|
Реферат: Производство отливок в литейных цехах (Металлургия)
Исходные данные
|Наименование |Производительност|Концентрация |Температура |Степень |
|процесса для |ь |пыли |газа, |очистки |
|очистки |м3/г |г/м3 |єС | |
|газовых | | | | |
|выбросов | | | | |
|Литейные цеха |38000, песчаные |12 |43 |99,5 |
| |формы | | | |
Введение
1. Литейные цеха входят, как в состав машиностроительных предприятий,
так и в состав отдельных литейно-металлургических производств.
В результате процесса разливки металла в формы, в атмосферу выделяются
твердофазные загрязнения, содержащие оксиды: металлов, алюминия, кремния и
ряда других элементов.
Газовые выбросы формируются за счет общественной вентиляции в цехе, а
затем централизовано подаются на очистку.
2. В литейном производстве для процесса используется жидкий металл,
соединения которого относятся ко II или III группе токсичности.
Формировочные силикаты, содержащие материалы с содержанием SiO2>70 по
своему действию на организм относятся к III группе токсичности. Таким
образом, промежуточные и исходные материалы, по своей токсичности относятся
ко II-III группам.
3. При осуществлении процесса разлива металла в атмосферу выделяется
пыль, содержащая оксиды металла, оксиды кремния, сажевые частицы и
газообразные вещества в виде оксидов серы, азота, углерода.
|Вредная примесь |Класс опасности |ПДК, мг/м3 |
|Оксид железа |4 |6 |
|Пыль с содержанием SiO2>70% |3 |1 |
|Углеродная пыль с примесью SiO2 от 10 |4 |2 |
|до 70% | | |
|Металл (чугун) |4 |6 |
|Оксид углерода |4 |20 |
Характеристика технологии изготовления отливок в литейных цехах.
Задачей литейного производства является изготовление из металлов
металлических сплавов изделий-отливок, имеющих разнообразные очертания и
предназначенных для использования в различных целях.
Отливки после механической обработки составляют почти половину массы
деталей всех машин, механизмов, приборов и аппаратов выпускаемых разными
отраслями машино и приборостроения. Литьем изготовляют также отдельные
части строительных сооружений, транспортных устройств и т.п.
Сущность литейного производства сводится к получению жидкого, т.е.
нагретого выше tє плавления, сплава нужного состава и необходимого качества
и заливки его в заранее приготовленную форму. При охлаждении же
затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в
которую он был залит. В процессе кристаллизации и охлаждения сплава
формируются основные механические и эксплуатационные свойства отливки,
определяемые макро- и микро структур сплава, его плотностью, наличием и
расположением в нем не металлических включений, развитием в отливке
внутренних напряжений, вызванных неодновременным охлаждением ее частей и
др.
Литейная технология может быть реализована различными способами. Весь
цикл изготовления отливки состоит из ряда основных и вспомогательных
операций, осуществляемых как параллельно, так и последовательно в различных
отделения литейного цеха. Модели, стержневые ящики и другую оснастку
изготовляют, как правило, в модельных цехах.
Литейная разовая песчаная форма в большинстве случаев состоит из двух
полуформ: верхней и нижней, которые получают уплотнением формовочной смеси
вокруг соответствующих частей (верхней и нижней) деревянной или
металлической модели в специальных металлических рамках-опоках. Модель
отличается от отливки размерами, наличием формовочных уклонов, облегчающих
извлечение модели из формы, и знаковых частей, предназначенных для
установки стержня, образующего внутреннюю полость (отверстие) в отливке.
Стержень изготовляют из смеси, например песка, отдельные зерна которого
скрепляются при сушке или химическом отверждении специальными крепителями
(связующими).
В верхней полуформе с помощью соответствующих моделей выполняется
воронка и система каналов, по которым из ковша поступает литейный сплав в
полость формы, и дополнительные полости – прибыли.
После уплотнения смеси модели собственно отливки, литниковой системы и
прибылей извлекают из полуформ. Затем в нижнюю полуформу устанавливают
стержень и накрывают верхней полуформой. Необходимая точность соединения
обеспечивается штырями и втулками в опоках. Перед заливкой сплава во
избежание поднятия верхней полуформы жидким расплавом опоки скрепляют друг
с другом специальными скобками или на верхнюю опоку устанавливают груз.
В разовых песчаных формах производят ~ 80% всего объема выпуска
отливок. Однако точность и чистота их поверхности, условия труда, технико-
экономические показатели не всегда удовлетворяют требованиям современного
производства.
В связи с этим все более широкое применение находят специальные
способы литья: по выплавляемым (выжигаемым) моделям, под давлением,
центробежным способом, вакуумным всасыванием и т.д. Отливки различных
размеров, сложности и назначения из сплавов, существенно отличающихся по
своим свойствам, нельзя изготовлять одинаковыми способами.
В связи с этим получили распространение разнообразные технологические
процессы, отличающиеся приемами.
Технологический процесс получения отливок в розовой песчаной форме
Характеристика сырья, используемого в литейном производстве.
Формовочные материалы:
К формовочным материалам относятся все материалы применяемые для
изготовления разовых литейных форм и стержней. Различают исходные
формовочные материалы и формовочные смеси.
Основными исходными материалами для большинства разовых форм являются
песок и глина, вспомогательными – связующие добавки:
1) противопригарные;
2) увеличивающие газопроницаемость, податливость, текучесть и
пластичность смеси;
3) уменьшающие прилипаемость смесей.
Формовочные смеси приготавливают из исходных формовочных материалов и
из смесей, ранее уже находившихся в употреблении (отработанные формовочные
смеси). Исходные формовочные материалы завод получает из вне.
В зависимости от назначения смеси разделяют на формовочные смеси,
стержневые смеси и вспомогательные смеси.
Правильный выбор формовочных смесей в литейном производстве имеет
очень большое значение, т.к. формовочные смеси влияют на качество
получаемых отливок.
К числу формовочных песков относят пески, образованные зернами
тугоплавких, прочных и твердых минералов. На практике, главным образом,
применяются пески образованные зернами кварца.
Кварц обладает высокой огнеупорностью (1713 єС), прочностью и
твердостью (по шкале Мооса - 7). Кварц является одной из форм существования
кремнезема (SiO2). Благодаря тугоплавкости, высоким механическим качеством,
низкой химической активности, а также в следствии низкой стоимости,
кварцевые пески широко применяют как основу формовочных и стержневых
смесей.
Природные кварцевые пески не бывают свободными от загрязняющих
примесей; зерен полевого шпата, частиц слюды и других минералов. Полевой
шпат и слюда содержат окислы щелочных и щелочно-земельных металлов. Эти
минералы менее тугоплавки, чем кварц и способны вместе с кварцем и окислами
залитого Me образовывать сложные легкоплавкие силикаты (например: типа n
SiO2 m FeO p Na2O).
В природных кварцевых песках часто содержится глина. Если эта глина
обладает высокими качествами, то такая примесь может рассматриваться как
полезная.
Глина является связующим материалом в формовочных и стержневых смесях.
Обволакивая зерна песка, она связывает их и таким образом придает смеси
необходимые прочность и одновременно пластичность. Минералогический состав
глины различный, в общем виде его можно записать: m Al2O3 ? n SiO2 ? aH2O.
Основным компонентом глины является каолинит Al2O3 ?2H2O ? 2SiO2. В
природных формовочных песках содержание глины колеблется в пределах 2-50%.
С помощью глины как связывающего материала нельзя обеспечить высокие физико-
механические свойства стержней, которые выполняют внутренние полости в
отливках. Поэтому для приготовления стержневых смесей используют самые
разнообразные связующие – масляные и растительные масла и их заменители:
декстрин, сульфоритно-дрожжевая бражка, жидкое стекло, синтетические смолы
и др.
Из противопригарных материалов чаще всего используют графит, циркон,
пылевидный кварц и порошок каменного угля. Противопригарные добавки вводят
в смеси для уменьшения образования пригара на отливках.
Для увеличения податливости и газопроницаемости стержней в стержневые
смеси вводят древесные опилки.
Литейные сплавы.
В большинстве случаев отливки изготовляют из металлических сплавов, а
не из чистых металлов. Это объясняется тем, что эксплуатационные и
особенно литейные свойства многих чистых металлов хуже чем сплавов.
Металлическими сплавами называются системы, состоящие (металлов или
неметаллов). Так основой стали является железо. Кроме железа в стали также
содержаться неметаллические (углерод, сера, фосфор) и металлические
(марганец, хром и др.) примеси. Примеси делятся на легирующие
(специальные), постоянные (неизбежные) и случайные. Легирующие примеси
вводятся в сплав преднамеренно, чтобы придать ему необходимые
эксплуатационные или технологические свойства. Например для повышения
прочности и твердости чугуна и стали в них добавляют марганец, хром,
ванадий. Для повышения жидкотекучести чугуна при художественном литье в
него добавляют фосфор. Постоянными называются примеси, наличие которых,
обусловлено технологией получения сплава. Например, в чугуне постоянной
примесью является сера, переходящая в чугун из кокса. Случайной примесью в
сером ваграночном чугуне может быть например медь, пришедшая из лома шихты.
Металлы и сплавы, применяемые в промышленности делятся на 2 группы –
черные и цветные. Черными металлами называется железо и сплавы на его
основе. Цветными – все остальные металлы и сплавы.
Характеристика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
В литейном производстве на 1 т. отливок образуется от 1 до 3 т.
отходов, включающих отработанную и неиспользованную смесь, шлаки, пыль,
газы. Хотя основная часть отходов – это отработанные смеси и шлаки,
наибольшую опасность представляют именно пыль и газы, в связи с трудностью
их улавливания, обезвреживания и удаления. А их количество при производстве
1 т. отливок из стали или чугуна примерно составляет: пыли – 50 кг.,
углеводородов – 1 кг., оксида углерода (II) – 250 кг., оксида серы (II) –
1,5-2 кг., кроме того выделяется ряд других вредных газов, таких как фенол,
формальдегид, ацетон, бензол и др., общее количество которых хотя и
невелико, однако представляет опасность из-за их токсичности.
В газах, удаляемых от литейного оборудования и выбрасываемых в
атмосферу, содержатся пыль, состоящая в основном из мелкодисперсных
частичек, содержание свободного оксида кремния в которых достигает 60%.
Поэтому среди населения, прилегающих к заводу территорий, появляется
возможность возникновения пылевых профессиональных заболеваний.
Эффективность очистки пылегазовых выбросов.
Обеспыливание выбрасываемого из литейного цеха воздуха производится с
помощью различного типа пылеосадительных устройств, различных по принципу
действия и эффективности. К ним относятся пылеосадительные камеры, аппараты
сухой инерционной и мокрой очистки, тканевые и электрические фильтры.
Применение пылеочистителей дает возможность не только добиться очистки
отходящих газов от пыли, но и повторно использовать ранее выбросившуюся
пыль.
Из токсичных газов, выделяющихся при плавке металлов, сушке форм и
стержней, заливке форм металлом на первом месте стоит СО. Основной способ
уменьшения количества СО, поступающего в окружающее пространство, дожигание
его до оксида углерода (IV). Больше сложности возникает при обезвреживании
токсичных газов, отходящих от стержневых сушилок и установок, производящих
стержни с использованием холоднотвердеющих смесей, и в других процессах,
основанных на применении синтетических смол в составе формовочных и
стержневых смесей. В состав этих газов входят различные альдегиды,
ароматические углеводороды, спирты, оксид азота, серы, углерода и фосфора,
аммиак, цианиды и другие вещества.
Существующие способы обезвреживания газов основаны на химическом
связывании вредных веществ, их адсорбции и абсорбции и т.п. К одному из
наиболее перспективных в настоящее время способов относится католическое
окисление отходящих газов в контактных аппаратах на специальных
катализаторах при температуре 200-500 єС.
Составление технологической схемы очистки газовых
выбросов и сточных вод.
Очистка газовых выбросов от пыли литейных цехов может производится с
использованием аппаратов мокрой очистки (пенный газопроливатель и
барабанный вакуум-фильтр) и аппаратов сухой очистки (циклон).
Технологическая схема мокрой очистки включает в себя6 пенный
газопроливатель (1), насос для откачки суспензии (2), насос для подачи
осветленной воды (3), барабанный вакуум-фильтр (4), запорную арматуру (5) и
вентилятор для подачи загрязненного воздуха (6).
[pic]
Технологическая схема сухой очистки.
Она включает: циклон и вентилятор для подачи загрязненного газа.
[pic]
Расчет циклона.
Основным размером циклона любой конструкции является диаметр аппарата.
Для нахождения диаметра нам необходимо знать объем проходящего через циклон
газа и скорость прохождения газа через циклон.
Скорость газа на входе в циклон W1 по практическим данным составляет
от 14 до 18 м/с, а скорость газа в самом циклоне принимается в пределах
заданных соотношением:
[pic]
Примем скорость газа на входе в циклон 18 м/с, а скорость газа в
циклоне W2=0,35W1, тогда скорость газа в циклоне будет равна:
[pic]
Так как воздух поступает при t=43 єC, определим объем воздуха при этой
температуре, используя соотношение:
[pic] ; [pic] ; [pic]
[pic]
Диаметр циклона определим по формуле:
[pic]
[pic]
Примем ближайшую стандартную величину диаметра 1,6 м.
Минимальный диаметр частиц оседающих в циклоне определим по формуле
[pic]
где:
R1 - радиус циклона;
R2 - радиус выхлопной трубы циклона ;
R2=(0,5-0,6) R1; R2=0,5R1=0,5?1,6=0,8
? - вязкость газовой фазы;
n - число кругов движения частиц, принимается в пределах
от 2 до 3, примем n=3;
?ч - плотность газа в циклоне.
Определим вязкость газовой фазы для заданной температуры t=43єС.
[pic]
С=111
?0=17,72?10-6 Па?с
[pic]
[pic]
Гидравлическое сопротивление циклона определим по формуле:
[pic]
где:
[pic] - плотность газа при t=43 єС, будет определятся по
формуле
[pic] ; [pic]
[pic]
? - коэффициент сопротивления циклона, ?=105
[pic]
По результатам расчета выберем циклон ЦН-15, с сопротивлением 105 Па,
и эффективностью очистки, при минимальном диаметре частиц 9,6 мкм, 87%.
Расчет пенного газопромывателя.
Так как заданная концентрация пыли равна 12 г/м3, то мы рассматриваем
однополочный газопромыватель.
Самым важным технологическим параметром является скорость газа. При
высокой скорости наблюдается унос жидкой фазы (брызгоунос). Верхним
пределом скорости газового потока является 3 м/с. Сильный брызгоунос
наблюдается при скорости более 3,5 м/с. Нижний предел скорости газа, при
котором возникает слой пены на полке, лежит в пределах 0,8-1,2 м/с.
Таким образом оптимальное значение скорости газа выбирают в пределах
2,2-2,8 м/с.
Так как объем газа задан при нормальных условиях, пересчитаем его на
процесс, протекающий при 43 єС.
[pic]
[pic]
Определяем площадь поперечного сечения промывателя:
[pic];
где:
Wг - скорость газа в аппарате, принимаем Wг=2,3 м/с.
[pic]
В прямоугольном аппарате обеспечивается лучшее распределение воды,
поэтому примем прямоугольный аппарат размером 2·2,7 м с подачей воды через
центральный диффузор.
При очистке газов от пыли, при температуре газа менее 100 єС, расчет
количества воды приводим по уравнению материального баланса. Расход воды в
промывателе складывается из расхода воды, идущего в утечку и расхода воды
идущего на слив с решетки.
Количество воды протекающей через решетку, определяется заданным
составом суспензии Т:Ж выбирается в пределах 5,5-9,5 : 1.
При Т:Ж < 1 : 5 может происходить забивание решетки пылью; Т:Ж > 1 :
10 нерационально из-за больших объемов растворов и суспензии.
Количество уловленной в аппарате пыли рассчитывается по формуле:
[pic]
где:
Свх - концентрация пыли на входе в аппарат;
Свых - концентрация пыли на выходе.
Так как степень очистки аппарата 99,5%, то:
[pic]
[pic]
Примем Т:Ж = 1 : 8 = [pic]
Количество воды, необходимой для образования суспензии определяется по
формуле:
[pic]
где:
С - концентрация пыли в суспензии;
К - коэффициент распределения между утечкой и сливной
водой, выраженной отношением пыли, попадающей в утечку, к общему количеству
пыли.
[pic]
Количество воды приходящейся на 1м2 решеток, определяется по
уравнению:
[pic]
[pic]
Вследствие трудности определения параметров решетки, по заданной
утечке, и учитывая испарение воды, после ее протекания через решетку,
принимаем коэффициент запаса К3=1,5.
[pic]
[pic] или [pic]
Количество сливной воды определяется по формуле:
[pic]
где:
b - ширина решетки перед сливом, м;
I - интенсивность потока воды на сливе (0,8-2,2 м3/м·ч),
примем i=1м3/м·час.
[pic]
Так как вода сливается на обе стороны, то:
[pic]
Общее количество воды:
[pic]
Учитывая простоту изготовления выберем проливатель с решеткой с
круглыми отверстиями. Рекомендуемая скорость газа в отверстиях 8-13 м/с.
Полагаем, что количество очищенного газа не увеличивается, примем [pic].
Тогда отношение площади свободного сечения решетки к площади сечения
аппарата:
[pic]
где:
Z - коэффициент, учитывающий, что 5% сечения решетки
занимают, опоры, переливные стенки и др.
[pic]
По таблице выбираем газопромыватель: тип аппарата ~ 40, как
обеспечивающего очистку заданного количества газа, с расходом воды 12 м3/с,
площадью сечения решетки 5,6 м2, высота аппарата – 5750 мм.
Для обеспечения работы аппарата при колебаниях нагрузки примем высоту
порога hп=25 мм.
Габаритная высота газопромывателя складывается из следующих
параметров:
- надрешоточная высота h1=1 м;
- подрешоточная высота h2=1 м;
- высота бункера hб=2 м.
Общая высота аппарата без учета штуцеров: h1 + h2 + hб = 1+1+2 = 4 м.
Определим диаметр штуцера для подвода газа по формуле:
[pic]
где:
W1 - скорость газа на входе в аппарат, примем W1=15 м/с.
[pic]
Принимаем диаметр выходного штуцера также d2 = 1 м.
Діаметр штуцера для подвода воды определяем по формуле:
[pic]
где:
Wв - скорость воды на входе, примем Wв = 2 м/с
[pic]
Принимаем диаметры штуцеров для ввода вывода суспензии одинаковыми и
равными 40 мм.
Расчет вентилятора.
В основе выбора насоса и вентилятора для заданных условий работы лежат
экономические требования. Они заключаются в том, чтобы насос или вентилятор
и их приводные двигатели работали при наибольшем КПД и при этом были
дешевыми. Общий метод решения задачи выборов насосов и вентиляторов для
заданных условий работы состоит в следующем: для того, чтобы определить
давление, которое должен развивать насос или вентилятор необходимо провести
расчет потерь давления в трубопроводе по формуле:
[pic]
где:
? - коэффициент гидравлического трения;
l - длина участка трубопровода;
S? - сумма местных сопротивлений;
? - плотность вещества, проходящего по трубопроводу;
? - скорость;
g - ускорение свободного падения;
h - высота.
Для того, чтобы найти ?, сначала необходимо вычислить число
Рейнольдса, по формуле:
[pic]
где:
? - вязкость среды, ?0 газа = 17,72·10-6 Па·с
Вязкость газа при 43 єС равна = 19,85·10-6 Па·с
[pic] - поток турбулентности;
[pic]
[pic]
По таблице выбираем центробежный вентилятор ЦН-70 ~ 10А с КПД 65%,
мощностью 20 кВт.
Расчет и подбор насосов.
а) насос для откачки суспензии;
Чтобы определить давление, которое должен создавать насос разделим
участок на отдельные участки с одинаковым расходом суспензии и определим
потери сопротивления на каждом участке. Тогда общее давление на каждом
будет равно:
[pic]
1) [pic] ; [pic] поток турбулентний
[pic]
[pic]
2) [pic] поток турбулентний
[pic]
[pic]
3) [pic] поток турбулентний
[pic]
[pic]
[pic]
По таблице выбираем насос марки 1Ѕ К-6 2900
б) насос для подачи осветленной воды
1) [pic] ; [pic] поток турбулентний
[pic]
[pic]
2) [pic] поток турбулентний
[pic]
[pic]
[pic]
По таблице выбираем насос марки 1Ѕ К-6 2900.
Примем такой же насос для подачки воды из трубопроводы из
трубопровода.
Расчет барабанного вакуум-фильтра.
Пересчитаем константу К, которая учитывает изменения вакуума.
[pic] ; [pic]
[pic] ; [pic]
Определяем удельную производительность зоны фильтрования приняв время
фильтрования ?=32 с.
Основное уравнение фильтрования:
[pic]
где:
V - удельная производительность;
К - константа фильтрования, учитываются сопротивление
осадка;
С - константа фильтрования, учитывающая сопротивление
фильтрующей перегородки.
[pic]
Решая квадратною уравнение получим:
[pic]
а за 1 секунду Vуд составит:
[pic]
Пересчитаем заданную производительность по суспензии на
производительность по фильтрату.
При влажности осадка в 34% соотношение влажного и сухого осадка:
[pic]
где:
Woc - влажность осадка в долях единицы.
[pic]
Расход суспензии:
[pic] ; [pic]
Определим массовую долю твердой фазы в суспензии:
[pic]
[pic]
[pic]
Масса влажного осадка:
[pic] ; [pic]
Масса фильтрата
[pic]
[pic]
При плотности фильтра ?=1000 кг/м3
[pic] или [pic]
Необходимая поверхность в зоне фильтрования составит:
[pic] ; [pic]
Так как в обычных вакуум-фильтрах поверхность зоны фильтрования
составляет 30-35% от общей поверхности, то общая поверхность фильтра
будет равна:
[pic]
По таблице принимаем фильтр диаметром D=1,6 м, длиной L=2м и площадью
фильтрования F=10 м.
Уточнение выбранной схемы основного очистного оборудования с коротким
описанием работы.
Данные расчетов показали, что для очистки пылегазовых выбросов от
литейных цехов, удобнее взять пенный газопромыватель, у которого степень
очистки выше чем у циклона. Для заданного объема газа 38000 м3/час
достаточно взять один аппарат, т.к. и один аппарат может обеспечить очистку
заданного количества газа. Нам также нужен насос для подачи и вентилятор
для подачи загрязненного воздуха.
Описание уточненной схемы
Загрязненный аз подается в подрешеточное пространство вентилятором.
Насосом вода из водопровода подается на решетку газопромывателя.
Образующийся шлам попадает в бункер и через штуцера для отвода суспензии по
трубопроводу подается на барабанный вакуум-фильтр. Осветленная вода
возвращается в процесс газоочистки насосом, а шлам идет на утилизацию.
Утилизация и рекуперация отходов.
Утилизация формовочных песков.
В настоящее время применяют смеси, поэтому не существует
универсального способа регенерации.
Регенерация смеси в отличии от регенерации песка представляет собой
технологический процесс подготовки отработанной смеси в целях повторного ее
использования.
Регенерация песка представляет собой технологический процесс
извлечения зерновой основы песка из отработанной смеси.
Регенерация песка делится на несколько групп:
1. Механическая;
2. Термическая;
3. Гидравлическая;
4. Естественная;
5. Комбинированная;
Технологический цикл состоит из нескольких этапов:
1. Подготовка обработанной смеси.
2. Отделение пленки связывающего от поверхности зерен песка.
3. Сепарация – представляет собой удаление пылевидных фракций из
зерновых основ песка.
Основной операцией при подготовке отработанной формовочной смеси
является ее дробление и отделение металла.
Смесь начинает дробиться при выбивке отливок. Далее она помещается в
дробильные установки, пройдя которые просеивается. Попутно с этим из смеси
удаляется металл. В качестве оборудования применяются выбивные решетки,
вальцовые дробилки и другие виды дробилок. Удаление металла осуществляется
с помощью магнитных сепараторов.
Просеивание осуществляется на грохотах. При гидрорегенерации дробление
осуществляется струей воды.
Второй этап является главным и определяет название метода регенерации.
Механическая регенерация возможна в том случае, когда силы адгезии меньше
чем пленка связывающего материала, при этом пленка связывающего должна быть
достаточно хрупкой.
Силами адгезии определяется степень склеивания между предметами. В том
случае, если пленка является эластичной. Отделение пленки связывающего
может осуществляться несколькими способами:
1. Механическое перетирание;
2. Механический удар;
3. Пневмоудар.
Термическая регенерация. Ее сущность состоит в нагреве отработанной
смеси до 650-1000 єС, в выдержке при этой температуре в окислительной
атмосфере и охлаждении песка.
Для термической регенерации используются печи различных конструкций:
1. Барабанные печи;
2. Шахтные печи;
3. печи кипящего слоя.
Гидрогенерация. При этом процессе отработанная смесь после
предварительной подготовки поступает на отливку пленки связывающего.
Отливку песчаной пульпы осуществляют различными способами:
1. В проточной воде;
2. В гидроциклонах;
3. В оттирочных машинах, в которых песчано-водная смесь интенсивно
перемешивается.
После отливки осуществляется сепарация и высушивание. Перед
высушиванием производится обезвоживание.
Естественная регенерация – выдерживание песка в естественных условиях.
Отработанная смесь после извлечения из нее металла складывается на открытых
площадках и выдерживается в атмосферных условиях несколько лет.
Продолжительность выдерживания зависит от вида используемого
связующего. Регенерация осуществляется благодаря колебаниям температуры.
Изменение tє приводит к отделению пленки связывающего вследствии разности
коэффициентов термического расширения. Отдельная пленка вымывается
складками. Многие органические связующие разлагаются биологически.
полученный песок может использоваться в литейном производстве, в
строительстве.
Материальный баланс сырья и материалов, используемых в литейном
производстве.
|Приход |Расход |
|газ на очистку 38000 м3/ч при н.у. |очищенный газ 38000 м3/ч при н.у. |
|пыль в газе 433,2 кг/ч |пыль в газе 2,166 кг/ч |
| |шлам 653,08 кг/ч |
| |пыль 431,034 кг/ч |
| |вода 222,06 кг/ч |
|Вода: |Вода: |
|осветленная 7427,9 кг/ч |осветленная 7427,9 кг/ч |
|светлая 222,06 кг/ч | |
|газ 38000 м3/ч |газ 38000 м3/ч |
|пыль 433,2 кг/ч |пыль 433,2 кг/ч |
|вода 7649,96 |вода 7649,96 |
Вывод.
По результатам расчетов, проведенных в данной курсовой работе, для
очистки пылегазовых выбросов от пыли литейных цехов была выбрана мокрая
схема очистки с использованием пенного газопромывателя и барабанного вакуум-
фильтра. Для откачки суспензии необходимо взять насос марки 1ЅК-62900,
такой же насос возьмем и для подачи осветленной воды.
Для подачи загрязненного воздуха выбран центробежный вентилятор ЦН-70
10А.
Сточные воды образующиеся в литейных цехах, сбрасываются в систему
городской канализации.
Список литературы.
1. Аксенов П.И. Оборудование литейных цехов – Москва:
Машиностроение, 1977 - 510 с.
2. Воздвиженский В.М., Грачев В.А., Спасский В.В. Литейные сплавы
и технология их плавки в машиностроении – Москва:
Машиностроение, 1984 - 431 с.
3. Дорошенко С.П. Комовник Т.Ч., Макаревич А.П. Литейное
производство: Введение в специальность – Киев: Вища школа, 1987
-182 с.
4. Ладыжский Б.Н., Орешкин В.Д., Сухарчук Ю.С. Литейное
производство – Москва: Машиностроение, 1953 – 207 с.
5. Литейное производство: Учебник для вузов. Под редакцией
Михайлова А.М. – Москва.: Машиностроение, 1987 – 255 с.
-----------------------
Приготовление формовочных смесей
Подготовка исходных формовочных материалов
Внепечная обработка расплава
Выплавка сплава и его перегрев
Подготовка исходных шихтовых материалов
Контроль отливки
Повторная очистка поверхности
Термообработка
Отделение литников, прибылей, очистка поверхности, удаление стержней
Выбивка отливок из формы
Затвердевание сплава, охлаждение в форме
Заливка формы
Сборка формы
Сушка (отверждение полуформ и стержней)
Изготовление полуформ и стержней
Чертеж детали
Разработка чертежа отливки
Разработка чертежей модели и стержневых ящиков
-----------------------
4
АФ982096.000.ПЗ
Арк.
Вим.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Реферат на тему: Производство плавленого периклаза из природного брусита
СОДЕРЖАНИЕ
I. СЫРЬЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ…………………………………………3
II. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА………………………………………...4
III. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА………………………………….5
IV. КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА………………………………………………………………...8
V. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА………………………………………………………9
VI. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………………….11
Введение
Огнеупоры повышенной стойкости позволяют развивать высокоэффективные
процессы в металлургии, химической технологии, производстве строительных
материалов, энергетике, приборостроении. Развитие методов выплавки
легированной стали, внепечной обработки вакуумом, инертными газами,
синтетическими шлаками существенно изменили требования, предъявляемые и к
самим огнеупорам, и к технологии их изготовления. За последние годы в
технологии огнеупоров приобрел существенное значение метод плавки и литья,
применяемый для огнеупоров из оксидов, отличающихся стойкостью к
диссоциации при высоких температурах.
Начало промышленного освоения процесса получения плавленых огнеупорных
материалов относится к тридцатым годам текущего столетия. Одними из первых
плавку в дуговых сталеплавильных печах начали применять США, Норвегия,
Югославия и ряд других стран. В СССР впервые провели плавку в 1934 году в
Ленинграде. В том же году работниками завода "Магнезит" была выпущена
небольшая партия плавленого магнезита. В 1939 году на заводе "Электросталь"
было выплавлено 115т плавленого магнезита, а изделия из него испытали в
сводах электропечей.
В 1959 году в Украинском институте огнеупоров были проведены работы по
плавке магнезитового порошка в печи СКБ-514 мощностью 250 кВт. Начиная с
1939 года, систематически на Саткинском огнеупорном комбинате плавят
магнезит в двух однофазных печах участка "Пороги" мощностью 560 и 750 кВт.
В настоящее время плавленый огнеупорный материал получают на нескольких
специализированных предприятиях: на комбинате "Магнезит" в Сатке, на
Богдановичском огнеупорной заводе, на заводе Северо-Ангарского рудника, на
заводе "Казогнеупор". Основные достоинства этой технология заключаются в
высокой степени гомогенизации материала при плавлении и получении после
охлаждения плотного в прочного тела со структурой, которой в определенной
степени можно управлять.
В технологии огнеупоров плавленые материалы занимают особое место.
Плавленый периклаз находит все большее применение для изготовления
огнеупорных изделий и порошков, а также как электроизоляционный материал в
электротехнической и некоторых других отраслях промышленности.
Отличительной особенностью плавленных материалов являются их высокая
плотность и значительная
коррозионная стойкость.
Несмотря на большие затраты энергии на плавку, применение плавленных
материалов оказывается в раде случаев экономически вы годным, так как, во-
первых, улучшаются свойства огнеупоров и увеличивается срок их службы; во-
вторых, процесс плавки материала достаточно быстр, тогда как керамический
синтез полуфабриката
требует довольно больного временного интервала. При плавке часть примесей
возгоняется. Другие примеси перемещаются к периферии, откуда они могут быть
е дальнейшем удалены. Таким образом, при плавке происходит химическое
обогащение материала. Вместе с тем, плавленным материалам присущи и свои
специфические недостатки. Однако неоспоримое преимущество плавленных
огнеупоров обусловило их не прерывное увеличение.
I. СЫРЬЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Для получения плавленого периклаза используется брусит Кульдурского
месторождения марок БРК-1 и БРК-2.
Основным минералом исходного сырья является брусит. Примеси представлены
магнезитом, доломитом, гидроксидами железа, серпентинохлоритом и кварцем.
Химическая формула брусита - Mg(OН)2. Он состоит на 64% из Mg O и на 36%
из H2О. В виде изоморфных примесей иногда присутствуют железо (ферробрусит)
и марганец (манганобрусит). Кристаллическая структура типично слоистая.
Цвет брусита белый, изредка зеленоватый или бесцветный.
Сырье поступает в железнодорожных вагонах и разгружается на складе
брусита. Каждая партия сырья проверяется ОТК.
По зерновому и химическому составам брусит должен удовлетворять
требованиям действующих технических условий ТУ 14-8-392-827.
Состав сырья приведен в. табл.1.1.
Для подвода электрической энергии в рабочее пространство печи и горения
дуги служат электроды. Основными требованиями, которым должны удовлетворять
электроды, являются:
- хорошая электропроводность, обеспечивающая номинальные потери
электроэнергии при подводе тока к дуге;
Таблица 1.1 Состав кульдурского брусита
|Показатели |Норма для |
| |марок |
| |БРК-1 |БРК-2 |
|Массовая доля, % | | |
|MgO, не менее |65 |63 |
|Fe2O3, не более |0,15 |0,2 |
|CaO, не более |1,5 |2,5 |
|SiO2, не более |1,5 |2 |
|Размер кусков, мм, не более |150 |150 |
|Проход через сетку №5, не |10 |10 |
|более, % | | |
- высокая механическая прочность, предотвращающая обрыв и поломку их при
работе печи;
- высокая температура окисления их на воздухе и минимальная окисляемость
при горении дуги, что позволяет уменьшить расход электродов на плавку;
- малая стоимость электродов, так как расход электродов
имеет существенное значение в балансе стоимости выплавляемого огнеупора.
Для плавки брусита применяют графитированные электроды марки ЭГ-О, ЭГ-1А
или ЭГ-1, выпускаемые по ГОСТ 4426-71. Электроды и соединительные ниппели
характеризуются следующими показателями
- удельное электрическое сопротивление 8,5-12 Ом·мм2/м;
- предел прочности при сжатии 7-9 МПа; - предел прочности при разрыве
3,5-5 МПа;
- удельный расход электродов 92 кг/т;
- максимальный ток электрода 12500 А;
-число фаз- 3;
- частота тока 50 Гц; - диаметр электрода 400 мм;
- диаметр распада электродов 700, 960 и 1180 мм;
- ход электрода 1400-1600 мм;
- скорость перемещения электрода 1,6-1,8 м/мин.
Для розжига печи используется каменноугольный кокс. Расход кокса на
плавку составляет 120-130 кг.
II. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА
Брусит Кульдурского месторождения фракции 150 ми поступает, а
железнодорожных вагонах и разгружается на складе брусита. Каждая партия
сырья проверяется ОТК. На складе брусит грузится в автосамосвалы и
перевозится на участок электропечей. Из автосамосвала брусит высыпается в
приемный бункер. Затем элеватором и транспортером подается в приемные
воронки над электропечью.
В приемные воронки электропечей мостовым краном в кюбелях на места сбора
осыпи подается осыпь. Кокс привозится автотранспортером, сгружается в
кюбеля и подается в приемную воронку заправочного узла. Подина стационарной
ванны печной вагонетки заправляется коркой, осыпью массой 700-1200 кг и
исходным сырьем на высоту 550-700 мм. На корке блока или осыпи при
необходимости подсыпка из глинозема, на подсыпку из глинозема выкладывается
треугольник толщиной 120-160 мм (90-100 кг) из каменноугольного кокса
фракции меньше 20 мм и электродного боя фракции 60-20 мм в соотношении 1:1.
Разрешается применение одного каменноугольного кокса фракции 60-20 мм.
Подготовленная к плавке печная вагонетка с установленной на ней ванной
подается под электродержатели печи. Мостовым краном, электротельфером или
специальным приспособлением производится наращивание (перезаправка)
электродов, установка новых ниппелей и электродов, перепускание электродов
и зажимы их.
Перепуск электродов и наращивание их производятся после отключения печи.
Ниппельное гнездо наращиваемой секции, ниппель секции тщательно
обдуваются сжатым воздухом. Запрещается зажимать электроды в ниппельных
соединениях.
Трансформатор печи устанавливается на первую ступень напряжения.
Измерение напряжения производится вольтметром типа Ц-4202. Печь переводится
на автоматическое управление, и задатчики устанавливаются на номинальный
ток. Все три электрода опускаются на коксовый треугольник до обеспечения
надежного контроля. Положение электродов фиксируется по разметке стойки
электродержателя. Печь включается.
Номинальный ход розжига фиксируется образованием микродуг между
электродами и кусочками кокса, а также разогревом коксового треугольника,
постепенным увеличением рабочего тока и постепенным опусканием электродов
относительно начального положения. Розжиг печи производится на 1-3 ступенях
печного трансформатора. Измерение силы тока производится килоамперметром
типа Э-377. Через 30 мин производится первая загрузка ванны печи, Загрузка
производится до тех пор, пока дуга не будет закрыта слоем шихты не менее
200 мм. Признаком нормального хода процесса режима является опускание
электродов на 150-250 мм относительно начального положения. Окончанием
розжига следует считать остановку и постепенный переход электродов в режим
устойчивого подъема относительно крайнего нижнего положения при номинальном
токе печи.
Плавку осуществляют путем изменения вводимой мощности по ходу процесса.
Автоматическое устройство для поддержания постоянной мощности должно быть
отрегулировано на поддержание номинального тока для трансформатора.
Загрузка шихты в ходе плавки производится порционно. Плавку каждой порции
осуществляют при повышенной мощности в 1,1-1,4 раза по сравнению с
мощностью, вводимой в печь до загрузки. Увеличение мощности осуществляют
путем переключения ступеней напряжения печного трансформатора от У к 1 или
повышения номинальной токовой нагрузки до 10-15%. Продолжительность работы
печи на повышенных значениях тока зависит от температуры масла
трансформатора, но не более 0,5 времени цикла плавки.
Во время плавки производится шуровка с целью предупреждения зависания
шихты, ликвидации образования кратеров и снижения тепловых потерь. Шуровка
шихты от стенок ванны к центру производится между загрузками и перед каждой
загрузкой с целью выравнивания и трамбовки слоя сырья. Ведение плавки без
шуровки воспрещается.
В процесса плавки температура масла трансформатора не должна
превышать 60 °С, а превышение над температурой окружающей среды - не
более 60 °С. После окончания плавки печь отключается высоковольтным
выключателем.
Приводы подъема и опускания электродов переключаются на ручное
управление, и электроды поднимаются на высоту, позволяющую произвести
выкатку тележки с выплавленным в ванне печи блоком периклаза.
После окончания плавки поверхность блока засыпается слоем исходного сырья
и через 30 мин блок транспортируется на электромагнитной сепарации на
потоках или линии сепарации.
Для магнитной сепарации порошки в кюбелях пофракционно подаются мостовым
краном в приемные воронки над сепараторами. Сепарация производится на
барабанном сепараторе ЛБСЦ-83-50 с диаметром барабана 600мм. Подача
материала на питающий лоток сепаратора регулируется с помощью шибера и
должна составлять 900-1400 кг/ч. Частота вращения барабана 75 об/мин. Она
соответствует наибольшему извлечению железа в магнитный продукт. После
сепарации порошки засыпаются по фракциям в кюбеля, стоящие на переда точных
тележках, или мягкие контейнера и подаются на отгрузку.
Порошки из плавленого периклаза, предназначенные для изготовления
изделий, в кюбелях пофракционно или навалом автотранспортом подаются в цех
магнезиальных изделий №2.
Хранение всех порошков на складе готовой продукции производится в
кюбелях, мешках и резинокордовых контейнерах.
III. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА
В процессе плавки исходный материал испытывает сложные физико-химические
превращения. Рост кристаллов периклаза осуществляется в различных участках
блока по пяти основным механизмам (рис.3.1).
Вследствие неоднородного температурного режима, разновременного роста
кристаллов по различным механизмам и воздействия гравитации при плавке
периклаза происходит заметная дифференциация компонентов расплава, и
отдельные зоны блока обогащаются оксидом магния, тогда как примеси
накапливаются в корке, центральной зоне и плавильной пыли. Наибольшему
перераспределению в блоке подвергаются оксид кальция и кремнезем и в
меньшей мере - оксиды железа и алюминия.
Выплавленный блок неоднороден по химическому составу, плотности, макро- и
микроструктуре. Неоднородность обусловлена его зональным строением,
определяемым степенью расплавления материала, условиями кристаллизации в
различных участках, миграцией примесных оксидов и другими факторами. Блок
может быть условно подразделен на пять зон (рис.3.2): центральную шириной
400-500 мм, периферийную - 250-300 мм, образования монокристаллов иногда
столбчатого строения, расположенную между внутренней частью блока и
наружным слоем, - 100-200 мм, боковую корку - 250-350 мм, нижнюю корку -
около 200 мм.
Рис.3.I. Схема роста кристаллов периклаза при электродуговой плавке:
I - область -направленной кристаллизации из расплава; II - область
объемной кристаллизации из расплава; III- область образования пара и
парофазных превращений; IV- область кристаллизации из паров; V - область
собирательной перекристаллизации;
1 - графитовый электрод; 2 - электродная дуга; 3 - пары оксида магния и
продуктов его диссоциации; 4 - зеркало расплава; 5 - расплав; 6 - зона
монокристаллов; 7 - направление теплоотвода при направленной кристаллизации
из расплава; 8 - кристаллы периклаза; 9 -направление теплоотвода при
объемной кристаллизации расплава; 10 - корка; 11 - нитевидные, скелетные и
изометричные кристаллы периклаза, образовавшиеся из паров; 12 - осыпь; 13
-направление миграции внутрикристаллических пор; 14 - направление движения
внутрикристаллических легкоплавких включений; 15 - направление
термокапиллярного переноса легкоплавких примесей.
На поверхности блока остается недоплав (осыпь) белая масса,
представляющая собой смесь порошка, близкого по составу к каустическому
магнезиту, и кусков частично разложившегося брусита.
Рис.3.2. Схема зонального строения блока;
1 - центральная зона; 2 - периферийная зона; 3 - зона монокристаллов; 4 -
боковая корка; 5 - нижняя корка; 6 - осыпь (недоплав).
Химический состав периклаза по зонам показывает, что наиболее чистые
разности расположены в монокристальной и периферийной зонах. При плавке
брусита в этих зонах содержится меньше оксидов железа, чем при плавке
магнезита, однако в этом случае в центральной зоне значительно больше
кремнезема и СаО. В наружных зонах блока (боковой и нижней корках)
содержится значительное количество СаО, Al2O3, вследствие миграции
примесей, обусловленной градиентом температуры. Эта миграция, вероятно,
обусловлена также и гравитационными силами. В нижнюю корку миграция
примесей наибольшая. Микроструктура разных зон заметно отличается. Во
внутренней части блока как в периферийной, так и центральной зонах силикаты
представлены преимущественно мервинитом
ЗСаО - МgО · 2SiО2, который характеризуется полисинтетическими двойниками
и показателями преломления Ng = 1,724, Np= 1,706. Большое количество
силикатов, особенно в центральной зоне, в которой они образуют значительные
скопления как на границе кристаллов, так и внутри них. Наблюдается
направленность миграции силикатов по градиенту температур.
Боковая корка также содержит большое количество силикатов. Силикаты
представлены мервинитом, содержание которого достигает 10-15%. В зоне
монокристаллов присутствует менее 1% 2СаО·SiО2. Размер кристаллов
оказывает заметное влияние на коэффициент линейного термического расширения
периклаза (табл.3.1).
Таблица 3.1 . Термическое расширение плавленого периклаза
|Зона |Средний |Коэффициент линейного|
| |размер |термического |
| |кристаллов, |расширения ?•108 |
| |мм |град-1 в интервале |
| | |20-1450 °С |
|Центральная |0,2-0,3 |10,4-12,0 |
|Периферийная |0,6-0,9 |13,8-15,5 |
Периферийная зона блока с большим размером кристаллов периклаза имеет
больший коэффициент линейного термического расширения.
Установлено, что структура блока, характер зональности и количество
примесей в периклазе можно регулировать питанием печи шихтой, скоростями
плавления и охлаждения. Увеличение продолжительности плавки положительно
сказывается на толщине зоны монокристаллов и размере кристаллов периклаза.
Увеличение скорости плавки также позволяет получать плавленый периклаз
достаточно высокого качества. Вместе с тем, размер кристаллов и величина их
удельной поверхности зависят от чистоты исходного сырья.
Плавка периклаза происходит преимущественно в восстановительной среде,
что связано со сгоранием кокса при розжиге и электродов. Воздействие
восстановительной среды обусловливает появление периклаза металлических
включений и включений углеродистого вещества. Обнаруженные в кристаллах
периклаза из отдельных участков блоков тонкодисперсные включения
металлического магния свидетельствуют об отклонении состава периклаза от
стехиометрического при температурах, близких к температурам его
кристаллизации. Количество включений различного типа зависит от чистоты
исходного сырья.
Примесные оксиды в плавленом периклазе обнаруживаются в виде форстерита,
монтичеллита, мервинита, двух- и трехкальциевых силикатов, твердых
растворов магнезиоферрита и магнезиовюстита. Возможно ограниченное
растворение в периклазе оксида кальция. Силикаты, образующие пленки на
межкристаллических границах периклаза, обладают определенной
пространственной протяженностью, тесно связанной с удельной поверхностью
кристаллов периклаза. Величина удельной поверхности силикатов, как более
легкоплавкой фазы, оказывает существенное влияние на прочностные и
электрические свойства периклаза.
Измельчение периклаза сопровождается большим намолом железа, что вызывает
необходимость последующей магнитной сепарации. Установлено, что железо
извлекается в виде металлических включении и магнезиоферрита. Выявлено
также, что при измельчении периклаза на его зернах образуются "примазки"
железа, и это приводит к незначительному попаданию частиц периклаза в
извлекаемую магнитную фракцию. Вместе с тем, наблюдается частичное
извлечение в магнитную фракцию немагнитных оксидов (SiO2 и СаO) в виде
силикатов, что обусловлено наличием в них частиц металлического железа.
Следовательно, магнитная сепарация не только очищает периклаз от железа, но
и снижает содержание силикатных примесей.
С помощью комплексных методов исследования было изучено строение
кристаллов периклаза. Процесс кристаллизации периклаза при охлаждении
расплава сопровождается образованием дефектов в кристаллах. Эти дефекты
обусловлены внутренними напряжениями, возникающими в кристаллах периклаза
при охлаждении и приводящими к пластической, упругой и хрупкой деформациям,
а также влиянием примесей, образующих кристаллические, стекловидные или
газовые включения в кристаллах.
Дефекты кристаллов в плавленом периклазе могут быть подразделены на две
группы:
- дефекты первого рода, обусловленные внутренними напряжениями; к ним
относятся следы механической деформации, линии скольжения, механические
двойники, блочное мозаичное строение, трещины спайности и микротрещины;
- дефекты второго рода, обусловленные наличием примесей:
Дефекты в кристаллах повышает электропроводность и способность к
поглощению влаги, облегчает разрушение под воздействием шлаковых и
агрессивных сред и т.д.
Направление блока ведут постепенно, медленно поднимая температуру
подъемом электродов из печи по мере расплавления материала. Печь для плавки
не футеруют, так как футеровкой служит слой непроплавленой шихты, который
всегда остается между корпусом и расплавом. В поперечном сечении блок
плавленого материала образует треугольник, остальная часть печного
пространства цилиндрической печи представлена непроплавленой шихтой в виде
спеченной корки и осыпи.
Кристаллизация расплава в блоке начинается в процессе плавки снизу и с
боков.
Основной движущей силой миграции примесей в периферии блока является
обратная ликвация, действующая по горизонтали блока, в основе которой лежат
явления развития внутри затвердевшего расплава капиллярного давления,
возникавшего вследствие разности межфазных натяжений на границе с твердой
фазой расплава среднего состава и расплава, обогащенного примесями.
Последний в процессе кристаллизации мигрирует в периферийную часть блока.
Обратную ликвацию создают прерывистым ходом плавки периклазовой шихты, т.е.
чередованием интенсивной плавки и выдержкой расплава при температуре
плавления путем изменения мощности, вводимой в печь. Процесс превращения
брусита в периклаз состоит из последовательных эндотермических стадий
разложения и плавления к экзотермической стадии кристаллизации расплава.
При температуре 410 °С сырой брусит дегитратирует, превращаясь в MgO в
виде периклаза.
[pic]
Граница корки с дегитратированным бруситом соответствует температуре
кристаллизации монтичеллита, т.е. 1490 °С.
Полнота миграции примесей в корку и центральную часть блока определяется
особенностями охлаждения и кристаллизации расплава. Температуры
кристаллизации фаз расплава сильно различаются, предопределяют порядок и
характер кристаллизации. Первым кристаллизуется из расплава периклаз с
образованием зоны монокристаллов высокой чистоты на границе с коркой,
оказывающей каталитическое влияние на кристаллизацию. Наличие градиента
температуры на этой границе, высокая пористость корки и достаточная
концентрация MgО в расплаве обусловливают рост монокристаллов и
значительную миграцию силикатов в корку. При образовании зоны
монокристаллов пути миграции силикатов в корку наиболее прямолинейные и
короткие. Верхний предел темпера туры расплава ограничивается точкой его
кипения, мало отличающейся от температуры плавления MgО, поэтому
существование необходимого градиента температуры на границе жидкой и
твердой, фаз определяется интенсивностью теплоотвода. При удалении фронта
кристаллизации от корки и прогреве шихты уменьшаются теплоотвод от расплава
и градиент температуры, и следовательно, прекращается направленный рост
кристаллов. В ходе дальнейшего наплавления объем жидкой фазы увеличивается,
концентрация примесей в ней уменьшается. После окончания плавки отключение
печи начинается интенсивная теплоотдача, наплавленный объем переохлаждается
и происходит объемная кристаллизация с образованием плотной и пористой зон,
сложенных в основном равноосными кристаллами периклаза неправильной и
частично дендритной форм. После отключения печи подэлектродные кратеры
верхней части блока закрывают шихтой. Кипящий в зонах горения дуг расплав
MgО быстро отдает тепло шихте, и верхние слои его кристаллизуются, что
затрудняет выход газов из объема расплава. В результате этого в верхней
части блока образуется значительный объем раковистой зоны, состоящей из
плавленого материала в виде "тарелок", чередующихся с газовыми полостями,
периклаз этой зоны из-за высокой пористости не применяется для производства
плит.
Кроме обычной зональной структуры блока, внутри каждой зоны обнаружена
значительная химическая и структурная неоднородность периклаза в различных
участках продольного и поперечного сечений блока. Так, в участках объемной
кристаллизации примесных оксидов больше, чем в участках направленной
кристаллизации.
IV. КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА
Качество огнеупоров определяется технологией их производства, и зависят
от состояния контроля за соблюдением технологии. Контроль производства
периклазовых плавленных порошков складывается из контроля сырья, контроля
технологического процесса, контроля готовой продукции.
Технический контроль производства осуществляется отделом технического
контроля (ОТК), права и обязанности, которого определяются типовым
положением. ОТК представляет собой самостоятельное структурное
подразделение комбината. Основной обязанностью ОТК является осуществление
контроля качества выпускаемой продукции, строгого соответствия ее
стандартам и техническим условиям, ОТК контролирует соблюдение
установленной технологии на всех стадиях производства, а также качество
поступаемого в цех сырья, топлива, материалов.
Лабораторные работы по контролю технологического процесса возлагаются на
цеховую лабораторию. Контроль качества сырья и правильность его
складирования является первой и очень важной операцией в общей схеме
контроля производства. Технические условия на сырье в зависимости от его
вида регламентируют химический состав, влажность, водопоглощение, а также
показатели общего вида - крупность кусков и т.д. Результаты лабораторных
анализов и испытаний заносят в специальный журнал.
Контроль технологического процесса - текущий контроль производства -
предусматривает:
- соблюдение технологии процесса;
- предупреждение причин, приводящих к браку продукции;
В цехе при разработке схем контроля производства регламентируют: точки
контроля, частоту контроля, персонал, осуществляющий контроль или отбор
проб; содержание контроля; методы контроля и т.д.
На все операции по отбору проб и осуществлению контроля составляют
лабораторные инструкции. По результатам текущего контроля за месяц
работники ОТК составляют отчет по качеству продукции, который обсуждается
на совещании по качеству.
Выходной контроль - контроль качества готовой продукции.
Из цеха могут быть отгружены только те порошки, свойства которых
полностью отвечают требованиям соответствующих стандартов:
Порошки одной марки комплектуют в партии. На каждую партию готовой
продукции составляют паспорт (сертификат).
Входной контроль, сырья и материалов. Поступающие материалы подлежат
входному контролю качества. На материалы, не отвечающие требованиям ГОСТ
или ТУ, составляют рекламацию и вызывают представителя поставщика.
Схема контроля производства представлена в табл.4.1.
Таблица 4.1 Контроль производства плавленных периклазовых порошков
|Наименование |Контролируемый параметр |Место |Частота отбора|
|контролируемого | |отбора |проб |
|параметра (материала) | |проб | |
|Брусит |Массовые доли оксида кальция,|Бункера|На каждую |
| |диоксида кремния, оксида |над |плавку |
| |магния, оксида железа, |печами | |
| |изменение массы при | | |
| |прокаливании | | |
|Плавленый периклаз |Массовые доли оксида магния, |Кюбеля |От каждого |
|фракции 40-0 |диоксида кремния, оксида |после |блока |
| |кальция, оксида железа, |щековой| |
| |изменение массы при |дробилк| |
| |прокаливании |и | |
|Плавленый периклаз по |Массовые доли оксида магния, |Кюбель |Средняя проба |
|фракциям: 2-0,5; 1-0; |оксида кальция, диоксида | |от каждого |
|0,5-0; 3-1; 0,063-0 мм |кремния, оксида железа | |блока, бункера|
| | | |или кюбеля |
V. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Автоматизированные системы управления технологическим процессом дуговых
электрических печей подразделяются на программные и адаптивные.
Программные АСУТП подразделяется на три группы:
- с программированием электрического режима по ходу плавки;
-то же электрического и теплового;
-то же электрического, теплового и технологического режимов.
В первом случае АСУТП включает в себя автоматический регулятор мощности
АРМ, программирующее устройство, регистрирующее и сигнализирующее
устройства и переключатель ступеней напряжения ПСН печного трансформатора
ПТ. Изменение программы осуществляет оператор, непрерывно или периодически
контролирующий состояние и ход процесса по показаниям датчиков.
АСУТП с программированием электрического и теплового ре жимов сложнее,
так как, кроме регулятора АРМ, в схему введен регулятор теплового | |
