Основы технологии производственных процессов

Способы получения  стали зависят от применяемого оборудования:

1)кислородно-конвертерный;

2)мартеновский;

3)электроплавильный.

При первом способе выплавка стали производиться в конвертере, представляющим собой стальной сосуд грушевидной формы, выложенный внутри огнеупорным кирпичом. Для получения стали ,в конвертер заливают жидкий чугун, имеющий высокую температуру (1250-1400 С) и загружают известняк, металлолом. Затем подают кислород под давлением. При этом кислород быстро выжигает из чугуна избыток углерода и др. примесей, известь взаимодействует с фосфором, серой и переводит их в шлак. По ходу плавки берут пробы металла на экспресс-анализ. Если содержание углерода соответствует заданному продувку кислородом прекращают и сталь сливают в ковш, а шлак сливают через специальное отверстие.

В готовой стали остается кислород в виде окисла железа. Для его  восстановления в ковш вводят раскислители. Если сталь полностью раскислена и при застывании в изложницах из нее почти не выделяются газы, ее называют «спокойной». При выплавке спокойной стали в качестве раскислителей вводят сначала ферромарганец, потом ферросилиций и в последнюю очередь алюминий.

В тех случаях, когда из стали  не удален кислород при ее разливке в изложницы и постепенном охлаждении последний взаимодействует с углеродом. с образованием окиси углерода. При интенсивном выделении окиси углерода поверхность металла как бы бурлит и сталь называют «кипящей». В этом случае в качестве раскислителей вводят только ферромарганец.

Наличие в жидком металле растворенных газов является причиной образования в слитке пустот, снижающих свойства стали. Для предотвращения образования пустот необходима дегазация жидкой стали до разлива ее в изложницы. Наиболее полная дегазация достигается обработкой стали в вакуумных камерах, в результате которой значительно повышаются плотность слитка и физико-механические свойства металла. После раскисления и дегазации сталь разливают по изложницам.

Существует два типа конвертеров- бессемеровский и томассовский, которые отличаются видом футеровки (огнеупорный материал).Для кремнистых чугунов- бессемеровский конвертер, для чугунов, обогащенных окислами фосфора- томассовский. В кислородных конвертерах выплавляют углеродистые, низколегированные и легированные стали. Из таких сталей изготовляют проволоку, трубы, рельсы.

Преимущества конвертерного способа:

1. высокая производительность;
2. компактность и простота устройства конвертера;
3. 3) низкая себестоимость стали.

Недостатки:

1)в конвертерах перерабатывается  только жидкий чугун, а переработка  металлолома возможна в небольшом количестве (до 10%);

2)в процессе продувки наряду  с выгоранием углерода и других  примесей выгорает немалая часть  железа (потери металла составляют 10-15%);

3)процесс получения стали вследствие  большой скорости с трудом  поддается регулированию, что сокращает возможность получения стали точно определенного состава.

Конвертерную сталь применяют  главным образом для изготовления изделий не требующих от металла  особо высоких качеств.

Технологический процесс производства стали представлен на рис. 10.6.1

кислород
Жидкий чугун		Металлолом
	Конвертер
	Разливка стали в  ковш
	Раскисление стали
	Дегазация стали
	Разливка стали в  изложницы

 

Рис.10.6.1 Технологический процесс изготовления стали.

При конвертерном способе производства стали возможность переработки металлолома невелика. С ростом потребления металла и развитием машиностроения проблема утилизации отходов металлообработки и металлолома становится все более актуальной и она обусловила возникновение нового способа производства стали - в мартеновских печах.

Мартеновская печь-это печь особой конструкции пламенная печь, в которой металл плавится под непосредственным воздействием пламени горящего топлива. Мартеновская печь работает на газообразном и жидком топливе (мазуте).

В зависимости от состава шихты  различают скрап-процесс и скрап-рудный процессы плавки. При скрап–процессе в печь загружаются скрап  (55-75%) и чушковый чугун (25-45%). При скрап-рудном процессе в печь заливают жидкий чугун (55-75%), добавляют руду (12-20%) и скрап

Преимущества мартеновского  способа:

1. процесс плавки хорошо поддается управлению, что дает возможность получать сталь высокого качества и определенного состава;
2. возможность использования постоянно возрастающих ресурсов вторичного сырья (отходы сталелитейного производства, отходы металлообработки, амортизационный лом, который образуется в процессе эксплуатации машин и металлических изделий).

Недостатки:

1. значительный расход топлива.

Одним из основных путей снижения себестоимости стали является снижение расхода топлива и увеличение производительности мартеновских печей.

Производство стали  в электрических печах (дуговые и индукционные печи) является более совершенным, чем предыдущие способы. Наиболее широкое распространение в металлургической промышленности поучили дуговые электрические печи. При плавке стали в дуговых электропечах в состав шихтовых материалов входят в основном стальной лом и скрап с добавками чугуна, железной руды, флюсов, раскислителей и ферросплавов. В этих печах плавку металла осуществляют теплом, выделяемым электрической дугой, образуемой между электродами и металлом (служащим вторым электродом) (температура до 3500°С).

В индукционных печах плавку металла  осуществляют теплом, выделяемым от вихревых токов, образующих от подачи на корпус индуктора тока высокой частоты. Плавку ведут быстро, поэтому металл не успевает сильно окислиться. Плавка в индукционных печах ведется в воздушной среде или вакууме.

Преимущества способа получения стали в электропечах:

1) создание высокой температуры в плавильном пространстве печи дает возможность быстро проводить плавку;

2. получать сталь и сплавы любого состава;
3. использование известкового шлака, способствует хорошему очищению металла от вредных примесей серы и фосфора;
4. возможность ведения плавки при всех режимах и условиях производства;
5. создание воздушной среды или вакуума в печи способствует хорошему раскислению и дегазации стали.

Недостатки:

1. значительный расход электроэнергии и электродов;
2. высокая стоимость получения стали.

В электропечах получают высоколегированные жаростойкие, жаропрочные и конструкционные стали и сплавы с особыми свойствами. В обычных сталеплавильных печах трудно, а иногда и невозможно получить металл, который удовлетворял бы возросшим потребностям современной техники. Поэтому большое развитие получают различные специальные способы производства высококачественных сплавов и сталей. К ним относятся плазменный, электрошлаковый, вакуумный, и другие. наиболее перспективны методы внепечной обработки стали: обработка жидкой стали в вакууме, продувка стали газами, обработка стали жидкими синтетическими шлаками.

Выбор способа производства стали  зависит от ряда технических, экономических и географических факторов. Предпочтение отдается тому способу производства, который позволяет получить сталь необходимого состава и высокого качества при меньшей ее себестоимости.

 

Вопросы для  самопроверки:

1.Назовите  виды сырья используемые при  производстве чугуна и стали.

2.В чем заключается  доменный процесс?

3.Где используются  продукты доменной плавки?

4.Назовите  технико-экономические показатели  плавки.

5. Каковы пути  интенсификации доменного процесса?

6.Какое влияние  оказывает подготовка шихтовых  материалов на себестоимость чугуна?

7.В чем заключается  сущность передела чугуна в  сталь?

8.Назвать и  охарактеризовать способы производства  стали.

9. Каковы преимущества  и недостатки способа производства стали в мартеновских печах?

10.В чем  заключается операция «дегазация стали»?

Дополнительная  литература

1.Бурла М.П., Гушан В.А., Казмалы И.М.. Экономика Приднестровья на переходном этапе Тирасполь.:ИПЦ «Шериф», 2000

 

Тема 11.Основы технологии машиностроения

План лекции

11.1.Технологическая схема машиностроительного завода

11.2. Сущность литейного производства. Методы литья

11.3. Методы обработки металла давлением (прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка)

11.4. Сущность процесса сборки

11.5. Виды и организационные формы процесса сборки

11.6. Пути повышения эффективности сборки

11.1.Технологическая схема машиностроительного завода

Машиностроение является ведущей отраслью современной промышленности. Значение машиностроения в народном хозяйстве определяется тем, что оно создает один из важнейших элементов производительных сил- орудия труда. В силу разнообразных орудий производства и общественного разделения труда машиностроение подразделяется на отдельные отрасли, из которых главными являются: станкостроение, тяжелое машиностроение, транспортное, энергетическое, сельскохозяйственное, атомное.

В каждой отрасли машиностроения существуют свои специфические технологические методы и приемы, однако в целом для машиностроения характерна общность сырьевых материалов (черные и цветные металлы, их сплавы и идентичность основных технологических принципов превращения их в детали (литье, ковка, штамповка, обработка резанием),а деталей в изделие (сварка, сборка).

В производственных процессах машиностроения используются основные принципы рациональной организации производства.

На  машиностроительных заводах различают  следующие основные цехи:

• заготовительные: чугунолитейный, сталелитейный, кузнечно-прессовый;
• обрабатывающие: механический, термический;
• выпускающие продукцию: сборочный.

Организация промышленного производства построена по одному из принципов  –технологическому, предметному или  смешанному. Выше приведенное разделение основных цехов присуще при технологическом принципе организации производства. При предметном принципе организации производства оборудование для изготовления конкретных деталей или сборочных единиц сосредотачивается в отдельных цехах предприятия. При смешанном принципе – в отдельных цехах проводится обработка технологически однородных частей и выполнение однотипных технологических процессов и операций.

В остальном структура машинного производства мало чем отличается от других производств, т.е. есть вспомогательные цехи и побочные цехи, различные службы и хозяйства, органы управления предприятием, которые осуществляют организацию производственного процесса и его контроль, обеспечивают разработку технической документации и технологической оснастки, бухгалтерский учет, сбыт готовой продукции.

Таким образом, машиностроительное предприятие  представляет собой совокупность ряда производств, связанных единым технологическим  процессом. В зависимости от масштабов производства, возможностей кооперирования с другими предприятиями и от ряда других технико-экономических условий машиностроительный завод либо сам осуществляет весь технологический процесс, т.е. изготовляет все детали машины и производит ее сборку, либо изготовляет лишь основные узлы машины, а детали и полуфабрикаты (литье, поковки) получает с других специализированных предприятий и в своих цехах производит только их обработку и последующую сборку. Технологическая схема машиностроительного завода следующая: сырье и топливо из шихтарных дворов, где их хранят и соответствующим образом подготавливают для производства поступают в литейные цехи, производящие отливки. Полученное литье направляют в механический цех, туда же поступают и заготовки, изготовленные ковкой и штамповкой в кузнечно-прессовом цехе. В механическом цехе производят дальнейшую обработку заготовок резанием на различных металлорежущих станках. Кроме обработки литых и кованных заготовок на металлорежущих станках изготовляют детали из проката. Детали, требующие термической обработки, направляют в термический цех.