Помощь студентам в учебе
Технологические особенности производства аморфной ленты 9 КСР в условиях ПАО «Ашинский металлургический завод»
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Описание сплава 9КСР 11
1.2 Назначение выплавляемого сплава 9КСР 11
1.3 Технологическая схема производства тончайшей аморфной ленты 13
1.4 Выбор оборудования для выплавки 13
1.5 Мероприятия по улучшению качества аморфной ленты 22
1.6 Работа электропечи ИСВ-0,04 23
1.7 Устройство и работа электропечи ИСВ-0,49 24
1.8 Получение аморфной ленты на разливочной машине «Урал» 27
1.9 Контроль качества сплава, ленты, магнитопроводов 29
2 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Технологические параметры выплавки 31
2.2 Материальный баланс плавки 9КСР 32
2.3 Тепловой расчет печи 36
2.4 Расчёт энергоёмкости оборудования 42
3 ВОЗМОЖНЫЕ ДЕФЕКТЫ КОНЕЧНОГО ПРОДУКТА ПРОИЗВОДСТВА
3.1 Общие сведения о дефектах аморфной ленты 44
3.2 Виды дефектов сталеплавильного происхождения 44
3.3 Виды брака аморфной ленты 45
4 ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА АМОРФНОЙ ЛЕНТЫ 47
5 ВОЗМОЖНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОДЕРНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА... 49
6 ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
6.1 Общие требования охраны труда 51
6.1.1 Организационные мероприятия по охране труда 51
6.1.2 Технические мероприятия по охране труда 52
6.1.3 Охрана окружающей среды 52
6.1.4 Условия труда 53
6.2 Анализ опасных производственных факторов 54
6.2.1 Опасные механические факторы 54
6.2.2 Электрический ток 55
6.3 Анализ вредных производственных факторов 56
6.3.1 Физические факторы 56
6.3.2 Шум 56
6.3.3 Вибрация 56
6.3.4 Электромагнитные поля и излучения (неионизирующие излучения) 57
6.3.5 Световое излучение 57
6.3.6 Химические факторы (вредные вещества) 58
6.4 Организация медицинской помощи на промышленных объектах 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 61
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Описание сплава 9КСР 11
1.2 Назначение выплавляемого сплава 9КСР 11
1.3 Технологическая схема производства тончайшей аморфной ленты 13
1.4 Выбор оборудования для выплавки 13
1.5 Мероприятия по улучшению качества аморфной ленты 22
1.6 Работа электропечи ИСВ-0,04 23
1.7 Устройство и работа электропечи ИСВ-0,49 24
1.8 Получение аморфной ленты на разливочной машине «Урал» 27
1.9 Контроль качества сплава, ленты, магнитопроводов 29
2 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Технологические параметры выплавки 31
2.2 Материальный баланс плавки 9КСР 32
2.3 Тепловой расчет печи 36
2.4 Расчёт энергоёмкости оборудования 42
3 ВОЗМОЖНЫЕ ДЕФЕКТЫ КОНЕЧНОГО ПРОДУКТА ПРОИЗВОДСТВА
3.1 Общие сведения о дефектах аморфной ленты 44
3.2 Виды дефектов сталеплавильного происхождения 44
3.3 Виды брака аморфной ленты 45
4 ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА АМОРФНОЙ ЛЕНТЫ 47
5 ВОЗМОЖНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОДЕРНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА... 49
6 ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
6.1 Общие требования охраны труда 51
6.1.1 Организационные мероприятия по охране труда 51
6.1.2 Технические мероприятия по охране труда 52
6.1.3 Охрана окружающей среды 52
6.1.4 Условия труда 53
6.2 Анализ опасных производственных факторов 54
6.2.1 Опасные механические факторы 54
6.2.2 Электрический ток 55
6.3 Анализ вредных производственных факторов 56
6.3.1 Физические факторы 56
6.3.2 Шум 56
6.3.3 Вибрация 56
6.3.4 Электромагнитные поля и излучения (неионизирующие излучения) 57
6.3.5 Световое излучение 57
6.3.6 Химические факторы (вредные вещества) 58
6.4 Организация медицинской помощи на промышленных объектах 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 61
В 1960 г. группой исследователей из Калифорнийского технологического института в рамках исследований по получению новых структур металлических сплавов, обладающих повышенными механическими свойствами, были проведены ряд экспериментов по их быстрому охлаждению. Оказалось, что в некоторых случаях кристаллическая решётка в металле вообще отсутствует, а расположение атомов характерно для бесструктурного, аморфного тела.
Аморфными называют металлические материалы, у которых отсутствует дальний порядок в расположении атомов. Для их приготовления используются различные методы, в основе которых лежит быстрый переход компонентов сплава из жидкого или газообразного состояния в твердое. При этом затвердевание происходит настолько быстро, что атомы оказываются замороженными в тех положениях, которые они занимали, находясь в жидком состоянии [22, с. 328].
Аморфные сплавы обычно состоят из переходных металлов и аморфообразующих элементов, добавки которых применяют для исключения образования кристаллической структуры. Эти добавки понижают скорость охлаждения металла, таким образом, чтобы в результате образовалась аморфная фаза. Разные по свойствам, они приводят к получению аморфных материалов с разными физическими свойствами. На термическую стабильность аморфных сплавов оказывает наибольшее влияние кремний и бор, наибольшей прочностью обладают сплавы с бором и углеродом, а коррозионная стойкость зависит от концентрации хрома и фосфора.
Сверхвысокие скорости для охлаждения и получения аморфной структуры можно задать различными способами. Одинаковым является условие соблюдение скорости охлаждения не ниже 106 К/с [21, с. 195].
Известны следующие методы:
- распыление струи газом или жидкостью;
- расплавление тонкой пленки поверхности металла лазером с быстрым отводом тепла массой основного металла;
- сверхбыстрое охлаждение из газовой среды и другие.
Наиболее используемым способом промышленного производства аморфной ленты являются:
-охлаждение струи жидкого металла на поверхностях вращающихся барабанов;
- или прокатка расплава между холодными валками, изготовленными из материалов с высокой теплопроводностью, например, из меди.
Расплав, полученный в индукционной печи, выдавливается нейтральным газом из сопла и затвердевает при соприкосновении с поверхностью вращающегося охлаждаемого тела (холодильника)
Способы различаются тем, что в методах центробежной закалки на диске, расплав охлаждается только, с одной стороны. Метод прокатки расплава позволяет получить хорошее качество обеих поверхностей ленты, что особенно важно для аморфных лент. Для каждого способа имеются свои ограничения по размерам лент, поскольку есть различия в протекании самого процесса затвердевания. Более широкую ленту можно получить методом прокатки.
Методом закалки можно получить аморфные термомагнитные сплавы. Кристаллические термомагнитные сплавы на основе железа и никеля в виде лент, полученные традиционным металлургическим способом имеют недостаток. Он заключается в том, что большой интервал температур для перехода из ферромагнитного в парамагнитное состояние и обратно. Так же к недостаткам относится и низкая магнитная проницаемость. Для повышения термомагнитной чувствительности датчиков к изменению температуры, их изготавливают из аморфного термомагнитного материала, полученного в виде ленты. Лента имеет хорошие физические свойства, а именно высокую магнитную проницаемость и узкий температурный переход из ферромагнитного в парамагнитное состояние и обратно. Температура Кюри находится в интервале от минус 8 градусов до плюс 40 град. С и управляется изменением химического состава. Сплав получают на основе кобальта. Аморфизующими элементами являются бор и кремний. Изменение содержание хрома в пределах от 4,4 до 5,7 % и легированием железом, бором и кремнием приводит к ферромагнитному эффекту. В результате этого значительно можно снизить температуру Кюри, и при этом магнитная проницаемость останется на высоком уровне. Этим физическим свойством аморфный термомагнитный сплав превосходит кристаллический термомагнитный сплав. Что широко используется в устройствах таких как реле, шунты и т.д.
Сегодня металлургия, пожалуй, одна из самых востребованных энергетикой отраслей. Именно металлургические компании поставляют энергетикам составляющие любых «механизмов» - от мельчайшей электроники до крупногабаритных агрегатов.
ПАО «Ашинский металлургический завод» - одно из старейших предприятий металлургической отрасли России, основанное в 1898 году, давно сотрудничает с производителями электротехнической продукции; специалисты отрасли знакомы с его продукцией, которая в своем роде уникальна - это тончайшая электротехническая стальная лента, лента из аморфных и нанокристаллических сплавов, магнитопроводы для различного применения.
Производство аморфной и нанокристаллической ленты на «Ашинском металлургическом заводе» до сих пор является уникальным в России. Ее производство основано на сверхбыстрой закалке расплавленного металла, в результате чего получается лента толщиной 25-30 мкм., структура которой сравнима с жидкостью, то есть не имеет кристаллической решетки, при этом прочностные характеристики сравнимы с алмазом. Изделия из аморфных сплавов имеют достаточно низкие магнитные потери и высокую магнитную проницаемость в сравнении с изделиями из традиционных материалов, таких,
как электротехническая сталь, ферриты и прецизионные сплавы.
Сегодня цех по производству аморфных сплавов является производственным участком полного цикла, включающим в себя выплавку сплава, его разливку, изготовление магнитопроводов....
Аморфными называют металлические материалы, у которых отсутствует дальний порядок в расположении атомов. Для их приготовления используются различные методы, в основе которых лежит быстрый переход компонентов сплава из жидкого или газообразного состояния в твердое. При этом затвердевание происходит настолько быстро, что атомы оказываются замороженными в тех положениях, которые они занимали, находясь в жидком состоянии [22, с. 328].
Аморфные сплавы обычно состоят из переходных металлов и аморфообразующих элементов, добавки которых применяют для исключения образования кристаллической структуры. Эти добавки понижают скорость охлаждения металла, таким образом, чтобы в результате образовалась аморфная фаза. Разные по свойствам, они приводят к получению аморфных материалов с разными физическими свойствами. На термическую стабильность аморфных сплавов оказывает наибольшее влияние кремний и бор, наибольшей прочностью обладают сплавы с бором и углеродом, а коррозионная стойкость зависит от концентрации хрома и фосфора.
Сверхвысокие скорости для охлаждения и получения аморфной структуры можно задать различными способами. Одинаковым является условие соблюдение скорости охлаждения не ниже 106 К/с [21, с. 195].
Известны следующие методы:
- распыление струи газом или жидкостью;
- расплавление тонкой пленки поверхности металла лазером с быстрым отводом тепла массой основного металла;
- сверхбыстрое охлаждение из газовой среды и другие.
Наиболее используемым способом промышленного производства аморфной ленты являются:
-охлаждение струи жидкого металла на поверхностях вращающихся барабанов;
- или прокатка расплава между холодными валками, изготовленными из материалов с высокой теплопроводностью, например, из меди.
Расплав, полученный в индукционной печи, выдавливается нейтральным газом из сопла и затвердевает при соприкосновении с поверхностью вращающегося охлаждаемого тела (холодильника)
Способы различаются тем, что в методах центробежной закалки на диске, расплав охлаждается только, с одной стороны. Метод прокатки расплава позволяет получить хорошее качество обеих поверхностей ленты, что особенно важно для аморфных лент. Для каждого способа имеются свои ограничения по размерам лент, поскольку есть различия в протекании самого процесса затвердевания. Более широкую ленту можно получить методом прокатки.
Методом закалки можно получить аморфные термомагнитные сплавы. Кристаллические термомагнитные сплавы на основе железа и никеля в виде лент, полученные традиционным металлургическим способом имеют недостаток. Он заключается в том, что большой интервал температур для перехода из ферромагнитного в парамагнитное состояние и обратно. Так же к недостаткам относится и низкая магнитная проницаемость. Для повышения термомагнитной чувствительности датчиков к изменению температуры, их изготавливают из аморфного термомагнитного материала, полученного в виде ленты. Лента имеет хорошие физические свойства, а именно высокую магнитную проницаемость и узкий температурный переход из ферромагнитного в парамагнитное состояние и обратно. Температура Кюри находится в интервале от минус 8 градусов до плюс 40 град. С и управляется изменением химического состава. Сплав получают на основе кобальта. Аморфизующими элементами являются бор и кремний. Изменение содержание хрома в пределах от 4,4 до 5,7 % и легированием железом, бором и кремнием приводит к ферромагнитному эффекту. В результате этого значительно можно снизить температуру Кюри, и при этом магнитная проницаемость останется на высоком уровне. Этим физическим свойством аморфный термомагнитный сплав превосходит кристаллический термомагнитный сплав. Что широко используется в устройствах таких как реле, шунты и т.д.
Сегодня металлургия, пожалуй, одна из самых востребованных энергетикой отраслей. Именно металлургические компании поставляют энергетикам составляющие любых «механизмов» - от мельчайшей электроники до крупногабаритных агрегатов.
ПАО «Ашинский металлургический завод» - одно из старейших предприятий металлургической отрасли России, основанное в 1898 году, давно сотрудничает с производителями электротехнической продукции; специалисты отрасли знакомы с его продукцией, которая в своем роде уникальна - это тончайшая электротехническая стальная лента, лента из аморфных и нанокристаллических сплавов, магнитопроводы для различного применения.
Производство аморфной и нанокристаллической ленты на «Ашинском металлургическом заводе» до сих пор является уникальным в России. Ее производство основано на сверхбыстрой закалке расплавленного металла, в результате чего получается лента толщиной 25-30 мкм., структура которой сравнима с жидкостью, то есть не имеет кристаллической решетки, при этом прочностные характеристики сравнимы с алмазом. Изделия из аморфных сплавов имеют достаточно низкие магнитные потери и высокую магнитную проницаемость в сравнении с изделиями из традиционных материалов, таких,
как электротехническая сталь, ферриты и прецизионные сплавы.
Сегодня цех по производству аморфных сплавов является производственным участком полного цикла, включающим в себя выплавку сплава, его разливку, изготовление магнитопроводов....
Проанализировав деятельность ЭСПЦ-1 можно сделать вывод об уникальности данной продукции, незначительного количества конкурентов на отечественном рынке и наличии существенного и стабильного спроса на отдельные виды продукции.
В настоящее время эффективность деятельности цеха высокая (о чём говорит величина рентабельности - 52% (показатель для металлургического предприятия очень высокий)) и при этом имеется положительная тенденция к её повышению, причина этого в том, что в связи с развитием электронной, машиностроительной промышленности и электроэнергетики увеличивается спрос на продукцию цеха. При анализе объемов наглядно видно приросты производства за последние годы.
В настоящее время все острее встаёт вопрос о техническом переоснащении
цеха, так как большая часть оборудования цеха сильно устарела морально и физически.
В ходе проделанной работы были описаны: характеристики сплава 9КСР, его назначение и применение, оборудование и технология его производства. Были произведены расчёты: тепловой расчёт плавки, расчёт энергоёмкости
оборудования, материальный баланс плавки, нормирование технологических процессов. Также в работе были изложены мероприятия для повышения качества продукции, мероприятия по охране труда и охране окружающей среды.
По итогам работы можно сделать вывод о том, что продукция ЭСПЦ-1 (в частности лента марки 9КСР и магнитопроводы на её основе) прочно занимают свою нишу на отечественном рынке, а также представлена за рубежом. При сравнении с зарубежными аналогами продукция ЭСПЦ-1 в качестве уступает незначительно, но ощутимо уступает в цене. Это можно объяснить более высокой оснащённостью зарубежных предприятий современным оборудованием и технологией.
В результате проделанной работы можно сделать вывод о том, насколько процесс производства продукции на основе аморфной ленты является сложным, наукоёмким и затратным, но конечный результат того стоит.
В настоящее время эффективность деятельности цеха высокая (о чём говорит величина рентабельности - 52% (показатель для металлургического предприятия очень высокий)) и при этом имеется положительная тенденция к её повышению, причина этого в том, что в связи с развитием электронной, машиностроительной промышленности и электроэнергетики увеличивается спрос на продукцию цеха. При анализе объемов наглядно видно приросты производства за последние годы.
В настоящее время все острее встаёт вопрос о техническом переоснащении
цеха, так как большая часть оборудования цеха сильно устарела морально и физически.
В ходе проделанной работы были описаны: характеристики сплава 9КСР, его назначение и применение, оборудование и технология его производства. Были произведены расчёты: тепловой расчёт плавки, расчёт энергоёмкости
оборудования, материальный баланс плавки, нормирование технологических процессов. Также в работе были изложены мероприятия для повышения качества продукции, мероприятия по охране труда и охране окружающей среды.
По итогам работы можно сделать вывод о том, что продукция ЭСПЦ-1 (в частности лента марки 9КСР и магнитопроводы на её основе) прочно занимают свою нишу на отечественном рынке, а также представлена за рубежом. При сравнении с зарубежными аналогами продукция ЭСПЦ-1 в качестве уступает незначительно, но ощутимо уступает в цене. Это можно объяснить более высокой оснащённостью зарубежных предприятий современным оборудованием и технологией.
В результате проделанной работы можно сделать вывод о том, насколько процесс производства продукции на основе аморфной ленты является сложным, наукоёмким и затратным, но конечный результат того стоит.
