Разработка технологии изготовления шатуна

         Мы будем рассматривать открытый способ добычи железной руды. Открытая разработка (добыча) - наиболее дешевый способ, поскольку при этом используется мощное производственное оборудование, позволяющее за смену извлекать большое количество полезного ископаемого . Условия работы при открытой разработке менее опасны для здоровья работающих, причем требуется меньшая численность контролирующего персонала, чем при подземной добыче. В процессе открытой разработки первоначально проводят вскрышные работы, т.е. удаление пустых пород, покрывающих залежь. Во многих крупных открытых рудниках существует разветвленная сеть рельсовых путей, по которым на грузовых составах, ведомых электровозами или локомотивами на аккумуляторах, перевозятся сотни тонн руды. В настоящее время для погрузки породы и руды используются механические погрузочные машины и автоматические погрузчики. Механические погрузочные машины подбирают материал и грузят в вагонетку. Автоматические погрузчики на колесном или гусеничном ходу внедряют кромку погрузочного органа достаточно далеко в отбитый материал, загребные лапы непрерывно подают его на цепной или ленточный конвейер, который выгружает руду со скоростью от 4 до 10 т/мин. В выработках, не оборудованных рельсовыми путями, автоматические погрузочные машины загружают материал в автомобили с конвейерами в донной части. Эти доставочные машины перевозят материал от пункта погрузки к распределительной станции системы ленточных конвейеров, транспортирующих его непосредственно на поверхность или к стволу для последующего подъема. Крутонаклонные ленточные конвейеры могут перемещать породу под углом 30-40°.. Погрузка и транспортировка отбитого материала составляют один из наиболее дорогостоящих процессов добычи, особенно по мере увеличения глубины горных работ и их удаления от выработок, имеющих выход на поверхность.

         В настоящее время открытым способом добывают основную массу полезных ископаемых, в том числе около 80 % железорудного сырья, примерно 60 % марганцевых руд и почти 70 % руд цветных металлов, что объясняется большей экономической эффективностью открытых разработок по сравнению с подземными.

2.4. Дробление и сортировка железных руд

Подготовка руд к плавке осуществляется для повышения производительности , снижения расхода кокса и улучшения качества . Цель этой подготовки - увеличение содержания железа в шихте и уменьшение в ней вредных примесей -серы, фосфора, повышение ее однородности по кусковатости и химическому составу. Метод подготовки добываемой руды зависит от ее качества. Дробление и сортировка руд по крупности служат для получения кусков оптимальной для плавки величины. Дробление руды осуществляется на щековых или конусных дробилках, а также в шаровых мельницах и других агрегатах. Размельченную руду сортируют по крупности грохочением, подобным просеиванию, на различных по конструкции классификаторах и гидроциклонах. Дробление и сортировка руд по крупности служат для получения кусков оптимальной для плавки величины.

Дробление осуществляется на специальных машинах — дробилках.При дроблении              руды образуется некоторое количество мелочи, затрудняющей процесс плавки руды.

Самыми распространенными видами дробилок являются:

• конусные;
• щековые дробилки;
• валковые;
• молотковые.

5. Обогащение железной руды.

Обогащением руды называется операция, увеличивающая содержание железа или снижающая содержание вредных примесей в руде.

Бедная железом и содержащая вредные примеси железная руда подвергается обогащению с целью увеличения в ней процентного содержания железа. В процессе обогащения из руды частично удаляется пустая порода.

Сначала проводим мокрый способ обогащения в отсадочных машинах. В них имеются по крайней мере два отделения. Тяжелые частицы, попавшие в приемное отделение, скапливаются на дне; более легкие частицы всплывают. Подаваемая болотная руда захватывается подаваемой по желобу текущей водой и поступает в поверхностный слой на нижней части уклона, который стремится выплеснуться через край. Вода отмывает и уносит с собой глинистые и песчанистые примеси. Так как железная руда и содержащаяся в ней пустая порода имеют различные удельные веса, то во время отсадки более тяжелые частицы руды быстрее оседают в воде, чем более легкие зерна пустой породы. Легкий материал смешивается с верхним слоем, и поперечный поток воды сносит его через перегородку в соседнее отделение, где происходит аналогичная сепарация. Потом желоб перекрывается и обогащенная руда удаляется.

Далее, полученные крупные куски железной руды размельчаем на дробилках до получения зерен определенной величины. Образующаяся при размельчении руды мелочь просеивается на ситах, либо отделяется дутьем. После этого руда сортируется.

Из мелочи и рудной пыли получаем окатыши - полуфабрикат металлургического производства железа. Шихта, то есть смесь тонко измельчённых концентратов железосодержащих минералов, флюса (добавок, регулирующих состав продукта), и упрочняющих добавок (обычно это бентонитовая глина, будем экспериментировать), увлажняется и подвергается окатыванию во вращающихся чашах или барабанах.

В результате окатывания получают близкие к сферическим частицы диаметром 1-30 мм. Они высушиваются и обжигаются при температурах 1200-1300 C на специальных установках - обжиговых машинах. Обычно обжиговые машины представляют собой конвейер из обжиговых тележек (паллет), которые движутся по рельсам. В верхней части обжиговой машины над обжиговыми тележками располагают отопительный горн, в котором происходит сжигание газообразного, твердого или жидкого топлива и формирование теплоносителя для сушки, нагревания и обжига окатышей. Чаще же всего руду обжигают в кучах или в особых печах, например, вращательных, наподобие служащих для обжига цемента. Мы на первом этапе только подсушиваем окатыши.

Обожжённые окатыши приобретают высокую механическую прочность. При обжиге удаляется значительная часть сернистых загрязнений. При использовании окатышей исключается раздельная загрузка в печь руды и флюсов, значительно сокращается количество шлака при переработке руд с низким содержанием железа. Кроме того, повышается производительность плавки в печи.

Производится также термическая обработка руд, к которой относятся обжиг и агломерация. Благодаря обжигу в специальных печах при температуре 600-800RС из руды удаляются влага, углекислый газ, сера. В результате руда очищается и обогащается, становится более пористой и легче восстанавливается.

Агломерация заключается в спекании рудной мелочи в специальных машинах. Получающийся при этом агломерат состоит из пористых кусков руды с невысоким содержанием серы (сера частично выгорает в процессе спекания), что облегчает проникновение газов и тем повышает восстановимость руды.

6. Агломерация

        Агломерация — метод для создания предметов из порошкового материала при нагревании ниже температуры плавления, при этом происходит слипание частиц между собой из-за затвердевания легкосплавных частей материала. Агломерация является процессом подготовки железорудного сырья.

Агломерат — окускованный рудный концентрат, полученный в процессе агломерации

Окускование производят для переработки концентратов, полученных после обогащения, в кусковые материалы необходимых размеров. При агломерации шихту, состоящую из железной руды (40 - 50 %), известняка (15-20 %), возврата мелкого агломерата (29 - 39 %), коксовой мелочи (4 - 6 %), влаги (6-9 %), спекают на агломерационных машинах при (температуре 1300 ... 1500 °С. При спекании из руды удаляются вредные примеси (сера, мышьяк), разлагаются карбонаты и получается кусковой пористый офлюсованный материал – агломерат. А. включает: подготовку шихты (дозировка отдельных компонентов, смешивание, увлажнение и окомкование), спекание подготовленной шихты на англомерационных машинах, обработку горячего спека (дробление, рассев с удалением кусков до 5-10 мм, охлаждение до 100°С, сортировка). Процесс спекания тесно связан с работой узлов и агрегатов, обеспечивающих подготовку сырых материалов для А. Поэтому первостепенное значение имеет стабилизация основных входных параметров процесса (усреднение и дозировка материалов, химический состав, влажность и т.д.), которые открывают пути к комплексной автоматизации агломерационного процесса. А. осуществляется на агломерационных фабриках, в состав которых входят склады для усреднения и хранения запасов шихтовых материалов, приёмные бункера, отделения для измельчения кокса и известняка (иногда и обжига известняка), шихтовое, спекательное и обарботки готового агломерата (рис.1).

                      Рисунок 3- Процесс дробления и агломерации руды

1. пластинчатый питатель; 2- неподвижная решетка; 3- щековая дробилка; 4- валковая дробилка; 5- молотковая дробилка; 6,15- виброгрохоты; 7- реверсивный ленточный конвейер с ножами; 8- бункеры с шихтой; 9- ленточные питатели; 10- шихтосмесситель; 11- гранулятор; 12- агломерационная машина; 13- роторная дробилка; 14- зубчатая дробилка

         2.7. Производство стали в дуговых электропечах

        Сталь, полученная в дуговых электропечах отличается низким содержанием серы, фосфора и неметаллических включений. Содержание легирующих элементов остается достаточно высоким. Процесс электроплавки отличается возможностью регулирования температуры и состава металла. В дуговых электропечах производят, в основном, высоколегированные, инструментальные, нержавеющие, шарикоподшипниковые, жаропрочные и жаростойкие стали.

        Технология плавки. Плавка в дуговой печи начинается с заправки печи. Жидкоподвижные нагретые шлаки сильно разъедают футеровку, которая может быть повреждена и при загрузке. Если подина печи во время не будет закрыта слоем жидкого металла и шлака, то она может быть повреждена дугами. Поэтому перед началом плавки производят ремонт – заправку подины. Перед заправкой с поверхности подины удаляют остатки шлака и металла. На поврежденные места подины и откосов – места перехода подины в стены печи – забрасывают сухой магнезитовый порошок, а в случае больших повреждений – порошок с добавкой пека или смолы.

Заправку производят заправочной машиной, выбрасывающей через. насадку при помощи сжатого воздуха заправочные материалы, или, разбрасывающей материалы по окружности с быстро вращающегося диска, который опускается в открытую печь сверху. Основные преимущества способа получения стали в электрических печах - возможность создания высокой температуры в плавильном пространстве печи (более 2000 'С) и выплавки стали и сплавов любого состава; использование известкового шлака (до 50...60 % СаО), способствующего хорошему очищению металла от вредных примесей - серы и фосфора; возможность ведения плавки при всех режимах и условиях производства.

                        Рисунок 4- Схематичное изображение дуговой электропечи

Дуговая печь имеет сварной стальной цилиндрический корпус со сферическим днищем, который выложен внутри огнеупорным и теплоизоляционным кирпичом. Свод печи делается съемным и имеет отверстия для электродов (угольных или графитовых диаметром 400...500 мм и длиной 2 м). Число электродов соответствует числу фаз электрического тока. Крепятся они в электродержателях и при помощи специального механизма могут перемещаться вверх и вниз. Печь имеет рабочее окно и выпускное отверстие. Устанавливается печь на дугообразных полозьях и с помощью двигателя поворачивается в сторону выпускного отверстия со сливным желобом. 

          2.8. Машина непрерывного литья заготовок

МНЛЗ состоит из сталеразливочного и промежуточного ковшей, водоохлаждаемого кристаллизатора, системы вторичного охлаждения, устройства для вытягивания, оборудования для резки и перемещения слитка.

После выпуска металла из сталеплавильного агрегата, доводки по химическому составу и температуре на АКП, ковш поднимается литейным краном на поворотный стенд МНЛЗ. Поворотный стенд представляет собой вращающуюся конструкцию с двумя позициями для установки ковшей. После опустошения ковша в позиции разливки, стенд поворачивается на 180° и уже полный ковш находится в позиции разливки. После открытия шибера ковша, жидкий металл начинает поступать в промежуточный ковш. Промежуточный ковш является своего рода буфером между ковшом и кристаллизатором. После открытия стопора (стопорный механизм позволяет плавно регулировать поток металла в кристаллизатор, поддерживая в нем постоянный уровень) пром. ковша металл поступает в кристаллизатор. Кристаллизатор представляет собой водоохлаждаемую конструкцию, которая совершает вертикальные колебания, для предотвращения застывания металла на стенках кристаллизатора. В зависимости от конструкции МНЛЗ размеры кристаллизатора могут варьироваться. В кристаллизаторе происходит застывание стенок сляба. Далее, под воздействием тянущих роликов сляб попадает в зону вторичного охлаждения (дуговой участок ручья), где на металл через форсунки разбрызгивается вода. После выхода металла на прямолинейный участок ручья, происходит отрезание слябов.

                       Рисунок 5- Схематичное изображение машины непрерывного литья заготовок: : 1 – ковш, 2 – промежуточное разливочное устройство, 3 – кристаллизатор (изложница без дна),

         4 – затвердевающий слиток, 5– тянущие валики, 6 – зона вторичного охлаждения, 7 – зона резки, 8 – газовый резак

          В зависимости от сортамента холодного проката устанавливают необходимое число клетей с таким расчетом, чтобы за один пропуск через непрерывный стан получить заданную толщину проката. Трехклетевые непрерывные станы допускают прокатку полосы за один пропуск через стан с суммарным обжатием 45-60% ;четырехклетевые непрерывные станы допускают за один пропуск через стан суммарное обжатие полосы 70-80% и пятиклетевые - суммарное обжатие полосы за пропуск до 90%.

           2.9. Прокат и резка стали.

        Прокатный стан — комплекс оборудования, в котором происходит пластическая деформация металла между вращающимися валками.

        Прокатка металлов является таким видом пластической обработки, когда заготовка обжимается (сдавливается), проходя в зазор между вращающимися валками, при этом, она уменьшается в своём поперечном сечении и увеличивается в длину. Существует  три вида прокатки.