Переплав високоякісних інструментальних сталей методом ешп

Керованими параметрами процесу с швидкість плавлення електрода (наплавлення зливка) і міжелектродна відстань, які у повній мірі визначають якість металу. Проте їх безпосередній апаратурний контроль технічно складний, тому його замінюють вимірюванням непрямих параметрів.

Найбільш розповсюдженим методом визначення масової швидкості G плавлення електрода є вимірювання швидкості його подавання з наступним перерахунком за апріорними даними геометричних параметрів електрода і зливка:

 

,                                     (4.1)

 

де – швидкість подання електрода ы площа поперечного

                  перерізу;

     – густина металу;

    n – число електродів

     – коефіцієнт заповнення зливка в поперечному перерізі;

    S_зл – площа поперечного перерізу зливка.

Цей метод  є достовірним  при наявності системи стабілізації між електродної відстані h.

Для визначення між електродної відстані обчислюють силу електричного струму шлакової ванни:

 

                                              (4.2)

 

де U₂ – вторинна напруга трансформатора;

   Rш(h) – опір шлакової ванни, який залежить від розташування в ній електродів;

    r, x – відповідно активний і індуктивний опір струмовідводу.

          Однозначні залежності сили струму від між електродної відстані обумовлюються мірою стабільності вторинної напруги та параметрів струмопроводу, які за умов ЕШП змінюються в широких межах. Додаткові труднощі виникають при регулюванні напруги трансформатора, коли одночасно з перемикаканням ступенів доводиться змінювати задану силу струму

 

4.2 Структурна  схема автоматизації

Структурна схема автоматизації  представлена на рисунку 4.1

Рисунок 4.1 – Структурна схема автоматизації:

1-трансформатор струму; 2 – пічний трансформатор; 3- перемикач  ступенів напруги (ПСН); 4 – регулятор  АРШМТ; 5 – двигун привода переміщення  електрода (ДППЕ); 5- датчик переміщення  електрода.

            Регулятор АРШМТ є двоканальним пристроєм, один канал якого підтримує за заданою програмою силу струму електрода або активного опору шлакової ванни ( датчик – трансформатор струму і напруги, виконавчий механізм – двигун привода переміщення електрода), а другий – стабілізує задану швидкість подачі електрода ( датчик тахогенератор, що знаходиться в середині регулятора, механічно з`єднаний з двигуном пивода переміщення електрода, виконавчий механізм – перемикач ступенів напруги).

 Ці пристрої виконують на стандартній вимірювальній апаратурі.

 

4.3 Перелік вихідної  інформації, що поступає в систему  керування

          Перелік вихідної інформації, що поступає в систему керування процесом ЕШП, наведено в таблиці 4.1

Таблиця 4.1 – Перелік вихідної інформації:

№ п/п	Вимырювальний параметр, рівень сигналу	Звідки поступає	Куда поступає
1	Сила струму на електрод	Від трансформатора струму 7кА/5А	В регулятор АРШМТ
2	Регулятор АРШМТ	Від трансформатора струму і електричної мережі	На ПСН і ДППЕ
3	Переміщення електрода	Від однооборотного енкодер  фірми Siemens 6FX20015QP	На щит оператора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ВИКОРИСТАННЯ ІНФОРМАЦІЙНО-ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

           За результатами виконання дипломної  роботи в Microsoft Visual Basik було розроблено комп`ютерну програму «Розрахунок маси зливка», яка дозволяє розрахувати масу зливка по відомим значенням висоти і сторони квадратного сливка.

В основу роботи програми покладена  наступна формула:

, кг                                              (5.1)

де Мзл – маса злитка, кг;

      азл – сторона злитка, м;

      hзл – висота злитка, м;

      pзл – густина злитка, кг/м³.

             Дана програма дозволяє швидко  і точно  провести розрахунок  маси зливка. Програма зручна  і проста у виконанні.

Інтерфейс програми представлено на рисунку 6.1, а її код в додатку.

Рисунок 6.1 – Інтерфейс програми «Розрахунок маси виливка»

6 ОРГАНІЗАЦІЙНO - ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА

 

6.1 Технічно-економічне обґрунтування НДР

 

6.1.1 Актуальність теми дослідження

Традидійні технології, які пов`язані із деформуванням вихідних заготовок та механічною обробкою є малоефективними із-за великих втрат металу.

Більш економічним є виробництво заготовок за ливарними технологіями [5]. Литтям одержують заготовки практично будь-якої складності Проте коефіцієнт використання металу (КВМ) під час виробництва виливків традиційними способами не перевищує 65 %, а припуски на механічну обробку іноді сягають 50 — 80 % їхньої маси [1]. До того ж, якість виливків, особливо великогабаритних, не завжди відповідає сучасним вимогам. В зв’язку з цим зростає потреба в виробництві якісних суцільних і порожнистих виливків і злитків за допомогою ресурсозберігаючих технологій. Перспективним шляхом підвищення економічності та якості виливків є використання ЕШП. Важливою і актуальною перевагою способу  ЕШП є та, що вихід придатного досягає 78 — 86 %, а якість металу знаходиться на рівні металу в поковках.

На машинобудівних заводах України  накопичена велика кількість відходів інструментальних сталей. Враховуючи високу вартість, закупівля нового обладнання не завжди являється доцільною. Доцільно проводити утилізацію відходів інструментальних сталей, використовуючи технологію електрошлакового переплаву.

Інструмента́льна ста́ль — легована або вуглецева сталь із вмістом вуглецю від 0,7 % і вище. Ця сталь відрізняється високоютвердістю і міцністю (після остаточної термообробки).

Інструментальна сталь призначена для виготовлення різальних і вимірювальних інструментів,  штампів холодного і гарячого деформування,  деталей машин, що зазнають підвищеного зношування при помірних динамічних навантаженнях.

В результаті ЕШП підвищується межа міцності сталі на 15% при одночасному  збільшенні значень ударної в`язкості на 33% у порівнянні з показниками відкритої електродугової виплавки. Це пояснюється впливом впливом рафінуючої дії шлаку ЕШП у результаті чого різко знижується забруднення сталі не металічними включеннями [2].

 

6.1.2 Мета і завдання  НДР

Мета: Дослідження можливості переплаву  металобрухту, браку та відходів інструментальної сталі для підвищення якості отриманих  виливків;

Завдання НДР:

1.Аналіз публікацій з теми  та обґрунтування напрямів дослідження;

2. Розробка методики проведення  досліджень;

3.Проведення вхідного хімічного  аналізу у лабораторії  ІЕЗ  флюсу АН-295;

4.Аналіз отриманих даних, ухвалення  рішення про характер проведення  процесу  ЕШП на підставі  фізико-хімії процесу( окисна  стадія, відновна стадія);

5.Здійснення процесу ЕШП у  стабільному режимі в мідному  Т-подібному кристалізаторі 160х160 мм  на установці Р-951 УШ;

6. Відбір проб шлаків і сталі  3Х2В8Ф в процесі плавки;

7. Отримання партії зразків для  подальшого аналізу;

8. Проведення хімічного аналізу  отриманого з`єднання на наявність домішок, а також вмісту легуючих  елементів;

9. Формулювання висновків про  можливості електрошлакового процесу  для з`єднання різнорідних сталей.

 

 

6.1.3 Розрахунок планової собівартості проведення дослідження

Розрахунок всіх витрат НДР, пов`язаних з виконанням даної теми, дає можливість встановити кошторисну вартість даної теми. Планування забезпечує зниження трудових і матеріальних витрат з метою отримання найкращих результатів за найменших витрат.

Планова собівартість визначається за наступними статтями витрат:

1. Заробітна плата науково-дослідницького персоналу;
2. Єдиний соціальний внесок;
3. Вартість спец-обладнання для виконання НДР;
4. Вартість матеріалів, необхідних для провелення НДР;
5. Інші прямі витрати по темі;
6. Накладні витрати.

 

Заробітна плата науково-дослідницького персоналу

Заробітна плата розраховується на основі даних про трудомісткість окремих робіт і посадової  оплати виконавців цих робіт. Розрахунок ведеться в людино-днях. Перелік  робіт та їх трудомісткість зведено  в табл. 6.1

 

Таблиця 6.1 – Трудомісткість етапів НДР:

Етапи НДР	Трудомісткість, людино-днів				Разом, людино-днів
	Відпов. вик. Теми, ст. науковий співробітник	Інженер-дослідник	Технік	Лаборант
Отримання завдання, підбір та аналіз публікацій з теми	4	6	-	-	10
Продовження таблиці 6.1
Розробка методики дослідження	7	5	-	-	12
Підготовка флюсу	1	2	1	2	6
Підготовка витратних електродів	-	3	3	7	13
Проведення фізико-механічних та структурних  досліджень	-	6	5	13	24
Проведення плавок	-	3	1	11	15
Обробка та обговорення результатів	18	8	-	-	26
Оформлення записки	-	10	-	-	10
Оформлення плакатів	-	5	-	-	5
Перевірка записки	4	1	-	-	5
Рецензія на захист диплому	2	1	-	-	3
Разом	36	50	10	33	129

 

Дані зарплати визначаються як відношення місячного окладу до умовного місяця (для НДР з п`ятиденним робочим тижнем складає 21,2 дні).

Перемножуючи середньоденну заробітну  плату за кожною категорією виконавців на відповідну планову трудомісткість робіт, розраховується плановий фонд заробітної плати всіх виконавців. Підсумовуючи одержані результати, визначається загальний  фонд заробітної плати з теми. Результати розрахунку фонду заробітної плати  з теми зведено у табл.. 6.2

 

Таблиця 6.2- Розрахунок фонду заробітної плати:

Посада	Трудомісткість, Людино-днів	Місячний оклад,грн	Денна заробітна плата, грн	Сумарна заробітна плата за виконання, грн
Відпов. вик. теми, ст.. науковий співробітник	36	3000	141,5	5094
Інженер-дослідник	50	1700	80,18	4009
Технік	10	1500	70,75	707,5
Лаборант	33	1200	56,6	1867,8
Разом				11678,3

 

Фонд заробітної плати (Фз/п) визначається як добуток трудмісткості та денної заробітної плати виконавців:

 

Оз/п=36*141,5+50*80,18+10*70,75+33*56,6=11678,3 грн. 

 

Визначення суми єдиного  соціального внеску

Згідно з діючим законодавством єдиний соціальний внесок складає  36,3% від заробітної платні.

 

Вс=0,363*11678,3=4239,2грн.

                                    

Витрати на спец-обладнання для проведення експериментів

В роботі використовуються вже існуюче  обладнання, спеціальне устаткування для виконання НДР не закуповувалось.

Витрати на матеріали, акі необхідні  для проведення даної  НДР вираховуються  з ціни одиниці продукції і  загальної кількості використаного  матеріалу. Результати розрахунків  зведені в табл.. 6.3.

 

Таблиця6.3-Вартість матеріалів, необхідних для виконання НДР:

Найменування матеріалів	Станларт	Одиниці виміру	Витрати,	Ціна за одиницю, грн	Сума, грн
Сталь 3Х2В8Ф	ГОСТ 19282-73	кг	800	18	14400
Флюс АН-295	ГОСТ 21907-76	кг	554	10	5540
Електроенергія		кВт*год	1885	1,02	2032,86
Канцелярські товари	В асотрименті	-			150
Разом					22122,86

 

Транспортно-підготовчі витрати Втр. Складають 10% від вартості використаних матеріалів, тоді загальні витрати  по цій статті:

Втр.=1,1*22122,86=24335,14 грн                                                                                          

 

Інші прямі витрати  по темі

Ця стаття поєднує в собі все  витрати на проведення НДР, що увійшли  до попередніх статей (оплата спеціалістів з інших організацій, оплата консультацій, використання обладнання інших організацій та інше). При проведенні роботи на інші прямі витрати відводять 10% від суми прямих витрат НДР:

В1=(11678,3+4239,2+24335,14)*0,1=4025,26 грн

Накладні витрати

За цією статтею планується витрати  на заробітну плату управлінського та загальногосподарського персоналу  з єдиним соціальним внеском, витрат на допоміжні виробництва, на охорону  праці та техніку  безпеки, витрати  на утримання виробничої площі, та утримання  й експлуатацію універсального обладнання для експериментальних цілей. Накладні витрати складають 20% від загальної  суми прямих витрат по НДР: