталь по своей природе обладает высокой технологичностью, усилия по повышению ее качества в основном направлены на совершенствование ее способности обеспечивать долговечность и надежность конечных изделий. Механические свойства, включая прочность и износостойкость, играют важную роль в определении этой способности, в то время как свойства, связанные с электропроводностью, теплостойкостью, окалиностойкостью и коррозионной стойкостью, кислотостойкостью и другими аспектами, имеют сравнительно меньшее значение.
Некоторые обстоятельства требуют повышения технологичности стали. Например, при производстве автомобильных кузовов и других компонентов сталь должна обладать высокой степенью пластичности и легко поддаваться формовке в замысловатые формы, чтобы соответствовать сложным требованиям производственного процесса. Это требование подчеркивает важность технологичности стали как решающего условия в этих конкретных областях применения.
Объект исследования - производство стали 10ХСНД.
Предмет исследования - анализ производства стали марки 10ХСНД.
Цель исследования - провести анализ особенностей производства и легирования стали на примере стали марки 10ХСНД.
Задачи исследования:
- выполнение технологической части;
- расчёт материального баланса выплавки стали 10ХСНД;
- анализ возможных дефектов конечного продукта производства;
- изучение зарубежного опыта производства подобной продукции;
- исследование возможных направлений модернизации производства;
- исследование охраны труда и техники безопасности.
Для решения задач исследования использовались следующие методы: анализ, систематизация, обобщение, схематизация, анализ документации.
Структура исследования. Данная выпускная квалификационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и библиографического списка.
Сталь, универсальный сплав железа и углерода, содержит примеси, которые влияют на ее свойства. Полезные примеси влияют на кристаллическую структуру, а вредные - разрушают связи между кристаллами. Углерод, основной легирующий элемент в углеродистых сталях, составляет от 0,05% до 0,50% (теоретически до 1-2,14%). Марганец (0,3-0,6%) и кремний (0,15-0,3%) являются дополнительными полезными примесями, а вредные примеси (сера, фосфор, кислород, азот) ограничены низкими концентрациями.
Регулирование содержания углерода и термической обработки позволяет получать широкий спектр сталей с различными свойствами. Высокоуглеродистая сталь достигает прочности 3,5-4 ГПа. Однако углеродистые стали имеют ограничения, такие как высокая скорость закалки, ограниченная прокаливаемость и низкая коррозионная стойкость.
Чтобы преодолеть эти ограничения, в сталь вводят легирующие элементы, такие как хром, никель, молибден и ванадий. Каждый из них придает особые характеристики, такие как коррозионная стойкость и повышенная прочность. Выбор состава стали зависит от желаемых свойств и требований к применению.
Включение легирующих элементов играет ключевую роль в разработке легированной стали, которая превосходит ограничения, присущие углеродистой стали, и наделяет ее улучшенными механическими свойствами. Благодаря точной и продуманной интеграции определенных легирующих элементов в контролируемых количествах, легированная сталь может быть тщательно настроена на проявление широкого спектра желаемых свойств, включая исключительную прочность, пластичность в различных температурных диапазонах, устойчивость к коррозионным средам и уникальные электрические свойства. Положительное влияние углерода и легирующих элементов на свойства стали полностью реализуется при применении соответствующей термической обработки, что позволяет достичь желаемой структуры стали.
Качество и пригодность стали для применения по назначению зависят от ее физико-механических свойств, которые должны соответствовать требованиям потребителей. Эти свойства можно разделить на две группы. Первая группа включает в себя технологичность стали, которая заключается в ее способности подвергаться различным видам обработки, таким как давление, резка и термомеханические процессы, в процессе производства готовой продукции. Вторая группа включает свойства, обеспечивающие надежность и долговечность стали в готовых изделиях. Хотя сталь по своей природе обладает высокой технологичностью, усилия по повышению ее качества в основном направлены на совершенствование ее способности обеспечивать долговечность и надежность конечных изделий. Механические свойства, включая прочность и износостойкость, играют важную роль в определении этой способности, в то время как свойства, связанные с электропроводностью, теплостойкостью, окалиностойкостью и коррозионной стойкостью, кислотостойкостью и другими аспектами, имеют сравнительно меньшее значение.
Некоторые обстоятельства требуют повышения технологичности стали. Например, при производстве автомобильных кузовов и других компонентов сталь должна обладать высокой степенью пластичности и легко поддаваться формовке в замысловатые формы, чтобы соответствовать сложным требованиям производственного процесса. Это требование подчеркивает важность технологичности стали как решающего условия в этих конкретных областях применения.
Объект исследования - производство стали 10ХСНД.
Предмет исследования - анализ производства стали марки 10ХСНД.
Цель исследования - провести анализ особенностей производства и легирования стали на примере стали марки 10ХСНД.
Задачи исследования:
- выполнение технологической части;
- расчёт материального баланса выплавки стали 10ХСНД;
- анализ возможных дефектов конечного продукта производства;
- изучение зарубежного опыта производства подобной продукции;
- исследование возможных направлений модернизации производства;
- исследование охраны труда и техники безопасности.
Для решения задач исследования использовались следующие методы: анализ, систематизация, обобщение, схематизация, анализ документации.
Структура исследования. Данная выпускная квалификационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и библиографического списка.
Данная работа представляет собой комплексное исследование химического состава и характерных свойств стали марки 10ХСНД. Основной целью данного анализа является изучение технологии плавки, применяемой для этой конкретной марки стали, которая осуществляется по схеме ДСП - сталеразливочный ковш - печь-ковш - МНЛЗ. Чтобы получить полное представление о процессе плавки, был проведен тщательный расчет материального и энергетического баланса, в результате которого было выявлено общее расхождение материального баланса в 0,45%.
На нынешнем этапе экономического развития нашей страны существует острая необходимость в снижении энерго- и материалоемкости для повышения общей эффективности производства. В этом контексте электротермия представляется инновационным подходом, обладающим значительным потенциалом для экономии жизненно важных ресурсов, таких как сырье, топливо, энергия и рабочая сила.
Электроплавка, являющаяся отдельной формой электронагрева, заняла видное место в промышленном ландшафте нашей страны. Ее развитие было обусловлено, прежде всего, растущим спросом на высококачественный металл, получение которого традиционными методами часто сопряжено с трудностями или оказывается экономически нецелесообразным. Электроплавка обладает рядом преимуществ, включая использование высокотемпературного источника энергии, исключение нежелательного смешивания технологических газов с продуктами сгорания топлива, возможность работы в вакууме или защитной атмосфере для эффективного снижения газовых выбросов, а также существенное снижение потребления ферросплавов. Кроме того, электроплавка способствует эффективному управлению отводом тепла, улучшает условия труда операторов, снижает производственные затраты и капитальные расходы, связанные с этим процессом.
Текущее развитие электронагрева в первую очередь направлено на увеличение единичной мощности крупномасштабных печей. Однако важно понимать, что такое увеличение энергопотребления на единицу продукции может иметь потенциальные негативные последствия для условий эксплуатации стен печи и футеровки сводов, в первую очередь из -за интенсивного теплового воздействия, оказываемого на кладку.
Благодаря использованию разнообразных электронагревательных устройств становится возможным добиться равномерного нагрева широкого спектра материалов и изделий. Такой равномерный нагрев служит множеству целей, включая повышение пластичности материалов перед процессами деформации, такими как ковка, штамповка или прокатка, а также придание материалам специальных свойств. Кроме того, электрический нагрев позволяет избирательно нагревать определенные участки или поверхности изделий, обеспечивая точную поверхностную или частичную термообработку в соответствии с конкретными требованиями.
На нынешнем этапе экономического развития нашей страны существует острая необходимость в снижении энерго- и материалоемкости для повышения общей эффективности производства. В этом контексте электротермия представляется инновационным подходом, обладающим значительным потенциалом для экономии жизненно важных ресурсов, таких как сырье, топливо, энергия и рабочая сила.
Электроплавка, являющаяся отдельной формой электронагрева, заняла видное место в промышленном ландшафте нашей страны. Ее развитие было обусловлено, прежде всего, растущим спросом на высококачественный металл, получение которого традиционными методами часто сопряжено с трудностями или оказывается экономически нецелесообразным. Электроплавка обладает рядом преимуществ, включая использование высокотемпературного источника энергии, исключение нежелательного смешивания технологических газов с продуктами сгорания топлива, возможность работы в вакууме или защитной атмосфере для эффективного снижения газовых выбросов, а также существенное снижение потребления ферросплавов. Кроме того, электроплавка способствует эффективному управлению отводом тепла, улучшает условия труда операторов, снижает производственные затраты и капитальные расходы, связанные с этим процессом.
Текущее развитие электронагрева в первую очередь направлено на увеличение единичной мощности крупномасштабных печей. Однако важно понимать, что такое увеличение энергопотребления на единицу продукции может иметь потенциальные негативные последствия для условий эксплуатации стен печи и футеровки сводов, в первую очередь из -за интенсивного теплового воздействия, оказываемого на кладку.
Благодаря использованию разнообразных электронагревательных устройств становится возможным добиться равномерного нагрева широкого спектра материалов и изделий. Такой равномерный нагрев служит множеству целей, включая повышение пластичности материалов перед процессами деформации, такими как ковка, штамповка или прокатка, а также придание материалам специальных свойств. Кроме того, электрический нагрев позволяет избирательно нагревать определенные участки или поверхности изделий, обеспечивая точную поверхностную или частичную термообработку в соответствии с конкретными требованиями.
