GeoSELECT.ru



Технология / Реферат: Разработка технологической схемы производства стали марки 35Г2 (Технология)

Космонавтика
Уфология
Авиация
Административное право
Арбитражный процесс
Архитектура
Астрология
Астрономия
Аудит
Банковское дело
Безопасность жизнедеятельности
Биология
Биржевое дело
Ботаника
Бухгалтерский учет
Валютные отношения
Ветеринария
Военная кафедра
География
Геодезия
Геология
Геополитика
Государство и право
Гражданское право и процесс
Делопроизводство
Деньги и кредит
Естествознание
Журналистика
Зоология
Инвестиции
Иностранные языки
Информатика
Искусство и культура
Исторические личности
История
Кибернетика
Коммуникации и связь
Компьютеры
Косметология
Криминалистика
Криминология
Криптология
Кулинария
Культурология
Литература
Литература : зарубежная
Литература : русская
Логика
Логистика
Маркетинг
Масс-медиа и реклама
Математика
Международное публичное право
Международное частное право
Международные отношения
Менеджмент
Металлургия
Мифология
Москвоведение
Музыка
Муниципальное право
Налоги
Начертательная геометрия
Оккультизм
Педагогика
Полиграфия
Политология
Право
Предпринимательство
Программирование
Психология
Радиоэлектроника
Религия
Риторика
Сельское хозяйство
Социология
Спорт
Статистика
Страхование
Строительство
Схемотехника
Таможенная система
Теория государства и права
Теория организации
Теплотехника
Технология
Товароведение
Транспорт
Трудовое право
Туризм
Уголовное право и процесс
Управление
Физика
Физкультура
Философия
Финансы
Фотография
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
   

Реферат: Разработка технологической схемы производства стали марки 35Г2 (Технология)



Московский институт стали и сплавов.
кафедра металлургии стали

"Творчество и
самостоятельность"


КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине
"Металлургия стали и сплавов и новые процессы"


Группа МЭ-91-1
Студент Аникушин С. С.
Преподаватель Клюев М. П.


Задание. Разработать технологическую схему производства стали марки
35Г2 и определить основные технико-экономические показатели
производства.

Исходные данные
Состав чугуна (вес %): С-4.8, Si-0.85, Mn-0.75, P-0.24, S-0.08
Температура чугуна, °С - 1315
Емкость конвертера, т - 300

Оценка __________________
Введение.
После распада СССР в России осталось около 60 % предприятий черной
металлургии. Проблемы, возникшие после распада СССР, в основном волновали
отрасль в 1991 году. В течение 1992 года хозяйственные связи были в целом
восстановлены. Объемы производства и потребления черных металлов в России
стабилизировались к середине 1993 года [2].
Потенциал черной металлургии России определяется производственными
мощностями, позволяющими производить (млн. т. год) [3]:
готовый прокат 67
сталь 94
чугун 61
кокс 34
товарная железная руда 103
По прогнозу Комитета РФ по металлургии, в 1993 году будет произведено
42,8 млн. т готового проката. Но сегодня 50 % проката и 60% стали
производится в России на устаревшем оборудовании. В 1992 году 51,5 % стали
изготавливалось мартеновским способом, 34,5% конвертерным, 14%
электросталеплавильным. По прогнозам Комитета по металлургии, в 1993 году
эти показатели почти не изменятся. К тому же более 76% стали разливается в
слитки, что ведет к перерасходу энэргоресурсов на сумму $210 млн. в год
[2].
В целом наша черная металлургия характеризуется следующими особенностями
[3]:
повышенная материало- и энергоемкость производства;
значительный износ основных производственных фондов, превышающий в
целом по отрасли 50%, а по ряду предприятий 70%, невысокий технический
уровень производства и связанные с этим качество и
конкурентоспособность продукции;
несбалансированность подотраслей и отдельных переделов, особенно из-
за разрыва связей по межотраслевой и внутриотраслевой кооперации сырья
и полуфабрикатов;
крайне неудовлетворительная экологическая обстановка в регионах с
металлургической промышленностью.
Основная масса металлургической продукции в России производится по
несовременной технологии на морально и физически устаревшем оборудовании,
технический уровень которой соответствует шестидесятым годам [3].
Вследствие этого продукция имеет повышенную материало- и энергоемкость.
Распад единого металлургического комплекса особенно остро сказался на
минерально-сырьевой базе. В России отсутствуют месторождения и предприятия
по добыче марганцевых и хромовых руд, основные запасы которых находятся на
Украине и в Казахстане. Недостаточна сырьевая база огнеупорной
промышленности [3].
Из-за большого количества устаревших основных фондов металлургия наносит
значительный ущерб окружающей среде - 400-450 млрд. руб (цены 1992 г.) [3].
Из-за высоких таможенных пошлин, протекционистских мер и высокой
конкуренции практически не поддаются расширению рынки сбыта в Западной
Европе, Северной и Центральной Америке. Высоккая ресурсоемкость
производства при недостаточно высоком уровне качества обусловливают низкую
конкурентоспособность большинства видов готовой продукции и на мировом
рынке может конкурировать только 10-15% готовой металлопродукции:
электротехническая сталь (частично), арматурная сталь, легированный
сортопрокат, рельсы, судовая листовая сталь и некоторые другие, а также
полуфабрикаты (чугун, заготовка для передела, горячекатанные рулоны) [3].
Можно выделить следующие основные технологические направления работ по
модернизации производства [1,3]:
комплексное использование сырья;
более глубокое обогащение руд, максимально возможная переработка
накопленного и образующегося металлического лома с целью снижения
энергетических затрат;
совершенствование структуры сталеплавильного производства путем
замены мартеновских печей на современные сталеплавильные агрегаты с
разливкой стали на МНЛЗ;
минимизация издержек производства, включая транспортные расходы на
перевозку сырья и готовой продукции;
организация производства отдельных видов металлопродукции, снижающих
уделбную металлоемкость национального дохода, включая холоднокатанный
лист, коррозионно-защищенные металлические изделия, холодногнутые
профили и др.;
повышение качества стальной заготовки (содержание химических
элементов в узких пределах, бездефектная поверхность, качественная
макро- и микропродукция.
В относительно краткосрочной (10-20 лет) перспективе наиболее
предпочтительными будут конвертерный и электросталеплавильный процессы [1].
В переходный период часть стали будет выплавляться в мартеновских печах.
Здесь возможны два параллельно идущих процесса: реконструкция мартеновских
печей в прямоточные агрегаты и возврат к классическому мартеновскому
процессу без использования кислорода или с весьма ограниченным его
применением. При этом длительной перспективы эти процессы не имеют. Идут
попытки поиска решений вписать в существующие здания мартеновских цехов
конвертеры и электропечи при их соответствии самым современным требованиям,
а также разработать новый конкурентоспособный сталеплавильный агрегат
(например уже функционирующая в США технологическая схема типа: плавильный
агрегат - установка внепечной обработки - установка получения заготовки
малого сечения - прокатный стан) [1].
Комитет по металлургии подготовил проект "Национальной программы
технического перевооружения и развития металлургии России". В течение 1993-
2000 гг. проектом предусмотрена ликвидация мартеновского производства с
заменой его конвертерным и электросталеплавильном на заводах в Челябинске,
Магнитогорске, Новокузнецке и в Нижнем Тагиле. На других предприятиях будет
происходить частичная замена оборудования, что должно увеличить долю
производства конвертерной стали к 2000 году до 52% [2].
Все сталеплавильное оборудование, включая конвертеры,
электросталеплавильные печи, установки внепечной обработки стали и машины
неприрывного литья заготовок, намечается изготовить на отечественных
машиностроительных предприятиях и заводах ВПК. По импорту предполагается
приобрести лишь электронную и гидравлическую аппаратуру для
автоматизированных систем [2].
Ввыполнение национальной программы облегчит создание отраслевого банка,
который уже получил лицензию и приступает к работе. Однако не решены еще
многие финансовые проблемы отрасли. Предприятия требуют индексировать
оборотные средства и просят изменить установленный Минфином порядок
выделения бюджетных средств по фактическому освоению капитальных вложений,
который противоречит существующему порядку предоплаты счетов за материалы,
ресурсы и услуги [2].
Серьезной проблемой остаются недостатки службы сертификации и
стандартизации, а также неэффективное функционирование таможенного контроля
и портовых хозяйств (в конце 1992 года более миллиона тонн металлопродукции
скопилось в портах или брошено на подходах к ним) [2].
За первое полугодие 1993 года инвестиции в отрасль составили 242 млрд.
рублей, ожидается, что к концу года они увеличатся до 510 млрд. рублей. В
1992 году они составили 61,7 млрд. рублей [2].
Предприятия уже не ждут помощи из госбюджета, а обеспечивают себя сами,
используя прибыль, коммерческие и льготные кредиты. Однако мощности по
производству проката и труб в 1992 году были загружены всего на 72
процента. Поэтому большую роль для отрасли играют инвестиции в
машиностроительный, нефте-газовый и военно-промышленный комплексы,
поскольку это обеспечивает спрос на продукцию [2].
Существенным является тот факт, что 75% средств на выполнение
национальной программы у производителей есть (69,9% - свои средства, 5,1% -
иносранные инвестиции и коммерческие кредиты). Единственной просьбой к
государству остается просьба об отсрочке по платежам таможенных пошлин. Это
связано со спецификой пуска нового оборудования , для подготовки которого
требуется около года. За счет такой отсрочки отрасль будет иметь
недостающие 25% средств на выполнение национальной программы [2].
Но все эти планы и ожидания могут быть перечеркнуты при введении
свободных цен на энергоносители. Как показывают расчеты Комитета РФ по
металлургии, повышение цен на уголь и энергоносители более чем в три раза
приведет к серьезному кризису не только в черной металлургии, но и во
мгногих отраслях [2].
В 1992 году приватизацией было охвачено большинствао предприятий отрасли
(171 отчитавшееся из 221). Около 70% предприятий (92 из 221) выбрали второй
ее вариант (51% акций принадлежит персоналу). Остается пока не достигнутой
главная цель приватизации: она не способствует стабилизации производства и
не обеспечивает роста производителбности труда. В Комитете РФ по
металлургии считают, что существующее законодательство не дает возможности
органам федеральной исполнительной власти оказывать влияние на процессы
акционирования подведомственных предприятий. Основным средством
государственного влияния комитет видит сохранение в федеральной
собственности на 3 года контрольного пакета акций и выпуск при эмиссии
акций этих предприятий "Золотой акции". При этом комитет намерен
представлять интересы государства по акциям, закрепленным в федеральной
собственности [2].
Разработка технологической схемы производства стали марки 35Г2.

1. Характеристика марки стали 35Г2 [7].

Химический состав.

| С | Si | Mn | P | S | Cu | Cr | Ni |
|0,31-0,3|0,17-0,3|1,4-1,8|Ј0,035 |Ј0,035 |Ј0,30 |Ј0,30 |Ј0,30 |
|9 |7 | | | | | | |

Назначение - валы, полуоси, цапфы, рычаги сцепления, вилки, фланцы,
коленчатые валы, шатуны, болты, кольца, кожухи, шестерни и другие детали,
применяемые в различных отраслях машиностроения, к которым предъявляются
требования повышенной износостойкости.

Технологические свойства:
Температура ковки, °C: начала 1200, конца 800.
Свариваемость - РДС, необходимый подогрев и последующая термообработка,
КТС, требуется последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием - при HB 156-207 Ku тв.спл.=0,85,
Кu б.ст.=0,65
Флокеночувствительность - чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости - склонна.

2. Анализ состава чугуна, внедоменная обработка чугуна, определение расхода
реагентов на обработку.

Химический состав чугуна:

| С | Si | Mn | S | P |
| 4,8 | 0,85 | 0,75 | 0,08| 0,24 |
| | | | | |

Содержание примесей в целом соответствует оптимальному, за исключением
серы, содержание которой в чугуне составляет 0,08% и является недопустимым,
т. к. невозможно тогда получить сталь с содержанием серы менее 0,035%. С
целью уменьшения содержания серы в чугуне проводится внедоменная
десульфурация порошкообразной известью в потоке природного газа в ковшах
миксерного типа.
Десульфурация чугуна известью.

[S]н=0,08
[S]к=0,03
Tч=1315°С

[S]к=0,005+4,05[S]н/2,2q+0,23(S)изв.
[S]изв.=0,022
q=4,05[S]н/{2,2([S]к-0,005-0,23(S)изв.)}
q=4,05*0,08/2,2(0,03-0,005-0,23*0,022)=7,39 кг/т чуг

3. Определение максимально возможной доли лома.

Приход тепла
1) Qчуг.физ.=100[0,745*1200+217+0,88(1290-1200)]=119020 кДж
2) DС=4,8-0,905*0,3=4,528
DSi=0,85
DMn=0,75-0,905*0,1=0,66
DP=0,24-0,905*0,02=0,222
Qчуг.хим.=14786*4,528+28160*0,85+7000*0,66+29606*0,222=102079 кДж
3) Gшл.=100[(1+3)*2,14*0,85+1,29*0,66+2,29*0,222+1]/(100-10)=10,71 кДж
Q еFeO=4225*0,01*10*10,71=4525 кДж
4) Q Fe дым=5100*1,5=7650 кДж
Qприх.=233274 кДж

Расход тепла
1) Qст.физ.=90,3[0,7*1500+276+0,84(1539-80*0,3+100-1500)]=128400 кДж
2) Qшл.физ.=10,17(1,25*1615+210)=22666,4 кДж
3) Qгаз.физ.=0,9*4,528*1500*1,176*28/12+0,1*4,528*1500*1,892*44/12=20204
кДж
4) Qдым=(1,23*1500+210)*2,14=4398 кДж
5) Qпот.=(128400+22666+20204+4398)*3/97=5433 кДж
Qрасх.=181101 кДж

DQ=233274-181101=52173 кДж
DQ'=-1020,79+1284+214,521=477,7 кДж
Gл=52173*[1+477,7/(1190,2+1020,79)]/(1190,2+1020,79)=28,69 %

Повышение доли лома в шихте конвертера достигается путем увеличения прихода
тепла в рабочее пространство конвертера. При переходе на работу с
комбинированным дутьем несколько снижается количество поступающего в
конвертер тепла в следствие меньшего развития окислительных реакций в ванне
по сравнению с обычной продувкой кислородом сверху, а также охлаждающего
действия донного дутья инертным газом.
С целью увеличения прихода тепла в рабочее прстранство конвертера
используют комбинацию увеличения степени дожигания СО и предварительный
нагрев лома.
Для увеличения степени дожигания CO используют двухъярусные фурмы. При этом
большая часть образующегося CO2 является результатом взаимодействия с СО
вторичного кислорода дутья верхнего яруса. При этом объем отходящих газов
не увеличивается и нагрузка на газоочистку не возрастает.
Кроме того используют предварительный нагрев лома до 600°С в полости
конвертера природным газом.

Qдоп. лом=(600-20)*28,69*0,7=11648 кДж
Dq=11648/(1190,2+1020,79)=5,27%
Qco=0,3*23583*0,3*4,528=9610,5 кДж
Dq=9610,5/(1190+1020,8)=4,35%

Gл. max=28,69+5,27+4,35=38,31%


4. Продувка.

Комбинированное дутье способствует более полному рафинированию металла от
примесей, обеспечивает повышение выхода годного.
Применение донной продувки инертным газом способствует интенсивному
перемешиванию металлической ванны и соответственно приближает к равновесию
реакции между металлом и шлаком.
Наибольшее распространение из этой группы процессов получил LBE-процесс
(Lance-Bubling-Equilibrum), разработанный фирмой ABBED (Люксембург) и
институтом IRSID (Франция). Процесс LBE предусматривает вдувание в
металлическую ванну через пористые огнеупорные блоки в днище конвертера
инертного газа (Ar, N2, CO2) в сочетании с верхним кислородным дутьем. Для
верхней продувки используют специальную двухъярусную фурму, в которой кроме
обычных сопел, предназначенных для вдувания кислорода в ванну, имеется ряд
отверстий для потока кислорода для дожигания CO до CO2. Продувку инертным
газом через пористые блоки начинают за несколько минут до окончания
кислородной продувки сверху и продолжают ее в течение 1-2 мин после
прекращения верхнего дутья. Опыт работы 310- и 210-т конвертеров LBE
свидетельствует о повышении выхода годного на 0,5-0,6%, снижении расхода
алюминия и кислорода на 1,2 м3/т. Благодаря высоким технико-экономическим
показателям LBE-процесс широко внедрен в практику кислородно-конвертерного
производства.
Для футеровки используются периклазоуглеродистые огнеупоры. Они обладают
высокой термостойкостью, повышенной устойчивостью к проникновению шлака; на
их поверхности образуется прочное шлаковое покрытие, которое обеспечивает
высокую стойкость футеровки.
С целью повышения стойкости футеровки применяется доломитизированная
известь.
Продувка.

| | С | Si| Mn | S | P | Cu | Cr | Ni |
| | | | | | | | | |
|Чугун 61,7% |4,8 |0,85 |0,75 |0,03 |0,24 | | | |
|Лом 38,3% |0,268|0,12 |0,76 |0,039|0,039 |0,06 |0,06 |0,06 |
| | | | | | | | | |
|ЖУР |3,06 |0,57 |0,75 |0,033|0,163 |0,02 |0,02 |0,02 |
| | | | | | | | | |
|Полупродукт |0,3 |0 |0,1 |0,025|0,02 |0,02 |0,02 |0,02 |
| | | | | | | | | |

Количество окислившихся примесей, кг/100 кг м.ш.
С: 3,06-0,905*0,3=2,788
Si: 0,57
Mn: 0,75-0,905*0,1=0,659
S: 0,033-0,905*0,025=0,01
P: 0,163-0,905*0,02=0,145

Расход кислорода на окисление примесей
C: 0,7*2,788*16/12+0,3*2,788*32/12=4,832
Si: 0,57*32/28=0,65
Mn: 0,659*16/55=0,192
S: 0,1*0,01*32/32=0,001
P: 0,145*5*32/4/31=0,187
Fe: 1,5*3*32/4/56=0,643
[O]: 0,9*0,01*16/32=0,0045
S=4,832+0,65+0,192+0,001+0,187+0,643-0,0045=6,5

Определение расхода извести
|состав |SiO2 |CaO |MgO |Al2O3 |Fe2O3 | C |H2O |CO2 |
|известь |3 |70 |23 | |1 | |1 |2 |
|боксит |20 |4 | |52 |18 | |6 | |
|футеровка | |6,8 |79,2 | | |14,0 | | |

CaO SiO2
из футеровки 0,02
из боксита 0,024 0,12
из извести 0,7y 0,03y
из металлошихты 1,22

3=(0,044+0,7y)/1,34+0,03y)
y=6,518

Химический состав шлака
|источник шлака|SiO2 |CaO |MgO |Al2O3| S |MnO |P2O5 |Fe2O3 |FeO |
| | | | | | | | | | |
|металлошихта |1,22 | | | |0,009|0,851|0,332|0,088 |0,78|
| | | | | | | | | | |
|футеровка | |0,02 |0,28 | | | | | | |
|боксит |0,12 |0,022| |0,312| | | |0,108 | |
| | | | | | | | | | |
|известь |0,195|4,56 |1,5 | | | | |0,065 | |
| | | | | | | | | | |
|итого, кг |1,513|4,602|1,78 |0,312|0,009|0,851|0,332|0,261 |0,78|
| | | | | | | | | | |
| % |20,16|48,18|4,16 |4,49 |0,001|9,21 |3,779|2,5 |7,5 |
| | | | | | | | | | |

масса шлака без оксидов Fe =9,399 кг
SFeO=10%
Mшл.=8,319/0,9=10,44 кг
Масса оксидов Fe = 10,44-9,399=0,921 кг
FeO=0,783 кг
Fe2O3=0,261 кг
0,261-0,065-0,108=0,088 Fe2O3 поступит из Ме
0,792 Fe уходит в шлак
0,2 кислорода расходуется на окисление до FeO и Fe2O3
g=100-0,792-1-0,5-1,5-4,172=92,04
1000/0,9204=1086,78 кг/т - расход металлошихты
383/0,9204=416,12 кг/т - расход лома
SO2=6,5+0,2=6,7 кг
95% O2 усвоится
Состав технического кислорода : 99,5% O2, 0,5% N2
Расход технического кислорода : 6,7*22,4/(32*0,95*0,995)=4,962 м3
V N2 =4,962*0,005=0,0248 м3
M N2 =0,0248*28/22,4=0,031 кг
V O2 неусв.=(4,962-0,031)*0,05=0,246 м3
M O2 неусв.=0,246*32/22,4=0,352 кг
M O2 техн.=6,7+0,031+0,352=7,083 кг
q O2 =49,62/0,9204=53,91 м3/т
t=53,91/3,5=15,4 мин.
q Ar =6*0,1=0,6 м3/т

Cостав и количество отходящих газов
| | кг/100 кг м.ш.| м3 | % |
| | | | |
|CO2 |3,0668 |1,4312 |25,92 |
|CO |4,554 |3,6432 |65,98 |
|H2O |0,0688 |0,0856 |1,55 |
|O2 |0,352 |0,2464 |4,46 |
|N2 |0,031 |0,0248 |0,46 |
|SO2 |0,002 |0,0007 |0,01 |
|Ar |0,06 |0,0896 |1,62 |
|S |8,1146 |5,5215 |100 |

Материальный баланс
| Поступило | Получено |
|№ | |кг/100 кг|№ | |кг/100 кг|
| | | | | | |
|1 |чугун |61,7 |1 |полупродукт |92,04 |
|2 |лом |38,3 |2 |шлак |10,44 |
|3 |известь |6,518 |3 |газы |8,115 |
|4 |боксит |0,6 |4 |корольки |0,5 |
|5 |футеровка |0,3 |5 |выброс |1,0 |
|6 |технический |7,08 |6 |пыль |2,143 |
| |кислород | | | | |
|7 |аргон |0,06 |7 |итого |114,24 |
|8 |итого |114,54 | | | |

Невязка 0,3 (0,26%)

5. Внепечная обработка. Разливка.

| | С | Si | Mn | S | P | Cu | Cr | Ni |
|Полупродукт |0,3 | |0,1 |0,025 |0,02 |0,02 |0,02 |0,02 |
|Сталь |0,31-|0,17-|1,4-1|Ј0,035 |Ј0,035 |Ј0,30 |Ј0,30 |Ј0,30 |
| |0,39 |0,37 |,8 | | | | | |

Легирование силикомарганецем СМн14
р=1,4/0,8*0,65=2,69 кг/100 кг
[Si]=2,69*0,14*0,8=0,3 кг
[Mn]=0,1+1,4=1,5 кг
[C]=0,3+2,69*0,8*0,025=0,354 кг
[P]=0,02+2,69*0,8*0,0025=0,025 кг
[S]=0,025+2,69*0,8*0,0003=0,026 кг
Ввиду ответственности выплавляемой стали необходимо провести ее внепечную
обработку с целью дегазации и усреднения.
Для внепечной обработки используется установка циркуляционного
вакуумирования (RH-процесс). Для этого процесса характерна высокая степень
удаления водорода, большая гибкость и экономичность. Продолжительность
обработки составляет 25 мин.
Разливка производится на МНЛЗ. Это позволяет увеличить выход годного
проката на 6-12%. Вследствие малых поперечных размеров слитка и высокой
скорости кристаллизации стали ограничивается развитие ликвации. Слиток,
отлитый на МНЛЗ, затвердевает в стабильных условиях и имеет высокую
структурную и химическую однородность. Неприрывно литые слитки или
заготовки прокатывают непоследственно на листовых или сортовых станах.
Применение неприрывной разливки стали позволяет исключить из
производственного цикла операции по подготовке разливочного состава или
канавы, прокатке на обжимных станах и других. Все это приводит к снижению
капитальных затрат, устранению ряда трудоемеих операций, сокращению
длительности производственного цикла от выпуска стали до получения готового
проката.
Используется криволинейная МНЛЗ, которая имеет меньшую общую высоту.

6. Годовая производительность цеха.

Продолжительность цикла:
| Операци |Продолжительность, |
| |мин |
|1) Осмотр конвертера | 6 |
|2) Завалка лома и извести | 2 |
|3) Подогрев лома | 15 |
|5) Заливка чугуна | 2 |
|5) Продувка | 18 |
|6) Отбор проб, замер | |
|температуры, ожидание анализа |4 |
|7) Выпуск металла | 5 |
|8) Выпуск шлака | 2 |
| Итого | 54 |

Производительность цеха в составе 3-х конвертеров, работающих без
использования резервного времени.
P=1440*300*0,97*365*2/54=5664800 т/год

7. Таблица удельных расходов на 1 тонну годных заготовок.

|Компонент |Расход, кг/т годных|
| |заготовок |
|чугун | 691,1 |
|лом | 429 |
|известь | 73 |
|боксит | 6,7 |
|футеровка | 3,4 |
|технический кислород | 79,3 |
|аргон | 0,67 |
|природный газ | 7,1 |
|силикомарганец СMн14 | 30 |

8. Выводы.

В резулитате предпринятых мер удалось увеличить долю лома в шихте
конвертера до 38,3%. Для процесса применены современные материалы (такие
как переклазоуглеродистая футеровка, доломитизированная известь) и
современная внепечная обработка стали (RH-процесс), что способствует
улучшению технико-экономических показателей и получению стали необходимого
качества.

Разработанная технологическая схема производства стали марки 32Г2.

[pic]

Список использованной литературы.

1. В.Г. Антипин, С.З. Афонин, Л.К. Косырев "О направлении развития и
структуре сталеплавильного производства", "Сталь" №3 1993 г.
2. Дмитрий Леонтьев "Черная металлургия России не ждет помощи от
государства", "Финансовые известия" №45 1993 г.
3. О.Н. Сосковец "Техническое перевооружение и развитие металлургии в
России", "Сталь" №6 1993 г.
4. В.И. Явойский и другие "Металлургия стали", "Металлургия", 1983 г.
5. П.П. Арсентьев и другие "Конвертерный процесс с комбинированным
дутьем", "Металлургия", 1991 г.
6. М.П. Клюев "Лекции по металлургии стали", г С.С. Аникушин, Москва,
1993 г.
7. Марочник сталей и сплавов, Машиностроение, 1989 г.





Реферат на тему: Разработка устройства "Видеопорт"

Министерство общего и профессионального образования РФ
Ижевский государственный технический университет
Кафедра ’КРА’



ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО КУРСУ
’КТОП ЭВМ’



Выполнил:

Руководитель:



Ижевск
2000
Содержание

1. Техническое задание ………………………………………………………….
1. Наименование и область применения ……………………………………
2. Основание для разработки ……………………………………………….
3. Источники разработки ……………………………………………………
4. Основные технические характеристики…………………………………..
5. Цель и назначение разработки…………………………………………….
6. Технические требования …………………………………………………
1. Состав продукции ……………………………………………………
2. Требования к надежности ……………………………………………
3. Требования к технологичности ………………………………………
4. Требования к составным частям продукции, исходным и эксплуатационным
материалам ………………………………………….
5. Условия эксплуатации ……………………………………………….
6. Требования к ремонтопригодности …………………………………
7. Требования к транспортированию и хранению ……………………..
7. Порядок контроля и приемки ……………………………………………
2. Анализ технического задания …………………………………………………
3. Выбор и обоснование конструкции блока…………………………………….
4. Выбор и обоснование конструкции печатной платы ………………………..
1. Выбор и обоснование типа печатной платы ……………………………..
2. Выбор и обоснование класса точности …………………………………
3. Выбор габаритных размеров и конфигурации ДПП ……………………
4. Выбор материала основания печатной платы ……………………………
5. Компоновка, размещение и установка ЭРЭ и ИМС ……………………
6. Выбор и обоснование метода изготовления печатной платы ………….
7. Выбор защитного покрытия печатной платы ……………………………
5. Трассировка соединений ………………………………………………………
1. Расчет элементов печатного монтажа……………………………………
2. Расчет электрических параметров схемы ………………………………
3. Проверочный расчет и проверка помехоустойчивости…………………
6. Обоснование технических требований в чертежах …………………………
7. Оценка технологичности конструкции ………………………………………
8. Тепловой расчет…………………………………………………………………
Литература …………………………………………………………………………



1
1
1
1
1
1
2
2
2
2

2
2
3
3
3
3
3
4
4
5
5
5
6
6
7
7
7
9
11
13
13
15
21


1. Техническое задание.

1. Наименование и область применения.

Наименование:
Видеопорт – устройство для ввода изображений, закодированных в
видеосигнале, в ZX-совместимые компьютеры.
Область применения:
Видеопорт работает в составе с персональным компьютером типа ZX-
SPECTRUM. Данное устройство может применятся:
. в издательском деле, создании рекламных буклетов и брошюр;
. для организации небольшой домашней видеостудии на основе
персонального компьютера,;
. оцифровки видеозаписей с целью создания видеотеки, и т.д. Видеопорт
может применятся как в бытовых, так и промышленных условиях;
. создании иллюстративных программ, программ обработки бинарных
изображений;
. создание систем технического зрения и т.д.

2. Основание для разработки.

Видеопорт разработан на основании схемы электрической принципиальной
ТО5.403.001.ЭЗ и описания устройства.

3. Источник разработки.

Сборник статей "ZX-FORUM", 1994.
Глава "Авторская разработка","Видеопорт", стр. 54.

4. Основные технические характеристики.

|- входное сопротивление по видеовыходу………………………… |100 Ом |
|- амплитуда выходного сигнала …………………………………… |0,5 – 1 В |
|- частота дискретизации видеосигнала …………………………… |7 Мгц |
|- число строк, запоминаемое в ОЗУ ……………………………… |312 |
|- напряжение питания ……………………………………………… |+12 В, +5 В |
|- потребляемый ток по цепи +12 В………………………………… |40 мА |
|по цепи +5 В ………………………………… |320 мА |
|- имеется возможность ручной установки контрастности и баланса белого |

5. Цель и назначение разработки.

Назначение:
Видеопорт предназначен для ввода оцифрованных изображений с видео-
выхода телевизора, видеокамеры, видеомагнитофона, оцифровки изображения и
передачи в персональный компьютер семейства ZX-SPECTRUM для последующей
их обработки. Видеопорт подключается к компьютеру через буферизированную
шину внешних устройств.
Цель разработки:
Создать дешевое и надежное в эксплуатации устройство ввода.



6. Технические требования.

1. Состав продукции.
Печатная плата с разьемами и пластмассовый корпус.

2. Требования к надежности.
От разработанного устройства требуется высокая надежность, так как оно
предназначено для работы в информационной сфере дейтельности, где требуется
безошибочная передача данных.
3. Требования к технологичности.
Требования к технологичности изделия очень высоки, так как это
обеспечивает изделию минимальную стоимость, позволяет уменьшить количество
доводочных и регулировочных операции после окончания сборки устройства.

4. Требования к составным частям продукции, исходным и эксплутационным
материалам.
- устройство должен быть выполнено в виде конструктивного модуля 2-ого
уровня,
- конструкция не должна содержать материалы, сырье и компоненты,
создающие опасность возникновения вредных химических реакций и
являющиеся токсичными,
- технология изготовления устройства должна быть приемлемой для
серийного производства.
- печатная плата должна быть прочной, следовательно ее необходимо
изготовить из твердых материалов. Габаритные размеры 110х130х16 мм.
Масса устройства не должна превышать 700г. Компоновка – одноплатная.
- для защиты поверхности печатной платы, а также дополнительной защиты
печатных проводников от физических воздействий и коррозии, а также для
предотвращения замыканий, будем покрывать печатную плату
полиуретановым лаком УР-231 ГОСТ 92.1486-76. Это покрытие твердое,
механически прочное, выдерживает [pic].
5. Условия эксплутации.
- устройство должно выдерживать климатические и механические воздействия
по ГОСТ 11478, установленные для I-ой группы эксплуатации (см. таблицу
1),
- питание устройства должно осуществляться от внешнего источника питания
+5В.
|Параметры климатических воздействующих факторов |
| |Пониженная температура |Повышенная температура |
|Рабочая |+10°С |+40°С |
|Предельная |+1°С |+55°С |
| Изменение температуры от +10°С до +40°С |
| Повышенная влажность: относительная влажность 80% |
|при температуре +25°С |
| Пониженное давление: 61 кПа при температуре +1°С |
| Морской туман: содержание воды 2-3 г/м3 при температуре |
|+27°С |
|Параметры механических воздействующих факторов |
| Вибрация на одной частоте: 20 Гц с ускорением 2g |
| Вибрация в диапазоне частот: 10-30 Гц с ускорением |
|0.25-1.1g |
| Удары одиночные в течение 5-10 мс с частотой 0.0125-0.025 Гц |
|с ускорением 15g |
| Удары многократные в течение 5-10 мс с частотой 0.0125-0.025 |
|Гц |
|с ускорением 15g |


Таблица 1. Параметры воздействующих факторов I-ой группы эксплуатации.



6. Требования к ремонтопригодности.
Конструкция устройства должна обеспечить легкий доступ ко всем узлам,
быстрый поиск неисправного узла и его замену, неопасную для всего узла.

7. Требования к транспортированию и хранению.
Транспортировка и хранение согласно ГОСТ 5651, табл.1 и табл.2. Во время
транспортирования устройства в упаковке всеми видами транспорта должны
обеспечиваться меры по предохранению его от механических повреждений,
проникновения влаги, пыли и грязи.

|Температура окружающего воздуха °С |-50…+50 |
|Относительная влажность воздуха при 30°С, % |40…90 |
|Атмосферное давление, кПа |62…105 |
|Ударные нагрузки многократного действия: | |
|Ускорение, g |15 |
|Длительность импульса, мс |5…10 |


Таблица 2. Воздействующие факторы при транспортировке.

7. Порядок контроля и приема.
Документация:
Схема электрическая принципиальная ТО3.403.001 ЭЗ
Перечень элементов ТО5.403.001 ПЭЗ
Сборочный чертеж ТО5.103.001 СБ
Спецификация ТО5.103.002
Плата печатная ТО7.102.003

1. Анализ технического задания.
Анализируя техническое задание можно сделать следующие выводы:
- дешевизна и тип производства устройства Видеопорт будут обеспечены
соответствующим выбором технологии изготовления печатной платы,
классом точности печатных проводников, типом установки элементов на
печатную плату.
- надежность устройства будет определяться типом защитных покрытий,
величиной помехоустойчивости ИС, электромагнитной совместимостью
элементов платы. Для обеспечения дополнительной помехоустойчивости
узлы, непосредственно связанные с видеосигналом нужно разместить по
возможности подальше от генератора. Так же цепь связи с компьютером
должна быть подальше от цепей видеосигнала.
- учитывая ограничения на габаритные размеры выбираем способ охлаждения
естественный, так как установка вентиляторов увеличит габаритные
размеры устройства. Естественного воздушного охлаждения будет
достаточно для обеспечения теплового режима работы устройства
(доказательства в расчетах, cтр ...).
- изделие должно удовлетворять требованиям эргономики и технической
эстетики по ГОСТ 24750-81, ГОСТ 12.2.032-71, ГОСТ 12.3.033-78.
Обеспечить защиту от внешних воздействий в соответствии с ГОСТ 15150-
69, ГОСТ 17785-72, ГОСТ 17786-72, ГОСТ 16962-71, ГОСТ 21552-76.

2. Выбор и обоснование конструкции блока.
Учитывая ограничения на габаритные размеры устройства и размеры печатной
платы выбираем размер корпуса устройства равным: 140(120(25 мм. Высоту
корпуса устройства равную 25 мм берем исходя из высоты печатной платы с
установленными на ней микросхемами (ИМС) и электронных радиоэлементов (ЭРЭ)
равной 15 мм. Для улучшения обеспечения теплового режима между корпусом и
печатной платой (ПП) по всем координатам оставляем зазор 5 мм. Исходя из
условий технического задания для обеспечения защиты людей от поражения
электрическим током необходимо изготовить корпус устройства из материала
непроводящего электрический ток. Исходя из этого и учитывая, что стоимость
устройства должна быть небольшой выбираем материал корпуса. Отсюда
получаем, что корпус устройства лучше всего изготовить из пластмассы:
фенопласт марки К-15-202 ТУ 2475-51 горячим или литьевым прессованием.
При изготовлении корпуса необходимо предусмотреть отверстия под
разъемы и отверстия для крепления ПП. Печатная плата крепится на шайбах
высотой 5 мм для обеспечения зазора между платой и нижней частью корпуса.
Учитывая размеры разъемов: ГРПМ2-61ГО2 [ 2, стр. 143 ] (40x15 мм) и разъема
ОНП-КГ-47 (18,5(7,5 мм ) [ 2, стр. 197 ] необходимо изготовить в корпусе
соответствующие отверстия. (рис. 2).
Отверстия, необходимые для крепления печатной платы в корпусе
показаны на рис. 1.
Рис. 1. Корпус устройства.

Рис. 2. Отверстия под разъемы


3. Выбор и обоснование конструкции печатной платы.

1. Выбор и обоснование типа печатной платы.
Необходимо выбрать двустороннюю печатную плату (ДПП) исходя из следующих
причин:
. большое количество корпусов ИС (24) приводит к большому количеству
соединительных проводников ( более 200), такое количество проводников
сложно реализовать на односторонней плате;
. Кроме того, печатные проводники располагаются с обоих сторон платы и при
отсутствии ограничений на размеры это позволяет реализовать практически
любую схему. Использование ДПП позволяет повысить плотность монтажа с 1,5
ЭРЭ/см2 у односторонних печатных плат до 2 ЭРЭ/см2 у ДПП.
. Использование ДПП позволяет увеличить ожидаемое количество осуществленных
связей, что позволит при трассировке печатных проводников воспользоваться
САПР PCAD 8.5 . Благодаря этому значительно упростится и ускорится
процесс проектирования ПП. Кроме того использование в данном случае ДПП
значительно увеличит выход годных ПП, что повысит экономические
показатели данного устройства и уменьшить расходы материала при
изготовлении ДПП.

2. Выбор и обоснование класса точности.
При трассировке печатной платы с учетом большой плотности расположения
элементов пришлось прокладывать печатный проводник между ножками ИС, а так
как минимальное расстояние между их ножками 2.5 мм, то необходим III-класс
точности печатного монтажа, который по ГОСТ 23751-86 имеет следующие
параметры:
1) расстояние между соседними элементами проводящего рисунка не
менее 0.25 мм
2) ширина проводника не менее 0.25 мм
3) отношение минимального диаметра металлизированного отверстия к
толщине печатной платы не менее 0.33
4) гарантийный поясок 0.1 мм
Исходя из вышесказанного выбираем шаг координатной сетки равным 1.25 мм.

3. Выбор габаритных размеров и конфигурации ДПП.
Выбор габаритных размеров ДПП осуществлялся по ГОСТ 10317-79. Исходя из
выше изложенного и результата трассировки платы, выбираем размер платы
равным 110х130 мм.
Выбор полей допусков и рекомендуемых посадок по ГОСТ 25347-82.

4. Выбор материала основания печатной платы.
В качестве материала для производства печатной платы выбираем
стеклотекстолит с двусторонним фольгированным слоем и толщиной печатного
проводника равной 35 мкм – СФ-2-35 – для изготовления двусторонних
печатных плат.
В данное время стеклотекстолит наиболее распространенный материал для
изготовления печатных плат, имеет хорошие технологические и эксплуатационно-
технологические свойства, среди которых:
- широкий диапазон рабочих температур (-60…+105°С),
- низкое водопоглащение (0.2…0.8 %),
- большое объемное и поверхностное сопротивления (1010…1013 Ом),
- стойкость к короблению,
- повышенная жесткость и прочность.
Толщину печатного проводника выбираем равной 35 мкм по ряду причин:
1) между толщиной печатного проводника и его шириной существует тесная
зависимость. Если уменьшать толщину, то соответственно будет
увеличиваться ширина проводника, а вместе с ней и размеры всей
печатной платы.
2) необходимо, чтобы печатный проводник выдерживал токи, текущие в схеме,
что также зависит от толщины печатных проводников. Подробней об этом
описывается в разделе 4.2.
3) чем меньше толщина фольги, тем меньше расход материала и ниже
стоимость печатной платы.
СФ-2-35 обладает следующими характеристиками по ГОСТ 10316-78:
1) удельное поверхностное сопротивление ?S = 1010…1011 Ом
2) удельное объемное сопротивление ?V = 1011…1013 Ом*см
3) диапазон рабочих температур -60…+105°С
4) диэлектрическая проницаемость ? = 6
5) прочность отделения 3-х мм полоски фольги от диэлектрического
основания ? = 4Н
Предпочтительные толщины для стеклотекстолита по ГОСТ 10316-78:
1.0; 1.5; 2.0 мм.
Исходя из данных табл.3 видно, что лучшая величина (11 мм) достигается
при толщине пластины 1.5 мм и 2.0 мм. Выбираем первую, так как она
дешевле в производстве. Итак, толщину печатной платы берем равной 1.5 мм.

|Номинальная толщина листа, мм |Стрела прогиба и коробление на |
| |длине 1 м, мм |
|1.0 |22 |
|1.5 |11 |
|2.0 |11 |


Таблица 3. Деформационные качества стеклотекстолита.

5. Компоновка, размещение и установка ЭРЭ и ИМС на плате.
В соответствии с техническим заданием адаптер реализуется на одной
печатной плате.
Размещение элементов производится таким образом, чтобы электрические
соединения были минимальной длины, но при этом должен обеспечиваться III-й
класс точности печатного монтажа. Кроме того, элементы необходимо
располагать как можно более равномерно по площади печатной платы для
обеспечения равномерности масс элементов. Также, желательно устанавливать
элементы таким образом, чтобы обеспечить наибольшую технологичность платы,
т.е. монтажные отверстия следует располагать рядами. Это делается для
ускорения операции сверления на программируемых сверлильных станках, а
также для обеспечения автоматической установки элементов на печатную плату
и их групповой пайки.
Рекомендации по размещению элементов устройства на плате можно свести к
следующим:
- функциональные узлы должны быть размещены компактно;
- узлы, непосредственно связанные с видеосигналом нужно разместить по
возможности дальше от генератора;
- элементы регулировки должны иметь как можно более короткие провода
подключения;
- цепи связи с компьютером должны быть подальше от цепей видеосигнала;
Разъемы следует установить по краю печатной платы со стороны задней
панели корпуса устройства.
Расстояние между двумя соседними микросхемами равно размеру корпуса
микросхемы, так что тепловой режим конструкции будет в норме. Исходя из
вышеприведенных соображений выбираем вариант установки элементов по ОСТ
4.ГО.010.030-81:
Резисторы R1...R9 устанавливать по варианту III.
Кварц Q1 устанавливать по варианту Vв.
Конденсаторы С1...С20 устанавливать по варианту IIа.
Микросхемы D1...D23 устанавливать по варианту VIIIа.
Диоды VD1-VD9 устанавливать по варианту IIа.

6. Выбор и обоснование метода изготовления печатной платы.
В настоящее время применяют несколько методов изготовления ПП:
- субтрактивные, при которых проводящий рисунок образуется за счет
удаления проводящего слоя с участков поверхности, образующих
непроводящий рисунок,
- аддитивные, при которых проводящий рисунок получают нанесением
проводящего слоя заданной конфигурации на диэлектрическое основание
платы,
- полуаддитивный, при котором проводящий рисунок получают нанесением
проводящего слоя на основание с предварительно нанесенным тонким
проводящим покрытием, впоследствии удаляемым с участков поверхности,
образующих непроводящий рисунок,
В соответствии с ГОСТ 23751-86 конструирование печатных плат следует
осуществлять с учетом следующих методов изготовления:
- химического для односторонних печатных плат и гибких печатных кабелей;
- комбинированного позитивного для ДПП, ГПП;
- электрохимического (полуаддитивного) для ДПП;
- металлизации сквозных отверстий для МПП;
Все рекомендуемые методы (кроме полуаддитивного) являются субтрактивными.
Исходя из вышеизложенных рекомендаций необходимо выбрать, либо
электрохимический (полуаддитивный) метод, либо комбинированный позитивный
метод.
Электрохимический метод в данном случае нам не подходит, так как его
применяют для изготовления ДПП с высокой плотностью токопроводящего
рисунка. В данном методе используется нефольгированный диэлектрик СТЭФ.1-
2ЛК с обязательной активацией его поверхности или диэлектрик с фольгой 5
мкм. Учитывая эти данные, приходим к выводу, что данный метод значительно
дороже комбинированного позитивного метода, и кроме того, из-за высокой
плотности токопроводящего рисунка и малой толщины фольги, сопротивление
печатных проводников будет большим, что в нашем случае нежелательно.
Учитывая вышеизложенное, приходим к выводу, что в нашем случае лучше
использовать комбинированный позитивный метод. Этот метод обеспечивает
хорошую адгезию элементов проводящего рисунка к диэлектрическому основанию
и сохранение электроизоляционных свойств диэлектрика, защищенного во время
обработки платы в агрессивных химических растворах медной фольгой.
Исходным материалом для комбинированного способа служит фольгированный с
двух сторон диэлектрик, поэтому проводящий рисунок получают вытравливанием
меди, а металлизация отверстий осуществляется посредством химического
меднения с последующим электрохимическим наращиванием слоя меди.
Позитивный комбинированный метод обеспечивает III-й класс точности
печатного монтажа и лучшие, по сравнению с другими методами,
диэлектрические свойства плат.
Травление меди производится растворами на основе хлорного железа. Эти
растворы допускают утилизацию меди из отработанного травителя, а также
регенерацию самого травителя. Боковое подтравливание проводников–
минимально.
С учетом всех перечисленных достоинств этот метод в настоящее время
является основным в производстве двусторонних и многослойных печатных плат
для аппаратуры самого разнообразного назначения. Метод хорошо отработан на
производстве и является оптимальным при серийном выпуске.

7. Выбор защитного покрытия печатной платы.
В качестве защитного покрытия выбираем полиуретановый лак УР-231 светло-
коричневого цвета. В отличии от других лаков, таких как СБ-1с
(стойкость к периодическому воздействию минерального масла, бензина и воды)
и К55 (устойчив к кислотам, нефтепродуктам), он обладает более низкой
стоимостью, но худшими защитными характеристиками, а так как данное
устройство предназначено для работы в стационарных условиях, то этим можно
пренебречь. Лак обеспечивает повышенную электроизоляцию, выдерживает
температуру от –60 до +120?С. Лак представляет собой твердое и прочное
покрытие.


4. Трассировка соединений.

1. . Расчет элементов печатного монтажа.
Конструктивно-технологический расчет ДПП с учетом произведенных
погрешностей рисунка, проводящих элементов, фотошаблонов, базирования,
сверления, экспонирования и т.д. по ОСТ 4.010.019-81, ГОСТ 23751-86.
Координатную сетку располагаем в соответствии с ГОСТ 2.417-78.
Элементы проводящего рисунка располагаем от края платы,
неметаллизированного отверстия, паза, выреза и т.д. на расстоянии не менее
толщины платы, с учетом допуска на линейные размеры.
Диаметры монтажных и переходных отверстий должны соответствовать ГОСТ
10317-79.
Расчет:
1) Минимальный размер переходного отверстия:
Dпо = Rдт*Нпп,
где
Rдт = 0.33
(отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине ДПП)
Нпп = (1.5+0.035*2) = 1.57 мм
(толщина изолирующего слоя, плюс толщтна 2-х слоев меди)
Dпо = 0.33*1.57 = 0.5181 мм
Из ряда диаметров переходных отверстий по ГОСТ 10317-79
выбираем Dпо = 0.8 мм
2) Минимальный диаметр монтажного отверстия:
Dмо = Dв + ? + 2*Нг + ?D,
где
Dв = 0.5 мм
(максимальный диаметр вывода используемых ЭРЭ)
? = 0.1 мм
(зазор между выводом ЭРЭ и монтажным отверстием)
Нг = 0.035 мм
(толщина слоя меди)
?D = 0.1 мм
(погрешность диаметра отверстия)
Dмо = 0.5 + 0.1 + 0.035*2 + 0.1 = 0.77 мм
По ГОСТ 10317-79 выбираем диаметр монтажного отверстия Dмо = 0.8 мм
3) Минимальное значение ширины проводника:
t = tмд + | ?tно |,
где
tмд = 0.25 мм
(минимально допустимая ширина проводника)
?tно = -0.1 мм
(нижнее предельное отклонение ширины проводника)
t = 0.25 + | -0.1 | = 0.35 мм
4) Минимальное значение расстояния между элементами проводящего рисунка:
S = Sмд + ?tво,
где
Sмд = 0.25 мм
(минимально допустимое расстояние между элементами проводящего
рисунка)
?tво = 0.1 мм
(верхнее предельное значение отклонения ширины проводника)
S = 0.25 + 0.1 = 0.35 мм
5) Минимальный диаметр контактной площадки для металлизированного
отверстия
D = Dмо + ?Dво + 2*bн + ?tво + бd + бр + ?tно,
где
Dмо = 0.8 мм (расчет выше)
(диаметр монтажного отверстия)
?Dво = 0 мм
(верхнее предельное значение отклонения диаметра отверстия)
bн = 0.1 мм
(гарантийный поясок)
?tво = 0.1 мм
(верхнее предельное значение отклонения ширины проводника)
бр = 0.15 мм
(диаметральное значение позиционного допуска расположения
контактных площадок относительно номинального положения)
бd = 0.08 мм
(диаметральное значение позиционного допуска расположения
центров отверстий относительно номинального положения)
?tно = 0.1
(нижнее предельное отклонение ширины проводника)
D = 0.8 + 0 + 2*0.1 + 0.1 + 0.08 + 0.15 + 0.1 = 1.43
Выбираем диаметр контактной площадки согласно ОСТ 4.010.019-81:
D = 1.5 мм
6) Минимальное расстояние между центрами отверстий для прохождения одного
проводника:
L = D + t + 2*Sмин + б1,
где
D = 1.5 мм (расчет выше)
(минимальный диаметр контактной площадки)
t = 0.35 мм
(минимальная ширина проводника, расчет выше)
Sмин = 0.25 мм
(минимально допустимое расстояние между проводниками (III-й
класс точности)
б1 = 0.05 мм
(диаметральное значение позиционного допуска расположения
проводника относительно номинального положения)
L = 1.5 + 0.35 + 0.25*2 + 0.05 = 2.4 мм
Так как полученное расстояние L = 2.4 < 2.5 (расстояние между
ножками микросхемы), то выбранный нами III-й класс точности печатного
монтажа соответствует требованиям.
Конструктивно–технологический расчет печатных плат производился с
учетом производственных погрешностей рисунка проводящих элементов,
фотошаблонов, базирования, сверления, экспонирования и т.д. по ГОСТ 23751 –
79,
ГОСТ 10317 – 79, ОСТ 4ГО.010.030, ОСТ 4.010.019 – 81.

2. Расчет электрических параметров схемы.
1) Оценим необходимую ширину проводника сигнальной цепи:
bпр > ( l*?*I ) / ( hф*Uп ),
где
? = 0.05 Ом*мм2 / м
(удельное сопротивление проводника)
l = 15 см (взято с избытком)
(максимальная длина проводника)
I = 130 мА
(максимальный ток в проводнике)
hф = 0.035 мм
(толщина проводника)
Uп = 0.4 В
(величина помехоустойчивости ИС)
bпр > ( 320*10-3 *0.05*10-6 *130*10-3 ) / ( 35*10-6 *0.4 ) = 149 мкм
Для III-его класса точности минимальная ширина проводника 0.25 мм, а
следовательно удовлетворяет условию bпр = 0.25 > 0.149.
2) Рассчитаем сопротивление металлизированного переходного отверстия:
Rпо = ( ?*hмо ) / ( 2?*r*hм ),
где
? = 0.05 Ом*мм2 / м
(удельное сопротивление проводника)
hмо = 1.5 мм
(высота металлизированного отверстия)
r = 0.4 мм (расчет выше)
(внешний радиус отверстия)
hм = 0.035 мм
(толщина металлизации)
Rпо = ( 0.05*10-6 *1.5*10-3 ) / ( 2*3.14*0.4*10-3 *35*10-6 ) = 85.3*10-3
Ом
Так как сопротивление очень мало, то его можно не учитывать.
3) Оценим необходимую ширину проводника для цепей земли и питания:
bпр > ( l*?*I ) / ( hф*0.01*Uп ),
где
? = 0.05 Ом*мм2 / м
(удельное сопротивление проводника)
l = 10 см
(длина проводника)
I = 1.1 А
(наибольший ток в схеме)
hф = 0.035 мм
(толщина проводника)
Uп = 5 В
(напряжение питания устройства)
bпр > ( 30*10-3 *0.05*10-6 *1.1 ) / ( 35*10-6 *0.01*5 ) = 0.94 мм
Из полученного значения видно, что выбранная ранее величина соответствует
расчетной bпр = 1 > 0.94 мм.
4) Емкость и индуктивность между печатными проводниками:
Взаимная емкость:
С = ( 0.12*10-12 *?*l ) / ( lg[2*d / ( h + b )] ),
где
? = 5.8
(диэлектрическая проницаемость диэлектрика, покрытого лаком
[1])
l = 8 см
(максимальная длина проводника)
h = 0.035 мм
(толщина проводника)
d = 0.25 мм
(минимально допустимое расстояние между проводниками (III-й
класс точности)
b = 0.25 мм
(ширина проводника)
C = ( 0.12*10-12 *5.8*0.08 ) / ( lg[2*0.25 / ( 0.035 + 0.25 )] ) =
0.22 пФ
Взаимная индуктивность:
М = 2*l*( 2.3*lg[ 2*b / (d + b) ] + (d + b) / l +1)*10-9,
где
l = 8 см
(максимальная длина проводника)
d = 0.25 мм
(минимально допустимое расстояние между проводниками (III-й
класс точности)
b = 0.25 мм
(ширина проводника)

М = 2*0.08*( 2.3*lg[ 2*0.25 / (0.25 + 0.25) ] + (0.25 + 0.25)* 10-3 /
0.08 +1)*10-9 = = 0.16 мкГн

3. Проверочные расчеты и оценка помехоустойчивости.

Расчет сопротивления изоляции параллельных проводников

[pic], где
RП – поверхностное сопротивление изоляции.
[pic], где
?П = 1011 Ом – удельное поверхностное сопротивление стеклотекстолита.
LЗ = 0,25 мм – зазор между параллельными проводниками.
Lmax = 90 мм – наибольшая длина параллельных проводников.
[pic]
RОБ – объемное сопротивление изоляции.
[pic]для проводников на разных сторонах печатной платы
[pic] для проводников на одной стороне печатной платы.
?ОБ = 1013 Ом * м – удельное объемное сопротивление стеклотекстолита.
Н = 1,5 мм – толщина печатной платы.
TП = 0,25 мм – ширина сигнального проводника.
SПР = lmax * tП = 90 мм * 0,25 мм = 22,5 мм2 – площадь проекции печатных
проводников друг на друга.
[pic]
[pic]
[pic]
Т.к. полученное сопротивление изоляции между двумя параллельными соседними
проводниками превышает более чем в 1000 раз входное сопротивление ИС, то
его влиянием можно пренебречь при выбранном зазоре между проводниками.

Время задержки распространения сигнала

[pic], где
[pic]погонная задержка при передаче сигнала в вакууме.
LCmax = 0,13 м – максимальная длина сигнального проводника.
? = 1 – относительная магнитная проницаемость основания платы.
[pic] , где
?0СТ = 6 – диэлектрическая проницаемость основания платы.
?Л = 4 – диэлектрическая проницаемость лака УР-231.
[pic]
[pic]

Тип линий связи на плате

[pic], где
lКР – критическая длина линии связи.
TЗД0,1 = 15 нс – время задержки сигнала при переключении из логического
нуля в логическую единицу.
[pic]
Т.к. полученное значение критической длины линии связи удовлетворяет
условию 0,25lКР ? lCmax, то все линии связи на плате можно считать
короткими.

Допустимое значение паразитной емкости между печатными проводниками

СДОП = СПОГ* lmax , где
СПОГ – погонная емкость между двумя проводниками.
СПОГ = КП*?, где
КП ? 10 пФ/м – коэффициент пропорциональности, выбирается по графику
ОСТ 4.ГО.10.009
СПОГ1 = КП* ?ЭФФ = 10пФ/м * 5 = 50 пФ/м – для проводников, расположенных на
одной стороне печатной платы.
СДОП1 = СПОГ1* lmax = 50 пФ/м * 0,15 м ? 7,5 пФ
СПОГ2 = КП* ?0СТ = 10пФ/м * 6 = 60 пФ/м – для проводников, расположенных на
разных сторонах печатной платы.
СДОП2 = СПОГ2* lmax’ = 60 пФ/м * 0,05 м = 3 пФ
Для К555,К537 серии значение допустимой паразитной емкости между двумя
соседними проводниками при ложном срабатывании СДОП = 25 пФ, что
значительно превышает оба рассчитанных значения.

Максимально допустимая длина параллельных проводников при учете только
емкостной паразитной связи между ними

[pic]
При разводке максимальная длина параллельных проводников на плате не
превышает 90 мм, что меньше расчитанной максимально допустимой длины.

Удельное падение импульсного напряжения

[pic], где
LПОГ = 1,8 мкГн / м – погонная индуктивность печатного проводника для

t = 0,25 мм.
?I = 7,6 мА – перепад выходного тока при переключения логического элемента
К555 серии.
[pic]минимальная длительность импульса сигнала.
FП =16 МГц – максимальная частота переключения микросхем.
[pic]
[pic]

Максимальная длина одиночного проводника

[pic], где
UПОМ = 0,4 В – максимальная допустимая амплитуда помехи.
[pic]
Реальная длина одиночных проводников на печатной плате существенно меньше
полученного значения.

Максимальная индуктивность сигнального проводника

L = LПОГ* lCmax = 1,8 мкГн/м * 0,13 м = 0,26 мкГн

Максимально допустимая длина параллельных проводников при учете только
индуктивной паразитной связи между ними

Для допустимой длины параллельных проводников lДОП.M = 150 мм при учете
только индуктивной паразитной связи должны выполняться следующие условия:
а) плата без экранирующей плоскости
[pic]
б) плата с экранирующей плоскостью
[pic]
tЗД.СР. = 0,03 мкс – среднее время задержки распространения сигнала для
К555 серии.
U0 = 0,4 В – напряжение логического нуля для К555 серии.
KЗАП = 1 – коэффициент запаса.
А)
[pic]
б)
[pic]
Оба условия выполняются с большим запасом.
Проверочные расчеты и расчеты помехоустойчивости проводились в
соответствии с ОСТ 4.ГО.010.009.

5. Обоснование технических требований в чертежах.
Для пайки деталей используем припой ПОС-61 ГОСТ 21931-76 – оловянно-
свинцовый. Припой по своим характеристикам должен соответствовать ГОСТу.
Паять необходимо по отраслевому стандарту для исключения выхода бракованных
изделий.
Лаком УР-231 покрываем плату для защиты изделия от пыли и влаги.
Обоснование метода изготовления платы описанно в пункте 3.6.
Шаг координатной сетки 1.25 мм выбран в соответствии с 3-им классом
точности печатного монтажа (пункт 3.2)
Для удобства линии координатной сетки нанесены через 1.
Установку элементов производить по ОСТ 4.ГО.010.030.

6. Оценка технологичности конструкции.
Определим некоторые показатели технологичности, характеризующие
технологию изготовления

Новинки рефератов ::

Реферат: Природа социального конфликта (Социология)


Реферат: Основные принципы исследования особенностей проявления биомеханических пар метров подъема штанги тяжелоатлетами (Биология)


Реферат: Социальные роли личностей (Социология)


Реферат: Городские пути сообщения транспорта (Транспорт)


Реферат: Группа как функциональная единица (Социология)


Реферат: Мотивации в менеджменте (Менеджмент)


Реферат: Роль бухгалтерского учета в управлении предприятием (Аудит)


Реферат: Некоммерческие организации в целом и Фонды в частности (Государство и право)


Реферат: Расторжение брака (Гражданское право и процесс)


Реферат: Использования рабочей силы и производительности труда в сельском хозяйстве (Ботаника)


Реферат: Виды решений суда по уголовным делам (Уголовное право и процесс)


Реферат: Пирамида Хеопса (История)


Реферат: Общение (Социология)


Реферат: Биография ДДТ (Музыка)


Реферат: Экологическое воспитание в детском саду (Педагогика)


Реферат: Конституцiя США та реальнi права громадян (Право)


Реферат: Боги Египта (Религия)


Реферат: Трансплантация эмбрионов крупного рогатого скота (Сельское хозяйство)


Реферат: Билеты по предмету Античная культура за осенний семестр 2000 года (Культурология)


Реферат: Витамины. Витамин C (аскорбиновая кислота) (Биология)



Copyright © GeoRUS, Геологические сайты альтруист