Современные тенденции развития производства метизов

СОДЕРЖАНИЕ

Введение...................................................................................................................3

1. Современные тенденции  развития производства метизов…………………..4

1.1. Метизы………………………………………………………………………4

1.2. Стандарт метизного производства………………………………………...5

1.3 Международные стандарты  ISO…………………………………………...7

1.4 Современная тенденция  производства метизов…………………………...8

2. Пути сокращения  расходов энергетических и материальных  ресурсов в процессе выплавки  стали………………………………………………………..11

2.1 Энергосбережение  в металлургии………………………………………...11

2.2 Повышение  эффективности производства через  снижение материалоемкости и  энергоемкости…………………………………………..13

3 .Применение  установок ускоренного охлаждения  при производстве листовой стали…………………………………………………………………...15

3.1 Отделка листовой  стали…………………………………………………...15

3.2 Влияния ускоренного  охлаждения на микроструктуру  проката………..19

3.3Способы охлаждения  проката……………………………………………. 21

3.4 Конструкции  устройств для камерного охлаждения…………………….22

Заключение  …...…………………….…………………………………...………25

Список литературы………………………………………………………………26

Введение

Развитие народного  хозяйства страны в значительной мере определяется ростом объема производства металлов, расширением сортамента изделий из металлов и сплавов и повышением их качественных показателей, что в значительной мере зависит от условий пластической обработки. Знание закономерностей обработки металлов давлением помогает выбирать наиболее оптимальные режимы технологических процессов, требуемое основное и вспомогательное оборудование и технически грамотно его эксплуатировать.

Мировая металлургическая промышленность в последние 10 лет добилась значительного прогресса в расширении сортамента и повышении качества продукции.

Стоит также ожидать, что в ближайшем будущем металлургия будет развиваться активнее, для этого есть основания, которые будут рассказаны  в моем реферате.

В данном реферате я рассмотрел 3 вопроса. Я считаю, что они являются актуальными  и довольно интересными. Целью этого реферата является:  
- раскрытие основных моментов в металлургии;

- перспективы  развития инновационных и энергосберегающих технологий;

-описание и  оценка современных технологий  в металлургии  нашей и зарубежных  странах

Основной задачей, является рассмотрение таких вопросов как:

1. Современные тенденции развития  производства метизов

2. Пути сокращения расходов энергетических  и материальных ресурсов в  процессе выплавки стали

3 .Применение установок ускоренного  охлаждения при производстве  листовой стали

1. Современные тенденции развития производства метизов

1.1. Метизы.

Слово «метизы» представляет собой аббревиатуру выражения «металлические изделия» и включает в себя очень  обширный спектр товаров из металла. По определению метизы – это стандартизированные металлические изделия с разнообразной номенклатурой. К таким изделиям условно относится продукция высокого передела черной металлургии. Продукция используется в строительстве, сельском хозяйстве а также за другими назначениями.

Метизы можно разделить по назначению:

• Широкого назначения - изделия, которые изготавливают  из металла и применяют в повседневной жизни. Это различные ножницы  и ножи, разнообразные пилы, шары для помола, которые используются на мельницах, предметы сельскохозяйственного  назначения (вилы, подойники) и многое другое.

• Промышленные – это  заклепки, костыли, которые применяются  в железнодорожном строительстве, телеграфные и телефонные крючья, металлическая проволока, стальная лента, канаты, сетка, гвозди. Кроме  того, к метизам промышленного назначения относятся так же: различные крепежные детали, пружинные шайбы, разводные шплинты, винты, шурупы, шпильки, гайки, болты.

Чаще всего, встречаются  метизы со следующими видами покрытия:

• Горячеоцинкованное покрытие метизы получают при погружении изделия в расплавленный цинк, температура которого колеблется от 450 до 480 градусов Целсия. Толщина полученного покрытия метизов - от 50 до 150 мкм.

• Электрооцинкованное  покрытие метизы получают с помощью  гальванизации. Толщина же такого покрытия метизов - от 5 до 35 мкм.

• Желтопасированное  покрытие метизов можно получить при пассировании изделия в хромовой кислоте. В итоге получают хроматную  пленку, которая повышает антикоррозийную  устойчивость изделия.

• Фосфарированное покрытие метизов также показывает хорошие антикоррозийные качества и повышает адгезию лакокрасочных изделий.

1.2. Стандарт метизного производства

Возможность унифицирования резьб еще не означает их общую  унификацию, поскольку каждый производитель  раньше был заинтересован иметь собственные стандарты. Со временем появилась настоятельная потребность создания ряда государственных или международных стандартов. Первый важный шаг в этом направлении был сделан в Великобритании в 1841 г., когда Дж. Витворт представил Институту гражданских инженеров свой доклад под названием "Система унифицирования винтовых резьб".

Витворт предлагал установить для болтов и винтов данного размера  единообразие таких параметров резьбы, как профиль, шаг и высота профиля. Он рекомендовал, чтобы угол профиля (угол между сторонами соседних витков) был равен 55°, а число витков на один дюйм должно определяться диаметром болта или винта. Вершины витков резьбы и основания впадин должны быть закруглены на 1/6 высоты исходного профиля. К 1881 г. система Витворта была принята в качестве британского стандарта.

В США стандартизация начала проводиться в 1864 г. У. Селлерс, производитель металлорежущих инструментов в Филадельфии, убедил Институт Франклина  учредить комиссию, ответственную за разработку государственных стандартов. У Селлерса было несколько поправок к системе Витворта. Он считал, что угол профиля 55° трудно измерить, и поэтому предлагал заменить его на 60°. К тому же он полагал, что при таком угле резьба будет прочнее. Селлерс также предложил резьбу с уплощенными вершинами витков и основаниями впадин, поскольку, по его мнению, предусматриваемое в стандарте Витворта закругление этих участков профиля приводило к неопределенности соответствия между болтом и гайкой и снижало прочность резьбы.

Институт Франклина принял систему Селлерса и рекомендовал ее в качестве государственного стандарта, гласящего: "Профиль винтовых резьб должен иметь прямые края, образующие угол 60°, поверхность вершин и впадин должна быть плоской и составлять 1/8 шага". К концу XIX столетия система Селлерса уже обрела статус стандарта не только в США, но и во многих европейских странах.

Резьбы на болтах стандартизованы. В Великобритании принят стандарт на резьбы, предложенный в 1841 г. Дж. Витвортом, а в США - стандарт, предложенный в 1864 г. У. Селлерсом. Унифицированная система резьб, которая включает элементы обоих указанных стандартов, была введена в 1948 г. и получила распространение в США, Канаде и Великобритании. Стандартная система метрической резьбы, разработанная Международной организацией по стандартизации (ISO), была принята в 1964 г. Она получила распространение в странах, использующих метрическую систему мер. Оптимальная метрическая система крепежных изделий, предложенная Институтом промышленных крепежных изделий в 1971 г. как усовершенствованный вариант стандарта ISO, легла в основу системы Американского национального института стандартов (ANSI/ISO) и стала международным стандартом метрической резьбы.

Несовместимость систем Витворта и Селлерса стала причиной многих технических осложнений в годы первой и второй мировых войн, когда американская и английская армии сталкивались с необходимостью иметь взаимозаменяемые части вооружения. Начиная с 1918 и вплоть до 1948 г. обе страны делали попытки привести две системы в соответствие. На конференции, состоявшейся в 1948 г. в Вашингтоне, США, Канада и Великобритания приняли Унифицированную систему резьбы, которая включала элементы как системы Витворта, так и системы Селлерса. Существенную роль в стандартизации дюймовой винтовой резьбы сыграл Институт промышленных крепежных изделий, созданный ведущими североамериканскими фирмами, специализирующимися на производстве крепежных деталей.

1.3 Международные стандарты  ISO

В том же году Международная  организация по стандартизации ИСО (ISO) приступила к разработке системы стандартизации винтовых резьб, единой для многих стран мира. Когда в 1964 г. эта работа была завершена, международная конференция в Нью-Дели приняла две системы: систему дюймовой резьбы ISO (такую же, как и вышеуказанная Унифицированная система) и систему метрической резьбы ISO, которая должна была заменить множество различных национальных систем.

На том основании, что  крепежные детали, изготовленные  в соответствии с новой метрической  системой, оказались хуже по сравнению  с теми, которые изготовлялись по дюймовой системе ISO, Институт промышленных крепежных изделий рекомендовал в 1970 г. разработать более совершенную метрическую систему. В 1971 г. группа специалистов этого института представила проект Оптимальной метрической системы крепежных деталей. Среди прочих предложений проект предусматривал такой профиль резьбы, который бы стал стандартным для крепежных изделий, применяемых в авиационно-космической технике, а также для изделий из металла с повышенной усталостной прочностью. Это предложение было учтено в той системе, которая сейчас является международным метрическим стандартом: системе ANSI/ISO (ANSI - сокращенное название Американского национального института стандартов).

Стандартизацией крепежных  изделий в США занимаются и  многие другие организации. Их деятельность связана с введением в существующие стандарты дополнительных параметров с учетом тех специфических требований, которые диктуются условиями применения крепежных деталей в отдельных отраслях промышленности. К числу таких организаций относятся Американское общество по испытанию материалов, Американский национальный институт стандартов, Общество автомобильных инженеров и другие. Этими организациями разработано в общей сложности около 8 тыс. стандартов на крепежные изделия, они охватывают такие параметры, как материал, геометрия профиля резьбы и крепежных деталей, размеры, допуски и механические свойства. Если учесть крепежные детали специального назначения или детали с ограниченным правом производства, с различными видами обработки поверхности и покрытиями, а также все комбинации диаметра и длины, то общее число разновидностей этих изделий составит более двух миллионов.

Отечественная промышленность не соответствует всем этим требованиям.

В январе-ноябре 2011 года украинские метизные предприятия снизили производство по сравнению с аналогичным периодом прошлого года на 1,4%, до 243,4 тыс. т. Об этом сообщили в Кабинете Министров Украины. В частности, в ноябре 2011 года производство метизов снизилось по сравнению с октябрем на 19%, до 17 тыс. т, а по сравнению с ноябрем 2010года – на 27%

Производство метизов  в Украине в 2010 году выросло на 19,5% Объем производства метизов в Украине в 2010 году составил 269,9 тыс. тонн. По сравнению с 2009 годом объем производства на украинских метизных предприятиях вырос на 19,5%. Эту информацию сообщили в Кабинете Министров Украины. В декабре 2010 года производство метизов в Украине снизилось по сравнению с ноябрем 2010 года на 14,8% и составило 23 тыс. тонн.

 В 2009 году метизные  предприятия Украины произвели 232 тыс. тонн продукции, что на 22,25% меньше чем в 2008 году.

1.4 Современная тенденция производства метизов

Болты, гайки, шурупы, саморезы и прочий крепеж, как хлеб, востребованы всегда. Особенно сейчас, когда страна переживает строительный бум. Потребление строительного крепежа стабильно растет на 15% ежегодно. И при этом, как ни парадоксально, отечественная промышленность каждый год теряет 10-15% объема производства, постепенно сдавая рынок Китаю. Однако эксперты считают, что у российских производителей есть все возможности, чтобы завоевать и даже увеличить свою долю рынка.

Крепеж, гвозди являются товаром массового  спроса. Торговать ими было выгодно  всегда, но особенно это актуально  сейчас, во времена строительного  бума.

По наблюдениям торговцев, более всего сегодня востребованы винты самонарезающие (саморезы), шурупы универсальные, дюбель-гвозди для быстрого монтажа, дюбели распорные, анкерная техника (крепеж для бетонных конструкций), метрический крепеж (болты, гайки, шайбы и т. д.) и, конечно, старые добрые гвозди, каждая единица товара стоит копейки, вот только закупается крепеж строителями или сборщиками не поштучно, а тоннами.

В современных условиях торгующей  организации необходимо постоянно  развивать ассортимент за счет новинок  и расширения размерной линейки.

Основные деньги делаются на гайках, саморезах высокой прочности, анкерных болтах. Спрос на этот ассортимент  довольно стабилен. Сегодняшняя тенденция: мастера "уходят от молотка", то есть растет число тех, кто предпочитает использовать электроинструмент, а это влечет за собой изменение ассортимента в пользу крепежа, соответствующего по параметрам электрическому инструментарию. Появление на рынке новых качественных материалов и комплектующих, например, строительно-отделочных, диктует и совсем иные требования к качеству крепежа.

Китайские болты и  шурупы не только более качественные, но и дешевые. Конкурентоспособная цена их изделий обусловлена, во-первых, технологичностью производства, а во-вторых, китайские предприниматели просто не закладывают такую высокую наценку. Сегодня Китай является мировым лидером по производству крепежа общего назначения. Выбор Китая в качестве основного поставщика крепежа обусловлен многообразием постоянно расширяемого современного ассортимента, а также оптимальным сочетанием цены и качества.

А произошло это благодаря  исторической случайности. Сразу после  второй мировой войны США разместили на соседнем Тайване производство крепежа  для нужд своей армии. Благодаря  этому Тайвань сейчас является, во-первых, главным разработчиком и производителем оборудования для изготовления крепежа, а во-вторых, главным поставщиком сложного, высокотехнологичного крепежа.

Что касается производства простых крепежных изделий, то оно  постепенно было перенесено в материковый  Китай, который Тайвань обеспечивает новейшей техникой и технологиями.

Для развития метизного  производства наверное, будет правильно принять мировую модель построения отрасли через создание малых и средних предприятий, которые способны использовать новые технологии и современное оборудование. В качестве примера можно взять крепежное производство в Китае, которое за короткий период, семь-десять лет, стало крупнейшим в мире с годовым объемом 4-4,5 млн т (мировое производство крепежа 14-15 млн т).

На Тайване доля малых и средних предприятий в выпуске метизов составляет около 80%, в США - 70%, в Европе приближается к 60%.

Сегодня рынок крепежа - это рынок производителя, то есть на нем спрос превышает предложение

Компании, успешно торгующие  крепежом, рассматривают возможность открытия собственного производства, а некоторые это уже осуществили.

При современной технологии себестоимость метизных изделий, выпускаемых  малыми предприятиями, оказывается  по крайней мере не выше, чем у  гиганта. Кроме того, малый бизнес имеет более высокую рыночную маневренность, чем индустриальные монстры.

Впрочем, в крепежном  ассортименте есть позиции, которые  малому бизнесу не по плечу. Это, например, производство гвоздей.

Действительно, фактически единственные поставщики стальной проволоки - сырья для изготовления гвоздей и крепежа - крупные заводы, которые сами производят и гвозди. Цена, запрашиваемая ими за проволоку, зачастую может оказаться выше, чем рыночная стоимость самих гвоздей. Рентабельным производство гвоздей может быть только в том случае, если продавать их вагонами.

2. Пути сокращения расходов энергетических и материальных ресурсов в процессе выплавки стали.

Повышение эффективности  производства через снижение материалоемкости и энергоемкости является важным направлением экономической стратегии.

2.1Энергосбережение в металлургии

Предприятия горно-металлургического  комплекса являются одними из крупнейших потребителей топливно-энергетических ресурсов, в частности, природного газа.

Министерство промышленной политики разработало ряд нормативно-правовых актов и отраслевых программ по реализации государственной политики в сфере энергоэффективности и энергосбережения.

Все мероприятия, направленные на снижение энергоемкости производимой продукции, включены в Госпрограмму реформирования и развития горно металургического комплекса на период до 2011 г. и отраслевую программу энергоэффективности и энергосбережения на период до 2017 г.

Достичь снижения потребления  природного газа можно за счет внедрения  технологий, как внепечная обработка  чугуна и стали, кислородное дутье; перевод технологических процессов гальванизации, мойки и сушки с пара на горячую воду; проведение реконструкции, унификации и автоматизации энергетического хозяйства.

Технический прогресс в  сталеплавильном производстве сопровождается сменой технологических процессов все более производительными, и созданием агрегатов и машин все более единичной мощности и емкости. Но чем сложнее рабочий металлургический процесс и чем больше производительность, размеры технологических агрегатов и машин, тем более необходима механизация и автоматизация технологических операций.

Первый этап: развитие сталеплавильного производства характеризовался механизацией отдельных операций (например, подачи дутья в печь, загрузки материалов, перевозка жидкого металла). Большую часть работы выполняли вручную.

Второй этап: характеризуется комплексной механизацией всего процесса труда, в результате чего рабочий только управляет машинами и механизмами. Такие условия созданы в современных сталеплавильных цехах, где имеются системы механизации не только основных технологических операций, но и вспомогательных, а также механизированные и не технологические операции.

К механизированным технологическим  системам относятся системы взвешивания, дозирования, транспортировки и  загрузки сыпучих средств шихтовых материалов.

Механизированы и не технологические  операции.

Третий этап: характеризуется автоматизацией контрольных и простейших операций управления. Для этого системы управления агрегатами и машинами оснащают необходимыми приборами. Такие системы существуют практически в каждом современном сталеплавильном цехе.

Многочисленные приборы, собирающие и передающие информацию о ходе технологического процесса: различные средства автоматизации, сигнализирующие о положении  механизмов и характеризующие их перемещение.

Четвертый этап: можно охарактеризовать комплексной автоматизацией технологических процессов выплавки стали. Каждая машина должна иметь для своего управления компьютер, а если машина сложная, то систему компьютеров.

Однако внедрение комплексных автоматизированных систем с сталеплавильное производство затруднено из-за смешанного характера этого производства.

В доменном производстве одной из наиболее эффективных мер является переход на технологию выплавки чугуна с вдуванием пылеугольного топлива, которая позволяет сократить использование природного газа на 80% (или на 90 куб м на выплавку 1 т чугуна), сократить расход кокса при производстве чугуна на 20-25%.

Спад производства металлопродукции ускорил процессы структурных изменений в сталеплавильном производстве. Выводятся из эксплуатации мартеновские цехи, увеличиваются объемы стали, выплавляемой в конвертерах и электродуговых печах.

Наиболее перспективным является использование доменного, конвертерного и ферросплавного газов. До 90% образующегося доменного газа используется в качестве топлива, что составляет 20% общего объема потребленных энергоресурсов. Использование коксового газа предполагается в охладителях конвертерных газов или в когенерационных установках для выработки пара и электроэнергии. Ферросплавные газы можна использовать для подогрева шихты, а также для производства пара.

2.2 Повышение эффективности производства через снижение материалоемкости и энергоемкости.

Учитывая увеличивающийся  дефицит наиболее важных легирующих элементов (никеля, хрома, кобальта, вольфрама, молибдена и др.), основным направлением повышения механических и физических свойств продукта и снижение массы конструкций будет переход к сверхчистым углеродистым и низколегированным сталям или сталям, легированным недефицитными элементами при их более эффективном использовании управления структурой и свойствами посредством микродобавок, температурной и деформационной обработки.

Так, ученые предлагают заменить традиционную легирующую добавку в  нержавеющих сплавах – никель – на азот. В настоящее время взрывной рост цен на никель искажает структуру себестоимости нержавеющей стали. специалисты металлургического предприятия, указали азот повышает прочность стали, увеличивает ее эластичность, коррозионную и жаростойкость в агрессивных средах. Такую сталь можно использовать в авиации судостроении, в морском хозяйстве, нефтяной отрасли,  электроэнергетике, ж/д, пищевой, медицинской, химической промышленности. В 80−х годах производство высокоазотистой стали было налажено. Специалисты московского Института металлургии и материаловедения РАН совместно с ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей» (г.Санкт-Петербург)получили сталь с содержанием азота 0,25 - 0,45%.

Таблица 1 Влияние концентрации азота (%) на показатели твердости и ударной вязкости изделия.

На внедрение энергосберегающих  технологий металлургическими предприятиями Донецкой области в 2008 г. было направлено 1148.52 млн грн. Благодаря этому сэкономлено 1173.35 млн куб м природного газа, 11.81 млн кВтч э/э, 1.32 тыс Гкал теплоэнергии на общую сумму 1537.31 млн грн.

В I полугодии 2009 г. металургические предприятия Донецкой обл. использовали 809.6 млн куб м природного газа, что на 1431.0 млн куб м, или на 63.9% меньше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. Такое снижение обусловлено не только спадом производства, но в значительной степени широким внедрением энергосберегающих технологий и энергоээфективного оборудования.

3 .Применение установок ускоренного охлаждения при производстве листовой стали.

3.1Отделка листовой стали

Все операции, которым  подвергается листовая сталь после прокатки для придания ей требуемых свойств и товарного вида, называются отделочными. К отделочным операциям при горячей прокатке листовой стали относятся: правка, охлаждение, термическая обработка, травление, дрессировка, резка, удаление поверхностных дефектов и др. В зависимости от состава оборудования стана и назначения готовой продукции листы проходят все операции или часть из них. На современных листопрокатных станах отделочные операции производятся в технологическом потоке металла и на складе готовой продукции.

Правка листовой стали  производится для придания ей ровной поверхности, так как листы после  прокатки особенно толщиной до 20 мм, получаются неровными и не удовлетворяют  требованиям ГОСТа. Толстолистовую сталь правят в горячем состоянии (700—900° С), так как при этом требуются меньшие усилия и снижаются остаточные напряжения в металле. Правильные машины располагаются за чистовой клетью на расстоянии 30—60 м от нее, при этом металл сохраняет высокую температуру.

Холодная правка применяется для листов, не выправленных на машинах горячей правки, а также ставших неровными при охлаждении и после термической обработки. На непрерывных станах правку листовой стали производят в холодном состоянии, для чего используют многороликовые правильные машины (с опорными роликами). Скорость правки определяется производительностью машины и составляет 1—5 м/с.

Охлаждение толстолистовой стали происходит на воздухе при  транспортировке по рольгангам, роликовым  цепным транспортерам и на стеллажах-холодильниках. Транспортеры — роликовые, цепные со скоростью движения цепей 0,3—0,5 м/с. Стеллаж-холодильник состоит из настила плит, механизма поперечного перемещения (шлепперы), подводящего и отводящего рольгангов. После охлаждения листы осматривают с обеих сторон, при этом они кантуются на 180°.

Исключительно важное значение имеет регулируемое и ускоренное охлаждение горячекатаных широких  полос в потоке непрерывных и  полунепрерывных станов.

Значение быстрого охлаждения полос с температуры конца  прокатки 850—900° С, обеспечивающей мелкозернистую структуру, до 550—600° С при сматывании их на, моталках увеличивается с повышением скорости про-;; катки. Сматывать листовую сталь, особенно мало- и среднеуглеродистую, при температуре 850—900°С нельзя из-за очень медленного охлаждения рулонов, приводящего к росту ферритных зерен и выделениям по их границам третичного цементита, вызывающего хрупкость стали. Ускоренное охлаждение горячекатаных полос после выхода их из последней клети стана способствует получению пластичного металла с равномерными свойствами по длине листа. В охлаждающих системах на отводящем рольганге длиной 150—200 м применяют душирующие устройства в виде труб с отверстиями диаметром 3—6 мм, через которые на движущийся готовый раскат сверху и снизу подается вода под давлением. Отдельная система предусматривается для охлаждения роликов рольганга. Система охлаждения имеет оборотный цикл.

Регулируемое и ускоренное охлаждение полос на отводящем рольганге  высокоскоростных широкополосовых  станов, работающих с ускорением, может быть осуществлено только при высоком уровне автоматизации процесса, так как необходимо учитывать температурные перепады по длине и толщине листа. Все современные отечественные широкополосовые станы в ближайшие годы должны быть оборудованы линиями ускоренного охлаждения полос.

В настоящее время  для обеспечения требуемого охлаждения металла наметилась тенденция использовать на этих станах две группы моталок: первая — на расстоянии 60—150 м от последней клети для свертывания  тонких полос, вторая — на расстоянии до 200— 250 м от последней клети для свертывания полос толщиной до 14—16 мм. Моталки ролико-барабанного типа, работающие при скорости прокатки 20 м/с и более, масса рулонов до 40 т. Для получения плотных рулонов правильной формы при свертывании осуществляется небольшое натяжение полосы.

В цехах горячей прокатки толстых листов широко применяют  нормализацию, с помощью которой  снимается наклеп и повышается пластичность стали. В ряде случаев печи для  нормализации толстых листов устанавливаются  сразу за правильной машиной параллельно основному рольгангу. По выходе из печи листы правятся на роликовой правильной машине, установленной за печью, и далее подаются в общий поток металла. На многих станах нормализационные печи расположены вне основного технологического потока.