Введение 4
1 Обзор методов производства тонкой проволоки 7
1.1 Методы литья со сверхбыстрой кристаллизацией. Метод Головкина.
Гранульная технология 7
1.2 Литье заготовки с тонким поперечным сечением в электромагнитном
кристаллизаторе 10
1.3 Производство проволоки технологией прессования: метод Конформ,
метод равноканального углового прессования 12
1.4 Сравнение технологических особенностей разных методов получения
тонкой алюминиевой проволоки 20
2 Производство высокооднородной тонкой алюминиевой проволоки с
добавлением редкоземельных металлов 23
2.1 Описание и принципы магнитогидродинамического метода
используемого в металлургии 23
2.2 Применение МГД-технологий и электромагнитного кристаллизатора для
получения тонкой алюминиевой проволоки 26
3 Экономическое обоснование производства высокооднородной тонкой
алюминиевой проволоки 37
3.1 Общие расчеты для производства проволоки с улучшенными физико¬
механическими свойствами 37
3.2 Расчет основных показателей эффективности проекта
Заключение
Список использованных источников
Электротехнология - это процесс преобразования энергии электрической в другие виды энергии для достижения заданного технологического эффекта при помощи определенного оборудования.
Электротехнологии довольно широко применяются в металлургической отрасли. Они охватывают весь процесс получения продуктов из алюминиевых сплавов.Когда миксер расплав находится в миксере, то в него добавляются необходимые легирующие элементы для получения сплава с заданными свойствами. Однородность по химическому составу и выравнивание температуры расплава может достигаться при помощи воздействия магнитогидродинамических (МГД) перемешивателей. Далее алюминий, сплавы в виде чушки или слитков реализуются на рынке как готовая продукция, либо происходит дальнейшая переработка.
Для реализации растущих рыночных предложений по производству длинномерной продукции из алюминия и сплавов с повышенными физико-механическими свойствами, созданию энергоэффективных технологий и высокотехнологичного оборудования необходимо существенно изменить действующую технологию производства полуфабрикатов (катанки, прутков, проволоки).
В России изготовление длинномерной алюминиевой продукции ориентировано на производство полуфабрикатов (катанка, прутки, проволока) преимущественно из технического алюминия. В связи с развитием мощных систем электроснабжения, плановой модернизации механической отрасли производства и повышением требований к физико-механическим свойствам продукции из алюминия и его сплавов, выпускаемая продукция становятся неактуальной, устаревшей для дальнейшего применения. На замену ей должны прийти проводники и конструкционные материалы из алюминиевых сплавов с новыми улучшенными свойствами.
Научная новизна работы заключается в следующем: комплексное использование МГД-устройств в одной технологической цепочке с электромагнитным кристаллизатором (ЭМК) для производства проволоки с улучшенными физико-механическими свойствами.
Бортовая кабельная сеть летательных аппаратов (ЛА) составляет значительную долю веса самого объекта. Поэтому отечественные разработчики и зарубежные фирмы уделяют большое внимание поиску и разработке легких электропроводниковых материалов. Традиционным материалом токопроводящих жил проводов и кабелей является, как принято считать, медная проволока, и на первый взгляд кажется простым решением заменить ее на алюминиевую проволоку, имеющую в три раза меньший вес. Но алюминий имеет по отношению к меди свои недостатки, в том числе: низкие механические свойства, сложную технологию заделки проводов и кабелей в разъемы и достаточно низкую коррозионную стойкость в некоторых средах. Поэтому все исследования направлены на исключение влияния этих недостатков на характеристики проводов для авиастроения, в соответствии с требованиями заказчиков [1]. Для удовлетворения данных потребностей был открыт сплав алюминия с добавлением редкоземельных металлов. Данный сплав по физико-механическим свойствам превосходит обычный алюминий и близок к свойствам меди. В перспективе проволока из данного сплава сможет заменить все провода в бортовых системах ЛА [1].
В космонавтике для доставки на низкую орбиту 1 кг веса необходимо затратить от $1500 - одноразовый ракетоноситель «Протон», до $40 000 - многоразовый космический корабль Спейс-шаттл. Грузоподъемность последнего достигает 120 т, вес полезного груза 25 т, стоимость запуска 500 млн. дол. США. В среднем при использовании алюминиевых проводов вес полезного груза увеличивается на 30%. Учитывая, что бортовая кабельнаясеть космических кораблей и летательных аппаратов составляет значительную долю веса объектов, то снижение этой массы является актуальной задачей [2].
Для того, чтобы самолет поднять в воздух ему необходимо потратить около 7% от объема полного бака, который исчисляется в десятках тысяч литров. Современные самолеты заправляют авиационным керосином и цена за литр составляет 100 руб. с доставкой, тогда 10 тыс. литров керосина стоит 1 млн. руб. Для самолета эти 7%, что является 70 тыс. руб., составляют пол часа непрерывного пути, и преодоление 200 км в режиме «крейсерская скорость».
В летательных аппаратах, для примера, в самолете Airbus А-380 используется порядка 570 километров проводов, соответственно сделанных с медной сердцевиной, что очевидно придает большой вес самолету. Так же, в самолетах Ан-24 используется 6,2 км проводов, в ТУ-134 используется 12,5 км.
Цель дипломной работы: произвести технико-экономическое обоснование производства высокооднородной тонкой алюминиевой проволоки.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
а) провести обзор и анализ методов производства проволоки на рынке РФ;
б) проанализировать метод перемешивания расплавов при помощи МГД- технологий и его кристаллизации в ЭМК;
в) рассчитать экономическую и техническую эффективность производства проволоки из сплава алюминия с добавление редкоземельных металлов.
Основные результаты выпускной квалификационной работы заключаются в следующем:
а) проведен обзор, и анализ методов производства проволоки на рынке РФ, по итогу которого было принято заключение использовать электромагнитный кристаллизатор совместно с магнитогидродинамическим- перемешивателем, что позволит получить алюминиевую проволоку схожую по физико-механическим характеристикам с медью, только имеющую меньший вес. Данную проволоку можно использовать в отраслях, где вес изделия имеет первостепенное значение. В качестве таких отраслей могут выступать: авиастроение и ракетостроение;
б) проведен анализ влияния МГД-перемешивания на структуру сплава алюминия и его физико-механические свойства. Данный анализ показал перспективные результаты. В недалеком будущем есть вероятность полной замены медных проводов в бортовых системах летательных аппаратов на получаемые нами провода;
в) по итогам подсчетов экономической и технической эффективности производства проволоки по предложенному методу, представленному в данной работе, мы получили то, что реализация данного проекта целесообразна. Положительное значение денежных потоков наблюдается на пятый год реализации. Полученное значение считается среднестатистическим в инновационной сфере, так как все происходит в полной неопределенности и с большими рисками.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
