Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема "Проект термического отделения высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Годовая программа 150 тысяч тонн"

Оглавление

Аннотация

1. Общая часть

1.1 Введение

1.2 Требования, предъявляемые к электротехническим анизотропным сталям согласно ГОСТ 21427.1 – 83

1.3 Патентный поиск

1.4 Обоснование строительства отделения

2. Технологическая часть

2.1 Выбор марки стали

2.2 Магнитные свойства

2.3 Формирование структуры и текстуры анизотропной электротехнической стали

2.3.1 Текстура анизотропной электротехнической стали

2.3.2 Фазовые и структурные превращения в анизотропной электротехнической стали

2.3.3 Процесс образования ребровой текстуры в электротехнических сталях

2.4 Технологический процесс

2.4.1 Технико - экономическое обоснование выбранной технологии

3. Расчет оборудования и проектирование термического отделения

3.1 Технико - экономическое обоснование основного, дополнительного и вспомогательного оборудования

3.2 Тепловой расчет термоагрегата

3.3 Расчет электрических нагревателей

3.4 Расчет количества оборудования по нормам времени и укрупненным показателям

3.5 Расчет производственных площадей, планировка отделения

4. Влияние скорости нагрева на величину зерна перед вторичной рекристаллизацией

4.1 Материал и обработка

4.2 Метод исследования микроструктуры

4.3 Исследование микроструктуры

5. Механизация и автоматизация

6. Организация труда и управление отделением

6.1 Научная организация труда в проектируемом отделении

6.2 Управление проектируемым объектом

7. Экономическая часть

7.1 Расчет капитальных вложений

7.1.1 Капитальные затраты на возведение здания

7.1.2 Капитальные затраты на возведение сооружений

7.1.3 Капитальные затраты на силовые машины и силовое оборудование

7.1.4 Капитальные затраты на рабочее оборудование

7.2 Энергетика отделения

7.3 Определение штатов обслуживающего персонала

7.3.1 Баланс использования рабочего времени

7.4 Расчет фонда заработной платы

7.4.1 Фонд заработной платы рабочих, работающих по сменам

7.4.2 Фонд заработной платы ИТР

7.5 Калькуляция себестоимости термической обработки

8. Безопасность жизнедеятельности

8.1 Краткая характеристика производственных зданий

8.1.1 Перечень основного и вспомогательного оборудования

8.2 Мероприятия по защите производственного персонала от опасностей и вредностей

8.3 Специальные требования безопасности при эксплуатации колпаковых печей

8.4 Расчёт сопротивления заземляющего устройства

8.5 Опасные и вредные производственные факторы

9. Гражданская оборона

9.1 Оценка устойчивости здания термического отделения к воздействию ударной волны

9.2 Защита производственного персонала в условиях чрезвычайных ситуаций

Библиографический список

анизотропный электротехнический сталь рекристаллизация

Аннотация

В представленном дипломном проекте выполнена проектировка, и расчет термического отделения для высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали применительно к условиям АО НЛМК, с годовой программой 150 тыс. тонн. Представлен обзор действующего парка печей и предложения по техническому перевооружению отделения отжига. В ходе дипломного проектирования была проведена патентная проработка. Выполнен обзор реферативных журналов за 1999 – 2004 гг. Некоторые из них рассмотрены в данном проекте. Рассмотрены вопросы охраны труда и методы организации работы по обеспечению безопасности труда и обеспечению пожаро взрывобезопасности. В дипломном проекте представлено: таблиц – 32; рис. 12, чертежей – 10. Библиографический список литературы – 27 названий. Количество страниц – 114.

Abstract

In this diploma project a design of a thermal compartment of ablest furnace for electro technical steel which is suitable for the Novolipetsk Iron & Steel Corporation, the anmid average output of which is 150 thousand tonn. Here is a review of working furnaces and some proposals concerning the technical re-equipment of this thermal compartment of a blast furnace. A review of all scientific magazines 1999 – 2003 in retrospect is done and some problems are under discussion in this very project. Safely measures are envisaged in order to prevent any case of fine or explosion.

In this diploma project there are 32 harts, fig. 12, 10 working drawings. Bibliography includes 27 items, the project includes 114 pages.

1. Общая часть

1.1 Введение

Электротехнические стали являются основным классом магнитно мягких материалов, используемых в машиностроении и трансформаторостроении. Широкое применение электротехнических сталей в этой области техники обусловлено высоким уровнем магнитных свойств и относительно низкой стоимостью по сравнению с другими магнитно мягкими материалами.

При непрерывном развитии техники, быстром увеличении производства электроэнергии значительно расширяется, область применения электротехнической стали. Сама технология производства электротехнической стали значительно изменилась. Рулонная холоднокатаная текстурованная и нетекстурованная доминирует над листовой горячекатаной сталью. Созданы и проектируются, новые марки стали с улучшенными магнитными свойствами.

Высокие магнитные свойства готовой электротехнической анизотропной стали, обеспечивается наличием в стали совершенной кристаллографической текстуры (110) [001] (ребровая текстура, текстура Госса), которая формируется в процессе вторичной рекристаллизации при высокотемпературном отжиге. Для протекания вторичной рекристаллизации необходимо, во-первых, создание уже при горячей прокатке стали определённой структурной и текстурной неоднородности и, во-вторых, наличие в металле дисперсных частиц ингибиторной фазы.

Получение необходимой кристаллографической текстуры в электротехнической анизотропной стали, достигается посредством реализации механизма структурной наследственности. Ингибиторная фаза задерживает нормальный рост зёрен, позволяя реализоваться процессу вторичной рекристаллизации.

В настоящее время существует три основных варианта производства электротехнической анизотропной стали: сульфидный, нитридный, сульфанитридный. Эти варианты отличаются химическими составами и режимами обработки.

Сульфидный вариант самый распространённый. Ингибиторной фазой в данной стали, является сульфид марганца. Основными технологическими операциями при производстве стали, по сульфидному варианту являются ограничение концентрации марганца, высокотемпературный нагрев перед горячей прокаткой, горячая прокатка, две холодные прокатки, разделённые рекристаллизационным отжигом. Конечная десульфурация металла до содержания серы 0,002% производится при высокотемпературном отжиге. Готовая сталь имеет магнитную индукцию в поле 800 А/м – 1,81 – 1,84 Тл.

Сталь нитридного варианта имеет повышенное содержание углерода, азота и меди. Ингибиторной фазой является нитрид алюминия. Основные операции после горячей прокатке – первая холодная прокатка, вторая холодная прокатка и высокотемпературный отжиг. Магнитная индукция в поле 800 А/м – 1,85 – 1,89 Тл. При этом способе содержание азота в стали, колеблется в пределах 0,006 – 0,010%, алюминия 0,010 – 0,020%, а содержание серы, кислорода и других примесей должно быть минимальным (около 0,002 – 0,003%). Существенным отличием стали нитридного варианта от сульфидного является более низкий нагрев металла перед горячей прокаткой: (1250 °С, против 1400 °С).

Сталь сульфо-нитридного варианта имеет повышенное содержание (по сравнению с сульфидными) углерода и алюминия. Основные операции после горячей прокатки – нормализация, однократная холодная прокатка, обезуглероживающий отжиг и высокотемпературный отжиг. Магнитные индукции в поле 800 А/м – 1,89 – 1,94 Тл – являются самыми высокими для готовой стали, что обеспечивается за счёт формирования сверхплотной дисперсной ингибиторной фазы в процессе термообработок (а не при горячей прокатке) и мощного силового воздействия на текстуру стали, каковой является однократная прокатка. Принципиально важным в данной технологии является наличие высокотемпературного нормализирующего отжига (1120 °С – 1150 °С) с жёстко регламентированным режимом охлаждения.

Производство холоднокатаной электротехнической анизотропной стали, получает все большее распространение за рубежом. В больших количествах холоднокатаная сталь производится в США, Великобритании, ФРГ, Франции, Японии и Швеции.

По выпуску электротехнической анизотропной стали Россия занимает одно из ведущих мест в мире. Из нее делают сердечники для трансформаторов. Сердечники подвергаются перемагничиванию переменными токами. Изготовление сердечников из хорошо текстурованных сталей позволяет сократить габариты и вес трансформаторов, повысить их коэффициент полезного действия.

На первом месте в России по выпуску электротехнической анизотропной стали, находится Новолипецкий металлургический комбинат. Качество стали, выпускаемой НЛМК, удовлетворяет требованиям мировых стандартов. НЛМК экспортирует электротехническую анизотропную сталь во многие страны мира.

Повышение качества стали, связано, прежде всего, с уменьшением общих удельных потерь. Чтобы уменьшить эти потери детали машин и трансформаторов изготавливают из тонких листов толщиной от 0,15 до 0,35 мм. Эти листы имеют электроизоляционную оболочку. Применяют различные типы изоляций на поверхности анизотропных электротехнических сталей [1].

Электроизоляционное покрытие наносится с целью улучшения магнитных характеристик стали, уменьшения общих удельных потерь в стали, снижения шума в сердечниках трансформаторов большой мощности и размеров [1].

В целях более рационального использования электротехнической анизотропной стали, механизации, и автоматизации технологических процессов изготовления трансформаторов требуется, чтобы сталь готовилась в виде ленты. Ввиду этого электротехническая промышленность требует поставлять сталь в виде ленты. [1]. Ввод нового, более современного оборудования, а также совершенствование технологии выплавки стали, и других мероприятий способствует, значительному улучшению качества анизотропной электротехнической стали.

1.2 Требования, предъявляемые к электротехническим анизотропным сталям согласно ГОСТ 21427.1 – 83

Изделия из электротехнической стали, работают в переменных магнитных полях, следовательно, генерируются вихревые токи. Они подвергаются быстрому перемагничиванию. Одним из основных требований, предъявляемых к электротехническим сталям, является минимальная величина потерь мощности на возбуждение вихревых токов и подмагничивание, отнесённая к единице массы стали – это ваттные потери или удельные потери. Свойства стали, определяются величиной и формой зёрен, текстурой, которые зависят от химического состава металла, от величины обжатий при холодной и горячей прокатке и термообработки. У электротехнической анизотропной стали большая величина магнитной проницаемости.

Электротехническую анизотропную сталь подразделяют:

по точности изготовления по толщине:

нормальной точности – Н,

повышенной точности – П

по точности изготовления по ширине:

нормальной точности,

повышенной точности – Ш;

по неплоскостности: на классы 1 и 2;

по серповидности (для рулонной стали и ленты):

нормальной точности,

повышенной точности – С;

по виду покрытия:

без покрытия (с металлической поверхностью),

без электроизоляционного покрытия (без дополнительного нанесения изоляции, но с грунтовым слоем) – БП,

с электроизоляционным термостойким покрытием – ЭТ,

с изоляционным покрытием, не ухудшающим штампуемость – М (мягкое),

с электроизоляционным термостойким покрытием, улучшающим штампуемость – ТШ,

электроизоляционным нетермостойким покрытием, улучшающим штампуемость – НШ;

по коэффициенту заполнения стали с покрытием на группы: А и Б;

по уровню остаточных напряжений:

с нормированными напряжениями – ОН,

без нормирования напряжений.

Рулонную сталь изготовляют толщиной 0,15, 0,27; 0,30; 0,35; 0,50; 0,70 и 0,80 мм и шириной 650, 700, 750, 800, 865 и 1000 мм.

Размеры листов должны соответствовать указанным в таблице 1.

Таблица 1. Размеры листов

Резаную ленту изготовляют толщиной 0,15, 0,27; 0,30; 0,35 и 0,50 мм, шириной 90; 170; 180; 190; 200; 240; 250; 300; 325; 360; 400; 465 и 500 мм.

К основным требованиям относится также фиксированное содержание химических элементов, включений. Сталь должна содержать как можно меньшее количество вредных примесей.

В настоящее время во всех странах принят следующий химический состав электротехнической анизотропной стали в слитках (слябах):

Таблица 2. Содержание элементов в стали

Таблица 3. Влияние величины зерна на магнитные свойства электротехнической анизотропной стали

Листы, рулонную сталь и ленты изготавливают с обрезными кромками. Предельные отклонения рулонной стали и листов не должны превышать по ширине: нормальной точности +0,5%; повышенной точности +1,0 мм. Предельные отклонения листов по длине не должны превышать 0,5%.