Проектирование отделения для нормализационной обработки изотропной электротехнической стали IV группы легирования

Работа из раздела: «Производство и технологии»

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация

Введение

1. Общая часть

1.1. Задание по курсовому проекту

1.2. Обоснование строительства отделения

2. Технологическая часть

2.1. Выбор марки стали

2.2. Влияние легирующих элементов и примесей на магнитные свойства изотропной электротехнической стали

2.3. Влияние режимов обработки на структуру и свойства стали

2.4.Патентная проработка

2.5. Технологический процесс

3. Расчет оборудования и проектирование отделений

3.1. Описание и техническая характеристика агрегата нормализации

3.1.1. Общие характеристики

3.1.2. Характеристики агрегата

3.1.3. Состав оборудования

3.2. Принцип функционирования агрегата нормализации

3.3. Описание функции КИП печи подогрева

3.4. Защитная система перекрытия подачи газа

3.5. Режим термообработки

3.6. Контрольно-измерительные приборы

3.7. Энергоносители

3.8. Общие размеры

3.9. Технологический цикл термообработки

3.10. Техническая характеристика агрегата термообработки горячекатаного подката

3.11. Тепловой расчет печи

3.11.1. Камера нагрева

3.11.2. Камера выдержки

3.11.3. Расчет электронагревателей

3.12. Расчет количества оборудования

4. Механизация и автоматизация

5. Специальная часть

5.1 Влияние режимов низкотемпературной нормализации на структуру, механические и магнитные свойства изотропной стали

6. Экономическая часть

6.1 Расчет капитальных вложений

6.1.1. Капитальные затраты на возведение здания

6.1.2. Капитальные затраты на возведение сооружений

6.1.3. Капитальные затраты на силовые машины и силовое оборудование

6.1.4. Капитальные затраты на рабочее оборудование

6.2 Энергетика отделения

6.3. Определение штатов обслуживающего персонала

6.3.1. Баланс использования рабочего времени

6.4. Расчет фонда заработной платы

6.4.1. Фонд заработной платы рабочих, работающих по сменам

6.4.2. Фонд заработной платы ИТР

6.5. Калькуляция себестоимости термической обработки

7. Безопасность производственной деятельности термического отделения

7.1. Характеристика конструктивных решений производственного здания и систем жизнеобеспечения

7.2. Защита от поражения электрическим током

7.3. Расчет естественного освещения

7.4. Расчет искусственного освещения

7.5. Пожарная безопасность

7.6. Производственный шум

7.7. Анализ условий труда и определение опасных и вредных производственных факторов в термическом отделении

7.7.1. Основные опасности при эксплуатации печной части АНО

7.7.2. Основные меры безопасности при использовании природного газа

7.7.3. Основные меры безопасности при применении защитного газа

7.7.4. Меры безопасности при эксплуатации электрооборудования

7.8. Охрана окружающей среды

7.9. Прогнозирование и оценка масштабов заражения аварийно химически опасными веществами при авариях на химически опасных объектах0

Библиографический список

АННОТАЦИЯ

Страниц 123. Иллюстраций 14. Табл. 37. Библиографических названий 11.

В данном проекте было спроектировано отделение для нормализационной обработки изотропной электротехнической стали IV группы легирования. Термообработка стали происходит на двух агрегатах. В специальной части изучено влияние температуры нормализации на структуру и свойства стали. В экономической части был рассчитан годовой экономический эффект и нормативный срок окупаемости капитальных затрат.

THE SUMMARY

Pages 123. Illustrations 14. Tables 37. Bibliographic names 11.

In the given work the project of thermal branch for manufacture of autosheet steel 08U и 08UP in conditions SRM Open Society NLMK, is submitted by productivity of 400 thousand tons. The 'know-how' and a mode of thermal processing of autosheet steel have been chosen the unit continuous roasting. Economic calculations, calculation of the equipment and designing of branch are resulted. The given project can form a basis for manufacture of autosheet steel 08U and 08 UP.

Graphic part

The unit continuous roasting……………………...………………………...А1Ч3

The circuit of an arrangement of the furnace………………..……..………….А1

Section of heating and secondary heating…………………………………..А1Ч2

Special part…………………………………...……………………………..А1Ч3

Microstructure of steel……………………………….………………………..А1

In total in sheets А1…………………………………………………..………...10

ВВЕДЕНИЕ

Магнитные материалы играют в современной технике весьма важную роль. Такие электротехнические агрегаты, как электромашины, генераторы, трансформаторы, реле, дроссели, преобразователи энергии, могут быть созданы только с использованием магнитных материалов.

Наиболее значительной по потреблению группой магнитомягких сплавов являются электротехнические стали. Электротехнические стали - это специальный класс магнитомягких ферромагнитных материалов, которые используются для изготовления магнитопроводов и магнитоактивных частей разнообразных электротехнических устройств. Свойства электротехнических сталей в значительной мере определяют характеристики, экономичность, габариты устройств и возможность их совершенствования, поэтому улучшению технологии производства и повышению характеристик электротехнических сталей, особенно магнитных свойств во всем мире уделяется большое внимание. Современные электротехнические стали - сплавы технического железа с кремнием.

Изотропная электротехническая сталь применяется для производства электромашин, трансформаторов, реле, дросселей, генераторов, преобразователей энергии.

В настоящее время в связи со значительным повышением качества этой стали, объем производства и использования значительно возрос.

Поставка легированной изотропной стали, с первой по четвертую группы легирования, осуществляется в термически обработанном состоянии и с электроизоляционным покрытием на органической основе.

Рост производства холоднокатаной электротехнической изотропной стали обусловлен быстрыми темпами электрификации. Количество выпускаемых электродвигателей, в которых используется эта сталь, непрерывно возрастает, отсюда постоянно растут потребности в производстве электротехнической изотропной стали. Расширение производства изотропной электротехнической стали возможно повышением производительности старых и строительством новых производственных единиц.

1. Общая часть

1.1. Задание по курсовому проекту

Проект термического отделения для нормализационной обработки изотропной электротехнической стали марки 0401. Годовая программа 90 тысяч тонн.

1.2. Обоснование строительства отделения

Применение нормализации после горячей прокатки способствует получению более однородной структуры, а, следовательно, и повышению однородности магнитных и механических свойств электротехнических изотропных сталей. Так нормализация приводит к расширению протяженности рекристаллизованной зоны и получению более однородной структуры по сечению полосы. Кроме того, увеличивается доля благоприятной компоненты текстуры. Возрастает показатель пластичности кремнистой стали, что заметно сказывается на дальнейшем технологическом переделе и повышаются магнитные характеристики готовой электротехнической стали.

Нормализационная обработка является составной частью длинной цепи технологических переделов электротехнической стали, поэтому строительство термического отделения для нормализации целесообразно осуществлять в системе цеха проводящего полный цикл обработки электротехнической изотропной стали. Это позволит уменьшить транспортные затраты и сделает более эффективным управление производственным процессом.

Продукция цеха используется для изготовления магнитных контуров узлов электрических машин, асинхронные двигатели, сварочные трансформаторы. Низкие удельные потери и большая индукция стали позволяет значительно уменьшить габариты электромашин при той же мощности и снизить потери электроэнергии, что даст значительный экономический эффект.

Сортамент готовой продукции и свойства стали, представлены в таблице 1 ГОСТ 2127.2-83

Таблица 1

Группа легирования	Содержание Si %	Объем производства	Толщина полос и ленты, мм	Ширина полос и ленты, мм	Удельные потери P_1,5/50Вт/кг не более	Индукция B₂₅₀₀ A/м не более
		%	Т/год
4	2,8 - 3,1	25	90000	0,5 -0,65	400-1200 90 - 400	4,0	1,56

Основное технологическое оборудование закуплено во Франции в соответствии с контрактом №19-04/35668-134 от августа 1980 года.

Строительство и ввод в эксплуатацию ПДС было предусмотрено осуществить в две очереди, в том числе:

1 очередь - мощностью 240 тыс.т электротехнической изотропной стали.

1 и 2 групп легирования (от 0,4 до 1,8 %Si).

2 очередь - мощностью 240 тыс.т электротехнической изотропной стали, в том числе 192 тыс.т 3 и 4 групп легирования (от 1,9 до 3,1 %Si).

Вся продукция цеха производится рулонным способом. 70 % годового производства отгружается в виде рулонов, полосы массой до 6 т. и 30 % - в виде пакетов ленты той же массы.

2. Технологическая часть

2.1 Выбор марки стали

Изотропная сталь относится к одному из видов сталей и сплавов с особыми физическими свойствами. Эта сталь относится к магнитным сплавам и применяется в различных машинах и приборах. Чем выше качество этой стали, т.е. чем ниже удельные потери на перемагничивание, выше уровень магнитной индукции, выше качество отделки полос, тем выше коэффициент полезного действия и меньше габариты изготовляемых из нее электрических машин.

Уровень магнитных свойств электротехнических сталей в значительной степени зависит от способа их изготовления, содержания, хранения, толщины листов и ленты, характера структуры и текстуры металла.

Таблица 2

Химический состав изотропной электротехнической

стали по ГОСТ 21427.2 - 83

Марка стали (подкат)	Марка готового проката	Группа легирования	Химический состав, % по массе
			сС ?				сС ?				сС ?
0401 0401	2411 2411	4	0,045	0401 0401	2411 2411	4	0,045	0401 0401	2411 2411	4	0,045	0401 0401	2411 2411	4

Механические свойства изотропной электротехнической стали должны соответствовать следующим требованиям: ГОСТ 21427.2 - 83

· предел прочности _в= 274 638 МПа_,

· относительное удлинение = 10 30 %;

Магнитные свойства холоднокатаных электротехнических изотропных сталей 4 группы легирования приведены в таблице 3.

Таблица 3

Группа легирования

Марка стали

P_1,5/50, Вт/кг

B₂₅₀₀,

А/М

,

_в,

МПа

К_ст, %

2411

2412

4,4

4,0

1,54

1,56

0,16

1,0

35 30-60

2.2 Влияние легирующих элементов и примесей на магнитные свойства изотропной электротехнической стали.

Кремний

Легирование железа кремнием производится с целью изменения его магнитных и электрических свойств путем увеличения удельного электросопротивления, уменьшения констант магнитной кристаллографической анизотропии и магнитострикции, укрупнения величины зерна, энергичного раскисления жидкого металла в процессе выплавки и некоторой графитизации углерода.

Введение кремния в железо приводит к существенному увеличению удельного электросопротивления стали, большему, чем при введении других легирующих элементов. Так, при изменении содержания кремния от 1 до 4 процентов удельное электросопротивление сплава возрастает в 2,5 раза, что приводит к соответствующему уменьшению потерь на вихревые токи.

Рис.1.Влияние кремния на максимальную магнитную проницаемость _max(1 - отжиг при температуре 1000 С; 2 - 1300 С в водороде; 3 - 1300 С в водороде с последующим охлаждением в магнитном поле).

изотропная электротехническая сталь нормализация

Кремний ограничивает -область на диаграмме «железо-кремний», а уже при 2,0-2,5 % стабилизирует -твердый раствор. Это создает возможность нагрева стали до высоких температур без фазовой перекристаллизации. Являясь сильным графитообразующим элементом, кремний способствует обезуглероживанию -твердого раствора, переводя углерод из цементита в графит. Кремний способствует также росту зерна в процессе отжига.

Все это приводит к снижению величины коэрцитивной силы и тем самым к снижению потерь на гистерезис.

При содержании кремния около 6,5 процентов имеет место наибольшее значение магнитной проницаемости (рис.1), что связано с близким к нулю значением магнитострикции и малой постоянной магнитной анизотропии (рис.2 и рис.3).

Рис.2. Влияние легирующих элементов на константу магнитной кристаллографической анизотропии (к₁)

Рис.3. Влияние легирующих элементов на магнитострикцию насыщения (_S) железа

К недостаткам кремния относится его отрицательное действие на магнитную индукцию насыщения (снижает) и механические свойства стали (рис.4 и рис.5)

Рис.4. Влияние легирующих элементов на индукцию насыщения (B_s) железа

Также снижается при введении кремния точка Кюри для сплавов железо-кремний.

Введение кремния положительно сказывается на коэффициенте магнитного старения, который снижается с 6-8 процентов при содержании кремния один процент до 2-3 процентов при содержании кремния 4 процента. Увеличение содержания кремния приводит также к резкому снижению температурного коэффициента электрического сопротивления стали.

В связи с понижением пластичности при увеличении содержания кремния в стали, а также увеличением твердости и хрупкости, для холоднокатаных марок стали используют содержание кремния не более 3,8-4 процентов, а для горячекатаных - не более 4,8 процентов.

Рис.5. Влияние состава на температуру перехода из вязкого состояния в хрупкое для сплавов железо-кремний.

Углерод

Углерод является наиболее вредной примесью в электротехнической стали. С увеличением содержания углерода снижается проницаемость в слабых и средних полях, растет коэрцитивная сила, снижается магнитная индукция.

Присутствие нескольких сотых долей процента углерода расширяет ( + ) -область и сдвигает границы между ( + )- и - областями к 5-6 %Si (рис.6). Наличие превращения может приводить к возникновению фазового наклепа, измельчению зерна и нарушению кристаллической текстуры, а следовательно, к росту коэрцитивной силы и снижению магнитной проницаемости.

При малых количествах углерод, образуя твердый раствор с железом, увеличивает электросопротивление сплавов, снижая потери на вихревые токи. Однако при этом возрастают потери на гистерезис и коэрцитивная сила. Таким образом, общие потери возрастают.

Рис.6. Влияние содержания углерода на положение фазовых областей , + , для сплавов железо-кремний

Степень отрицательного влияния углерода на свойства стали определяется не только его содержанием в материале, но и формой, в которой он находится в сплаве, и дисперсностью включений карбидов. Коэрцитивная сила при изменении вида углерода как структурной составляющей может измениться в два раза. Когда углерод переходит из цементита в графит, магнитные свойства улучшаются.

В то же время при содержании в стали около 0,09 процента углерода интенсифицируется развитие первичной рекристаллизации с образованием мелкозернистой структуры и обеспечивается формирование при окончательном отжиге совершенной ребровой текстуры.

Присутствие 0,02-0,05 процента углерода приводит к образованию при горячей прокатке аустенитной фазы, что является ключевым фактором в управлении процессами формирования ингибиторных фаз в сталях.

Фосфор

Фосфор является активным структурно формирующим элементом, положительно влияющим на рост зерна феррита в железе и связанные с этим структурно-чувствительные магнитные характеристики. Он повышает удельное электросопротивление железа, что должно оказывать положительное влияние на вихревую составляющую удельных потерь.

При концентрациях в пределах содержания в электротехнических сталях целиком входит в состав твердого раствора и не образует фосфидов.

С увеличением фосфора до 0,33 процента средний линейный размер зерна увеличивается в два раза.

Фосфор резко сужает -область в сплавах железо-кремний.

Фосфор существенно повышает удельное электросопротивление стали: с увеличением содержания фосфора до 0,33 процента удельное электросопротивление стали увеличивается на 40 процентов.

С увеличением содержания фосфора площадь петли гистерезиса уменьшается, соответственно снижаются гистерезисные потери. Потери на вихревые токи также уменьшаются.

Проницаемость стали увеличивается с увеличением содержания фосфора. На индукцию насыщения фосфор влияет незначительно.

Положительное влияние фосфора на уровень магнитных свойств связано с его рафинирующим действием. Он обладает большим сродством к кислороду, что способствует очистке стали от этой вредной примеси.

Было изучено влияние фосфора на уровень механических характеристик стали в отожженном состоянии. С увеличением содержания фосфора все прочностные характеристики стали повышаются.

Фосфор более интенсивно, чем кремний, упрочняет сталь. При содержании фосфора 0,33 процента холодная прокатка затрудняется из-за повышения жесткости металла. В связи с этим целесообразно содержание фосфора в стали ограничить пределом 0,12-0,20 процента.

Алюминий

При производстве электротехнической стали алюминий используют наряду с кремнием. Действие алюминию во многом аналогично действию кремния. Сталь становится ферритной при одном проценте алюминия. Однако укрупнение зерна феррита алюминием наблюдается до температуры отжига 850 С. при высокотемпературном отжиге (1100-1150 С) магнитные свойства ухудшаются в связи с окислением алюминия и образованием глинозема. Алюминий резко снижает растворимость в стали кислорода, его используют как раскислитель. Он также подавляет склонность стали к старению благодаря связыванию азота в прочные нитриды.

Нитриды алюминия тормозят нормальный рост зерен, создавая условия для протекания вторичной рекристаллизации с образованием ребровой текстуры.

Алюминий широко применяется при производстве анизотропной стали по нитридному варианту, его влияние (при содержании 0,01-0,03 процента) связано с его способностью образовывать с азотом труднорастворимые соединения - нитриды. Дисперсные нитриды алюминия, выделяясь в процессе нагрева, тормозят нормальный рост зерен, создавая условия только для роста ребровых зерен и, обеспечивая таким образом протекание вторичной рекристаллизации с образованием текстуры (110) [001].

Алюминий ухудшает технологичность стали при горячей и холодной прокатках. Уже при 0,08 процента алюминия наблюдается образование большого количества рванин на кромках горячекатаных полос. Повышение концентрации алюминия ухудшает также качество поверхности холоднокатаных полос.

Неметаллические включения

Для оценки влияния примесей на магнитные свойства необходимо учитывать размеры включений и напряжения, которые создаются вокруг включений.

Неферромагнитные включения, находящиеся в ферромагнитном окружении, увеличивают магнитостатическую энергию, которая является наибольшей, когда размеры включений соизмеримы с шириной доменных стенок (доли микрометра). На рисунке показано изменение коэрцитивной силы от диаметра включений углерода.

Также магнитные свойства ухудшаются из-за наличия зоны искажений матрицы вблизи включений из-за различия коэффициентов термического расширения. Зона искажений может быть в несколько раз больше размера включений, и в этой зоне имеется повышенная плотность дислокаций. Из-за магнитоупругой энергии ферромагнетика происходит возрастание коэрцитивной силы. Наиболее вредными включениями по этой причине являются AlN, Si₂N₄, Al₂O₃, цементит и т.д.

Рис. 7. Зависимость коэрцитивной силы от размера включений углерода.

Зависимость общих потерь от содержания примесей является более сложной. Если потери от гистерезиса возрастают с увеличением включений при одной дисперсности, то потери от вихревых токов, как правило, уменьшаются. Это связано с искажением доменной структуры и уменьшением размеров доменов.

Установлено также влияние примесей на структуро- и текстурообразование и магнитные свойства стали посредством их воздействия на твердость, то есть на уровень внутренней энергии при деформации.

2.3 Влияние режимов обработки на структуру и свойства стали

Температурно-скоростной режим нормализационной обработки должен быть выбран таким, чтобы обеспечить выполнение двух условий. Выше было отмечено, что наиболее 'опасным' является возникновение в структуре горячекатаных полос соотношения (60 - 50 % б-фазы + 40 - 50 % г-фазы), которое приводит к повышенной хрупкости подката. Первым условием выбора температурно-скоростного режима нормализационной обработки является формирование в структуре нормализованных полос неравновесного соотношения б и г-фаз, со сдвигом в сторону преобладания ферритной составляющей, чтобы обеспечить необходимую технологичность обработки полос при травлении и последующей холодной прокатке. Вторым условием является предотвращение возможности перевода в б-твердый раствор FeSi включений А1N, МnS при температурах нормализации с последующим выделением изатвердого раствора FeSi дисперсных включений фазы-ингибитора А1N, МnS в процессе охлаждения полос после нормализации. Исходя из необходимости выполнения вышеуказанных двух условий оптимизированы температурно-скоростные режимы нормализации горячекатаных полос в зависимости от содержания углерода, кремния и алюминия.

2.4. Патентная проработка

Таблица 4

Патенты на изотропную электротехническую сталь

Авторы патента	Страна, год, номер, класс	Название	Содержание патента
Настич В.П., Франценюк Л.И., Чкглов А.Е., Миндлин Б.И., Гвоздев А.Г., Логунов В.В., Околелов О.П.	Россия, 2000, №2149194, С21Д8/12	Способ производства изотропной электротехнической стали	Способ включает выплавку, горячую прокатку, травление, холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, температуру которого определяют с учетом содержания кремния и фосфора из соотношения: Т = 500 + 172,7 [Si, %] - 276 [P, %] ± 10 єC, при изменении содержания кремния в пределах 2,7 - 3,2% и фосфора - 0,03 - 0,08%. Легирование фосфором позволяет получить структурно-текстурное состояние, обеспечивающее высокий уровень магнитных свойств.
Миндлин Б. И., Чеглов А.Е., Гвоздев А.Г., Логунов В.В., Парахин В.И.	Россия, 2002, №2186861, С21Д8/12	Способ получения изотропной электротехнической стали	Способ включает выплавку стали, горячую прокатку, нормализационный отжиг, травление, холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, отличающийся тем, что температуру обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига определяют с учетом содержания кремния и алюминия в масс. % из соотношения: Т = 845 + 65 [Si, %] - 20 [Al, %] ± 10 єC, при содержании кремния Si 0,9 - 3,3% и Al 0,1 - 0,8%.

Продолжение таблицы 4

Миндлин Б.И., Чеглов А.Е., Гвоздев А.Г., Логунов В.В., Парахин В.И.	Россия, 1999 №2155234, С21Д8/12	Способ получения изотропной электротехнической стали	Способ получения изотропной электротехнической стали, включающий выплавку, горячую и холодную прокатки, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, отличающийся тем, что температуру окончательного рекристаллизационного отжига после холодной прокатки определяют с учетом содержания кремния и фосфора из соотношения Т = (3,7 [Si, %]^1/2/[P, %]) + 880 єС ± 10 єС при изменении содержания кремния 1,4 - 2,6% и фосфора 0,05 - 0,15%.
Настич В.П., Франценюк Л.И., Чеглов А.Е., Миндлин Б.И., Гвоздев А.Г., Логунов В.В.	Россия, 2000, №2147616, С21Д8/12	Способ производства изотропной электротехнической стали	Задача, на решение которой направлено изобретение, - улучшение магнитных свойств стали. Технический результат достигается за счет подбора температуры нормализации, учитывающей содержание кремния и фосфора в стали. Температуру определяют по уравнению: Т = 675 + [50 Si, %] - 0,50 [100 P, %]² ± 10 єC, при содержании Si в пределах 2,7 - 3,3%, P - 0,03 - 0,08%
Франценюк И.В., Казаджан Л.Б., Настич В.П., Лосев К.Ф., Миндлин Б.И., Парахин В.И.	Россия, 1995, №2039088, С21С5/28	Способ производства изотропной электротехнической стали	Способ включает выплавку стали в конвертере, содержащей (масс. %): 2,5 - 4,0 Si; 0,3 - 0,6 Al; не более 0,08 C; 0,01 N; 0,01S; 0,2P; 0,2 Cr, Ni, Cu, каждого, остальное Fe и контролируемые добавки Mn; горячую прокатку, нормализацию подката и однократную холодную прокатку или без нормализации двукратную холодную прокатку с промежуточным и конечным отжигом на конечную толщину с заключительным отжигом во влажной азото-водородной атмосфере при температуре 950 - 1050 єС в проходной печи.
Настич В.П., Миндлин Б.И., Чеглов А.Е., Логунов В.В., Гвоздев А.Г., Барыбин В.А.	Россия, 2004 №2223338, С21Д8/12	Способ производства изотропной электротехнической стали	Способ производства изотропной электротехнической стали, включающий выплавку, горячую прокатку, нормализацию, травление, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, отличающийся тем, что концентрация фосфора зависит от содержания кремния и определяется уравнением P = - 0,004 [Si, %]² - 0,02 [Si, %] + 0,168 ± 0,02% при содержании углерода в стали после выплавки менее 0,015% и кремния в пределах 1,4 - 3,4%.
Настич В.П., Миндлин Б.И., Чеглов А.Е., Логунов В.В., Гвоздев А.Г., Барыбин В.А.	Россия, 2003 №2215796, С21Д8/12	Способ производства изотропной электротехнической стали	Способ производства изотропной электротехнической стали, включающий выплавку, горячую прокатку, нормализацию, травление, холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, отличающийся тем, что температуру нормализации выбирают с учетом содержания кремния и фосфора по уравнению t_н = 950 - 45 [Si, %] + 100 [P, %] ± 10 єC, при изменении содеожания кремния в пределах 1,6 - 2,69%, фосфора - 0,05 - 0,15%
Настич В.П., Миндлин Б.И., Чеглов А.Е., Тищенко А.Д., Гвоздев А.Г., Логунов В.В., Барыбин В.А.	Россия, 2002 №2223337, С21Д8/12	Способ производства изотропной электротехнической стали	Способ производства изотропной электротехнической стали, включающий выплавку, горячую прокатку, нормализацию, травление, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую 0,05% С, 1,4 - 3,4% Si, 0,04 - 0,12% P, а после горячей прокатки при входе полосы из чистовой клети перед душированием водой проводят ее охлаждение на воздухе с временем, устанавливаемым из соотношения ф = 4,1 + 7,3 [Si, %] - 95,0 [P, %] ± 2 с.
Настич В.П., Заверюха А.А., Миндлин Б.И., Логунов В.В., Гвоздев А.Г., Тищенко А.Д., Чеглов А.Е.	Россия, 1999, №2133285, С21Д8/12	Способ производства изотропной электротехнической стали	Способ включает выплавку, горячую прокатку, охлаждение, травление горячекатаных полос, холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг. После горячей прокатки с обжатиями в последнем проходе не менее 13% охлаждение горячекатаных полос в течение 6 - 20 с ведут на воздухе, а затем путем душирования водой. При указанной схеме охлаждения в конце горячей прокатки получается полностью рекристаллизованная структура с равноосным зерном, приводящая к увеличению благоприятных текстурных компонентов (110). Это позволяет исключить из технологии операцию нормализации без ухудшения свойств.

2.5. Технологический процесс

Представленная далее принципиальная технологическая схема обработки электротехнической изотропной стали была разработана на основе технологической инструкции ТИ 106-ПХЛ.5-01 - 97, по производству электротехнической изотропной стали в условиях листопрокатного цеха №5 ОАО НЛМК.

Исходной заготовкой для производства электротехнической изотропной стали являются горячекатаные рулоны, поступающие со стана горячей прокатки. Горячекатаный подкат должен удовлетворять требованиям, приведенным в таблице 5.

Таблица 5

Параметры исходных горячекатаных рулонов

Основные параметры	Размеры
Толщина полос, мм	1,6 - 3,5
Ширина полос, мм	850 - 1300
Масса рулона, тонн	до 30
Наружный диаметр, мм	1050 - 2300
Внутренний диаметр, мм	850

Технологический процесс включает в себя следующие операции.

1. Подготовка горячекатаных рулонов.

Назначение: обрезка переднего и заднего концов полосы, сварка полос встык, обрезка кромок и укрупнение рулонов.

2. Термообработка горячекатаного подката (нормализация).

3. Травление.

Назначение: очистка поверхности полос от окалины посредством обработки дробью с последующим травлением в растворе соляной кислоты, обрезка и промасливание полос.

4. Холодная прокатка.

5. Подготовка холоднокатаных рулонов.

Назначение: обрезка кромок, вырезка дефектных участков, обрезка концов и стыковой сварки отдельных полос.

6. Дрессировка.

Назначение: холодная прокатка с критическими обжатиями.

7. Отжиг и нанесение электроизоляционного покрытия.

Назначение: термическая обработка холоднокатаных полос в режиме обезуглероживания, рекристаллизации, комбинированного отжига, обезуглероживание - рекристаллизация с последующим нанесением и сушкой электроизоляционного покрытия.

8. Аттестация на магнитные свойства.

9. Продольная резка, обрезка кромок, упаковка рулонной стали, маркировка.

Как правило, низкотемпературную нормализацию применяют при массовой доле кремния более 3 %, высокотемпературную - при меньшем содержании кремния с учетом содержания углерода.

На уровень магнитных потерь существенное влияние оказывает количество дисперсных частиц в нормализованной стали: чем их меньше, тем ниже уровень потерь в готовой стали. Дисперсные частицы (в основном нитриды алюминия) выделяются преимущественно на стадии смотки горячекатаных рулонов, и чем выше температура смотки, тем больше количество дисперсных частиц; максимум наблюдается в диапазоне 750 - 800 єС. По этой причине температуру смотки горячекатаной полосы в ОАО НЛМК ограничивают интервалом 590 - 660 єС. При температурах более 800 єС скорость выделения нитридов уменьшается, но возрастает скорость коалесценции дисперсных фаз. Поэтому если установлена высокая температура смотки, то для уменьшения количества дисперсных частиц за счет развития коалесценции необходимо увеличить температуру нормализации. Таким образом, при несогласованности температурных режимов смотки и нормализации будет возникать неоднородность структуры в нормализованной стали и, естественно, снижение среднего уровня магнитных свойств готового металла.

3. Расчет оборудования и проектирование отделения

3.1 Описание и техническая характеристика агрегата нормализации

Общие сведения

Агрегат нормализации состоит из: механического, гидравлического, пневматического и смазочного оборудования, систем кондиционирования воздуха, вентиляционных систем, электрооборудования и аппаратов, автоматического оборудования и КИП, вспомогательного оборудования.

3.1.1. Общие характеристики

Технические характеристики продукции на входе

Специальная низколегированная горячекатаная сталь в рулонах категории 1-4. Полосы с обрезанными кромками.

Сопротивление на разрыв: максимум: 77 кг/мм², предел упругости от 46 до 60 кг/мм², толщина от 1,6 до 3,5 мм, ширина от 700 до 1250 мм.

Размеры рулона на входе: внутренний диаметр 850 мм, внешний диаметр от 1050 до 2300 мм.

Вес рулона: максимальный: 30 тонн, минимальный: 3,5 тонны.

Состояние поверхностей: сухая, необезжиренная. Поверхность не должна иметь царапин, следов или механических повреждений кромок.

Выгнутость полосы не должна превышать 3 мм на участок длиной 100м; для полосы шириной более 1100 мм выгнутость не должна превышать 25 мм на участок длиной 100 м.

Выступление первых и последних витков рулона не должно превышать 5 мм. Смещение между двумя прилегающими витками допускается до ± 0,5 мм (кроме 2-3 внутренних витков и внешнего витка).

Технические характеристики обработанной продукции

Размеры рулона: внутренний диаметр 850 мм, внешний диаметр от 1050 до 2300 мм.

Вес рулона: максимальный: 30 т, минимальный 3,5 т.

Ширина полосы: от 700 до 1250 мм. Оборудование рассчитано на обработку полос с шириной 1300 мм.

Толщина полосы: от 1,6 до 3,5 мм. Выгнутость обработанных полос: та же величина, что и величина, указанная для продукции на входе.

Выступление витков на наматываемых рулонах не должно превышать 5 мм между первым и последним витком. Для прилегающих витков допуск составляет ± 0,5 мм, кроме 2-3 внутренних и одного внешнего витка.

Во время обработки полосы на агрегате не допускается нанесение царапин, отметок или какие-либо другие механические повреждения поверхности полосы.

Механические характеристики специальной низколегированной горячекатаной стали соответствуют условиям покупателя: предел упругости до 60 кг/мм², сопротивление на разрыв до 77 кг/мм².

3.1.2. Характеристики агрегата

Скорость ввода: 10 м/мин, входной участок агрегата: скорость транспортировки полосы 25 м/мин, минимальная скорость 10 м/мин.

Центральный участок (печь нормализации): скорость транспортировки полосы 25 м/мин, минимальная скорость 5 м/мин.

Ускорение: 5с

Замедление 5 с

Аварийная остановка осуществляется, если нет поддерживания натяжения до 4 с

Натяжение: максимальное натяжение при разматывании 1200 кг, минимальное натяжение при разматывании 580 кг, в печи нормализации: максимальное 1365 кг, минимальное 168 кг, при наматывании максимум 4500 кг, при наматывании минимум 1230 кг.

Рабочее давление: гидравлическое 110 бар, пневматическое от 5 до 7 бар.

3.1.3. Состав оборудования

Агрегат состоит из следующего оборудования, рассмотренного в соответствии с последовательностью обработки продукции.

Входной участок агрегата

Шагающая балка обеспечивает прием и перемещение рулонов в подогревательную газовую печь и установку рулонов на приемный стеллаж. Подъем и перемещение балки обеспечиваются гидравлическими цилиндрами.

Подогревательная газовая печь подогревает стальные рулоны категорий III и IV для увеличения упругости рулонов. Подогрев рулонов обеспечивается горячим газом с температурой 200 ?С максимум.

Подача воздуха в камеру нагрева обеспечивается центробежным вентилятором с электрическим двигателем. Две двери на входе и на выходе печи перемещаютя горизонтально под воздействием пневматических цилиндров.

Два приемных стеллажа предназначены для установки рулонов на входе разматывателя. Рулоны забираются на выходе печи подогрева загрузочной тележкой, которая перемещает рулоны с приемного стеллажа на барабан разматывателя. Подъем тележки обеспечивается гидравлическим цилиндром, установленным на тележке. Перемещение тележки обеспечивается гидравлическим двигателем, установленным на тележке.

Разматыватель предназначен для разматывания рулонов и обеспечивает соответствующее натяжение полосы, а также центровку полосы. Разматыватель установлен на станине, оборудованной направляющими панелями.

Гидравлический цилиндр обеспечивает боковое перемещение разматывателя. Поворот барабана обеспечивается двигателем постоянного тока.

Рулоны поддерживаются на барабане разматывателя, предназначенного для вращения рулонов во время разматывания. Расширение барабана обеспечивается гидравлическим цилиндром.

Прижимной ролик установлен на разматывателе и предотвращает разматывание внешних витков рулона во время ввода полосы на агрегат. Подъем и опускание ролика обеспечивается гидравлическим цилиндром.

Стол ввода отворачивает внешний виток рулона и вводит конец полосы на тянущие ролики 5-роликовой правильной машины. Стол поднимается и опускается гидравлическим цилиндром. Выдвижной клин стола приводится в действие гидравлическим цилиндром.

Тянущие ролики и 5-роликовая правильная машина предназначены для перемещения и выпрямления переднего и заднего конца полосы. Узел оборудован парой тянущих роликов, находящихся перед правильной машиной.

Нижний тянущий ролик имеет привод. Подъем и опускание ролика обеспечиваются двумя гидравлическими цилиндрами.

Правильная машина состоит из: двух верхних роликов, трех нижних роликов. Верхние ролики поднимаются и опускаются двумя гидравлическими цилиндрами. Верхние ролики приводятся в действие через два мотор-редуктора и через механические цилиндры. Ролики правильной машины и тянущий ролик приводятся в действие двигателем постоянного тока.

Толщиномер предназначен для контроля толщины полосы . Толщиномер укреплен и перемещается на заделанной в фундаменте опоре. Измерительная головка толщиномера, установленная на опоре, перемещается с помощью электродвигателя.

Установка состоит из: тянущих роликов, предназначенных для перемещения полосы, гильотинных ножниц, предназначенных для обрезания передних и задних концов полосы и удаления дефектных участков полосы, дефлекторного щитка, направляющего обрезь в бак, находящийся на тележке для обрези.

Тележка для обрези с коробом предназначена для рекуперации и перемещения обрези, поступающей с позиции гильотинных ножниц. Перемещение тележки обеспечивается гидравлическим цилиндром.

Петлеобразующий стол поддерживает полосу и образует петлю для облегчения центровки переднего конца полосы на сварочной машине. Петлеобразующий ролик поднимается и опускается двумя пневматическими цилиндрами.

Боковые направляющие на входе сварочной машины предназначены для центровки переднего конца новой полосы перед сваркой переднего конца полосы с концом предыдущей полосы. Быстрый отвод направляющих обеспечивается пневматическими цилиндрами. Регулировка по ширине направляющих обеспечивается узлом, состоящим из винта и гайки с ручным приводом через маховое колесо.

Сварочная машина «с дуговой сваркой плавящимся электродом в среде инертного газа» выполняет стыковую сварку полос специальной стали категорий I-IV. Машина состоит из укрепленной станины, на которой перемещается тележка, а также зажимы на входе и выходе. Тележка перемещается на станине с помощью гидравлического цилиндра. Тележка оборудована сварочной головкой, гильотинными ножницами и зажимами для сварки.

Верхние зажимы на входе и на выходе неподвижны. Нижние зажимы зажимают полосу с помощью четырех гидравлических цилиндров. Сварочная головка перемещается по направляющей; перемещение обеспечивается двигателем постоянного тока. Верхний нож ножниц неподвижный, нижний нож приводится в действие гидравлическим цилиндром для выполнения резки.

Боковые направляющие на выходе сварочной машины используются для центровки конца полосы перед сваркой полосы с передним концом новой полосы. Быстрый отвод боковых направляющих обеспечивается пневматическими цилиндрами. Регулировка направляющих по ширине обеспечивается системой винта и гайки с ручным приводом с использованием махового колеса.

Зачистное устройство предназначено для зачистки сварного шва. На укрепленной станине перемещается тележка и опора со шлифовальным кругом. Тележка приводится в действие электрическим двигателем.

Натяжное устройство № 1 позволяет «изолировать» натяжение полосы между участком разматывания и входным накопителем полосы на входе. Прижимной ролик поднимается и опускается под воздействием пневматических цилиндров. Ролики приводятся во вращение двигателями постоянного тока.

Входной накопитель полосы с петлеобразующими тележками, лебедкой и приводом предназначен для накопления полосы с целью обеспечения нормальной скорости протягивания полосы в печи отжига при переходе с одного рулона на другой, при сварке концов полосы, а также во время других различных остановов входного участка агрегата. Перемещение накопителя полосы обеспечивается двигателем постоянного тока.

Поддерживающий рольганг полосы поддерживает и перемещает нижнюю узкую полосу на входной накопитель.

Разделительные плечи полосы поддерживают и перемещают верхнюю узкую полосу на входной накопитель.

Центрирующий ролик № 1 выполняет центровку полосы по отношению к продольной оси агрегата.

Натяжное устройство № 2 обеспечивает постоянное натяжение полосы на водном накопителе и обратное натяжение перед печью.

Дефлекторный ролик с датчиком натяжения направляет полосу на позицию печи и замеряет натяжение полосы в печи.

Опорные ролики полосы поддерживают полосу перед печью и обеспечивают ввод полосы в печь с помощью штанги.

Центральный участок

Печь нагревательная - томильная обеспечивает отжиг при температуре 1050 ?С горячекатаной полосы.

Камера охлаждения обеспечивает охлаждение полосы без защитного газа понижения с температуры 1050 ?С до 100 ?С.

Подъемно-транспортные приспособления используются для монтажа и разборки роликов печи, для перемещения рекуперационных баков с окалиной или без окалины, а также для подачи полосы в печь.

Печная эстакада предусмотрена для установки печи нормализации, для установки механических узлов на входе и на выходе печи и для обеспечения доступа персонала для эксплуатации печи.

Выходной участок агрегата

Центрирующий ролик № 2 выполняет центровку полосы по отношению к продольной оси агрегата. Ролик находится на выходе печи.

Натяжное устройство №3 обеспечивает соответствующее натяжение полосы и изолирует натяжение в печи и на выходном накопителе.

Прижимной ролик поднимается и опускается под воздействием гидравлических цилиндров. Ролики приводятся во вращение двигателями постоянного тока.

Выходной накопитель с петлеобразующей тележкой, лебедкой и приводом предназначен для накопления полосы и обеспечения постоянного прохода полосы в печи во время останова на выходном участке агрегата. Перемещение выходного накопителя обеспечивается двигателем постоянного тока.

Разделительные плечи полосы поддерживают и перемещают верхнюю узкую полосу в выходном накопителе.

Поддерживающий рольганг полосы предназначен для поддерживания и перемещения нижней узкой полосы на выходном накопителе.

Устройство для обнаружения сварного шва опорой предназначено для обнаружения сварного шва и выдает команду на автоматический останов выходного участка агрегата для того, чтобы на позиции гильотинных ножниц можно было удалить сварной шов.

Натяжное устройство №4 изолирует натяжение полосы на выходном накопителе и на моталке.

Прижимной ролик поднимается и опускается под воздействием пневматических цилиндров. Ролики приводятся во вращение двигателями постоянного тока.

Следующая установка состоит из: тянущих роликов, которые предназначены для перемещения полосы, гильотинных ножниц для резки полосы, дефлекторного щитка, предназначенного для направления обрези в бак, находящийся на тележке для обрези.

Тележка с коробом для обрези предназначена для рекуперации и перемещения обрези, поступающей с позиции резки гильотинных ножниц. Перемещение тележки обеспечивается гидравлическим цилиндром.

Система автоматического контроля кромок обеспечивает позиционирование кромок полосы и выдает команду на срабатывание гидравлического цилиндра, обеспечивающего перемещение моталки для получения равносторонних боковых поверхностей полосы (без смещения).

Тянущие ролики перед моталкой перемещают передний конец полосы на барабан моталки.

Верхний ролик поднимается и опускается под воздействием гидравлических циллиндров. Вращение ролика обеспечивается электрическим двигателем.

Вводный стол доводит передний конец полосы на барабан моталки. Стол приводится в действие пневматическим цилиндром.

Полосы наматываются в рулоны с постоянным усилием натяжения на барабан, укрепленный и приводимый во вращение моталкой. Расширение барабана обеспечивается гидравлическим цилиндром. Моталка приводится во вращение двигателем постоянного тока.

Прижимной ролик предотвращает разматывание внешнего витка намотанного рулона. Прижимной ролик поднимается и опускается под воздействием пневматического цилиндра.

Разгрузочная тележка забирает рулоны с барабана моталки и перемещает их на стеллаж для рулонов. Подъем тележки обеспечивается гидравлическим цилиндром, установленным на тележке, а поперечное перемещение тележки - установленным на ней гидравлическим двигателем.

Намотанные рулоны взвешиваются на тележке на посту взвешивания с динамометрами.

Обвязачное устройство выполняет полуавтоматическую обвязку по внешнему диаметру намотанных рулонов. Обвязочная головка укреплена на раме. Разматыватель и направляющие обвязочной полосы установлены на данной раме.

Стеллаж для рулонов предусмотрен для установки намотанных рулонов с весом 30 тонн каждый.

Ременной захлестыватель обеспечивает наматывание первых витков рулона на барабан моталки. Перемещение захлестывателя обеспечивается гидравлическим цилиндром.

Пневматическая система запитывает пневматические цилиндры сжатым воздухом.

Гидравлический агрегат входной части запитывает все гидравлические цилиндры и двигатели, установленные на входном участке агрегата.

Гидравлическая установка для выходной части агрегата предназначена для запитывания всех гидравлических цилиндров и двигателей, установленных на входном участке агрегата.

Система централизованной смазки обеспечивает смазку всех механических узлов, требующих периодической смазки.

Различные проводки обеспечивают перемещение полосы из одного узла агрегата на другой.

Грузовые тали предназначены для монтажа и разборки всех узлов агрегата, доступ к которым не может быть обеспечен мостовым краном.

Соединительные трубопроводы состоят из: соединительных гидравлических трубопроводов между машинами и агрегатами питания и пневматических трубопроводов между машинами и заводской сетью питания.

3.2 Принцип функционирования агрегата нормализации

Входной участок агрегата

Обвязанные рулоны весом до 30 тонн с горизонтальной осью устанавливаются мостовым краном на стеллажи, находящиеся с обеих сторон шагающей балки. Шагающая балка одновременно перемещает рулоны. Первый рулон, исходя из данного положения, перемещается в газовую печь подогрева). Кромки рулонов подогреваются в печи до 80 ?С. Время нахождения рулона в печи для обеспечения соответствующего подогрева приблизительно равно 42 мин.

После подогрева рулон устанавливается на шагающую балку на стеллаже, а затем перемещается тележкой до разматывателя. Рулоны устанавливаются в печь и вынимаются из печи шагающей балкой, которая автоматически перемещает рулоны на стеллаж.

Загрузочная тележка забирает рулоны со стеллажа на разматыватель. Рулон устанавливается на разматыватель загрузочной тележкой на барабан диаметром 805 мм.

После установки рулона на барабан выполняется расширение барабана и опускание прижимного ролика на полосу, затем подъемник тележки опускается в крайнее нижнее положение, после чего тележка перемещается на стеллаж для рулонов, где она находится в исходном положении.

Рулон, установленный на разматыватель, поворачивается и устанавливается в такое положение, чтобы передний конец полосы мог быть подан на стол ввода; после этого оператор вручную обрезает полосу. После стола ввода оператор вручную обрезает обвязочную полосу.

При вращении рулона полоса подается на тянущие ролики и затем на 5-роликовую правильную машину, которая находится в открытом положении. После ввода полосы ролики прижимаются, и полоса перемещается на позицию гильотинных ножниц.

Участки полосы с неравномерной толщиной автоматически обрезаются в соответствии с указаниями толщиномера. Дефлекторный щиток направляет обрезь в бак для обрези, находящийся на тележке, которая перемещается по рельсам.

Передний конец полосы вводится со скоростью ввода на петлеобразующий стол и затем на сварочную машину, где выполняется стыковая сварка с концом полосы предыдущего рулона. Во время операции по сварке входной участок агрегата останавливается, в то время как в печи нормализации продолжается протягивание полосы.

В соответствии с вышесказанным выполняется вывод полосы из входного накопителя. На входном накопителе каждая узкая полоса петли поддерживается роликами. Входной накопитель предусмотрен на 234 м полосы. Минимальное время, необходимое для полного вывода полосы из накопителя, равно 4,6 мин. Входной накопитель состоит из тележки, на которую установлен петлеобразующий ролик. Тележка перемещается на рельсах, укрепленных анкерными креплениями на фундаментах.

Поддерживание постоянного натяжения обрабатываемой полосы обеспечивается тележкой и барабаном лебедки с двигателем. Тележка соединена с барабаном стальным тросом.

После сварки концов и зачистки сварных швов скорость входного участка агрегата увеличивается до максимум 100 м/мин для наполнения входного накопителя. После наполнения скорость входного участка автоматически понижается до скорости на центральном участке печи, т.е. максимум 50 мп/мин. На выходе входного накопителя полоса центрируется центрирующим роликом №1, направляющим полосу на натяжное устройство №2. Натяжение полосы изолируется между входным накопителем и печью.

Натяжение полосы в печи обеспечивается двумя натяжными устройствами №2 и №3, находящимися на входе и на выходе печи. Регулировка натяжения обеспечивается натяжным устройством №3 в соответствии с указаниями датчика натяжения, находящегося на ролике контроля натяжения, установленным на входе в печь.

Скорость протягивания полосы на агрегате будет зависеть от натяжного устройства №2.

3.3 Описание функции КИП печи подогрева

Для контроля и автоматической регулировки функционирования печи предусмотрены электронные аппараты и пневматические механические узлы. Температура горячего воздуха замеряется термопарой, сигнал с которой в милливольтах преобразуется в сигнал тока в миллиамперах на преобразователе, а затем подается на регулятор температуры пропорционального интегрального и дифференциального действия. Регулятор воздействует через пневматический механизм на задвижку подачи воздуха и газа.

Регулировка давления горячего воздуха обеспечивается трансмиттером давления, который преобразует импульс в сигнал тока в миллиамперах, подаваемый на вход регулятора пропорционального интегрального действия.

Сигнал управления регулятора пропорционального интегрального дествия воздействует на регулировочную задвижку через пневматический серводвигатель.

Расход горячего воздуха в зонах регулируется ЭВМ процесса через пневматические механические узлы, воздействующие на регулировочные задвижки с полностью открытым или закрытым положением.

Общий расход газа замеряется диафрагмой и трансмиттером расхода. Сигнал тока в миллиамперах подается на постоянно действующий самописец для вычерчивания кривой.

Температура горячего воздуха записывается постоянно действующим аппаратом на одном канале.

Предупредительная сигнализация перегрева в камере обеспечивается термопарой, сигнал с которой подается на микровольтметр-индикатор с контактом сигнализации превышения температуры.

3.4 Защитная система перекрытия подачи газа

Автоматическое перекрытие подачи газа на основную горелку выполняется: при падении давления газа или воздуха на входе основной горелки, при повышенном давлении газа перед основной горелкой, при отсутствии пламени на пилотной горелке, при падении давления сжатого воздуха, при падении давления на выходе вентилятора рециркуляции.

Автоматическое понижение расхода газа выполняется при перенагреве на основной горелке.

При всех вышеуказанных положениях срабатывает предупредительная визуальная и звуковая сигнализация. Во время открывания дверей задвижка регулировки давления горячего воздуха закрывается.

Назначение ЭВМ процесса

ЭВМ процесса регулирует подачу горячего воздуха в рабочие зоны подачи рулонов в печь и время нахождения рулонов в зонах. Во время работы вентилятора топливного воздуха зажигается световая сигнализация.

Регулировка давления газа, подаваемого на основную и пилотную горелку, обеспечивается регуляторами с непосредственным воздействием на величину давления газа, поставляемыми вместе с основным технологическим оборудованием печи.

3.5 Режим термообработки

Заправка полосы в печь производится при помощи заправочной штанги. Полоса через входной затвор проходит в рекуперативную секцию предварительного подогрева камеры нагрева, где нагревается до температуры примерно 500 ?С за счет тепла отходящих продуктов горения. Продукты горения удаляются из рекуперативной секции камеры нагрева с помощью эксгаустера через дымопроводы, в которых установлены клапаны регулирования давления, в дымовую трубу.

Воздух горения при полном сжигании газа без избытка воздуха подогревается до температуры 400 ?С в рекуператоре, установленном в дымоходе.

Над входным затвором камеры нагрева установлен зонт для улавливания выбивающих через роликовый затвор продуктов горения, которые отводятся в дымопровод.

Затем полоса поступает в участок нагрева (зоны 1 по 4) камеры нагрева, где она нагревается до температуры 1050 ?С со скоростью между 10 и 25 ?С/с Обогрев камеры нагрева (зоны с 1 по 4) производится с помощью газовых горелок прямого нагрева, установленных на боковых стенках в шахматном порядке над и под полосой. Каждая основная горелка оборудована дежурной, которая горит постоянно для зажигания основной горелки. Зажигание дежурных горелок производится специальным газовым запальником.

Для того, чтобы окисление полосы было минимальным, сжигание топлива в камере нагрева происходит с коэффициентом расхода воздуха от 0,95 до 1,05 по отношению к стехиометрическому количеству.

В камере нагрева предусмотрена рекуперативная секция предварительного нагрева и четыре зоны автоматического регулирования температуры.

В первых трех зонах регулирование температуры осуществляется автоматически по сигналам от термопар, установленных в каждой зоне. В четвертой зоне температура нагрева полосы регулируется по сигналу от оптического пирометра, измеряющего температуру полосы. Кроме того, предусмотрена возможность регулирования температуры в этой зоне по сигналу от термопары.

После камеры нагрева полоса через разделительный тамбур поступает в камеру выдержки (зоны с 5 по 7). В камере выдержки полоса, нагретая до температуры 1050 ?С выдерживается при этой температуре в течение 1 минуты. В камеру выдержки подается осушенный азот с температурой точки росы минус 40 ?С и с 1% Н₂.

Обогрев камеры осуществляется с помощью литых электронагревателей.

Камера выдержки разделена на три зоны регулирования температуры. Регулирование температуры в каждой зоне осуществляется по сигналу от термопар, установленных в каждой зоне.

Мощность электронагревателей в этих зонах регулируется с помощью тиристорных выключателей. Температура полосы на выходе из камеры выдержки автоматически измеряется и регистрируется с помощью оптического пирометра.

Из камеры выдержки полоса через выходной уплотнительный тамбур, имеющий на выходе опорный ролик с индивидуальным приводом, выходит из печи и далее через воздушную завесу поступает в камеру охлаждения. В печи на уровне печных роликов поддерживается положительное давление, равное 1-3 мм водяного столба.

Камера охлаждения состоит из трех участков:

первый участок - охлаждение воздухом и / или смесью воздуха с распыленной водой;

второй участок - охлаждение воздухом;

третий участок - охлаждение смесью воздуха с распыленной водой.

При первом режиме охлаждения - первый и второй участки охлаждения работают с охлаждением полосы только струями воздуха. Полоса охлаждается на этих участках до 400 ?С со средней скоростью 5-15 ?С/с при толщине 2,5 мм. На третьем участке охлаждение осуществляется смесью распыленной воды с воздухом. В этом участке полоса охлаждается до приблизительно 100 ?С.

Измерение и регистрирование температуры полосы осуществляются на выводе из первого и второго участков охлаждения. На входе в камеру охлаждения установлена воздушная завеса.

В выходном тамбуре камеры охлаждения имеется установка для удаления влаги с полосы воздушными струями, воздух забирается воздуходувкой из атмосферы цеха. После выходного тамбура полоса имеет температуру, приблизительно 100 ?С. Дальнейшее охлаждение полосы происходит в атмосфере цеха. Воздух, нагретый полосой в камере охлаждения, удаляется за пределы цеха при помощи осевых вентиляторов через вытяжные трубы.

Вода, образовавшаяся от конденсации распыленной воды, удаляется из нижней части каждой секции камеры охлаждения.

Тепловыделение от печной части в цех составляет примерно 1500000 ккал/ч.

Транспортировка полосы через печь осуществляется по роликам. Ролики камеры нагрева изготовлены из жаростойкой стали типа 20 Ni /25 Cr и имеют водоохлаждаемую бочку. Температура наружной поверхности бочки составляет не более 350 ?С.

Ролики камеры выдержки изготовлены из жаростойкой стали типа 26Cr/50Ni-СО₃.

Ролики камеры охлаждения: первой секции изготовлены из жаропрочной стали типа 20Ni/25Cr, второй и третьей секции изготовлены из жаропрочной стали типа 12Ni/25Cr. Ролики камеры выдержки и камеры охлаждения выполнены без охлаждения.

Температура подшипников в опорных подшипниковых узлах всех роликов печи не превышает 120 ?С. Каждый ролик имеет собственный привод от редукторов с двигателями постоянного тока. Приводы роликов работают синхронно с другими электродвигателями агрегата.

В системе дымоудаления камеры нагрева предусмотрены: установка для дожигания продуктов неполного горения топлива, два водоохлаждаемых поворотных клапана (шибера) регулирования давления в камере нагрева, система автоматической защиты рекуператора от перегрева путем разбавления дыма подсосом окружающего воздуха, система автоматической защиты эксгаустера от перегрева путем разбавления дыма до температуры 300 ?С с помощью двухпозиционного регулирования расхода воздуха.

Печная часть размещена на эстакаде, при этом печь установлена на катковых опорах для обеспечения свободного расширения каркаса печи при разогреве.

Печь нормализации

Рис 8. График термообработки

3.6 Контрольно-измерительные приборы

Для обеспечения управления и автоматического регулирования рабочих режимов печи предусмотрена электронная аппаратура и электропневматические исполнительные механизмы.

Главные системы. Регулирование давления в общем трубопроводе газа осуществляется с помощью ПИД-регулятора, на вход которого поступает сигнал в мА от датчика давления.

Управляющий сигнал ПИД-регулятора через электро-пневматический исполнительный механизм воздействует на регулирующий клапан. Общий расход газа регулируется с помощью диафрагмы и датчика расхода.

Сигнал в мА поступает на двухканальный регистратор, на котором одновременно ведется регистрация общего давления газа. Давление воздуха горения, поступающего к основным и дежурным горелкам камеры нагрева измеряется датчиком, сигнал от которого в мА поступает на вход ПИД-регулятора давления.

Регулятор действует на электропневматические приводы клапанов, установленных на входе или на выходе вентиляторов. Регулирование давления газа, поступающего к дежурным горелкам, осуществляется регулятором прямого действия (поставляется с основным технологическим оборудованием печи).

Режим защитного газа NH.

Подача защитного газа NH в камеру выдержки (три точки подключения) в тамбур камеры нагрева и камеры выдержки и выходной тамбур осуществляется посредством вентиля с электрическим приводом. Измерение расхода защитного газа NH осуществляется тремя ротаметрами. Общий расход газа измеряется диафрагмой и датчиком расхода, сигнал которого подается на регистратор.

На общем подводе защитного газа NH установлен реле максимального давления до клапана подачи и реле минимального давления после клапана.

Предусматриваются световой и звуковой сигналы при переключении печи на холостой ход в случае сверхдавления или понижения давления газа NH.

Камера нагрева.

В каждой из зон камеры нагрева температура измеряется термопарой, сигнал от которой в мВ преобразуется в мА преобразователем и подается на вход ПИД-регулятора температуры. Регулятор воздействует через исполнительный электропневматический механизм на клапан расхода воздуха горения.

Расход воздуха и газа измеряется с помощью диафрагмы и датчиков расхода. Сигналы датчиков преобразуются в мА и поступают на вход ПИД-регулятора соотношения.

Сигнал отклонения измеренного значения от заданного (расхода газа и воздуха горения) разрабатывается ПИД-регулятором, который посылает сигнал управления клапаном расхода газа посредством электропневматического исполнительного механизма.

Требуемое соотношение воздух/газ устанавливается вручную на регуляторе ПИД. Для камеры нагрева расход воздуха корректируется в зависимости от температуры воэдуха горения.

В четвертой зоне камеры нагрева предусмотрена возможность регулирования температуры в зоне по температуре полосы при помощи пирометра.

Запись температуры, величины расхода газа и воздуха осуществляется трехканальным прибором.

В каждой зоне камеры выдержки температура измеряется термопарой. Сигнал от термопары в мВ преобразуется в мА и поступает на вход ПИД-регулятора, который управляет теристорным модулятором.

На системе горячего воздуха, на выходе из рекуператора, температура измеряется термопарой, сигнал которой преобразуется из мВ в мА преобразователем и подается на вход ПИД-регулятора температуры.

Регулятор, через электропневматический серводвигатель, воздействует на подводящий клапан холодного воздуха, расположенный на дымовой системе на входе рекуператора.

Защита рекуператора обеспечивается двумя термопарами на дымовой системе на входе рекуператора и на трубопроводе горячего воздуха на выходе из рекуператора. Их сигналы в мВ посылаются на два пороговые реле.

Температура дымовых газов до вытяжного вентилятора измеряется термопарой сигнал в мВ от которого преобразуется в мА и подается на вход ПИД-регулятора температуры.

Посредством электропневматического серводвигателя регулятор действует на клапан подачи холодного воздуха, установленного на системе дымовых газов до дымососа.

Защита вытяжного вентилятора обеспечивается термопарой, установленной на дымовой системе на входе вентилятора.

Регулирование давления в камере нагрева осуществляется датчиком давления, преобразующий импульс давления в токовой сигнал мА, который подается на вход ПИД-регулятора.

Сигнал управления регулятора воздействует на водоохлаждаемые шиберы, смонтированные на дымоходах, через электропневматические исполнительные механизмы.

Запись давления в камере нагрева осуществляется на одноканальном самописце.

Камера выдержки.

В каждой зоне камеры выдержки температура измеряется термопарой. Сигнал в мА от термопары передается в мА и посылается на ПИД-регулятор, управляющий тиристорным модулятором.

Давление в камере выдержки измеряется датчиком давления, сигнал от которого в мА передается на регистрирующий одноканальный прибор.

Блокировки и аварийные сигналы.

Система автоматического регулирования и контроля включает следующие меры безопасности системы функциональной и аварийной сигнализации. Автоматическое отсечение подачи газа к основным горелкам в случае: превышения давления газа у дежурных горелок, отсутствия газа у дежурных горелок, отсутствия газа у основных горелок, отсутствия воздуха горения у дежурных горелок, отсутствия воздуха горения у основных горелок, недостаточного разряжения в дымоходе до вытяжного вентилятора, отсутствия промышленной воды, обесточивания.

Автоматическое понижение расходов газа и воздуха горения для основных горелок (холостой ход печи) в случае: отсутствия основного газа на любой зоне, отсутствия пламени у дежурной горелки дожигания (только при работе с соотношением возд./газ < 1), отсутствия защитного газа, повышенного давления защитного газа, перегрева в любой зоне, перегрева дыма на входе в рекуператор, перегрева дыма у входа вытяжных вентиляторов, перегрева воздуха горения на выходе из рекуператора, механического останова агрегата.

Все вышеперечисленные аварии сопровождаются световым аварийным сигналом и агрегат останавливается.

Световая и звуковая сигнализация в случае: повышения давления газа в общей системе, отсутствия пламени у дежурной горелки дожигания (только при работе с соотношением возд./газ > 1), отсутствия воды для пирометров, отсутствия аварийной воды, повышенной температуры на выходе воды охлаждения роликов камеры нагрева, повышения давления в печи, понижения давления в печи.

Предусмотрена также световая сигнализация при нарушении работы основных и резервных вентиляторов для подачи воздуха горения к основным и дежурным горелкам, дымососов, вентиляторов струйных блоков и камеры окончательного охлаждения.

Анализ защитной атмосферы печи.

Анализ состава печной атмосферы контролируется стационарными газоанализаторами (СО, СО₂, О₂).

Для газоанализаторов СО и СО₂ предусмотрены следующие места отбора проб: на выходе дыма из камеры нагрева (постоянно), в камере нагрева и на дымопроводе у выхода из рекуператора и на входе камеры выдержки путем ручного переключения на стационарные газоанализаторы камеры нагрева.

Для анализатора газа О₂, отбор проб предусмотрен в последней зоне камеры выдержки.

Все перечисленные выше отборы проб для анализа переключаются вручную и могут быть подключены на переносные анализаторы.

Измерение и запись температуры полосы.

Температура проходящей через печь ленты измеряется и регистрируется в следующих четырех точках: в последней зоне камеры нагрева, в конце камеры выдержки, в конце второго участка (воздух) камеры охлаждения.

Выходной участок агрегата

На выходе печи нормализации установлен центрирующий ролик №2, обеспечивающий позиционирование полосы по отношению к продольной оси агрегата перед натяжным устройством №3 и выходным накопителем. Выходной накопитель предусмотрен на 90 м полосы и обеспечивает беспрерывное натягивание полосы в печи в течение 1,8 мин со скоростью протягивания полосы 50 м/мин.

Данное время достаточно для выполнения удаления сварных швов и для отвода обработанного рулона с барабана моталки. В выходном накопителе полоса поддерживается роликами.

Выходной накопитель состоит из тележки, на которой установлен петлеобразующий ролик. Тележка перемещается на рельсах, укрепленных анкерными креплениями на фундаментах.

Поддерживание и постоянное натяжение полосы в накопителе обеспечивается тележкой и барабаном лебедки с двигателем. Тележка соединена с барабаном стальным тросом.

После выходного накопителя находится натяжное устройство №4, которое направляет полосу на позицию гильотинных ножниц и на моталку. Помимо этого, натяжное устройство обеспечивает натяжение полосы перед моталкой.

Точный останов и удаление сварных швов гильотинными ножницами выполняется автоматически устройством для обнаружения сварного шва.

Дефлекторный щиток направляет обрезанные сварные швы на тележку для обрези с баком для обрези. Перед резкой полосы на позиции гильотинных ножниц тянущий ролик и прижимной ролик опускаются, и после резки полосы задний конец ее наматывается на барабан.

Обработанный рулон позиционируется таким образом, чтобы последний виток был прижат подъемником разгрузочной тележки. Прижимной ролик поднимается, барабан моталки отодвигается, и рулон снимается с барабана разгрузочной тележкой.

Конец следующей полосы подается по передаточному столу на тянущие ролики, затем по столу ввода на барабан моталки. Стол ввода опускается, и после наматывания нескольких витков на барабан автоматически включается устройство контроля кромок.

Ременной захлестыватель переходит в инициальное положение, и агрегат функционирует с максимальной скоростью 100 м/мин для вывода полосы из выходного накопителя.

После того как полоса полностью выведена из выходного накопителя скорость полосы автоматически понижается до величины, соответствующей рабочей скорости.

Разгрузочная тележка отводит обработанный рулон на позицию поста взвешивания), где выполняется взвешивание.

На печатающем устройстве оператор вручную или с помощью печатающего арифмометра печатает бумажную этикетку с указанием марки стали, номера плавки, сечения полосы, номера оборудования, номера ОТК и даты обработки. Во время взвешивания на этой бумажной этикетке указывается также вес рулона.

Рулон отводится на обвязочное устройство, где выполняется полуавтоматическая обвязка по окружности рулона. Сечение обвязочной полосы: 0,9х32 мм. Бумажная этикетка приклеивается на рулоне.

Рулон с этикеткой перемещается тележкой на стеллаж, предусмотренный для установки двух рулонов с весом 30 тонн.

3.7 Энергоносители

Гидравлическое оборудование

Питание гидравлического оборудования обеспечивается:

гидравлическим агрегатом шагающей балки, состоящим в основном из: гидравлического резервуара 3000 л, пяти мотор-насосных агрегатов 22 кВт, 4 в эксплуатации и 1резервный, 1 распредщита: Н1,

гидравлической установки на входной части агрегата, состоящей в основном из: гидравлического резервуара 2000 л, трех мотор-насосных агрегатов 37 кВт, 2 в эксплуатации и 1 резервный, 1 распредщита: Н2.

Гидравлической установки на выходной части агрегата, состоящей в основном из: гидравлического резервуара 1500 л, трех мотор-насосных агрегатов 22 кВт, 2 в эксплуатации, 1 резервный, 1 распредщита: Н.

Пневматическое оборудование

Питание пневматического оборудования агрегата обеспечивается тремя пневматическими распредщитами: А1, А2 и А3. Пневматическое питание щитов обеспечивается заводской сетью сжатого воздуха.

Характеристика печи

Производительность

Таблица 6

Удель-ный вес	Толщина	Ширина	Вес на метр длины	Вес рулона на входе	Ско рость	Максималь-ная производи-тельность	Средняя производите-льность	Рабочее время	Годовая производ-ительность
кг/дм	мм	мм	кг/м	т	м/мин	т/час	т/ч; К=0,9	ч/год	т/год
7,75	2,5	850	16,47	23,5	33,9	33,5	30,1	1678	50512
7,75	2,5	1100	20,31	30,0	33,9	43,4	39,0	2303	89800
7,65	2,0	850	13,00	23,5	42,4	33,1	29,8	1130	33675
7,65	2,0	1100	16,83	30,0	62,4	42,8	38,5	583	22450
7,65	2,2	850	14,31	23,5	38,6	33,1	29,8	565	16838
7,65	2,2	1100	18,51	30,0	38,6	42,8	38,5	292	11225
							Итого	6551	224500

Примечание: средняя часовая производительность (рассчитанная на рабочее время выше 1 часа) равна максимальной часовой производительность, умноженной на 0,9 (коэффициент покупателя).

Максимальная скорость полосы в печном отделе: 50 м/мин.

Скорость ввода полосы: 15 м/мин.

Температура режима отжига: 1050 °С.

Максимальная производительность при 1150 °С: 37 т/час.

3.8. Общие размеры

Таблица 7

поз.		длина в мм
401	Камера нагрева Разделительный тамбур Камера выдержки Уплотнение на выходе	42100 1400 46400 1275	91175
	1425
402	Воздушный нож Первая часть камеры охлаждения Вторая часть Третья часть Воздушный струйный сдув	800 13800 32200 4600 1800	53200
	Полная длина термического отдела Уровень прохождения полосы Внутренняя ширина печи	в мм в мм в мм	145800 + 4900 1700

Камера нагрева

Четыре регулируемые зоны нагрева, 1 зона рекуперации, прямой пламенный нагрев (коэффициент воздуха 0,95ч1,05), горелки марки СТЭН ЭРТЭ, работающие с подогретым воздухом (400 °С) и природным газом.

Таблица 8

Подключ. мощность, терм/час	Зона 1	Зона 2	Зона 3	Зона 4	Всего
	5950	5320	3640	2090	1700
Полная мощность основных горелок, терм/час	5840	5210	3530	1980	16560
Полная мощность дежурных горелок, терм/час	110	110	110	110	440
Количество горелок	14	14	14	14
Тип горелки	BSI2	BSI2	BSI2	BSI1
Мощность каждой горелки, терм/час	425	380	260	150

Вентилятор воздуха горелки основных горелок (один рабочий, другой запасной) 20000 Нм³/ч - 20 °С - 1250 доПа - привод 132 кВт - 1500 Об/мин.

Вентилятор воздуха горения дежурных горелок (один рабочий, другой запасной) 550 Нм³/ч - 20 °С - 670 доПа - привод 4 кВт - 3000 Об/мин.

Дымосос (с дефлектором), (один рабочий, другой запасной) 1200 м³/ч - 300 °С - 120 даПа - привод 90 кВт - 1000 Об/мин.

Горелка дожигания марки СТЭН ЭРТЭ, работающая с природным газом и холодным воздухом. Тип: ВМА 2 - 300 терм./ч - с деж. горелкой 8терм./ч.

Рекуператор в борове (трубчатый). Горячие трубы из АISI 304 (18 Cr - 10 Ni). Холодные трубы - трубы из углеродистой стали.

Таблица 9

Рабочий режим	17000 терм./ч	13000 терм./ч
Коэффициент воздуха	1,05	0,95	1,05	1	0,95
Расход подогреваемого воздуха, Нм³/ч	19535	17675	14825	14100	13395
Температура на входе, °С	20	20	20	20	20
Температура на выходе, °С	385	450	390	400	450
Расход дыма до рекуператора, Нм³/ч	22471	21540	17280	16550	16825
Температура дыма до рекуператора, °С	810	920	775	785	900
Температура дыма после рекуператора, °С	525	595	490	495	555
Д Р воздушной системы, даПа	300	265	180	166	157
Д Р дымовой системы, даПа	39	40	22	21	27

Камера выдержки

3 зоны с регулируемым нагревом, литые электронагреватели из стали 70 Ni - 30 Cr, устроенные на стенах, мощность в каждой зоне: 220 кВт, суммарная мощность: 660 кВт, расход защитного газа NH: 400 Нм³/ч.

Камера охлаждения

Таблица 10

Участок камеры	1	2	3
Количество коробов (дл. 2300 мм)	6	14	2
Количество воздушных труб	60	140	20
Количество вентиляторов расход, Нм³/ч статическое давление, даПа привод (1500 Об/мин), кВт	6 15000 450 30	7 20000 450 45	2 15000 450 30
Количество водяных рамп	60		20
Количество сопел на короб	35		35
Расход воды на сопло, л/ч	30ч35		65
Полное количество сопел	210		70

Воздушный нож на входе в камеру:

две трубы, расход воздуха на трубу: 1500 Нм³/ч (отбираемый от вентилятора короба №1)

Сдув воздушной струей на выходе из камеры:

четыре трубы, расход воздуха на трубу: 2375 Нм³/ч, один вентилятор 9500 Нм³/ч - 20 °С - 1500 даПа - привод 90 кВт - 1500 Об/мин

Удаление пара:

5 осевых вентиляторов, 90000 м³/ч - 200 °С - 30 даПа - привод 30 кВт - 1500 Об/мин.

Приводные механизмы

Опорные ролики полосы (привод от индивидуальных двигателей постоянного тока)

Таблица 11

	Ролики	Бочка роликов	Двигатель, кВт	Передача
	вод. охлаждение	Кол-во	материал	Диа метр, мм	дл., мм
Уплотн. на входе	нет	1	Z 40 CN 25.20	125	1850	1,25	цепь
Камера нагрева	да	15	Z 40 CN 25.20	150	2520	1,35	цепь
Разделительный тамбур	нет	1	Z4 ОNC WC₀50.26	200	2440	1,35	кардан
Камера выдержки	нет	17	Z4 ОNC WC₀50.26	200	2440	1,35	кардан
Уплотнение на выходе	нет	1	Z 40 CN 25.20	125	1850	1,25	цепь
Камера охлаждения (1)	нет	7	Z 40 CN 25.20	125	2000	1,35	кардан
Камеры охлаждения (2) и (3)	нет	16	Z 30 CN 25.20	125	1700	1,35	кардан

Затворы уплотнения на входе и выходе. Подъем заслонок с помощью пневмоцилиндров КНОМО. Расточка Ш 100/30 - Ход 150 мм.

Машина для установки и демонтажа роликов (ручного управления).

Машина для транспортировки карманов с окалиной (ручное управление)

Запись температуры металла

Датчики: оптические пирометры

Нагрев (зона4) с водоохлаждаемой трубкой

Выдержка (зона7) с водоохлаждаемой трубкой

Охлаждение (первая часть) с воздухоохлаждаемой трубкой

Охлаждение (вторая часть) с воздухоохлаждаемой трубкой

Анализ

Анализ СО и СО₂:

Переключаемые отборы в четырех точках:

* отбор дыма у выхода камеры нагрева

* отбор дыма в камере нагрева

* отбор дыма на выходе из рекуператора

* отбор газа на входе в камеру выдержки

Анализ О₂:

Отбор газа на выходе из камеры выдержки.

(Из Инструкции по эксплуатации теплового и газового оборудования агрегата нормализации)

3.9. Технологический цикл термообработки

При движении через печную часть агрегата горячекатаная полоса подвергается нормализации.

В камере нагрева полоса нагревается до температуры 855 15 ?С. В камере выдержки полоса выдерживается при температуре термообработки в течение 1,9 минуты.

В камере охлаждения происходит ее охлаждение до температуры 100 ?С с регламентированной скоростью.

При первом режиме термообработки в зонах 1 и 2 камеры охлаждения посредством обдува ее воздухом до температуры 400 ?С (средняя скорость охлаждения 5-15 ?С/сек). В зоне 3 охлаждение до 100 ?С осуществляется водовоздушной смесью. Дальнейшее охлаждение происходит в атмосфере цеха. Из Технологической инструкции ТИ 05757665-ПХЛ.5 - 01 - 2001

3.10. Техническая характеристика агрегата термообработки горячекатаного подката

Назначение: термическая обработка горячекатаных полос.

Печь имеет камеру нагрева, выдержки и охлаждения. Общая длина печи 145м.

Общая длина камеры нагрева с рекуперативной камерой 42,1м (собственно камера нагрева 23,6м). В камере нагрева - 15 транспортирующих роликов. Камера нагрева состоит из 4-х нагревательных зон (по 14 горелок в каждой зоне). Нагрев газовый. Максимальный расход газа 2145 м³/ч.

Нагрев камеры выдержки электрический. Камера выдержки состоит из 3-х нагревательных зон. В камере 18 транспортирующих роликов.

Длина камеры выдержки 47,345 м.

Защитная атмосфера - сухой азот с максимальным расходом 400 м³/ч.

Давление газа на уровне печных роликов - 1 3 мм вод.ст. Между камерой нагрева и камерой выдержки имеется разделительный тамбур длиной 1,4 м.

Камера охлаждения разделена на 3 участка:

- первый участок - охлаждение воздухом и/или смесью воздуха с распыленной водой (длина 13,8м);

- второй участок - охлаждение воздухом (длина 32,2м);

третий участок - охлаждение смесью воздуха с распыленной водой (длина 5,6м).

В камере охлаждения 23 транспортирующих ролика.

Между камерой выдержки и камерой охлаждения имеется уплотнительный тамбур и участок воздушной завесы длиной 2,525м.

Рабочая температура в камере выдержки - 1050 °С (конструкция печи допускает работу при температуре 1150 °С).

Скорость заправки полосы - 15 м/мин.

Размеры исходных рулонов: диаметр внутренний - 850 мм; диаметр наружный - 1050-2300 мм.

Размер исходных полос: толщина - 1,6 -3,5 мм; ширина - 700 - 1250 мм.

Масса рулона - до 30т.

Туннельная печь предварительного нагрева рулонов с температурой нагрева 80 °С на глубину 30-50 мм от кромки.

Подогрев горячим воздухом (с температурой до 200 °С) косвенный.

Длина печи 8,6м.

3.11. Тепловой расчет печи

3.11.1. Камера нагрева

Тепловой расчет термических печей сводится к определению расхода тепла, мощности печи, коэффициента полезного действия. Основой теплового расчета печей является составление теплового баланса, разграничивающего статьи прихода и статьи расхода тепла.

Q_прих = Q_расх

Приход тепла в пламенных печах обеспечивается горением топлива и физическим теплом

Q_прих = Q_топл +Q_физ,

где Q_топл - тепло, получаемое от сжигания топлива,

Q_физ - тепло, вносимое подогретым газом и воздухом.

Расходуемое тепло делится на:

- тепло идущее на нагрев металла;

- потери тепла.

Расчет потерь тепла через кладку.

Стены и под печи представляют собой кладку, состоящую из двух слоев:

первый слой - пеношамот, толщина 232 мм, теплопроводность

л = 0,105 + 0,00014 Ч t, Вт/(м Ч єС); максимальная температура применения t = 1300 єС;

второй слой - шамотный ультралегковес, толщина 232 мм, теплопроводность л = 0,58 + 0,00016 Ч t, Вт/(м Ч єС); максимальная температура применения t = 1100 єС.

Для свода изготавливается трехслойная кладка:

первый слой - пеношамот, толщина 232 мм, теплопроводность

л = 0,105 + 0,00014 Ч t, Вт/(м Ч єС); максимальная температура применения t = 1300 єС;

второй слой - шамотный ультралегковес, толщина 170 мм, теплопроводность

л = 0,58 + 0,00016 Ч t, Вт/(м Ч єС); максимальная температура применения t = 1100 єС.

третий слой - диатомовый кирпич, толщина 160 мм, теплопроводность

л = 0,105 + 0,00023 Ч t, Вт/(м Ч єС); максимальная температура применения t = 900 єС.

Расчет ведется на ЭВМ [5].

Таблица 12

Данные для расчета потерь через кладку на ЭВМ

Величина	Численное значение
	Стена	Под	Свод
А₁	0,105	0,105	0,105
А₂	0,058	0,058	0,058
А₃	-	-	0,105
В₁	0,00014	0,00014	0,00014
В₂	0,00016	0,00016	0,00016
В₃	-	-	0,00023
S₁	0,232	0,232	0,232
S₂	0,232	0,232	0,17
S₃	-	-	0,16
t_к	860	860	860
t_в	30	30	30

S - толщина слоя, м; t_к - температура в печи, єС; t_в - температура воздуха снаружи печи, єС; л = А + В Ч t, Вт/(м Ч єС).

Таблица 13

Результаты расчета

Величина	Численное значение
	Стена	Под	Свод
t₁	548	548	604
t₂	34	34	260
t₃	-	-	31
q	210,37	210,37	173,10

q - плотность теплового потока, Вт/м².

Рис. 9. Схема потери тепла Рис. 10. Схема потери тепла

теплопроводностью через кладку теплопроводностью через свод

стены

Статьи прихода тепла.

1. Химическое тепло топлива, кВт

Q_х = (1/3,6) Ч Q_н^р Ч V_г,

где Q_н^р - низшая теплота сгорания, МДж/м³;

V_г - расход природного газа, м³/ч.

Q_х = (1/3,6) Ч 34 Ч V_г = 9,44 V_г кВт.

Так как топливо не подогревается, то физическое тепло топлива Q_ф = 0.

2. Физическое тепло воздуха, кВт

Q_в = (1/3600) Ч б_в Ч L_о Ч C_в Ч t_в Ч V_г,

где б_в - коэффициент расхода воздуха по подаче в горелки;

L_о - теоретическое количество воздуха (при б_в = 1), необходимое для сгорания 1 м³ топлива, м³/м³;

C_в - теплоемкость воздуха, кДж/(м³ Ч К);

t_в - температура подогретого воздуха, поступающего в горелки, єС.

Q_в = (1/3600) Ч 1,0 Ч 9,01 Ч 1,3808 Ч 400 Ч V_г = 1,38 V_г кВт.

3. Тепло экзотермических реакций окисления железа, кВт

Q_экз = 15,7 Ч а Ч Р,

где а - угар металла, %;

Р - производительность печи, т/ч.

Q_экз = 15,7 Ч 1 Ч 15,283 = 240 кВт.

Q_прих = 240 + 10,82 V_г, кВт.

Статьи расхода тепла.

1. Тепло, затраченное на нагрев металла, кВт

Q_м = (1/3,6) Ч Р Ч (С_м^кон Ч t_м^кон - С_м^нач Ч t_м^нач),

где С_м^кон и С_м^нач - средняя конечная и начальная теплоемкости металла, кДж/(кг Ч К);

t_м^кон и t_м^нач - конечная и начальная температуры металла, єС.

Q_м = (1/3,6) Ч 15,283 Ч (0,687 Ч 850 - 0,476 Ч 20) = 2585 кВт.

2. Тепло, уносимое уходящими продуктами сгорания, кВт

Q_д = (1/3,6) Ч i_д Ч V_г,

где i_д - энтальпия уходящих продуктов сгорания на 1 м³ топлива, МДж/м³.

Q_д = (1/3,6) Ч 17 Ч V_г = 5,8 V_г, кВт.

3.Потери тепла теплопроводностью через кладку, кВт

Q_кл = ?q_кл Ч F_кл,

где q_кл - удельный тепловой поток через кладку, кВт/м²;

F_кл - площадь теплоотдающей поверхности, м².

Q_св = F_св Ч q_св, кВт,

где F_св - площадь свода, м².

F_св = l Ч L,

где l - длина дуги арки свода, м;

L - длина камеры нагрева, м.

l = р Ч r Ч a/180,

где r - радиус арки свода, м;

a - угол арки свода, град.

l = 3,14 Ч 1,7 Ч 60/180 = 1,8 м².

F_св = 1,8 Ч 42,1 = 75,78 м².

Q_св = 75,78 Ч 0,173 = 13,12 кВт.

Q_под = F_под Ч q_под, кВт.

F_под = L Ч B, м²,

где L - длина камеры нагрева, м;

B - ширина камеры нагрева, м.

F_под = 42,2 Ч 1,75 = 73,675 м².

Q_под = 73,675 Ч 0,210 = 15,5 кВт.

Q_ст = F_ст Ч q_ст, кВт.

F_ст = 2L Ч H, м²,

где H - высота камеры нагрева, м.

F_ст = 2 Ч 42,1 Ч 1,5 = 126,3 м².

Q_ст = 0,210 Ч 126,3 = 26,53 кВт.

Q_кл = 55,15 кВт.

4. Неучтенные потери, кВт

Q_неучт = 0,1(Q_м + Q_д + Q_кл) = 0,1(2585 + 5,8 V_г + 55,15) = 264 + 0,58 V_г, кВт.

Q_расх= 2585 + 5,8 V_г + 55,15 + 264 + 0,58 V_г = 2904,15 + 6,38 V_г, кВт.

Q_прих = Q_расх.

240 + 10,82 V_г = 2904,15 + 6,38 V_г.

V_г = 600 м³/ч.

Q _прих = 240 + 10,82 Ч 600 =6732 кВт.

Q_расх = 2904,15 + 6,38 Ч 600 = 6732 кВт.

Коэффициент полезного действия камеры нагрева:

з = (Q_м/Q_расх) Ч 100 % = (2585/6732) Ч 100 % = 38 %.

3.11.2. Камера выдержки

Нагрев в камере выдержки электрический. Тепло, затрачиваемое на нагрев металла Q_м = 0 кВт.

Тепло, уносимое уходящими продуктами сгорания Q_д = 0 кВт.

Потери тепла теплопроводностью через кладку, кВт

Q_кл = ?q_кл Ч F_кл,

где q_кл - удельный тепловой поток через кладку, кВт/м²;

F_кл - площадь теплоотдающей поверхности, м².

Q_св = F_св Ч q_св, кВт,

где F_св - площадь свода, м².

F_св = l Ч L,

где l - длина дуги арки свода, м;

L - длина камеры выдержки, м.

l = р Ч r Ч a/180,

где r - радиус арки свода, м;

a - угол арки свода, град.

l = 3,14 Ч 1,7 Ч 60/180 = 1,8 м².

F_св = 1,8 Ч 47,345 = 85,2 м².

Q_св = 85,2 Ч 0,173 = 14,74 кВт.

Q_под = F_под Ч q_под, кВт.

F_под = L Ч B, м²,

где L - длина камеры выдержки, м;

B - ширина камеры выдержки, м.

F_под = 47,345 Ч 1,75 = 82,85 м².

Q_под = 82,85 Ч 0,210 = 17,4 кВт.

Q_ст = F_ст Ч q_ст, кВт.

F_ст = 2L Ч H, м²,

где H - высота камеры выдержки, м.

F_ст = 2 Ч 47,345 Ч 1,5 = 142 м².

Q_ст = 0,210 Ч 142 = 29,82 кВт.

Q_кл = 62 кВт.

Потери тепла на нагрев контролируемой атмосферы, кВт

Q_атм = (1/3600) Ч V_атм Ч С_атм Ч (t_атм^кон - t_атм^нач),

где V_атм - расход контролируемой атмосферы, м³/ч;

С_атм - теплоемкость контролируемой атмосферы, кДж/(м³ Ч К);

t_атм^кон, t_атм^нач - конечная и начальная температуры контролируемой атмосферы, єС.

Q_атм = (1/3600) Ч 400 Ч 1,3846 Ч (860 - 20) = 138,46 кВт.

Неучтенные потери, кВт

Q_неучт = 0,1(Q_кл + Q_атм) = 0,1(62 + 138,46) = 20,1 кВт.

Q_расх = 220,56 кВт.

Мощность электрических печей сопротивления

Р_расч = Q_расх = 220,56 кВт.

Установочная мощность

Р_уст = (1,25 ч 1,5) Р_расч, кВт.

Р_уст = (1,25 ч 1,5) Ч 220,56 = (275,7 ч 330,84) кВт.

Окончательно принимаем Р_уст = 320 кВт.

3.11.3. Расчет электронагревателей

Нагревательные элементы должны обеспечить длительную бесперебойную службу при заданном тепловом режиме. В камере выдержки агрегата непрерывного отжига нагрев металла производится с помощью электронагревателя.

Общая установочная мощность электронагревателей 660 кВт. Мощность, приходящаяся, на одну зону составляет 220 кВт. Количество нагревателей в зоне - 2. Мощность одного электронагревателя - 110 кВт.

Условия работы нагревателей:

1) температура в печном пространстве 860 єС;

2) атмосфера защитная (сухой азот);

3) давление газа на уровне роликов 1 - 3 м. вод. ст.

Согласно ГОСТ 5632 - 51 выбирается материал для изготовления электронагревателей - нихром Х20Н80 - Н, свойства которого приведены в таблице 13.

Таблица 14

Основные свойства материала нагревательных элементов

Материал

Плотность,

г/см³

Максимальная рабочая температура, T_max, єС

Удельное сопротивление,

Ом Ч мм/м²

Условия применения

Х20Н80 - Н

8,4

1100

1,13

на воздухе

в вакууме

в защитном газе

Для расчета сечения нагревательных элементов определяем диаметр проволоки, мм

, мм,

где с - удельное сопротивление материала нагревателя при рабочей температуре, Ом Ч мм²/ч;

Р_ф - мощность одной фазы, кВт;

U_ф - фазное напряжение, В;

н - удельная поверхностная мощность нагревателя, Вт/см²_.

мм.

Фазное сопротивление рассчитываем по формуле

R_ф = U_ф²/(P_ф Ч 10³),

где U_ф - фазное напряжение, В;

P_ф - мощность одной фазы, кВт.

R_ф = 220²/(110 Ч 10³) = 0,44 Ом.

Длина элемента сопротивления в одной ветви

l₁ = R Ч S/с = р Ч d² Ч R/4 Ч с = 3,14 Ч 20,66²Ч 0,44/4 Ч 8,4 = 17,55 м.

Масса нагревателей определяется по формуле

G = г Ч l₁ Ч S Ч 10^-3 = г Ч l₁ Ч (р Ч d²/4) Ч 10^-3,

где г - плотность г/см³;

l₁ - длина элемента сопротивления, см;

d - диаметр проволоки, см.

G = 8,4 Ч 1755 Ч (3,14 Ч 2,07²/4) Ч 10^-3 = 49,587 кг.

Удельная поверхностная мощность

н = (10² Ч P_ф)/(р Ч d Ч l₁);

н = (10² Ч 110)/(3,14 Ч 2,07 Ч 1755) = 1 Вт/см².

Проволочные электронагреватели располагаются в печах в виде цилиндрических спиралей (рис.12).

Для проволочных элементов сопротивления характерны два коэффициента:

1) коэффициент сердечника

К_с = D/d,

где D - диаметр спирали;

d - диаметр проволоки.

2) коэффициент плотности намотки

К_н = h/d,

где h - шаг спирали.

Коэффициенты К_с и К_н принимаются в зависимости от температуры работы:

К_с = 7; К_н = 3.

Используя коэффициенты К_с и К_н рассчитываем диаметр и шаг спирали

D = К_с Ч d = 7 Ч 21 = 147 мм.

h = К_н Ч d = 3 Ч 21 = 63 мм.

Длина витка спирали равна, мм

L_витка = р Ч D;

L_витка = 3,14 Ч 147 = 461,6 мм.

Длина выводов нагревателя, мм

L_выв = В + 100,

где В - толщина стены печи, мм.

L_выв = 464 + 100 = 564 мм.

Число витков спирали

n = l₁/L_витка.

n = 17,55/(461,6 Ч 10^-3) = 38.

Длина проволоки в спирали l₁без вывода

l₁= 17,55 м.

Площадь поверхности излучения спирали

F_пов = р Ч d Ч l₁

F_пов = 3,14 Ч 21 Ч 10^-3 Ч 17,55 = 1,16 м².

Рис. 11. Схема проволочного электронагревателя в камере выдержки:

d - диаметр проволоки;

D - диаметр спирали;

h - шаг спирали;

L - длина спирали.

3.12. Расчет количества оборудования

Ведомость фонда времени оборудования

Таблица 15

Вид оборудования

Число

смен

Часы

работы смены

Число рабочих дней

Ф_ном, ч

Простои,

Ф_д,

Агрегат нормализации

365

8760

7708

Необходимое количество единиц оборудования данного типа рассчитывается по формуле

Н = Ф_i Ч Ф_э,

где Ф_i - необходимый фонд эффективного времени работы оборудования данного типа для обработки предусмотренного программой количества продукции i-го вида, агрегато-часов;

Ф_э - годовой фонд эффективного времени работы единицы оборудования, ч.

Величина Ф_i определяется из выражения

Ф_i = Q_i/Р_i,

где Q_i - годовое задание;

P_i - расчетная норма годовой производительности единицы оборудования данного вида при обработке продукции i-го вида.

Для оборудования непрерывного действия

P = Q_п/T_о,

где Q_п - масса изделий, одновременно находящихся в рабочем пространстве печи;

Т_о - основное время обработки.

Расчет Q_п производится по формуле

Q_п = g_м Ч L,

где g_м - масса изделий на 1 м рабочего пространства печи.

g_м = с_ме Ч V = с_ме Ч h Ч d Ч l,

где с_ме - плотность металла;

h,d,l - толщина, ширина и длина полосы соответственно, м.

g_м = 7750 Ч 1,6 Ч 10^-3 Ч 0,85 = 10,54 кг.

Q_п = 0,01054 Ч 145 = 1,5283 т.

Расчетное время нагрева и выдержки

Т_о = L/V,

где L - длина печи, м;

V - скорость движения полосы, м/мин.

Т_о = 145/25 = 5,8 мин. Т_о ? 0,1 ч.

Р = 1,5283/0,1 = 15,283 т/ч.

Ф_i = 90000/15,283 = 6543 агрегат часов.

Н = 6543/7708 = 0,84.

Дробное значение Н округляется до целых. Следовательно, количество агрегатов, необходимых для выполнения годового задания при осуществлении технологии равно 1.

4. Механизация и автоматизация

На агрегате проведена комплексная механизация, то есть механизированы основные, дополнительные и вспомогательные операции при помощи взаимосвязанной системы машин и оборудования.

Комплексная механизация обеспечивает:

- снижение трудоемкости производства в 2 - 3 раза;

- сокращение производственного цикла в 3 - 5 раз;

- снижение потребности в рабочей силе в 5 - 10 раз;

- снижение производственных площадей на 30 - 50 %.

Работа современных термических цехов невозможна без автоматизации производственных процессов и широкого применения различной контрольно-измерительной аппаратуры. В термических цехах вопросы автоматизации приобрели особую актуальность в связи с внедрением процессов с высокими температурами, повышения требовательности к точности регулирования параметров и необходимостью получения воспроизводимых результатов.

Значение автоматизации технологических процессов особенно велико потому, что основной гарантией высокого качество термической обработки является точное соблюдение режима воздействия на металл. Так, при температурной обработке сложно контролировать результаты структурного и химического изменения металла. Технологические функции заключаются в поддержании установленных параметров (температуры, состава, давления и т.д.) в перемещении изделий в процессе обработки.

Автоматизация агрегата обеспечивает:

- уменьшение численности обслуживающего персонала;

- повышение производительности труда за счет расширения зон обслуживания;

- более высокую экономичность работы агрегата;

- облегчение условий труда обслуживающего персонала;

- повышение качества продукции.

На агрегате осуществлена полная автоматизация всех операций по транспортировке рулонов от позиции установки на барабан разматывателя, до снятия их с моталки в выходной части, автоматизация процесса сварки, а также автоматическое управление нагревом рулонов в печи.

В составе оборудования агрегатов цеха используются системы автоматизации следующих типов:

1) локальные системы, датчики и измерительные приборы;

2) системы автоматизации агрегатов с использованием программируемых автоматов;

3) системы слежения за металлом и управления технологическими агрегатами:

а) агрегат оснащен электрогидравлическими системами слежения за кромками полосы, которые осуществляют регулирование смотки на моталках и центровку полосы в линии агрегата; на выходе всех агрегатов имеются электронные тензометрические весы, агрегат оснащен системами измерения натяжения полосы;

б) агрегат оснащен системами регистрации неисправностей оборудования, которые служат для обеспечения поисков дефектов оборудования и причины аварийной остановки.

Программируемые автоматы ISP - 1000, используемые в системах, включают в себя печатающие устройства и датчики.

5. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Для проведения исследования были выплавлены плавки изотропной стали в условиях НЛМК ККЦ-1 с содержанием Si от 2,85 до 3,03%, Р от 0,026% до 0,041%. Химический состав опытных плавок приведен в таблице 19.

Таблица 19

Химический состав плавок, (% вес.)

№ плавки	Содержание элементов, % вес.
	С	Si	Al	P	Ti	N
1	0,035	2,87	0,43	0,040	0,019	0,006
2	0,038	2,85	0,33	0,041	0,013	0,005
3	0,044	2,96	0,43	0,026	0,015	0,006
4	0,040	2,99	0,41	0,041	0,015	0,006
5	0,044	3,00	0,42	0,040	0,013	0,006
6	0,034	3,03	0,41	0,030	0,015	0,007

В процессе выплавки производилось легирование стали фосфором, что позволило варьировать содержание фосфора в готовой стали.

Выплавка, разливка и другие операции производились согласно действующей технологической инструкции.

Все плавки были разлиты на установке вертикального типа.

Горячий прокат слябов опытных плавок выполнялся в ЛПЦ-3 по действующей технологии на толщину 2 мм. После прокатки горячекатаный металл поступал в ПДС для последующей обработки. Согласно рабочему плану рулоны подвергались низкотемпературной нормализации на 800 ± 10 °С. Скорость транспортировки полосы в агрегате нормализации варьируется от 12 до 25 м/мин.

В дальнейшем изучались структура, механические и магнитные свойства готового металла в зависимости от режимов нормализации.

Травление и холодная прокатка на стане 1400 проводилась на толщину 0,5 мм. по технологической инструкции. Отжиг холоднокатаного металла проводился в агрегате непрерывного отжига при температуре рекристаллизационного отжига 1050 °С в защитной атмосфере.

Структура горячекатаного металла исследовалась по сечению на оптическом металлографическом микроскопе и оценивалась глубина рекристаллизованной зоны, степень рекристаллизации и величина зерна.

Механические свойства горячекатаного металла до и после нормализации определялись в лаборатории ЦТЛ ОАО НЛМК. Определялись предел текучести у_Т, предел прочности у_В, относительное удлинение Д, твердость и гибы.

Оценка механических свойств проводилась на образцах, отобранных с кромки и середины полос. Полученные значения в дальнейшем усреднялись.

Магнитные свойства определялись в лаборатории магнитных измерений ЦТЛ на килограммовых пробах вдоль и поперек направления прокатки.

Результаты исследования влияния режимов нормализации при 800±10 єС на структуру, механические и магнитные свойства плавок с содержанием фосфора в пределах 0,026ч0,041% приведены в таблицах 20, 21 и на рис. 21, 22, 23.

Результаты исследования показывают, что структура горячекатаного металла плавок 3; 6, содержащих 2,96 и 3,03% Si; 0,026ч0,030% Р; 0,034ч0,044% С; 0,41ч0,43% Al в исходном состоянии характеризуется тем, что глубина рекристаллизованной зоны в поверхностном слое находится в пределах 0,40ч0,44 мм, средний размер зерна составляет 19ч20 мкм, а доля рекристаллизованной структуры - 18,2ч19,6%. Нормализация этого металла с 800 єС при движении полосы со скоростью в пределах 12ч25 м/мин , увеличивает протяженность рекристаллизованной структуры по толщине с 0,40ч0,44 мм до 1,02ч1,26 мм; приводит к росту зерна с 19ч20 мкм до 35ч41 мкм и более заметному развитию

Таблица 20

Изменение механических свойств изотропной стали, легированной фосфором, в зависимости от режимов

низкотемпературной нормализации.

Усл. № плавки	Содержание элементов, % вес.	Режим нормализации	Протяженность рекрист. зоны, мм	Доля рекр. структуры, %	Средний размер зерна, мм	Механические свойства	Средние потери Р_1,5/50, Вт/кг по режимам нормализации
	С	Si	Al	Р	Ti	N₂	°С	м/мин				G_в, мПа	G_т, мПа	д, %	HPB₅	К-во гибов
1	0,035	2,87	0,43	0,040	0,019	0,006	Без нормализации	0,60	25,9	0,019	651	555	18,8	-	6,9	-
2	0,038	2,85	0,33	0,041	0,013	0,005	Без нормализации	0,42	19,0	0,015	666	584	19,5	98,8	5,14	-
1	0,035	2,87	0,43	0,040	0,019	0,006	800	25	1,12	48,5	0,030	639	552	22,6	-	6,9	2,970
2	0,038	2,85	0,33	0,041	0,013	0,005	800	25	1,16	52,7	0,030	612	500	20,1	95,7	6,8	2,928
1	0,035	2,87	0,43	0,040	0,019	0,006	800	18	1,22	52,8	0,035	647	546	22,0	-	6,3	3,000
1	0,035	2,87	0,43	0,040	0,019	0,006	800	12	1,32	57,1	0,039	642	540	20,2	-	6,8	2,995
4	0,040	2,99	0,41	0,041	0,015	0,006	Без нормализации	0,16	7,2	0,016	647	524	18,6	97,7	7,0	-
3	0,044	2,96	0,43	0,026	0,015	0,006	Без нормализации	0,44	19,6	0,020	664	566	21,1	-	7,3	-
3	0,044	2,96	0,43	0,026	0,015	0,006	800	25	1,02	46,6	0,035	648	545	21,5	-	7,0	3,020
4	0,040	2,99	0,41	0,041	0,015	0,006	800	20	0,989	45,0	0,030	634	537	21,1	97,0	7,1	2,991
3	0,044	2,96	0,41	0,026	0,015	0,006	800	18	1,05	45,3	0,039	655	536	21,6	-	7,0	2,905
3	0,044	2,96	0,41	0,026	0,015	0,006	800	12	1,25	56,0	0,041	651	539	22,0	-	6,7	3,00

Окончание таблицы 20

Усл. № плавки	Содержание элементов, % вес.	Режим нормализации	Протяженность рекрист. зоны, мм	Доля рекр. структуры, %	Средний размер зерна, мм	Механические свойства	Средние потери Р_1,5/50, Вт/кг по режимам нормализации
	С	Si	Al	Р	Ti	N₂	°С	м/мин				G_в, МПа	G_т, МПа	д, %	HRB₅	К-во гибов
5	0,044	3,00	0,42	0,040	0,013	0,006	Без нормализации	0,46	19,5	0,016	676	587	19,3	-	5,8	-
6	0,034	3,03	0,41	0,030	0,015	0,007	Без нормализации	0,40	18,2	0,019	641	520	20,7	99,2	6,6	-
5	0,044	3,00	0,42	0,040	0,013	0,006	800	25	0,91	38,5	0,030	654	542	21,6	-	6,8	2,976
5	0,044	3,00	0,42	0,040	0,013	0,006	800	18	1,33	56,3	0,035	638	541	22,6	-	6,3	2,936
5	0,044	3,00	0,42	0,040	0,013	0,006	800	12	1,35	57,2	0,038	647	546	22,1	-	7,4	2,933

Таблица 21

Изменение магнитных свойств изотропной стали, легированной фосфором в зависимости от режимов низкотемпературной нормализации (АНО-6, температура отжига 1050 °С)

Усл. № плавки	Содержание элементов, % вес.	Режим нормализации	Магнитные свойства	Средние потери по режимам нормализации Р_1,5/50, Вт/кг
	С	Si	Al	Р	Ti	N₂	t, °С	V, м/мин	Р_1,5/50, Вт/кг	В₂₅₀₀, Тл	В₂₅₀₀, Тл
3	0,044	2,96	0,43	0,026	0,015	0,006	800	25	3,02	1,59	0,08	3,02
3	0,044	2,96	0,43	0,026	0,015	0,006	800	18	2,88	1,58	0,10	2,905
3	0,044	2,96	0,43	0,026	0,015	0,006	800	18	2,93	1,59	0,09	2,905
3	0,044	2,96	0,43	0,026	0,015	0,006	800	12	2,96	1,60	0,09	3,00
3	0,044	2,96	0,43	0,026	0,015	0,006	800	12	3,04	1,60	0,09	3,00
среднее	2,966	1,592	0,090
5	0,044	3,00	0,42	0,040	0,013	0,006	800	25	2,96	1,57	0,09	2,976
5	0,044	3,00	0,42	0,040	0,013	0,006	800	25	2,98	1,56	0,09	2,976
5	0,044	3,00	0,42	0,040	0,013	0,006	800	18	2,99	1,58	0,08	2,936
5	0,044	3,00	0,42	0,040	0,013	0,006	800	18	2,86	1,59	0,10	2,936
5	0,044	3,00	0,42	0,040	0,013	0,006	800	18	2,96	1,58	0,08	2,936
5	0,044	3,00	0,42	0,040	0,013	0,006	800	12	2,88	1,59	0,09	2,933
5	0,044	3,00	0,42	0,040	0,013	0,006	800	12	2,96	1,56	0,10	2,933
5	0,044	3,00	0,42	0,040	0,013	0,006	800	12	2,96	1,57	0,10	2,933
среднее	2,943	1,576	0,091
1	0,035	2,87	0,43	0,040	0,019	0,006	800	25	2,97	1,59	0,10	2,970
1	0,035	2,87	0,43	0,040	0,019	0,006	800	18	3,00	1,59	0,10	3,00
1	0,035	2,87	0,43	0,040	0,019	0,006	800	18	3,00	1,58	0,09	3,00
1	0,035	2,87	0,43	0,040	0,019	0,006	800	12	3,01	1,59	0,10	2,995
1	0,035	2,87	0,43	0,040	0,019	0,006	800	12	2,98	1,59	0,10	2,995
среднее	2,992	1,588	0,093

119

Плавка 3 (0,04%С; 2,96%Si; 0,43%Al; 0,026%Р)

Плавка 1 (0,035%С; 2,87%Si; 0,43%Al; 0,040%Р)

Плавка 5 (0,044%С; 3,00%Si; 0,42%Al; 0,040%Р)

Рис. 12. Влияние скорости движения полосы в агрегате нормализации на размер зерна и глубину рекристаллизованной зоны изотропной стали

Рис. 13. Зависимость изменения механических свойств изотропной стали от скорости движения полосы в агрегате нормализации (Т_норм.=800 °С) процесса первичной рекристаллизации, о чем свидетельствует увеличение доли рекристаллизованной структуры с 18,2ч19,6% до 45,3ч56,0%.

В горячекатаном металле опытных плавок № 4, 5, содержащих 2,99ч3,00% Si; 0,040ч0,041% Р; 0,41ч0,42% Al; 0,040ч0,044% С; без нормализационной обработки зона рекристаллизации составляет 0,16ч0,46 мм, средний размер зерна - 16 мкм, а доля рекристаллизованной структуры - 7,2ч19,5%. Снижение скорости транспортировки полосы с 25 м/мин до 12 м/мин (что соответствует увеличению времени выдержки с 2,1 до 4,4 мин) увеличивает глубину рекристаллизованной зоны с 0,31 мм до 1,35 мм, средний размер зерна с 30 до 38 мкм, а степень развития процесса рекристаллизации с 38,5 до 57,2%. По сравнению с состоянием без обработки размер зерна после нормализации с 800 єС возрастает, примерно, в 2,4 раза, доля рекристаллизованной структуры в 4,3 раза. Следует отметить, что повышение содержания фосфора в стали с 0,026ч0,030% до 0,040% привело к некоторому снижению размера зерна с 30ч41мкм до 30ч38 мкм, к росту глубины рекристаллизованной зоны с 1,11 мм до 1,19 мм при однозначной степени рекристаллизации на уровне 49,3ч50,6%. Уменьшение содержания кремния с 2,96ч3,03% (пл. 3, 5, 6) до 2,85ч2,87% (пл.1, 2) способствует небольшому увеличению протяженности рекристаллизованной структуры с 1,11ч1,19 мм до 1,23 мм и ее доли с 49,3ч50,6% до 53,5%. Наблюдаемые несущественные различия в изменении структурных параметров горячекатаной полосы после низкотемпературной нормализации с 800 °С при изменении содержания кремния с 2,85ч2,87% до 2,96ч3,00% и фосфора с 0,026ч0,030% до 0,040ч0,041% связаны возможно с неоднородностью по чистоте металла, нестабильностью режимов горячей прокатки, с различной толщиной подката и другими факторами.

В данной работе были изучены механические свойства опытных плавок, легированных фосфором в пределах 0,026ч0,041%. Результаты исследования приведены в таблице 20 на рис.22.

Анализ полученных данных показывает, что повышение содержания в стали фосфора с 0,026ч0,030% (пл.3, 6) до 0,040ч0,041% (пл.1, 5, 4, 2) не приводит к существенному изменению количества гибов в горячекатаном состоянии. Число гибов находится на уровне 5,1ч7,3.

Изменение скорости транспортировки полосы в агрегате нормализации с 12 до 25 м/мин также не оказало заметного влияния на ухудшение технологичности нормализованного подката. Во всех исследованных плавках число гибов находилось в пределах 6,3ч7,4 при содержании в плавках 0,026ч0,041% фосфора. Как следует из приведенных данных в таблице 20 и на рисунке 22 изменение содержания фосфора в указанных выше пределах в исследованных плавках, а также режимов низкотемпературной обработки за счет варьирования скорости движения полосы в агрегате нормализации практически не привело к ухудшению прочностных характеристик. Предел прочности G_в в опытных плавках до нормализации находился в пределах 641ч676 МПа, а предел текучести G_0,2 соответственно 520ч587 МПа, относительное удлинение д - 18,6ч21,1%. После нормализационной обработки горячекатаного подката при 800 °С со скоростью движения полосы 12ч25 м/мин значения предела прочности G_в составили 634ч655 МПа, предела текучести G_0,2 - 536ч552 МПа. Можно отметить, что нормализация с 800 °С не оказала существенного влияния на характеристики прочности. Анализ относительного удлинения опытных плавок (таблица 20, рисунок 22) показывает небольшое возрастание этой характеристики в металле опытных плавок с 18,6ч21,1% в исходном состоянии до 20,2ч22,6% после нормализации на 800 °С при скорости транспортировки полосы в агрегате нормализации в пределах 12ч25 м/мин.

Полученные результаты исследования показали, что механические свойства опытных плавок изотропной стали, легированной фосфором, после низкотемпературной обработки имеют вполне удовлетворительную технологичность горячекатаного подката содержащего 2,85ч3,03%Si; 0,034ч0,044%С; 0,33ч0,43%Al; 0,026ч0,04%Р; 0,013ч0,019%Ti; 0,005ч0,007%N₂, что подтверждает приведенные ранее исследования [25].

Одновременно с изучением структуры, механических свойств на трех плавках1, 3, 5 было изучено влияние режимов низкотемпературной нормализации, в частности, скорости движения полосы, а также содержание фосфора на магнитные свойства. Окончательный обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг проводился в АНО-6 при температуре отжига 1050 ^оС. Результаты исследования приведены в таблице 21 и на рисунке 23.

Анализ полученных результатов показывает, что изменение скорости движения полосы в агрегате нормализации отражается на уровне удельных потерь опытных плавок.

В плавке № 1, содержащей 2,87%Si, повышение скорости движения полосы с 12 до 25 м/мин, приводит к снижению удельных потерь Р_1,5/50 с 2,995 Вт/кг. В отличие от плавки 1, в плавках 3, 5, содержащих 2,96ч3,00%Si, лучшие потери наблюдаются при более меньших скоростях транспортировки полосы, т.е. при 12ч10 м/мин. При этом удельные потери составили Р_1,5/50=2,905ч2,933 Вт/кг. Можно отметить, что полученные данные подтверждают установленный ранее факт, связанный с тем, что повышение содержания кремния требует меньшей скорости движения полосы в агрегате нормализации.

Из сравнения результатов исследования, полученных в плавках 3, 5, как наиболее близких по содержанию С, Si, Al, Ti, можно установить влияние содержания фосфора. Действительно, при повышении в стали фосфора с 0,026% (плавка 3) до 0,040% (плавка 5), наблюдается снижение значений удельных потерь Р_1,5/50 с 2,966 Вт/кг до 2,943 Вт/кг. При этом магнитная индукция В₂₅₀₀ несколько снижается с 1,592 Тл до 1,576 Тл, а анизотропия магнитной индукции Д В₂₅₀₀ при этом находится на одном уровне. Снижение удельных потерь в стали на 0,023 Вт/кг за счет увеличения содержания фосфора в стали с 0,026% до 0,040% обусловлено за счет повышения доли кубической ориентировки в готовой стали. Выход марки 2412+2413 на плавках 1, 3, 5 составил 100%.

Рис. 14. Изменение удельных потерь изотропной стали от скорости движения полосы в агрегате нормализации

Фазовые и структурные превращения в изотропной электротехнической стали

Нормализация проводится после горячей прокатки металла. Микроструктура горячекатаной полосы представляет собой рекристаллизованную зону толщиной 0,15 - 0,4 мм на поверхности со значительной разнозернистостью и с вытянутыми полиганизованными и рекристаллизованными зернами в отдельной части полосы с равномерно расположенными по сечению строчками перлита. Толщина рекристаллизованной зоны, размер равноосных зерен, количество перлита и его форма определяются химическим составом стали и режимом горячей прокатки. Средний размер зерна горячекатаного металла и в поверхностном слое и в сердцевине независимо от среды охлаждения и натяжения увеличивается с повышением температуры нормализации вследствие развития процесса собирательной рекристаллизации. Кроме того, более быстрый рост зерна в поверхностной зоне горячекатаной полосы связан с частичным удалением углерода из зоны в процессе обработки.

Нормализационная обработка приводит к изменению структуры стали. С повышением температуры нормализации толщина рекристаллизованной зоны увеличивается и средний размер зерна возрастает. При температуре нормализации 800 ^оС в стали 0401 успевают пройти процессы возврата, полигонизации и рекристаллизации по всему сечению горячекатаного подката.

Применение нормализации после горячей прокатки способствует получению более однородной структуры и улучшению магнитных свойств электротехнической изотропной стали.

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

6.1 Расчет капитальных вложений

Общая сумма капитальных вложений в балансовую стоимость основных фондов:

К_ОС = К_З + К_С + К_СО + К_Р + К_ПР, (51)

где К_З - капитальные затраты на возведение здания, сантехнику, руб.;

К_С - капитальные затраты на строительство сооружения, руб.;

К_СО - капитальные затраты на силовое оборудование и силовые машины, руб.;

К_Р - капитальные затраты на рабочие машины и рабочее оборудование, руб.;

К_ПР - капитальные вложения в прочие основные фонды, руб.

6.1.1. Капитальные затраты на возведение здания

Расчет балансовой стоимости зданий и бытовых помещений производится по укрупненным показателям нормативной стоимости 1 м² зданий.

Общий объем производственного здания

S_ПР=2ab+2ah+2bh= 58188 (52)

где S_ПР - производственная площадь, м²;

h - высота, м.

Стоимость 1 м. куб. производственных зданий составляет 17000 руб., тогда стоимость здания:

С_ПР = 58188 Ч17000 = 989196000 руб.

Стоимость санитарно-технических проводок принимается 40% от стоимости строительных работ по зданию

С_С-Т = 0,4 ЧС_ПР, руб.; (53)

С_С-Т = 0,4 Ч 989196000= 395678400 руб.

Площадь и объем конторских помещений по нормам и численности трудящихся. Численность трудящихся 52 человек. Норма площади 2,4 м. кв. на 1-го человека, тогда:

S_А_-_Б=2ab+2ah+2bh = 382,39 м²

Высота принимается 3 м.

Стоимость 1 м³ административно-бытовых помещений равна 21000 руб. Общая стоимость административно-бытовых помещений:

С_А-Б = 382,392 Ч 21000 = 8030232 руб

Стоимость санитарно-технических проводок составляет 40 % от стоимости административно - бытовых помещений

С_С-Т = 0.4 Ч 8030232= 3212092,8 руб.

К_З = 989196000+ 395678400+ 8030232+ 3212092,8 = 1396116724,8 руб.

6.1.2. Капитальные затраты на возведение сооружений

Капитальные затраты на возведение сооружений принимаем 20 % от стоимости производственного здания.

К_С = 0,2 К_З = 0,2 Ч 1396116724,8 = 279223344,96 руб (54)

6.1.3. Капитальные затраты на силовые машины и силовое оборудование

Капитальные затраты на силовые машины и силовое оборудование:

К_СО = N Ц_Э, руб., (55)

где N - установочная мощность силового оборудования, кВт;

Ц_Э - стоимость 1 кВт установленной мощности, руб.;

К_СО = 3060 0,83 = 2539,8 руб.

6.1.4. Капитальные затраты на рабочее оборудование

Капитальные затраты на рабочее оборудование:

К_Р = Ц Ч (1+_Н.Р.) Ч n, (56)

где Ц - оптовая цена единицы оборудования, руб.;

_Н.Р. - коэффициент, учитывающие затраты на транспортно-заготовительные нужды, сооружение фундаментов и монтаж;

n-число единиц оборудования.

Капитальные затраты на агрегат нормализации:

К_Р1 = 12161383,33 Ч (1 + 0,2) Ч 1 = 14593659,996 руб.

Капитальные затраты на электромостовые краны:

К_Р2 = 61371,25 Ч (1 + 0,2) Ч 2 = 147291 руб.

Капитальные затраты на неучтенное оборудование применяем 15 % от капитальных затрат на технологическое оборудование:

К_Р3 = 0,15 Ч 14593659,996 = 2189048,999 руб.

К_Р = 14593659,996 + 147291 + 2189048,999 = 16929999,995 руб.

Прочие основные фонды принимаем 20 % от основных фондов:

ПОФ = 0,2 Ч (21432358,123 + 4286471,625 + 1230,12 + 16929999,995) = 8530011,973 руб.

Таблица 22

Капитальные затраты на возведение зданий и бытовых сооружений

Наименование	Стоимость зданий, руб.	Стоимость сан-тех. проводок, руб.	Балансовая стоимость, руб.
Производственные здания	15123061,2	6049224,48	21172285,68
Административно - бытовые здания	185766,03	74306,413	260072,443
Итого	21432358,123

Таблица 23

Капитальные вложения в рабочие машины и рабочее оборудование

Наименование оборудования	Стоимость ед. оборудования, руб.	Балансовая стоимость, руб.
Технологическое оборудование	8976749,65	10772099,58
Подъемно - транспортное оборудование	45131,52	108315,65
Неучтенное оборудование	--	1615814,94
Итого	12496230,17

Таблица 24

Основной капитал, его структура и амортизационные отчисления

Группы основных фондов	Основные фонды	Норма амортизации, %	Амортизационные отчисления, руб.
	Руб.	%
Здания	21432358,12	41,88	2,6	557241,31
Сооружения	4286471,63	8,37	2,6	111448,262
Силовые машины и оборудование	1230,12	0,002	15	184,518
Рабочие машины и оборудования	16929999,99	33,08	12	2031599,99
Итого	42650059,86	83,33	--	2700474,09
Прочие основные фонды	8530011,97	16,67	10	853001,197
Всего	51180071,84	100	--	3553475,29

Удельные капитальные вложения определяются отношением полной балансовой стоимости основных фондов отделения к годовому объему производства

К_УД = 51180071,836 / 130000 = 393,69 руб.

6.2 Энергетика отделения

Расход технологической электроэнергии (расход электроэнергии в агрегате нормализации):

Э_Т = N Ч Ф Ч Ч К Ч n, (57)

где Э_Т - годовой расход технологической энергии, кВт/ч;

N - установленная мощность печи, кВт;

Ф -фонд времени работы печи в течение года, ч.;

- коэффициент загрузки;

К - КПД печи;

n - количество агрегатов.

Э_Т = 3060 Ч 4333 Ч 0,85 Ч 0,5 Ч 1 = 5635066,5 кВт/ч.

Расход производственной электроэнергии:

Э_П = К_С_i Ч N_i Ч Ф_i Ч Кп Ч n_i, (58)

где Э_П - расход производственной энергии в течение года кВт·ч,

к - количество групп потребителей электроэнергии, имеющих разный коэффициент спроса;

К_Сi - коэффициент спроса по данной группе потребителей;

N_i - установленная мощность в данной группе потребителей электроэнергии, кВт;

Ф_i - фактическое время работы данной группы потребителей электроэнергии, ч;

К_П - коэффициент текущих простоев (принимается 0,8-0,9);

n - количество единиц оборудования в данной группе потребителей.

Э_П = (0,2 Ч 125 Ч 4333 Ч 0,8) + (0,7 Ч 15 Ч 4333 Ч 0,8) = 123057,2 кВт/ч.

Затраты электроэнергии на освещение:

Э_О = F Ч q Ч r Ч h_О / 1000, (59)

где Э_О - годовой расход электроэнергии на агрегате нормализации ;

F - освещаемая площадь, м²;

q - удельное количество ватт на 1 м²;

r - число часов горения в году, при трехсменной работе;

h_О - коэффициент одновременного горения для печного зала.

Э_О = 3879,2 Ч 11 Ч 4700 Ч 0,8 / 1000 = 160443,71 кВт/ч.

Расход потребности отделения в воде:

на производственные нужды

V = 287 Ч 4333 = 1243571 м³;

на хозяйственные нужды этот расход составляет 75 л на 1 человека в смену. Количество этих смен в году составляет 262.

V = 75 Ч 52 Ч 262 = 923550 м³

Расчет потребности отделения в природном газе, азоте, сжатом воздухе:

природный газ

V = 2080 Ч 4333 = 9012640 м³;

азот

V = 400 Ч 4333 = 1733200 м³;

сжатый воздух

V = 402 Ч 4333 = 1741866 м³.

Таблица 25

Годовой расход и затраты на различные виды технологической энергии

Наименование видов энергии и энергоносителей	Годовой расход	Цена ед. продукции, руб.	Затраты, руб.
Энергия технологическая, кВт·ч	5635066,5	0,83	4677104,78
Энергия производственная (Э_п + Э₀), кВт·ч	283500,91	0,83	235305,7553
Природный газ, тм³	9012,64	1500	13518960
Азот, тм³	1733,2	473	819803,6
Сжатый воздух, тм³	1741,87	78	135865,86
Вода техническая, тм³	2167	611	1324037
Итого	--	--	20711076,99

6.3. Определение штатов обслуживающего персонала

На участке применяется трехсменный четырехбригадный график работы при непрерывной рабочей неделе и восьмичасовом рабочем дне. При непрерывной отработке каждой бригадой по четыре дня предусмотрено 48 часов отдыха.

Таблица 26

График выходов на работу

Число	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1смена	1	1	1	1	2	2	2	2	3	3	3	3	4	4	4
2смена	3	4	4	4	4	1	1	1	1	2	2	2	2	3	3
3смена	2	2	3	3	3	3	4	4	4	4	1	1	1	1	2
Отдых	4	3	2	2	1	4	3	3	2	1	4	4	3	2	1
Число	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
1смена	4	1	1	1	1	2	2	2	2	3	3	3	3	4	4
2смена	3	3	4	4	4	4	1	1	1	1	2	2	2	2	3
3смена	2	2	2	3	3	3	3	4	4	4	4	1	1	1	1
Отдых	1	4	3	2	2	1	4	3	3	2	1	4	4	3	2

6.3.1. Баланс использования рабочего времени

Баланс использования рабочего времени с учетом продолжительности отпуска, режима труда и отдыха, а также с учетом длительности рабочего дня.

Отделение для термической обработки относится к непрерывным производствам. В нем установлено оборудование большой мощности, и так как расход тепловой энергии оборудования велик, то работа в одну или две смены привела бы к большим потерям времени на разогрев агрегата, и ощутимым непроизводственным потерям электроэнергии для поддержания рабочей температуры, при работе на холостом ходу в нерабочие смены. Поэтому в отделении устанавливается круглосуточная работа, т.е. в три смены без междусменных перерывов. При такой организации труда каждая бригада работает в течение восьми часов. После четырех дней работы в одну смену бригада имеет 48-часовой отдых. Чередование смен прямое, т.е. из первой смены бригада переходит во вторую, из второй в третью, из третьей в четвертую.

Отдых бригадам предоставляется не в общеустановленные дни, а в дни, приходящиеся по графику. Работа в праздничные дни и предпраздничные дни производится, так же как и обычно.

Такой график работы не предусматривает регламентированного перерыва для отдыха и приема пищи. Прием пищи осуществляется в рабочее время.

Среднемесячная длительность работы по этому графику на 9,4 часа превышает норму для 41-часовой рабочей недели. Эта переработка оплачивается как сверхурочная работа.

Потери времени на выходные дни:

24 Ч 365 = 8760 ч;

8760 / 3 = 2920 ч;

2920 / 5 = 584 ч.

Номинальное время работы устанавливается как разность между календарным временем и потерями на выходные дни.

2920 - 584 = 2336 ч.

Вычитая потери рабочего времени из номинального времени работы, устанавливаем фактическое время работы и в том числе продолжительность работы в ночное и сверхурочное время.

Все расчеты по балансу рабочего времени находятся в таблице 27

Таблица 27

Баланс использования рабочего времени

Элемент баланса	Дни (для работающих по сменам)	Часы	Дни (для работающих не по сменам)
1. Календарное время	365	2920	365
2. Выходные дни	73	584	104,3
3. Праздничные дни	-	-	11
4. Номинальное время (п. 1-(п. 2+п.3))	292	2336	250
5. Невыходы:
в связи с отпуском	24	192	24
выполнение гособязанностей	1	8	1
по болезни	5	40	5
Всего невыходов	30	240	30
6. Фактическое время работы (п. 4-п. 5) в том числе: а) в ночное время б) переработка графика	262 56,19 8,12	2096 449,5 65	220 - -
Элемент баланса	Дни (для работающих по сменам)	Часы	Дни (для работающих не по сменам)
в) в вечернее время	56,19	449,5	-
7. Коэффициент списочности (п.4/п.6)	1,11	1,11	1,13

Таблица 28

Штатное расписание рабочих

Профессии рабочих	Разряд	Часовая тарифная ставка	Бригады	Расстановочный штат	Резерв	Списочный штат	Списоч рабоч. прив. к1 раз.
			1	2	3	4
Основные производственные рабочие
Термист проката	12	11,43	1	1	1	1	4	1	5	12,48
Термист проката	8	8,38	1	1	1	1	4	1	5	9,15
Машинист крана	8	8,38	1	1	1	1	4	1	5	9,15
Бригадир на приеме и сдаче металла	8	8,38	1	1	1	1	4	-	4	7,32
Итого	-		4	4	4	4	16	3	19	38,1
Вспомогательные рабочие
Слесарь - ремонтник механослужбы	9	9,05	1	1	1	1	4	1	5	9,88
Слесарь - ремонтник энергослужбы
сменный	7	7,82	1	1	1	1	4	1	5	8,54
дневной	7	7,82	-	-	-	-	-	-	2	3,41
Электромонтер дневной	10	9,78	-	-	-	-	-	-	2	4,27
Электромонтер АСУ
сменный	11	10,54	1	1	1	1	4	1	5	11,51
дневной	11	10,54	-	-	-	-	-	-	2	4,6
Электромонтер
сменный	10	1	1	1	1	1	4	1	5	10,68
дневной	10	-		-	-	-	-	-	2	4,27
Итого	28	57,16
Всего		95,26

Таблица 29

Штатное расписание ИТР

Профессия и должность	Количество	Месячный оклад, руб.	Годовой оклад, руб.
Начальник отделения	1	20000	240000
Старший мастер	2	14000	336000
Мастер	2	10000	240000
Итого	5	-	816000

Таблица 30

Структура численности трудящихся

Категория трудящихся	Численность работников	%
Рабочие ИТР	47 5	90,4 9,6
Всего	52	100

6.4 Расчет фонда заработной платы

Термическое отделение является производством со строго регламентированным во времени технологическим процессом. Поэтому целесообразно применять повременно-премиальную систему оплаты труда. При выполнении норм выработки и получения продукции необходимого качества устанавливается премия в размере 35 % от тарифной ставки.

6.4.1. Фонд заработной платы рабочих, работающих по сменам

Зарплаты по тарифным ставкам:

Т_З = е Ч ш Ч t_Ф, руб., (60)

где е - часовая тарифная ставка рабочего 1-го разряда, руб.;

ш - списочное количество работников, приведенных к 1-му разряду;

t_Ф - фактическое время работы по балансу рабочего времени, ч.

Т_З = 10 Ч 95,26 Ч 2096 = 1996649,6 руб.

Доплата за работу в ночное и вечернее время принимаем 30 % от тарифной ставки:

Т_Н = 0,3 Ч е Ч ш Ч t_Н, руб, (61)

где t_Н - число часов работы в ночное время.

Т_Н = 0,3 Ч 10 Ч 95,26 Ч 899 = 256916,22 руб.

Доплата за работу в выходные дни:

Т_П = е Ч ш Ч t_П, руб, (62)

где t_П - число часов работы в праздничные дни,

Т_П = 10 Ч 95,26 Ч 73 = 69539,8 руб.

Доплата за работу в сверхурочное время:

Т_С = 0,5 Ч е Ч ш Ч t_С, руб, (63)

где t_С - число часов работы в сверхурочное время;

Т_С = 0,5 Ч 10 Ч 95,26 Ч 65 = 30959,5 руб.

Размер премии составляет 35% от зарплаты по тарифным ставкам при условии выполнения производственного задания.

Т_ПР = 0,35 Ч Т_З, руб; (64)

Т_ПР = 0,35 Ч 1725105,254 = 603786,839 руб.

Премия за стаж работы составляет 35 % от зарплаты по тарифным ставкам

Т_ПРС = 0,35 Ч Т_З, руб.; (65)

Т_ПРС= 0,35 Ч 1725105,254 = 603786,839 руб.

Фонд основной заработной платы:

Т_ОСН = Т_З + Т_Н + Т_П + Т_С + Т_ПР + Т_ПРС, руб.; (66)

Т_ОСН = 1725105,254 + 256916,22 + 69539,8 + 30959,5 + 603786,839 +603786,839 = 3290094,452 руб.

Средний часовой заработок работников:

Т_СР.Ч. _.= Т_ОСН / t_Ф, руб; (67)

Т_СР.Ч. = 3290094,452 / 2096 = 1569,702 руб.

Фонд дополнительной зарплаты:

Т_ДОП = Т_СР_._Ч_. Ч (t_ОТП + t_ОБ), руб; (68)

где t_ОТП - время ежегодного отпуска, ч;

t_ОБ - время выполнения государственных и общественных обязанностей.

Т_ДОП = 1569,702 Ч (192 + 8) = 313940,310 руб.

Начисления на зарплату для целей социального страхования:

Т_СТР = 0,358 Ч (Т_ОСН + Т_ДОП), руб; (69)

Т_СТР = 0,358 Ч (3290094,452 + 313940) = 1290244,44 руб.

Средняя заработная плата рабочих:

З_ср = (Т_ОСН + Т_ДОП)/в Ч м, (70)

где в - списочный штат работников;

м - количество месяцев в году

З_ср = 3604034,76 / 564 = 6390,13 руб.

6.4.2 Фонд заработной платы ИТР

Основная производственная премия для ИТР составляет 40 % от оклада.

Т_ПР = 0,4 Ч (240000+336000+240000) = 326400 руб.

Премия за стаж работы - 35 % от оклада.

Т_ПРС = 0,35 Ч (816000) = 285600 руб.

Номинальное время работы 250 дней, а фактическое время работы 220 дней. Тогда дневной оклад начальника отделения будет составлять:

240000 / 250 = 960 руб.

Сумма месячных окладов сменных мастеров за год составляет 576000 руб. Номинальное время работы составляет 292 дня, а фактическое - 262 дня.

Дневной оклад сменных мастеров:

576000 / 292 = 1973 руб.

Доплата сменным мастерам за работу в ночное и вечернее время:

Т_Н.В. = 1973/ 8 Ч 0,35 Ч 899 = 77600,56 руб.

Доплата в праздничные дни:

1973Ч 9 = 17757 руб.

Таким образом, основная зарплата ИТР составляет:

Т_ОСН = 240000+576000+326400+ 285600 + 77600,56 +17757 = 1523357 руб.

Дополнительную заработную плату можно установить по среднедневному заработку:

Для сменных мастеров

1973+ (77600,56 + 17757) / 262 = 2336,96 руб.

для начальника отделения - 960 руб.

Если потери времени на ежегодный отпуск и выполнение государственных обязанностей по балансу рабочего времени составляет для ИТР - 25 дней, то дополнительная заработная плата определяется:

Т_ДОП = (2336,96 + 960) Ч 25 = 82424 руб.

Начисления для целей социального страхования:

Т_СТР = (Т_ОСН + Т_ДОП) Ч 0,358, руб.;

Т_СТР = (1523357+ 82424) Ч 0,358 = 574869,6 руб.

Средняя заработная плата ИТР:

З_ср = 1605781 / 60 = 26763,02 руб.

Таблица 31

Фонд заработной платы ИТР

Основная зарплата, руб.	Т_ДОП	Всего
Т_ОСН	В том числе
	Т_З	Т_ПР	Доплаты, руб.
			Т_Н.В.	Т_П
1523357	181464	136098	77600	17757	82424	486548,67

Таблица 32

Фонд заработной платы ИТР и рабочих

Категория трудящихся	Сумма (Т_ОСН + Т_ДОП), руб.	Отчисления на соц. страхование
Рабочие	1882245,51	673843,89
ИТР	358283,27	128265,4
Всего	2240528,78	802109,29

6.5. Калькуляция себестоимости термической обработки

Затраты на сменное оборудование, инструмент, приспособления и оснастку определяются как 1 - 1,5% от общей суммы капитальных вложений в основные фонды:

0,012 Ч 51180071,836 = 614160,86 руб.

Расходы на текущий ремонт определяются как 5% от капитальных затрат на здания, силовые машины и силовое оборудование и рабочие машины и рабочее оборудование:

0,05 Ч 51180071,836 = 2559003,59 руб.

Затраты на содержание основных фондов определяются как 11% от стоимости основных фондов:

0,11 Ч 51180071,84 = 5629807,9 руб.

Общецеховые расходы равны 5% от прямых материальных затрат (затраты на топливо, электроэнергию, затраты на вспомогательные материалы, на зарплату производственных рабочих):

0,05 Ч (7928608,04 + 1882245,51) = 490542,68 руб.

Общекомбинатовские расходы составляют 28% от передела.

Рультаты расчетов занесены в таблицу 33.

Таблица 33

Калькуляция себестоимости нормализованного металла

Наименование показателей	Проект	База
	V = 90000т	На 1 тонну	На 1 тонну
	Кол-во	Цена	Сумма	Кол-во	Сумма	Кол-во	Сумма
1. Задано полуфабрикатов, т	100260	4813,97	627067,7	1,002	4823,6	1,002	4823,60
2. Отходы, т	260	1099	285,7	0,002	2,20	0,002	2,20
3. Итого задано за (-) отходов и брака, т	90000	--	626782	1,000	4821,4	1,000	4821,40
4. Расходы по переделу
4.1. Газ природный, тм³	9012,64	1500	4199,89	0,1	32,154	0,069	32,15
4.2. Энергозатраты:
электроэнергия, кВт ч	5918567,41	0,83	2379,26	45,53	18,3	45,53	18,302
сжатый воздух, тм³	1741,9	78	78,385	0,0134	0,603	0,0134	0,603
вода техническая, тм³	2167	611	721,644	0,017	5,66	0,017	5,661
азот, тм³	1733,2	473	549,424	0,013	4,121	0,013	4,121
Итого энергозатрат	--	--	3728,717	--	28,68	--	28,68
4.3. Фонд оплаты труда	--	--	2240,529	--	17,23	--	34,26
4.4. Отчисления на соц. страх	--	--	802,109	--	6,17	--	12,92
4.5. Сменное оборудование	--	--	614,161	--	4,724	--	5,6
4.6. Содержание основных фондов	--	--	5629,81	--	43,306	--	82,3
4.7. Ремонт осн. средств	--	--	2559,004	--	19,685	--	27,08
4.8. Амортизация	--	--	3553,48	--	27,33	--	56
4.9. Общецеховые расходы	--	--	490,54	--	3,773		5,73
Итого расходов по переделу	--	--	23818,236	--	183,056	--	307,01

Приведенные затраты:

З_ПР.= С + Е_н Ч К_у, (71)

где С - себестоимость руб/т,

Е_н - нормативный коэффициент доходности инвестиций, принимаем 30%,

З_ПР_проект_.= 234,36 + 0,3 Ч 393,693 = 352,47 руб/т;

З_ПР_база_.= 392,98 + 0,3 Ч 748,18 + 617,43 руб/т

Таблица 34

Технико-экономические показатели

Наименование показателей	Показатели
	Проект	База
1. Годовой объем производства, т	90000	76500
2. Численность производственных рабочих, чел.	52	48
3. Себестоимость термообработки, руб/т	234,36	392,98
4. Удельные капитальные вложения, руб/т	393,69	748,19
5. Приведенные затраты, руб/т	352,47	617,43

Данный проект является более эффективным, по - сравнению с базовым. В результате увеличения объема производства себестоимость термообработки и приведенные затраты уменьшаются.

7. БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ТЕРМИЧЕСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ

7.1 Характеристика конструктивных решений производственного здания и систем жизнеобеспечения

Здание цехов термической обработки строят из несгораемого огнеупорного кирпича. Высота здания 15 м. Объем и площадь на одного рабочего 15 м³ и 4,5 м² .Оборудование располагается от стен в 1 - 1,5 м, расстояние между печами 1,5 м, проезды 3 - 4 м.. Пролеты оборудуют аэрационными фонарями, которые имеют площадки, позволяющие очищать световые проемы от пыли. Стены красят огнеупорной краской. Полы устраивают из рифленой чугунной плитки. Склад рулонов располагают перед печами, расстояние от печи примерно 2 м.

7.2 Защита от поражения электрическим током

Одним из опасных факторов является электрический ток, который подводится к печи. Опасные факторы в помещении:

ц > 75%;

Длительная температура, ^оС + 35 ^оС;

Кратковременная температура, ^оС + 45 ^оС;

Наличие взрывоопасного газа;

Токопроводимые полы;

Наличие заземленных металлических конструкций.

Так как у нас есть токопроводящие полы, наличие заземленных металлических конструкций, то здание считается опасным. Чтобы обезопасить рабочих от удара током, используют защитные заземляющие устройства. Они могут быть естественными и искусственными. Для электрооборудования находящегося в отделении используют искусственное защитное заземление, изготовленное из труб диаметром 50 мм и длиной 10 м. Их забивают в землю на расстоянии трех метров друг от друга. В траншее заземлители соединяются между собой стальными полосами поперечным сечением 487 - 100 мм² при помощи сварки.

Сопротивление защитного заземляющего устройства определяем по формуле:

R_З = (R_П Ч ш_П Ч R_С Ч ш_С) / (R_П Ч ш_П Ч n · з_П + R_С Ч ш_С Ч з_С), (72)

где R_З - сопротивление защитного заземляющего устройства, Ом; R_П - сопротивление горизонтального полосового заземлителя.

R_П = (с / 2 Ч р Чl) Ч ln(2Чl²/ d Чt), (73)

Где ш_П - коэффициент сезонности полосового заземлителя, ш_П = 2,5;

з_П - коэффициент использования полосового заземлителя, з_П = 0,82;

ш_С - коэффициент сезонности стержневого заземлителя ш_С = 1,6;

R_С - сопротивление вертикального стержневого заземлителя.

R_С =(с / 2·р Ч l) Ч ln{(2l/ d ) + 0,5 Ч (4h+l) / (4h+l)}, (74)

где з_С - коэффициент использования стержневого заземлителя з_С =0,81;

n - число вертикальных стержневых заземлителей n = 10;

с = 200 кг / м³.

R_П = (с / 2 Ч р Ч l) ln(2l²/ d Ч t) = 85 Ом;

R_С = (с / 2·р Ч l) ln{(2l/ d ) + 0,5 (4h + ?) / (4h + ?)} = 47,9 Ом;

R_З = (R_П Ч ш_П Ч R_С Ч ш_С) / (R_П Ч ш_П Ч n Ч з_П + R_СЧ ш_С Ч з_С) = 9,19 Ом;

R_З = 9,19 Ом < R_з = 10 Ом.

Помимо использования заземляющих устройств при работе с электрическими приборами нужно подходить к ним с применением диэлектрических перчаток, галош, резиновых ковриков.

Для обеспечения защиты от случайного прикосновения токоведущим частям, нужно применять следующие способы и средства:

1. Двойная изоляция токоведущих частей.

2. Предупредительная сигнализация, знаки безопасности, защитные отключения.

7.3 Расчет естественного освещения

Естественное освещение рассчитывается по формуле:

с₀ = (S_П Ч l_Р Ч k_З Ч k_ЗД з₀) / (100 Ч ф₀ Ч r₁), (75)

где S_П - площадь пола, S_П = 3879,2 м²;

S₀ площадь световых проемов при боковом освещении, S₀ = 110 м²;

k_З коэффициент запаса, при естественном освещении, k_З = 1,4;

k_ЗД коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями, k_ЗД = 1,1;

з₀ - световая характеристика окон, з₀ = 1,05;

ф₀ - общий коэффициент светопропускания, ф₀ =0,52;

r₁ - коэффициент, учитывающий повышения КЕО при боковом освещении,

r₁ = 1,2;

?_П - нормированное значение КЕО.

?_Р = (S₀ Ч 100 Ч ф₀ Ч r₁) / (S_П Ч l_Р Ч k_З Ч k_ЗД з₀) = 0,2% (76)

По СНиП 11 - 4 - 79 и 23 - 0,5 - 95 ?_р ?_п= 0,3

Фактическая освещенность рабочих мест через проемы соответствует нормативным значениям.

7.4 Расчет искусственного освещения

Для искусственного освещения следует применять газоразрядные лампы с нормируемой освещенностью Е_П = 75 лк. Искусственное освещение подразделяется на: рабочее, аварийное, охранное и эвакуационное.

Искусственное освещение рассчитывается

F = (E_П Ч S Ч Z Ч K) / (N Ч з), (77)

где E_П - нормируемая освещенность, лк;

S - освещаемая площадь, м²; К - коэффициент запаса, учитывающий ухудшение характеристик источников при эксплуатации, К = 1,8; N - число светильников, шт; з - коэффициент использования, з = 1,6; Z - коэффициент минимальной освещенности, Z = 1,5.

Световой поток найдем

Е = F / S, (78)

откуда получаем F = E Ч S;

F = 75 Ч 3879,2= 290940 лк / м².

Световой поток увеличиваем в 10 раз, т.к. мы знаем величину светового потока, то найдем количество ламп, которые требуются для освещения площади 3879,2 м²

N = (E_nЧ S Ч Z Ч K) / (F Ч з), (79)

N = (75 Ч 3879,2 Ч 1,5 Ч 1,8) / (290940 Ч 1,6) 1,6 Ч 10 = 16 шт.

Светильники располагают в ряд на потолке в 2 ряда, с одинаковым расстоянием между ними.

7.5 Пожарная безопасность

Термическое отделение ПДС выполнено из несгораемого материала, металла и бетона, которые сохраняют постоянную массу при действии огня.

Таблица 35

Характеристика категории производства

Термическое отделение	Категория производства	Характеристика обращающихся в производстве веществ
Взрывоопасное	А	Вещества и материалы, способные взрываться, гореть с взаимодействием с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что давление взрыва в помещении >5 кПа

Огнестойкость здания термического отделения в соответствии со СНиП 2.01.02 - 85 с учетом взрывопожарной категории будет 1 степени огнестойкости.

Для предотвращения распространения пожара здание термического отделения отделяется от других зданий противопожарными разрывами. Вероятность распространения пожара 23 %, так как расстояние между зданиями и термическим отделением 30 м. Технологическое оборудование (печи), где есть взрывоопасные вещества, должно быть герметично, обеспечение газоплотности муфеля. В помещении устанавливают сигнализацию. Важным мероприятием предотвращения пожара является эвакуация горючих газов. Дороги, проезды и проходы к зданию должны быть всегда свободными и исправными. Согласно СНиП 2.01.02 - 85 число эвакуационных выходов должно быть два с одной стороны и два с другой. Расстояние между эвакуационными выходами составляет 60 м. Число эвакуированных: 52 человека. В качестве других выходов можно использовать наружные лестницы. Расстояние от наиболее удаленного места до выхода 75 м, что соответствует СНиП 2.01.02 - 85. Число и ширину проходов, дверей, коридоров: ширина прохода - 2 м, принимают коридора 3 м, дверей - 1 м, площадок лестниц - 2 м. Наружные открытые лестницы должны быть стальными, шириной - 1 м, с уклоном не более 1:1 и с ограждениями высотой 1 м.

Для борьбы с огнем используют воду, в виде тонко распыленной струи.

Нормы расхода воды на пожаротушение для предприятий, в соответствии со СНиП 11- 31- 74 приведены в таблице 36.

Таблица 36

Нормы расхода воды на пожаротушение для предприятий (СНиП 11- 31- 74)

Пожароопасность здания	Нормы расхода воды	Объем
1	10 л / с	17800 м³

Для тушения пожаров используют огнетушители, пожарные краны, песок.

Расход воды при наружном пожаре принимается в соответствии со СНИП «Водоснабжение. Нормы проектирования». Продолжительность наружного пожаротушения 2,5 часа. Для этого пожаротушения используют пожарный водопровод низкого и высокого давления. Расстояние между гидрантами не более 150 м, а расстояние от гидрантов до стен зданий не более 120 м, а от дороги не более 2,5 м. При тушении пожара используют пожарную технику. Она предназначена для доставки к месту пожара личного состава, огнегасительных средств.

7.6 Производственный шум

Анализ позволяет установить уровень звукового давления (дБ) от технического оборудования в пределах указанных в таблице 37.

Таблица 37

Уровень звукового давления от технического оборудования.

Расположение рабочих мест	Уровень звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях	99	92	86	83	80	78	76	74
Технологическое оборудование по прокатке стального листа	109	101	86	83	80	94	84	81
ДL, дБ	10	9	-	-	-	16	8	7

Определяем сопротивление для каждой частоты

R_i = 20 Ч lg (с Ч j Ч f_i) - 425 (80)

Где с - плотность металла с = 7800 кг/м³;

j - толщина перегородки;

f_i - средне геометрические частоты основных частотных полос.

R₆₃ = 20 Ч lg(7800 Ч 0,003 Ч 63) - 42,5 = 20,9

R₁₂₅ = 20 Ч lg(7800 Ч 0,003 Ч125) - 42,5 = 26,9

R₂₅₀ = 20 Ч lg(7800 Ч 0,003 Ч250) - 42,5 = 33,1

R₅₀₀ = 20 Ч lg(7800 Ч 0,003 Ч500) - 42,5 = 38,9

R₁₀₀₀ = 20 Ч lg(7800 Ч 0,003 Ч1000) - 42,5 = 44,9

R₂₀₀₀ = 20 Ч lg(7800 Ч 0,003 Ч2000) - 42,5 = 50,9

R₄₀₀₀ = 20 Ч lg(7800 Ч 0,003 Ч4000) - 42,5 = 56,9

R₈₀₀₀ = 20 Ч lg(7800 Ч 0,003 Ч8000) - 42,5 = 62,9

В связи с тем, что звукоизоляция кабины дистанционного управления больше производимого шума, защита работающему персоналу не требуется.

7.7 Анализ условий труда и определение опасных и вредных производственных факторов в термическом отделении

7.7.1 Основные опасности при эксплуатации печной части АНО

Основные опасности на АНО обусловлены наличием и применением: (ГОСТ 12.0.004 - 79; ГОСТ 12.2.003 - 74; ГОСТ 12.1.019 - 79; ГОСТ 12.3.009 -76).

- природный газ;

- защитного газа;

- токоведущих частей электрооборудования и электроприборов;

- горячих участков оборудования и трубопроводов;

- движущихся и вращающихся частей и механизмов.

Краткая характеристика газов, применяемых в АНО.

Природный газ бесцветный, без запаха и вкуса, имеет следующий средний состав СН₄ = 98 %; С₃Н₁₀ = 0,5 %; СО₂ = 0,3 %, остальные компоненты - 1,2 %. Удельный вес газа j = 0,74 кг / м³ . Теплота сгорания Q_p = 8500 ккал / м³.

Природный газ обладает взрывоопасными и пожароопасными свойствами. С воздухом образует взрывоопасные смеси: нижний предел взрываемости - 5%, верхний - 15%. (ГОСТ 12.1.012 - 78 )

Взрыв газа происходит при внесении открытого огня, раскаленного металла или попадании искры или другого источника воспламенения в замкнутый объем, заполненный газо-воздушной смесью. Температура воспламенения газа - 550 С. При сжигании природного газа с недостатком воздуха образуется окись, которая действует на организм отравляюще.

По санитарным нормам (ГОСТ 12.1.005 - 76 ) [29] содержание окиси углерода в воздухе рабочих помещений не должна превышать 20 мг / м³. Концентрация окиси углерода 250 мг / м³ и выше смертельно.

Защитный газ - азот. Газ без цвета, без запаха и вкуса. При больших концентрациях оказывает удушье из-за снижения содержания О₂. Применяется в качестве продувочного газа для камеры нагрева и защитного в камере выдержки.

Каждый работник должен знать, что прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением, ведет к поражению электрическим током. (ГОСТ 12.1.019 - 79) [29].

7.7.2 Основные меры безопасности при использовании природного газа

Поддержание давления природного газа и воздуха, горение в подводящих трубопроводах на оптимальном уровне.

Контроль за плотностью газопроводов камеры нагрева и горелки зажигания.

Обеспечение полноты продувки азотом газопроводов природного газа камеры нагрева и горелки зажигания перед заполнением их природным газом (содержание кислорода в двух последовательно отобранных пробах не должно превышать 1 %) и полноты их освобождения от природного газа при отключении газопровода (содержание кислорода в отобранных пробах должно быть не менее 99,5 %) от его содержания в окружающем воздухе или на содержание CH₄, не более 0,5 %.

Соблюдение правил и последовательности розжига горелок; постоянный контроль за стабильностью работы горелок камеры нагрева и горелки зажигания.

Контроль за правильностью настройки узлов смешения газа и воздуха для дежурный горелок.

Периодическая проверка исправности действия запорно-регулирующей аппаратуры, систем защиты и сигнализации, КИП и А, проведение профилактических осмотров в установленные сроки.

Соблюдение запрета на курение в районе агрегата, на пользование открытым огнем для определения утечек газа и освещения в газоопасных местах.

Строгое соблюдение правил выполнения газоопасных работ (ГОСТ 12.3.003 - 75) [29].

7.7.3 Основные меры безопасности при применении защитного газа

Для нормальной, безопасной работы камеры выдержки с применением защитного газа его давление должно поддерживаться на оптимальном уровне.

В камере выдержки на уровне печных роликов удавления защитного газа поддерживается - 1020 Па. Должна быть обеспечена исправность запорно-регулирующей арматуры, систем защиты, сигнализация, КИП и автоматики.

Исправность заземлений трубопроводов на контрольный контур заземления цеха.

Поддержание заданных параметров защитного газа по составу и влажности.

Соблюдение правил и последовательности подачи защитного газа в камеру выдержки.

Соблюдение графиков по остановке агрегата на техническое обслуживание и ремонт газового оборудования [27].

7.7.4 Меры безопасности при эксплуатации электрооборудования

Эксплуатация и обслуживание электрооборудования агрегата (привод роликов, электродвигатели вентиляторов и дымососов, нагреватели, система местного и переносного освещения (ГОСТ 12.1.019 79; ГОСТ 12.1.030 81; СНиП II - 4 79) [29] должны производиться в строгом соответствии с требованиями «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил безопасности при эксплуатации электроустановок» (ГОСТ 12.2.007.10 - 75) [29].

7.8 Охрана окружающей среды

Охрана окружающей среды в настоящее время является одной из глобальных проблем человечества в целом и каждого в отдельности. Охрану окружающей среды в нашей жизни следует рассматривать как комплекс мероприятий, направленных на обеспечение единства экологической политики, экономического и социального развития народного хозяйства и страны в целом.

Охрана окружающей среды включает в себя охрану атмосферного воздуха, охрану водных ресурсов и земельных. Остановимся на вопросе защиты воздушного бассейна от выбросов вредных примесей. Основным документом, регламентирующим в нашей стране деятельность по охране воздушного бассейна, является закон «Об охране атмосферного воздуха». В соответствии с законом определяются общие мероприятия и положения об охране атмосферы, устанавливаются нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, а также предельно допустимых выбросов вредных примесей. Источником загрязнения атмосферного воздуха являются технологические агрегаты, выделяющие в процессе эксплуатации вредные вещества.

Одним из вредных веществ является Fe₂O₃.

7.9 Прогнозирование и оценка масштабов заражения аварийно химически опасными веществами при авариях на химически опасных объектах

На водонасосной станции произошла авария в системе технологического трубопровода с жидким хлором, находившимся под давлением. Количество вытекшей жидкости из трубопровода не установлено. Известно, что в технологической системе содержалось 60 т сжиженного хлора.

Определить глубину возможного заражения хлором при времени от начала аварии 1,5 час. и продолжительность действия источника заражения. Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра 7,5 м/с, температура воздуха 0° С, изотермия. Разлив АХОВ на подстилающей поверхности свободный.

Решение.

1. Так как объем разлившегося хлора неизвестен, то для расчета согласно [28] п.1.2 принимаем его равным максимальному количеству в системе - 60 т. По формуле

Q_э1 = k₁ Ч k₃ Ч k₅ Ч k₇ Ч Q_о, (81)

определяем эквивалентное количество вещества в первичном облаке [28]

Q_э1 = 0,18 Ч 1,0 Ч 0,23 Ч 0,6 Ч 60 = 1,5т

По формуле

Т = h Ч d / k₂ Ч k₄ Ч k₇, (82)

определяем время испарения хлора [28]:

Т = 0,075 Ч 1,553 / 0,052 Ч 3,34 Ч 1 = 0,67час. или 40 мин.

По формуле

Q_э₂ = (1 Ч k₁) Ч k₂ Ч k₃ Чk₄ Чk₅ Чk₆ Ч k₇ Ч Q_о / (h Ч d), (83)

определяем эквивалентное количество вещества во вторичном облаке [28]

Q_э2 = (1 - 0,18) Ч 0,052 Ч 1,0 Ч 3,34 Ч 0,23 Ч1 Ч60 / 0,05 Ч 1,553 = 25,3 т.

2. По таблице 5 [28] для 1,5 т. находим глубину зоны заражения первичным облаком Г₁ = 1,33 км. Глубину зоны заражения вторичным облаком для 25,3 т. по таблице 5 [28] находим интерполированием - 6 км.

Г₂ = 5,92 + (7,42 - 5,92) / (20 Ч 30) Ч (25,3 - 20) = 6 км.

3. Находим по формуле:

Г = Г' + 0,5 Ч Г^” (84)

полную глубину зоны заражения [28]

Г = 6 + 0,5 Ч 1,33 = 6,665 км.

4. Определяем предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс по формуле[28]

Г_п = N Ч V (85)

Г_п = 1,5 Ч 47 = 70,5 км.

Ответ: Глубина зоны заражения хлором в результате аварии может составить 6,665 км. Продолжительность действия источника заражения 40 мин.

Библиографический список

1. Ванчинков В.А. Основы производства изотропных элекротехнических сталей. / / В.А. Ванчинков ,Н.Г. Бочков, Б.В. Молотилов - М.: Металлургия, 1985, 270 с.

2. Горбунов И. П. Методические указания к курсовому проектированию по курсу: Оборудование термических цехов для студентов специальности 1107. Металловедение, оборудование и технология термической обработки металлов. / В.И. Захаренкова - Липецк: ЛипПИ, 1989.

3. Соломенцев С.Л. Методические указания к курсовому проектированию металлургических печей. Тепловой баланс печи./ С. Л. Соломенцев - Липецк: ЛипПИ, 1981.

4. Горбунов И.П. Методические указания. Расчет термических электропечей и электрических нагревательных элементов./ И.П. Горбунов - Липецк: ЛипПИ, 1981.

5. Горбунов И.П. Ярковская О.Н., Методические указания. Расчет потерь тепла через кладку печи с применением микроЭВМ./ И. П. Горбунов, О. Н. Ярковская - Липецк: ЛипПИ, 1989.

6. Лапин Н.Л. Методические указания. Расчет производственных фондов./

Н.Л. Лапин - Липецк: ЛипПИ, 1979.

7. Лапин Н.Л. Методические указания. Расчет штатов, фонда заработной платы и себестоимости./ Н.Л. Лапин - Липецк: ЛипПИ, 1980.

8. Временная технологическая инструкция ТИ 106-ПХЛ 5-01-90, Травление, холодная прокатка, термическая обработка и покрытие изотропной электротехнической стали, Липецк, 1986.

9. Злобинский В.М. Охрана труда в металлургии./ В. М. Злобинский - М.: Металлургия, 1975.

10. ГОСТ 21427.2-83, Сталь электротехническая холоднокатаная изотропная тонколистовая.

11. Лахтин Ю.М. Термическая обработка в машиностроении. Справочник / Ю. М. Лахтин, А.Г. Рахштадт - М.: Машиностроение, 1980.