Получение листов из порошка нержавеющей стали
Московская Государственная академия
Тонкой
химической технологии
им. М. В. Ломоносова
Кафедра
химии и технологии
наноразмерных и композиционных
материалов
Курсовая
работа на тему:
«Получение
листов из порошка
нержавеющей стали».
Москва 2011 г.
Содержание
1. Общая характеристика производства.
Производственный участок: участок получения листов из порошка нержавеющей стали.
2. Характеристика производимой продукции.
В
результате производства необходимо получить
листы толщиной 1мм, с относительной
плотностью 0,95.
3. Характеристика сырья.
В качестве исходного сырья используется порошок нержавеющей стали.
Характеристика порошка: марка ПРХ18Н10.
Классификация: нержавеющая хромоникелевая сталь.
Состав:
Так же в данной работе в шихту вводят пластификатор - стеарат цинка, в количестве 1%масс.
Хим. формула: Zn(C18H35O2)2.
Внешний вид – белый порошок [1].
4. Описание технологического процесса и схемы.
4.1 Схема технологического процесса:
4.2.Описание технологического процесса.
1.Перемешивание порошка с пластификатором.
Вследствие трения частиц порошка уплотнение порошка происходит неравномерно по объему. Для получения более плотного и компактного изделия в порошок нержавеющей стали вводят пластификатор - стеарат цинка в количестве 1%масс. Хим. формула: Zn(C18H35O2)2.
Процесс смешения ведется в течение 30 мин, с частотой вращения барабана смесителя – 45 об/мин. Смазка при прессовании выдавливается к стенкам, уменьшая трение частиц порошка о стенки.
Смешивание
порошка нержавеющей стали и пластификатора
проводят в смесителе типа «пьяная бочка».
Смеситель "пьяная " бочка состоит
из емкости, закрепленной под наклоном
на валу, который вращается в подшипниковых
узлах. Процесс смешивания осуществляется
следующим образом - мотор-редуктор приводит
во вращение вал, на котором закреплена
емкость смесителя.
2. Прокатка.
В данной работе
осуществляется непрерывная холодная
прокатка с вертикальной подачей
порошка [2].
Рис. 2. Схема
устройства для регулирования подачи
порошка в стан.
Данная схема характерна наличием механического устройства, регулирующего расход порошка из бункера. Подача порошка осуществляется шнеком, имеющим фрикционный привод, с помощью которого можно бесступенчато изменять расход порошка. Вращение рабочих валков обеспечивает привод от двигателей постоянного тока. Скорость прокатки контролируется скоростью работы валков[2].
В данной работе используется прокатный стан двухвалковый 210-350 [3].
На
выходе из стана получаем сырой катаный
лист, который направляется на резку,
а потом на склад заготовок, так как в данном
производстве используется печь периодического
действия. Прокатный стан осуществляет
свою работу в ночную смену, направляя
готовые сырые листы на склад заготовок,
для спекания, которое осуществляется
в дневную смену.
3. Резка листа на габаритные размеры.
При выходе листа с прокатного стана он по конвейеру направляется на резку по длине, выполняемую на отрезных станках. Станок представляет собой стол, над которым резку осуществляет алмазный диск.
Рис. 3. Станок для резки SM – 800
При выполнении данной операции побочным – продуктом является воздушно – пылевой выброс, направляемый на спекание.
После получения листа с заданным размером по длине готовый лист отправляется на склад. При работе дневной смены листы берутся со склада и отправляются на операцию спекания.
4. Спекание в вакуумной печи сопротивления периодического действия.
Принцип
рабаты данной печи заключается в
наличии герметичной
Для спекания сырого катаного листа используем камерную вакуумную электрическую печь сопротивления периодического действия ИШВ – 2,5. Загрузка и выгрузка садки в данной печи осуществляется порциями без нарушения вакуума в нагревательной камере [4].
Со склада заготовок берут лист для операции спекания. Исходный лист загружают в садке через дверцу печи поз. 6. в печь, располагая садку на выдвижном поде поз. 5. Далее осуществляется нагрев печи. Когда температура достигает отметки 300 0С, происходит процесс образования паров пластификатора, отвод которых из печи осуществляется дополнительным введением конденсатора. После отвода паров они повторно попадают на операцию смешение. Далее происходит непосредственное спекание до температуры 1300 0С. После операции спекания готовый лист выгружают из печи, и направляют на последующие операции.
Рис. 4. Внешний вид вакуумной камерной электропечи.
1 - нагреватели;
2 - огнеупорная кладка; 3 - теплоизоляция;
4 - термопара; 5 - выдвижной под; 6 - дверца;
7 – спекаемый лист; 8 - защитный муфель;
9 - подвод защитной атмосферы; 10 - механизм
перемещения дверцы; 11 - привод механизма
перемещения дверцы; 12 - гибкое прижимное
уплотнение по периметру дверцы; 13 - песок.
В
результате спекания получаем катаный
пористый лист.
5. Уплотняющая прокатка.
В некоторых случаях после спекания применяют ещё одну или несколько
повторных уплотняющих прокаток и спеканий, обеспечивающих получение
заготовки с заданными свойствами.
Рис. 5. Схема валков рабочей клети двухвалкового стана.
В данной работе необходима уплотняющая горячая прокатка, сразу после спекания для уменьшения пористости и получения изделия заданной относительной плотности. Проведение прокатки в горячем виде позволяет привести лист в беспористое состояние за один пропуск.
6. Отжиг.
Рис. 6. Печь с выкатным подом для термической обработки.
Заключительным
этапом термической обработки является
отжиг. В данной работе отжиг проводим
в печах с выкатным подом.
7. Дополнительная обработка спеченного листа
Дополнительной
обработкой является обрезка кромок
листа под заданный размер. Данная
операция осуществляется, как и в пункте
3 станком для резки. После данной операции
лист отправляется на склад для хранения.
5.
Контроль производства
и управления технологическим
процессом.
1. Смешение, введение пластификатора.
При
загрузке порошка в смеситель
и выгрузки порошка из смесителя
осуществляется контроль параметров технологического
процесса.
2. Прокатка.
Загрузка
порошка в бункер осуществляется
непосредственно прямо из смесителя
по конвейеру. После попадания порошка
в бункер процесс становится автоматизированным,
но весь процесс ведется под
3. Резка листа на габаритные размеры.
Данная
операция полностью автоматизирована.
4. Спекание в вакуумной печи сопротивления периодического действия.
Процесс спекания является полностью автоматизированным. Для сложных систем регулирования температуры, где необходимо управлять тремя и более нагревательными зонами, а также работой вентиляторов и других исполнительных механизмов, наиболее приемлемой окажется система с управляющим устройством в виде программируемого логического контроллера. Примером такого рода установок служит – камерная электрические печи сопротивления, используемая в нашей работе [4].
В данной печи по три зоны нагревательных элементов, поэтому для регулирования температуры необходимо три независимых канала. Одна система регулирует температуру в первой зоне нагрева (первый канал регулирования), вторая - во второй зоне нагрева (второй канал регулирования), третья - в третьей зоне нагрева (третий канал регулирования). Все системы подчиняются главному контуру управления - регулирование температуры в муфеле. Она является выходной координатой подчинённой системы регулирования температуры в печи [4].
Данные
с регулятора каждого канала регулирования
поступают сначала на контроллер, а
затем на компьютер, где обрабатываются
и хранятся с помощью определенной компьютерной
системы, приспособленной для работы с
данным технологическим процессом и выбранным
контроллером. После спекания лист
по конвейеру направляют на дополнительную
обработку.
5. Уплотняющая прокатка.
Процесс автоматизирован, но весь процесс ведется под наблюдением работника цеха.
6. Отжиг.
Контроль
работы данных механизмов осуществляется
из шкафа управления, в котором
также смонтирован
7. Дополнительная обработка спеченного листа
Процесс
является полностью автоматизированным.
6. Нормы образования отходов производства.
Охрана
окружающей среды.
Под отходами понимают остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства.
Чаще всего используют три следующих способа классификации отходов:
- По агрегатному состоянию;
- По происхождению;
- По видам
воздействия на природную
По агрегатному состоянию отходы делятся на:
- Твердые;
- Жидкие;
- Газообразные.
По происхождению различают:
- Промышленные отходы;
- Сельскохозяйственные отходы;
- Бытовые отходы.
По видам воздействия на природную среду и человека выделяют:
- Токсичные отходы;
- Радиоактивные отходы;
- Пожароопасные отходы;
- Взрывоопасные отходы;
- Самовозгорающиеся отходы;
- Коррозионные отходы;
- Реакционно-способные отходы;
- Отходы, вызывающие инфекционные заболевания;
- Опасные отходы.
Для оценки
опасности отходов для
I класс – чрезвычайно опасные отходы;
II класс – высоко опасные отходы;
III класс – умеренно опасные отходы;
IV класс – мало опасные
отходы;
В данном производстве на операциях смешения и прокатки возможно получение твердых и газообразных промышленных отходов, которые должны пройти необходимую очистку.
На операции спекания возможно появление газообразных промышленных отходов, вследствие отхода газообразных примесей из полученной заготовки. Вакуумная электропечь является одной из самых безопасной и безвредных с точки зрения воздействия на окружающую среду.
На операции получения дополнительной обработки возможно появление твердых промышленных отходов, которыми являются обрезанные кромки листа.
В
результате приходим к выводу, что
данное производство представляет ограниченное
воздействие на окружающую среду
и является полностью контролируемым
в этом отношении. В данном случае
отходы с точки зрения воздействия
на окружающую среду относятся к классу
IV и являются мало опасными.
7. Возможные неполадки в работе и способы их ликвидации
Неполадки в работе могут быть вызваны в основном только выходом из строя используемого оборудования, либо человеческим фактором. При выходе из строя оборудования необходима его полная диагностика и исправность причины поломки.
Так,
к примеру, на операции прокатки возможен
износ валков и необходима замена
их на новые.
8.
Технические характеристики
используемых на производстве
аппаратов и машин.
Смеситель: «Пьяная Бочка».
Марка: С50
Технические характеристики:
Объем……………………………..
Материал…………………………
Частота вращения………………..45 об./мин
Питание…………………………..
Мощность двигателя…
Габариты…………………………
Масса……………………………...
Камерная вакуумная электрическая печь сопротивления периодического действия. Марка: ИШВ – 2,5
Технические характеристики:
Установленная мощность, кВт…………………….170
Используемая рабочая температура, 0С…………..1251
Рабочий вакуум, мм.рт.ст. (Па)……………………220; 2,2*104
Размеры рабочего пространства
Диаметр, мм……………………………………...
Высота, мм……………………………………….600
Данные питающего генератотора
Мощность, кВт…………………………………..100
Напряжение, В…………………………………..400
Частота, Гц ……………………………………..
Масса печи, т ……………………………………….4,5
Прокатный стан [4].
Марка: Двухвалковый 210-350
Технические характеристики:
Размеры проката:
Толщина листа………………………………………………...2мм
Ширина листа………………
Скорость
прокатки……………………………………………………
Диаметр
валков……………………………………………………….
Наибольшее усилие на валках……………………………………….600кН
Мощность
электродвигателя……………………………………
Станок для резки.
Марка: SM – 800
Технические характеристики:
Глубина реза………………………………………………..3мм
Длина реза…………………………………………………..500мм
Номинальное напряжение…………………………………220В
Мощность……………………………
Скорость вращения……
Диаметр отрезного круга…………………………………..350мм
Габаритные
Вес…………………………………………
Печь для отжига.
Тип печи: КЭСмвп-10000N
Технические характеристики:
Размеры ( Ш х Гл х В ), мм.:
Рабочая камера……………………………………………………. 1800x3700x1500
Печь………………………………………………………
Мощность, кВт……………………………………………………. 400
Вес, кг……………………………………………………………… 18000
Тмах, град…………………………………………………………. 1250
Нагрев…………………………………………………
9.Список использованной литературы
[1]. «Металлические порошки и порошковые материалы»: справочник / Б.Н. Бабич, Е.В. Вершинина, В.А. Глебов и др.; под редакцией Ю.В. Левинского. – М.: ЭКОМЕТ, 2005.
[2]. Виноградов Г. А, Семенов Ю. Н. «Прокатка металлических порошков» 1969г.
[3]. Кипарисов С. С., Падалко О. В. «Оборудование предприятий порошковой металлургии» 1988г.
[4]. Лейканд М.
С. «Вакуумные электрические печи» 1977г
10.
Аппаратурно-технологическая
схема.
пары
пластификатора
| |
||||||
| 6 | Печь с выкатным подом | 1 | КЭСмвп-10000N | |||
| 5 | Чистовая клеть | 1 | Двухвалковый 210-350 | |||
| 4 | Вакуумная камерная электропечь | 1 | ИШВ – 2,5 | |||
| 3 | Станок для резки | 1 | SM – 800 | |||
| 2 | Черновая клеть | 1 | Двухвалковый 210-350 | |||
| 1 | Смеситель «пьяная бочка» | 1 | С50 | |||
| Позиция | Наименование | Количество | Примечание | |||
| Изм. | ||||||
| выполнил | Курочкина А. О. | Спецификация | лист | листов | Прим. | |
| проверил | Падалко О. В. | 1 | 1 | |||
11. Спецификация
