Непрерывная разливка металлов

В схеме XIII предусмотрено использование при разливке длинных погружаемых съемных стаканов. При многоручьевой разливке замена одного погружаемого стакана сопровождается подъемом промежуточного ковша, в результате чего другие погружаемые стаканы оказываются выше защитного покрытия и нарушается стабильность процесса.

По схеме XIV предусмотрена разливка металла на многоручьевых МНЛЗ. Металл, поступающий из сталеразливочного ковша в промежуточный, не защищали. Из промежуточного ковша в кристаллизаторы с ребристыми рабочими стенками металл вводили через прямоточный погружаемый стакан. Для защиты металла в кристаллизаторе использовали нерасходуемые огнеупорные плиты, плавающие на его зеркале и расходуемое шлаковое покрытие из малорасходной теплоизолирующей смеси или графита. Эту схему применяли при разливке одиночных плавок из углеродистых и низколегированных сталей с содержанием кислоторастворимого алюминия <0,01%. В настоящее время она не применяется. Разливка металла на многоручьевых МНЛЗ через промежуточный ковш с полной изоляцией струй и зеркала на всем пути от сталеразливочного ковша до кристаллизатора явилась отличительной особенностью технологических схем XV и XVI. В обеих схемах металл в кристаллизаторах и промежуточных ковшах защищали шлаковым покрытием, а металл в кристаллизаторы вводили через погружаемые стаканы, жестко соединенные с промежуточным ковшом. Согласно схеме XV, струю металла из сталеразливочного ковша защищали огнеупорной трубой, жестко соединенной со сталеразливочным ковшом. При разливке по схеме XVI между погружаемой трубой и сталеразливочным ковшом устанавливали эластичную камеру, которая их соединяла. Всю систему заполняли аргоном. Обе схемы рекомендуют применять для отливки на многоручьевых МНЛЗ высококачественных заготовок из сталей, легированных высокоактивными элементами (12Х18Н10Т; 08Ю и др.).

В последние годы для разливки стали с содержанием кислоторастворимого алюминия > 0,02 % в заготовки, к качеству поверхности которых предъявляются повышенные требования, в том числе по способу "плавка на плавку", начали применять схему XVII. Она отличается от всех схем, предусматривающих ввод металла в кристаллизатор через погружаемый стакан, плотно соединенный с промежуточным ковшом, тем, что в струю вдувают инертный газ, например, через полый стопор.

Анализ современного состояния организации разливки металла на МНЛЗ И МПНЛЗ показал, что защита струи металла погружаемыми стаканами и трубами в сочетании с зашитой зеркала его в промежуточных ковшах и кристаллизаторах шлаками занимает ведущее место в производстве высококачественных заготовок.[21]

3.2 ЗАЩИТА СТРУИ МЕТАЛЛА НА УЧАСТКЕ СТАЛЕРАЗЛИВОЧНЫЙ КОВШ - ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КОВШ, ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КОВШ - КРИСТАЛЛИЗАТОР

Особо следует выделить загрязнение стали в ходе технологических переливов. Шлаковые включения могут попасть в сталь при внедрении струи, вытекающей из сталеразливочного ковша, в жидкую ванну промежуточного ковша. Оценка результатов разливки металла из большегрузных ковшей показала, что в промежуточный ковш попадает 50... 100 кг шлака. При разливке длинными сериями его количество в промежуточном ковше может достичь многих сотен килограммов.

Чтобы предотвратить эмульгирование шлака с металлом, на практике используют разливку с помощью защитной трубы, которая подает сталь под уровень шлака [1]. В этом случае целесообразно использовать автоматическую систему раннего обнаружения шлака, позволяющую своевременно прекратить истечение металла из пустого сталеразливочного ковша. При отсутствии такой системы часть цикла разливки (замена одного ковша на другой) происходит без погружной трубы из-за необходимости визуальной индикации появления в струе металла шлака. Схема установки защитной трубы и ее расположение относительно сталеразливочного и промежуточного ковшей приведена на рис. 34. Рациональная конструкция корундографитовой погружной трубы, полученной методом изостатического прессования, обеспечивает разливку, в среднем 6-8 плавок.

Рис. 34. Общая схема установки защитной трубы с помощью ручного манипулятора: 1 - сталеразливочный ковш; 2 - промежуточный ковш; 3 - защитная труба; 4 - манипулятор

В ходе экспериментов на ряде металлургических заводов было установлено, что защитная труба не только осуществляет подвод стали под уровень металла в промежуточном ковше, но и способствует:

- повышению качества стали благодаря уменьшению вторичного оскисления между сталеразливочным и промежуточным ковшомом;

- снижению турбулизации металла у его поверхности и предотвращению вовлечения в жидкую ванну частиц покровного шлака;

- увеличению срока службы погружных стаканов за счет снижения скорости их зарастания оксидами алюминия;

- уменьшению вероятности формирования настылей в промежуточном ковше, а также скорости изнашивания футеровки в зоне падения струи;

- повышению безопасности работы, поскольку исключается разбрызгивание металла в процессе разливки;

- снижению потерь тепла в ходе разливки.

Один из примеров организации такой защиты показан на рис.35. К разливочному стакану ковша 1 подсоединяется керамическая труба 2, расширенный конец которой погружается в промежуточный ковш ниже уровня покровного шлака. Противоположная сторона этой трубы через уплотнительную обмазку 3 прижимается к выходному сечению разливочного стакана.

Рис. 35 Схема соединения стакана с погружной трубой.

На верхнем торце керамической трубы укладывается пористое кольцо 4, через которое аргон подается в щель между керамической трубой и разливочным стаканом. Труба прижимается к стакану через уплотнительный сальник 5. Приведенная схема надежно обеспечивает защиту струи жидкой стали от эжектирования внешнего воздуха через опасный стык. На рис. 36 показана аргонная защита, при которой аргон подается под верхний и нижний уровни разливочного стакана. При этом верхняя подача аргона для защиты шиберного затвора осуществляется под нижнюю горизонтальную плиту затвора 1, который затем по щелевой полости 2 может перемещаться вдоль наружной поверхности разливочного стакана 3 вниз. Вторичная защита на стыке стакан-труба выполняется по предыдущей схеме через пористый коллектор 5 и уплотнитель 6. Представленное устройство осуществляет двойную защиту струи жидкой стали -- под шиберным затвором и на стыке разливочного стакана с керамической трубой.

Рис 36 Схема, иллюстрирующая место ввода аргона в разливочный ковш.

Эффективность защиты стали от вторичного окисления во многом зависит от плотности стыка между коллектором сталеразливочного ковша и защитной трубой.

Практические исследования показали, что разливка на МНЛЗ без специальных мероприятий по защите стали приводит к тому, что содержание алюминия в ней уменьшается в среднем на 0,012...0,014%, а кислорода - повышается почти вдвое. Это свидетельствует о том, что в ходе разливки происходят весьма большие потери алюминия, которые можно предотвратить при проведении специальных мероприятий.

Таким образом, защита стали от вторичного окисления кислородом воздуха может преследовать такие основные задачи:

- снижение расхода алюминия на раскисление стали;

- повышение чистоты непрерывнолитой заготовки по оксидным включениям;

- обеспечение стабильности процесса разливки за счет снижения скорости зарастания погружного стакана и стакана-дозатора.

Теоретический анализ условий для вторичного окисления стали при непрерывной разливке выполнен на основании следующих предпосылок.

Степень окисления элементов, имеющих большое сродство с кислородом, во многом зависит от площади и продолжительности контакта жидкого металла с кислородом воздуха. Рассмотрим приближенный расчет этих величин для идеализированных условий разливки [22].

Поверхность контакта с воздухом струи металла, вытекающей из сталеразливочного или промежуточного ковша, можно рассчитать по формулам, в которых эта струя будет представлена как цилиндр диаметром di, равным диаметру рабочего канала стакана, и высотой Hi. Тогда площадь поверхности струи:

Fi=р*di*Hi; (4)

а общая длина струи:

(5)

где G - масса разливаемой плавки; г - плотность жидкой стали.

Таким образом получаем,

(6)

Продолжительность t, контакта движущейся струи металла с воздухом зависит от расстояния Hi, между нижним срезом коллектора (стакана-дозатора) и местом входа струи в металл, а также от линейной скоростью струи нi:

. (7)

Линейная скорость (8)

Где m - массовая скорость разливки.

Подставляя уравнение (5) в уравнение (6), получаем:

. (9)

Массовая скорость разливки металла определяется по формуле:

. (10)

Здесь ш - коэффициент расхода струи металла, принятый равным единице; g - ускорение свободного падения; H” - высота металла в ковше.

Степень окисления элементарных объемов металла зависит от продолжительности их контакта с атмосферой, а продолжительность контакта, в свою очередь, - от скорости циркулирующих потоков.

При разливке сверху металл на поверхности перемещается от стенок сосуда (промежуточного ковша, кристаллизатора) к середине. Скорость циркулирующего потока можно определить из условия его неразрывности:

, (11)

или , (12)

где нmax - максимальная скорость подъема циркулирующих объемов металла вдоль стенок ковша (кристаллизатора); S - площадь зеркала металла.

Согласно экспериментальным данным различных исследователей,

, (13)

где d' - диаметр струи, входящей в металл. Тогда

. (14)

Продолжительность контакта с атмосферой 1 см2 зеркала металла в промежуточном ковше рассчитывается по выражению:

(15)

Результаты расчета площади поверхности и продолжительности контакта жидкого металла с атмосферой в конкретных условиях разливки приведены в табл. 13.

Таким образом, расчеты показали, что более продолжительный контакт с воздухом приходится на зеркало металла в промежуточном ковше и кристаллизаторе. Это приводит не только к окислению, но и к значительному охлаждению локальных объемов металла.

Таблица 13. Условия контакта металла с атмосферой и диффузионное поглощение кислорода металлом при непрерывном литье заготовок

Область контакта	Время, мин	Удельная поверхность контакта, м2/т	Поглощено кислорода, %*10-5
Струя между сталеразливочным и промежуточным ковшами	0,00283	8.88	89
Зеркало металла в промежуточном ковше	0.14000	2.47	384
Струя между промежуточным ковшом и кристаллизатором	0.00330	13,33	190
Зеркало металла в кристаллизаторе	0.07800	4,46	254
Итого	-	-	917
Прим.: - Расчетные концентрации кислорода, находящиеся в рав-новесии с Al, Si и Mn составляют соответственно 163,456 и 851 %10-5

Струи металла в ходе технологических переливов имеют более развитую поверхность контакта с атмосферой, но меньшую его продолжительность. Следует, однако, помнить, что при движении струи поверхность ее контакта с воздухом может увеличиваться во много раз за счет разбрызгиваний и деформаций геометрической формы. В целом же все участки контакта металла с атмосферой нуждаются в обязательной защите от вторичного окисления (рис.37):

* стык между коллектором и погружной трубой на участке «сталеразливочный ковш - промежуточный ковш»;

* зеркало металла в промежуточном ковше;

* стык между стаканом-дозатором и погружным стаканом на участке «промежуточный ковш - кристаллизатор»:

* зеркало металла в кристаллизаторе.

Рис. 37. Общая схема перемещения стали при разливке на МНЛЗ и способы ее защиты от вторичного окисления: 1 -- коллектор; 2 -- защитная труба; 3 -- стопор; 4 -- промежуточный ковш; 5 -- стакан-дозатор; 6 -- погружной стакан; 7 -- кристаллизатор; 8 -- распределительное кольцо для подачи аргона; 9 -- теплоизолирующая смесь; 10 -- шлакообразующая смесь; 11 - кольцо для подачи аргона.

Примерную количественную оценку поглощения кислорода воздуха жидкой сталью можно сделать, используя законы диффузии в газовых турбулентных потоках. Количество вещества, прошедшего через поверхность раздела в металл из газа, можно определить из известного уравнения:

Q = вдиф (Сс - Сf)F , (16)

Где вдиф - скорость перехода вещества в поверхностный слой потока путем диффузии: Сc, Сf - средняя концентрация вещества соответственно в потоке и на поверхности раздела; F - площадь поверхности потока.

Значение вдиф рассчитывается следующим образом:

вдиф = D/д, (17)

Здесь D - коэффициент диффузного вещества: д - толщина диффузного слоя.

Поскольку значение д неизвестна, то скорость вдиф можно приблизительно определить, исходя из подобия законов диффузии и теплопередачи конвекцией:

(18)

Тогда уравнение (16) запишется так:

(19)

Вычислим величины, входящие в формулу (19). Скорость движения воздуха у струи условно примем равной среднеарифметической скорости движения струи:

Vср=0,5(нi + нk) (20)

где нi - скорость истечения струи из стакана ковша (сталеразливочного или промежуточного); нk - то же, струи при входе в зеркало металла в промежуточном ковше или кристаллизаторе,

нk = нi +.

Число Рейнольдса при температуре ТК и давлении 1 Па можно установить по формуле

. (21)

Концентрацию кислорода в газовом слое, соприкасающемся с жидкой сталью, можно условно принять равной нулю.

Аналогично определяется количество кислорода, поглощенное поверхностью металла в промежуточном ковше и кристаллизаторе. Результаты расчетов приведены в табл.13. Из них видно, что суммарное увеличение содержания кислорода в стали вследствие диффузии при разливке в обычной атмосфере может составлять 0.00917%. Эта цифра может значительно возрасти при разливке на многоручьевых MНJI3 из-за увеличения суммарной поверхности струй между промежуточным ковшомом и кристаллизаторами.

В настоящее время для защиты стали от вторичного окисления в промежуточном ковше и кристаллизаторе используют специальные шлакообразующие смеси, создающие жидкую пленку на зеркале металла [23,24].

Чтобы уменьшить подсос кислорода воздуха в стыке между коллектором и погружной трубой рекомендуется постоянный обдув этого места аргоном (см. рис.37). Его наиболее целесообразно подавать через специальное распределительное кольцо, расположенное непосредственно над стыком. Увеличение диаметра отверстий, как показали исследования, крайне отрицательно сказывается на стойкости погружной трубы из-за локального охлаждения поверхности в месте прямого попадания струн аргона, что приводит к растрескиванию огнеупоров. При отсутствии больших зазоров между поверхностями коллектора и погружной трубы аргонная защита с помощью распределительного кольца уменьшает потери алюминия в среднем в 2-3 раза.

Наиболее важной и наименее изученной на практике является защита стали от вторичного окисления на участке от промежуточного ковша до кристаллизатора. Где все образовавшиеся оксиды попадают непосредственно в жидкую фазу заготовки (кроме осевших на внутренней поверхности погружного стакана) и уже из нее не удаляются.

На практике установлено, что наличие погружного стакана не является достаточно эффективным средством зашиты от вторичного окисления. Это следует связывать с эффектом эжекционного подсасывания воздуха в зазор между стаканом-дозатором и погружным стаканом. Некоторый подсос воздуха также происходит через поры в материале погружного стакана.

На основании выполненных исследований на практике можно рекомендовать следующие методы защиты:

1. Аргоном через специальное распределительное кольцо эффективность определяется степенью рассредоточения подаваемого аргона (рис. 38, а);

2. Установка в месте стыка специальной керамической прокладки, препятствующей подсосу воздуха через стык (рис. 38, б);

3. Установка на погружной стакан металлического бандажа, имеющего систему для вдувания аргона непосредственно встык между погружным стаканом и стаканом промежуточного ковша (рис. 38, в).

Рис.38. Основные методы защиты стыка между стаканом-дозатором и погружным стаканом.

В первой конструкции эффективность защиты определяется степенью рассредоточения аргона, которое достигается за счет регламентирования диаметра отверстий в кольце (1...1,5 мм), их количества (расстояние между отверстиями 15...20 мм) и геометрического положения отверстий относительно стакана-дозатора (внутренняя и нижняя поверхность кольца).

Использование второй конструкции на практике выявило определенные недостатки, которые заключаются в том, что при наличии разнотолщинности керамической прокладки или неправильной установки погружного стакана (несимметричность), происходит растрескивание погружного стакана в зоне интенсивного подсоса воздуха из-за локального обезуглероживания материала. Дополнительно следует отмстить, что место стыка между стаканом-дозатором и погружным стаканом может выполняться в виде конуса, или полусферы.

Приведенные приемы не являются единственными и имеют определенные ограничения: они не срабатывают при большом зазоре между стаканом-дозатором и погружным стаканом, а также они не обеспечивают полной защиты от захвата кислорода воздуха.

По мнению авторов [1], при разливке сталей с повышенным содержанием алюминия, а также сталей, подвергнутых вакуумной обработке, можно рекомендовать использование комбинированную защиту стыка стакана-дозатора и погружного стакана: аргоном при установке в месте стыка специальной керамической прокладки, препятствующей подсосу воздуха. Эта схема успешно прошла промышленные испытания.

Еще более эффективно использование для защиты стали от вторичного окисления единого погружного стакана, который устанавливается непосредственно в футеровку промежуточного ковша. Такая схема разливки предполагает возможность подъема промежуточного ковша на высоту 700...800 мм (для его транспортировки к кристаллизаторам). Кроме того, в этом случае серийность разливки будет полностью зависеть от скорости разрушения или зарастания погружного стакана (в силу невозможности его замены). В конечном счете, схема с единым погружным стаканом, видимо, наиболее приемлема при разливке высококачественных сталей с высокими требованиями по содержанию газов в стали. Однако в силу склонности корундографитовых изделий к зарастанию представляется целесообразным применять их в совокупности с обработкой стали кальцием.

Обобщая рассмотренные результаты практических и теоретических исследований, отметим, что предотвратить загрязнение стали неметаллическими включениями и от вторичного окисления возможно, но только при комплексном подходе. При этом необходимо принимать во внимание не только традиционные факторы, но также и условия движения стали на участке от сталеразливочного ковша до кристаллизатора, регулирования расхода металла при истечении из промежуточного ковша, качество огнеупорных материалов и пр.

3.3 ФУНКЦИИ И СВОЙСТВА ШЛАКООБРАЗУЮЩИХ СМЕСЕЙ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАТОРА

Шлакообразующие смеси (ШОС) для разливки на МНЛЗ получили широкое распространение благодаря выполнению ими ряда важнейших функций [23]:

1. Смазочный эффект между кристаллизатором и корочкой затвердевшей стали и предотвращение прямого контакта между ними. На зеркале жидкой стали образуются три зоны из смеси: порошкообразная зона; зона спеченного порошка; жидкий шлак (рис. 39). Основная часть жидкого шлака втекает в зазор между кристаллизатором и заготовкой и тем самым действует как смазка.

2. Установление и уравновешивание теплопередачи в кристаллизаторе. Известно, что продольная трещина на поверхности непрерывнолитых заготовок в основном связана с повышенной теплопередачей в кристаллизаторе. Теплопроводность шлакового гарнисажа можно уменьшить повышением основности шлака (получение кристаллической структуры вместо стекловидной) и изменением его вязкости [23].

3. Защитное шлаковое покрытие ассимилирует продукты раскисления, которые всплывают к зеркалу металла в кристаллизаторе. Поглощение глинозема и кремнезема изменяет химический состав защитного шлака и его физических свойств, и в том числе - вязкость. Фториды (NaF, CaF,) способствуют снижению вязкости и ассимиляции включений. С другой стороны фториды увеличивают износ погружного стакана.

4. Защита стали от вторичного окисления. Для предотвращения вторичного окисления суммарное содержание окислов железа должно быть меньше 4%, а на практике не более 2%.

5. Теплоизоляция зеркала металла.

Рис. 39. Схема действия ШОС

Все функции имеют важное значение, но в повседневной практике наиболее важными являются смазка и горизонтальная теплопередача. Основными факторами, которые следует учитывать при выборе рабочих характеристик флюса, являются:

- условия разливки (скорость разливки Vc, характеристики качания кристаллизатора);

- марка стали и размер кристаллизатора;

- регулирование уровня в кристаллизаторе;

- условия подвода и гидродинамика жидкого металла.

Для подачи в кристаллизатор обычно используют ШОС, состоящий примерно из 70% (CaO+SiO2), 0-6% MgO, 2-6% Al2O3, 2-10% Na2O3+K2O, 0-10%F, с различными добавками - TiO2, ZrO2, В2О3, Li2O и MnO; основность (СаО/SiO2) 0,7-1,3. Частицы углерода в виде мелочи кокса, сажи и графита добавляются (2-20%) для регулирования скорости плавления и для образования восстановительной атмосферы СО в верхней части кристаллизатора для защиты металла от окисления. Частицы углерода не смачиваются шлаком и поэтому капельки шлака защищены от отекания из-за присутствия частиц углерода до тех пор, пока последний не будет израсходован в процессе окисления. В этом заключается механизм регулирования скорости плавления [23]. Жидкая составляющая ШOC в кристаллизаторе обеспечивает смазку стального слитка. Важно, чтобы жидкая смазка имелась в наличии на протяжении всего слитка, потому что если произойдет полная кристаллизация шлака в нижней половине кристаллизатора и жидкая смазка будет отсутствовать, могут возникнуть проблемы (образование разветвленных трещин). Гидродинамическое трение скорость в кристаллизаторе уменьшается по мере снижения вязкости и увеличения толщины пленки жидкого флюса. Расход порошка обеспечивает необходимое количество смазки и сильно зависит от размера кристаллизатора, потому что трение повышается по мере увеличения расстояния от угла. Поэтому силы трения гораздо больше при разливе слябов, чем блюмов и заготовок, и увеличиваются с повышением вязкости ШОС.

Недостаточный расход порошка приводит к возникновению различных дефектов и проблем, а именно: образованию продольных трещин, прорывам жидкой стали в результате прилипания (подвисания) корки слитков в кристаллизаторе, появлению глубоких следов качания кристаллизатора, образованию поперечных трещин по углам и впадин. Большинство исследователей считают, что на расход ШОС влияют в основном две составляющие: часть ШОС, которая идет на смазку кристаллизатора, и та часть, которая захватывается следами качания кристаллизатора.

Горизонтальная теплопередача является сложным процессом, в котором задействованы два механизма, а именно: решеточная, или фононная проводимость и излучающая проводимость. Излучающая проводимость подразумевает поглощение и повторную отдачу излучаемой энергии и может стать доминирующим механизмом передачи в стекловидных материалах при высоких температурах [25].

Слой порошка должен обеспечивать достаточную теплоизоляцию для предотвращения застывания поверхности стали. Уменьшение вертикального теплового потока имеет также большое значение для уменьшения глубины следов качания кристаллизатора и снижения «ситовидной пористости» путем уменьшения длины «серпа» мениска [25]. Теплоизоляция зависит от основных природных характеристик слоя шлака и в общих чертах увеличивается в следующих случаях: при использовании в последовательности порошков гранул, полученных с помощью экструзии, и шаровидных гранул; по мере уменьшения размера гранул; при увеличении толщины слоя шлака; при введении в состав ШОС экзотермических порошков.

Ассимиляция включении IIIOC имеет важное значение, потому что механические свойства стали, зависят как от количества включений, так и от их размера. Это сложный многостадийный процесс. Ассимиляции включений способствуют большой краевой угол смачивания между включением, металлом и шлаком и смачивание включений (большая часть включений смачивается шлаками).

Вместе с тем работа ШОС определяется организацией потоков жидкой стали в кристаллизаторе. Турбулентный поток воздействует на ванну шлака и приводит к: захвату шлака и газа, способному вызвать возникновение поверхностных дефектов у проката; поглощению углерода, особенно у сверхмалоуглеродистых марок стали; эрозии погружаемого стакана, особенно на поверхности раздела металл-шлак; чрезмерному охлаждению поверхности стали вследствие уменьшения теплоизоляции. Чаще всего возникновение турбулентных потоков связываются с заглублением погружаемого стакана, конструкцией отверстий этого стакана и расходом аргона. Предполагается, что ШОС в кристаллизаторе должны компенсировать влияние воздействий турбулентного потока за счет использования смесей с более высокой вязкостью. Однако это ведет к снижению расхода порошка и возникновению других проблем, в частности дефектов слитка - различного рода трещинам, складчатости, газовых и шлаковых включений, прорывов и др.

Значительный объем исследований посвящен свойствам ШОС, применяемых для засыпки в кристаллизатор. Вязкость (или жидкотекучесть) ШОС для подачи в кристаллизатор является наиболее важным из свойств: она определяет расход порошка, а, следовательно, и смазку корки слитка: захват шлака обычно устраняют увеличением вязкости; степень эрозии погружаемого стакана пропорциональна жидкотекучести (измеряется на вискозиметре).

Технологические свойства ШОС определяются рядом температурных характеристик. Температура ликвидуса Tliq представляет собой конечную температуру плавления ШОС и измеряется в ходе цикла нагрева по данным дифференциальной термогравиметрии и/или дифференциальной сканирующей калориметрии или испытаний с помощью микроскопа Лейца; Tliq определяет поверхность раздела между жидкой ванной (лункой), пористой зоной в слое порошка и аналитически может быть рассчитана с точностью до ±35°С.

Температура затвердения Тsol представляет собой температуру, при которой в процессе охлаждения затвердевает (или кристаллизуется) расплавленная ШОС. Температура перелома Tbr представляет собой температуру, ниже которой наблюдается заметное увеличение вязкости. Как правило, величины Tbr и Tsol близки между собой, но иногда разница между ними достигает 70°C.

Температуры перелома (и возможного затвердевания) снижаются с увеличением скорости охлаждения и обычно измеряются при скорости охлаждения -10 С/мин. Фактически Тbr может быть значительно ниже, так как скорость охлаждения в кристаллизаторе составляет 10 °С/с [25].

Практические результаты, полученные в промышленных условиях, показали, что при разливке среднеуглеродистых сталей, которые подвержены образованию продольных трещин, ШОС при log10 (дПа*с) 1.0-3.5 имеет температуру перелома ШОС при разливке высокоуглеродистых сталей которые подвержены прорывам жидкой стали в результате прилипания корки слитка в кристаллизаторе, - в интервале 1030-1150°С. Для других марок стали Tbr расположены между этими интервалами в зависимости от вязкости. Установлено, что тепловое сопротивление RCu/sl увеличивается с повышением толщины и качества кристаллической фазы в пленке шлака. Важность присутствия кристаллической фазы в пленке шлака для горизонтальной теплопередачи послужила своеобразным катализатором при проведении научно-исследовательских работ в области кристаллизации. Поверхностное натяжение имеет большое значение для процесса непрерывной разливки, поскольку высокое значение помогает свести до минимума захват шлака. Форма мениска, а, следовательно, и ширина канала для проникновения шлака определяется по капиллярной константе, которая включает величину поверхностного натяжения. Установлено, что компоненты натрия снижают величину поверхностного натяжения, а А12O3- увеличивают. Поверхностное натяжение на границе металл-шлак в значительной степени зависит от поверхностного натяжения на границе металл-газ, которое определяется содержанием в металле серы. Поэтому менее вероятно, что регулирование состава шлака будет иметь большое влияние на поверхностное натяжение на границе металл-шлак, чем регулирование в металле содержания серы.

Тепловые свойства ШОС играют важную роль в горизонтальной теплопередаче между коркой слитка и кристаллизатором. Имеют множество данных о величине температуропроводности стекловидных, кристаллических и жидких шлаков, пленок шлака, отобранных из кристаллизатора.

3.3.1 СОСТАВЫ ШЛАКООБРАЗУЮШИХ СМЕСЕЙ

Все смеси по составу основы расплавов делятся на четыре группы, состоящие из тройных систем: SiO2 -Al2O3- FеО, SiO2-Al2O3-Na2O, SiO2-Al2O3-CaO, CaO-SiO2-MnO.

В качестве флюсующих добавок в составы ШОС включают фториды (СаF2) оксид бора (B2O3), оксиды щелочных металлов (Na2O, K2O) и др. Для регулирования скорости плавления вносят углеродосодержащие материалы.

Тройная система SiO2-Al2O3-FeO практически не изучена и мало используется в металлургической практике.

Расплавы на основе тройной системы SiO2-Al2O3-Na2O характеризуется высокой вязкостью и низкой ёмкостью по включениям глинозема (Аl2О3).

Тройная система SiO2-Al2O3-CaO получила наиболее широкое применение в составах ШОС, позволив решить задачи разливки практически всего сортамента сталей. Ниже приведены примеры ШОС на основе тройной системы SiO2-Al2O3-CaO.

В ОАО «ММК им. Ильича» (г. Мариуполь, Украина) применяют в кристаллизаторах МНЛЗ смесь ШОС-5 с температурой плавления 1070-1130°С, удельным расходом 0,85 кг/т и химическим составом (% масс.доля) [26]:

SiO2	СаО	А12О3	MnО	F	С	Влажность, %	Основность
6	30-37	7-10	<1,0	6.0-10,0	7,0-10.0	<0.5	1.0-1.4

ШОС -5 позволила исключить прорывы по причине «подвисание», не комкуется, равномерно проплавляется, способствует минимальному науглероживанию.

В ОАО «КМК» (г. Новокузнецк, РФ) для разливки в блюмы рельсовой стали разработали ШОС с насыпной плотностью 0,47т/м3 удельным расходом 0,3-0,5кг/т и химическим составом (%масс.доля) [26]:

С	СаО	SiO2	А12О3	CaO/SiO2	F	Na+	К+
15,0-20.0	26,0-32.0	30,0-36,0	6,5-8,0	0,7-1,0	4.0-4.5	3.5-4,0	0,7-1,0

В качестве компонентов ШОС использовали пылевидные отходы и аспирационных установок производства алюминия, ферросплавов и извести.

Использование данной ШОС позволило повысить ассимилирующую способность смеси по глинозему, снизить износ стенок кристаллизатора повысить стойкость погружных стаканов, исключить брак по дефектам поверхности.

В ОАО «МК» Азовсталь» (г. Мариуполь, Украина) при разливке в слябы трещиночувствительных марок стали используют смесь ШOC-1, на основе портландцемента, с температурой начала течения 1160°С, компоненты которой образуют тройную систему SiO2-Al2O3 и имеют следующее соотношение [26]:

Наименование компонента	Содержание компонента, % (масс.доля)
Шлакопортландцемент 400	31
Сиенит алюмощелочной	27
Силикат натрия растворимый	12
Графит	10

Установлено, что при использовании ШОС на основе портландцемента индекс прорывов металла под кристаллизатором существенно ниже, чем при использовании ШОС на основе шлаков ферросплавов. Это резко проявляется при нестабильной скорости разливки.

ШОС-1 имеет средний фракционный состав (доля фракции в %):

<0.1	0.1-0.63	>0.63
65	32	2.0

Количество поверхностных дефектов при использовании смесей тонкодисперсного состава снижается в 1,2-1,3 раза.

В ОАО «ММК» (г. Магнитогорск, РФ) разработана ШОС с компонентным составом на основе тройной системы SiO2-Al2O3 - CaO [26] :

Наименование компонента	Содержание компонента, % (масс, доля)
Углеродосдержащий материал	8-12
Фторсодержащий материал	20-24
Силикат натрия растворимый	19-23
Концентрат датолитовый	17-23
Материал на основе окислов кремния	3-9
Цемент	ост.

Смесь гранулированная с преимущественными размерами гранул 0,1-0,5мм.

В ЛГТУ (г. Липецк, РФ) на основе данных лабораторных исследований были составлены опытные ШОС с температурой плавления 1160°С на основе тройной системы SiO2-Al2O3-CaO с компонентным составом [26] :

Наименование компонента	Содержание компонента, % (масс, доля)
	ШОС-1	ШОС-2
Графит аморфный	7	7
Флогопит	23	20
Плавиковый шпат	15	15
Сиенит алюмощелочной	10	20
Концентрат датолитовый	15	8
Шлакопортландцемент	30	0
Доменный шлак	0	30

В НПП «Ассоциация Экотехника» (Украина) совместно с рядом металлургических заводов разработана ШОС для слябовых МНЛЗ на основе тройной системы CaO-SiO2-MnO с температурой растекания 1190-1210°С и химическим составом (% масс. доля) [26] :

SiO2	СаО	МnО	F	С	А12О3	MgO	S	Feобщ	Влага,%
25.0-34.0	30.0-37.0	10.0-15.0	5.0-8.0	6.0-10.0	<0.6	<5.0	<0.8	<1.5	0.5

Оксиды кальция, кремния и марганца при оптимальном соотношении в сплавленном состоянии обеспечивают быстрый процесс формирования гомогенного шлака. Наличие в смеси оксидов марганца увеличивает долю кристаллической составляющей в шлаковом гарнисаже и позволяет оптимизировать тепловой поток от оболочки слитка к стенкам кристаллизатора. Практически негигроскопичны, следовательно, длительное время хранятся без потери технологических свойств. Универсальны, так как используются при непрерывной разливке различных марок стали. Стоимость значительно ниже, чем заграничные аналоги.

В ОАО «НПП «Техмет» разработали смеси, которые позволили снизить сквозное попадание температур по циклу внепечной обработки и непрерывной разливки на 10-12°С, что позволило стабилизировать изменения температуры металла в промежуточном ковше на уровне ± (4-6)°С и увеличение выхода годного на 5,5-6,0кг/т стали. Экономический эффект от применения теплоизоляции стали в сталеразливочных ковшах составил 0,2 евро/т стали. Расход смеси 0,65кг/т [26].

Опытно-промышленные опробования смеси на плавленой основе ШОС-Т-4 покачали существенное снижение отсортировки листового проката по дефектам сталеплавильного производства (плена, трещины различной морфологии) [26].

Основность (УCaO/SiO2)	Содержание СаF2, % (по массе)	Угар фтора по отношению к исходной смеси без углерода, % (отн.)
	в исходной смеси	в исходной смеси без углерода	в конечном шлаке
0.89	12.39	14.58	13.03	10.63

В ОАО «ММК» с целью предотвращения науглероживания стали в ходе непрерывной разливки (как показали исследования, при использовании смеси с 6-10%С науглероживание возрастает до 0.01% [26] были предложены специальные малоуглеродистые шлакообразующие смеси №10 [26] и №11 [26]. Первая смесь используется к кристаллизаторе, вторая - в промежуточном ковше МНЛЗ: обе смеси изготавливаются в виде гранул [26].

При применении в промежуточном ковше смесей, содержание не более 3% С. а в кристаллизаторе- с содержанием не более 2% С науглероживания слябов на 70% плавок не происходит: на остальных плавках оно находится в пределах до 0,001%. Содержание углерода в непрерывнолитых слитках IF-стали на отдельных плавках получили от 0.003 до 0.005%. что в основном определялось массовой долей углерода в металле, поступающем на разливку.

Новая шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали с ультранизким содержанием углерода разработана на ОАО «МТМК». Вместо углерода в качестве горючей составляющей использовали порошкообразный нитрид бора. Новая смесь, как теплоизолятор, подобна при аналогичных свойствах вязкости и абсорбции включений, но исключает возможность поверхностно науглероживания непрерывнолитого металла. При этом выявлено появление бора в металле, контактирующим со смесью [26].

3.3.2 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОДБОРУ И РАЗРАБОТКЕ ШОС

Подбором оптимальной ШОС (особенно по вязкости и основности) для определенного сортамента можно повысить качество непрерывнолитых заготовок и выход годного.

Комплексными критериями выбора состава шлакообразующих смесей являются минимальное усилие вытягивания заготовки, которое характеризуется силой жидкостного трения в кристаллизаторе, и удельный расход смеси. Удельный расход смеси зависит от геометрических размеров кристаллизатора, скорости разливки, толщины жидкой шлаковой прослойки на мениске металла и скорости спекания порошка.

Физические свойства ШОС такие как вязкость в интервале температуры 1100...1400°С, температурный интервал плавления, скорость проплавления, гранулометрический состав и другие должны находится в определенных пределах в зависимости от параметров непрерывной разливки при комплексном рассмотрении систем шлак-сталь-кристаллизатор. Скорость спекания порошка является функцией от химического состава ШОС, вида и количества углеродистой составляющей гранулометрического состава порошка [26]. Как известно, требуемый расход порошковой смеси может быть достигнут за счёт регулирования параметра V в диапазоне от 1 до 3,5 с учётом изменения вязкости при поглощении ими неметаллических включений из жидкого металла.

Для разливки на МНЛЗ специальных сортов стали на слябовые заготовки рекомендуются различные составы ШОС (табл.14) [26].

Таблица 14. Свойства шлакообразующих смесей, применяемых для различных сортов сталей.

Показатель	Сталь
	С очень низким содержанием углерода	Низкоуг-леродистая	Перитектическая	Среднеугле-родистая	Высоко-yглepoдистая
Содержание углерода. %	< 0.005	0,005-0.08	0,08-0.17	0,08-0,35	>0,35
Скорость разливки, м/мин	0,6-1,6	0.6-1,8	0,6-1.6	0,6-1,6	0,6-1,6
Типичные дефекты, связанные со смесями	Плены, науглерожи-вание, неметалли-ческие включения	Плены, прорывы	Продольные трещины	Продольные трещины	трещины
Требования к смесям:
содержание углерода. %	2 (макс.)	3,0-7,0	3,0-5,0	3,0-5,0	6,0-8.0
температура кристаллиза-ции шлака, °С	950-1050	1050-1100	1140-1220	1140-1220	950-1100
время расплавления при 1250°С, с	50	100-150	50-100	50-100	50-100
основность	0,9-1,2	0,7-0.9	1,0-1,3	1,0-1,3	0.7-1.0
вязкость при 1300°С, Пз	1,4-3.0	0,8-1,2	1,2-2,2	1,2-2,2	0.8-1.2
насыпная масса, кг/л	0,5-0,6	0,6-0,8	0,6-0.8	0.6-0,8	0.5-0,6

Стали с очень низким содержанием углерода (С< 0,005%).

Низкое содержание углерода в стали связано с высокой температурой кристаллизации и с высоким содержанием кислорода и продуктов раскисления, т.е. глинозема и кремнезема. Оба фактора могут привести к захвату растущими кристаллами неметаллических включений. Для предотвращения этого следует:

увеличить теплоизоляцию ШОС за счет уменьшения её удельного веса;

уменьшить теплопроводность шлакового гарнисажа за счёт повышения его основности и изменения вязкости;

использовать экзотермические ШOC.

Еще следует отметить, что низкое содержание углерода в стали, требует низкого содержания углерода в ШОС. В противном случае имеет место науглероживание разливаемой стали. Для установления необходимой для данной скорости разливки стали скорости расплавления смеси источником углерода следует выбрать или сажу или графит. Возможна также замена углерода бором, имеющим подобный эффект. Последнее возможно только тогда, когда сталь не содержит азота. В противном случае выделятся нитриды бора.

Стали с низким содержанием углерода (0.03< С > 0.08%).

Стали с низким содержанием углерода обычно хорошо разливаются. Так как разливка идет с высокой скоростью, важно установить правильную вязкость шлака. Высокие скорости разливки требуют низких значений вязкости и наоборот.

Повышенная вязкость шлака может привести к тому, что между кристаллизатором и оболочкой слитка не образуется шлаковый гарнисаж. Жидкая сталь приваривается к стенкам кристаллизатора. Могут быть прорывы. Важно, чтобы поглощение продуктов раскисления шлаком не привели к тому, что содержание глинозема в шлаке стало 10%. В этом случае вязкость шлака быстро возрастает. Понижение вязкости, а также пониженные температуры расплавления защитной смеси могут привести к увеличению расхода последней.

Стали с содержанием углерода 0,08-0,16% (перитектические стали).

Эти стали склонны к трещинообразованию. Причиной является превращение д-железа в г-железо, которое сопровождается большим уменьшением объема. Это приводит к быстрому образованию зазора между кристаллизатором и заготовкой, за счет которого теплопередача тормозится. Уменьшение теплоотвода снова ведет к нагреву затвердевшей оболочки и за счет ферростатического давления этот слой снова прижимается к стенке кристаллизатора.

Результатом подобной неравномерной теплопередачи являются значительные термические напряжения. Для отливки бездефектных заготовок целесообразно применение ШОС, которые обеспечивают заполнение зазора между заготовкой и кристаллизатором и равномерную, не очень быструю теплопередачу. Для этого необходимы низкая вязкость шлака и кристаллическая структура его вместо стекловидной, что достигается основностью свыше 1. При кристаллическом затвердении шлака внутри него образуется множество микропор, являющихся причиной снижения теплопроводности.

Уменьшение содержания свободного углерода в ШOC приводит к более высокой скорости ее расплавления и тем самым к проникновению жидкого шлака в зазоры между оболочкой слитка и кристаллизатором.

Стали с повышенным содержанием углерода (С>0.2%).

Эти стали обладают малой горячей прочностью. Их разливают с пониженными скоростями и при пониженных температурах. Соответственно для предотвращения недостаточного расплавления смеси и приваривания стали к стенке кристаллизатора ШOC должны иметь низкие вязкости и температуры расплавления. Для обеспечения хорошей теплоизоляции они должны иметь низкий удельный вес.

Недостатки применения ШОС

Одним из существенных недостатков разливки под шлаком является захват с контактной поверхности металл--шлак неметаллических шлаковых включении, которые при непрерывном вытягивании заготовки остаются внутри затвердевшего металла. Наибольшее развитие этот процесс приобретает при непрерывной разливке стали, при которой обратные турбулентные потоки, выходящие из затопленного стакана, обладают большим скоростным напором и отрывают частички жидкого шлака. Схема такого процесса представлена на рис. 40, а [26]. Подача аргона и районе выходных сечений боковых струй из погружного стакана может препятствовать захвату частиц шлака. Образующаяся при этом зона газовых пузырьков может приостановить этот процесс и при своем всплывании возвращать неметаллические шлаковые включения на границу металл-шлак (рис 40, б).

Рис. 10. Высокая скорость на границе раздела может привести к захвату вблизи узкого конца слитка шлаковых частиц: а (0, 1, 2, 3, 4) -- влияние изменения продолжительности воздействия жидкой стали на захват неметаллических включений; б -- схема подачи аргона

4.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ

В современной черной металлургии главным направлением дальнейшего развития является улучшение качества выплавляемой стали и экономии материалов. Установка турбогасителей, перегородок, подачи газа введенные в действие на АО «НЛМК» позволяет создать защиту струи металла на участке сталеразливочный ковш - промежуточный ковш, снизить количество неметаллических включений и газов.

Практика использования новых технологий показала, что сегодня металлурги располагают реальными возможностями организации производства стали массового назначения с ничтожным количеством нежелательных примесей.

Развитие вакуумного раскисления позволяет значительно снизить содержание кислорода в металле, но этого недостаточно для сталей, содержащих пониженное количество углерода (0,03 - 0,04%) и особенно для особо низкоуглеродных сталей ( С 0,01%). Поэтому необходимо дораскисление и легирование производить после вакуумирования в промежуточном ковше. Добавка раскислителей необходима также и для достижения нестареющих свойств металла, достижения устойчивости к коррозии, воздействие на количество и форму сульфидных включений. С целью обеспечения высокой степени усвоения раскислителя при его равномерном распределении в объеме ванны, при снижении количества неметаллических включений необходимо управлять гидродинамикой в промежуточном ковше.

4.2 СЕТЕВОЙ ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ

4.2.1 СОСТАВЛЕНИЕ ПЕРЕЧНЯ РАБОТ

При составлении перечня работ необходимо знать, что события не являются процессом, а указывают на факт получения каких-либо результатов предшествующих ему работ. Формулировка событий должна определять начало следующих за данным событием работ.

Перечень работ и формулировки событий приведены в таблице 15.

Таблица 15. Составление перечня работ.

Шифр работ	Наименование работ	Формулировка событий
0 - 1	Получение задания на диплом от кафедры	Задание на диплом получено
1 - 2	Составление технико-экономического обоснования и определение актуальности диплома	Технико-экономический план составлен
2 - 3	Составление первоначального литературного обзора по диплому	Первоначальный литературный обзор составлен
3 - 4	Изучение действующего оборудования и результатов промышленных экспериментов	Оборудование и данные исследований изучены
4 - 5	Предварительное обсуждение с научным руководителем полученных данных	Предварительное обсуждение с научным руководителем полученных данных проведено
5 - 6	Выводы по полученным данным	Выводы сделаны
6 - 7	Написание предварительного отчета по экономическому разделу	Отчет написан
7 - 8	Написание предварительного отчета по охране труда	Предварительный отчет по охране труда написан
8 - 9	Уточнение литературного обзора по дипломной работе	Уточнение литературного обзора произведено
9 - 11	Формулировка предложений по совершенствованию технологий	Предложения сформулированы
6 - 10	Формулировка предложений по совершенствованию технологий	Предложения сформулированы
10 - 11	Ожидание	Ожидание закончено
11 - 12	Общее оформление раздела по охране труда	Результаты эксперимента обобщены
12 - 13	Написание окончательного варианта литературного обзора	Литературный обзор написан
13 - 14	Общее оформление экономического раздела	Экономический раздел оформлен
14 - 15	Составление окончательного варианта сетевого графика	Окончательный вариант сетевого графика составлен
15 - 16	Общее оформление пояснительной записки	Пояснительная записка оформлена
16 - 17	Оформление плакатов	Плакаты оформлены
17 - 18	Подготовка к предварительной защите на кафедре	Готовность к предварительной защите на кафедре
18 - 19	Получение рецензий	Рецензия получена
19 - 20	Подготовка доклада, внесение дополнений и исправлений в пояснительную записку	Доклад подготовлен, исправления и допол-нения внесены в доклад
20 - 21	Защита на ГЭК	Защита на ГЭК

4.2.2 СОСТАВЛЕНИЕ СЕТЕВОГО ГРАФИКА

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 41 Сетевой график выполнения дипломной работы

Составленный сетевой график включает три комплекса работ:

а) комплекс подготовительных работ;

б) проведение экспериментальных работ;

в) комплекс заключительных работ.

4.2.3 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СЕТЕВОГО ГРАФИКА

Основные параметры сетевого графика: ожидаемое время выполнения работ, ранние сроки начала и окончания работ, резервы работ:

а) ожидаемое время выполнения работы:

tож = 3tmin + 2tmax / 5, (22)

где tож - ожидаемое время выполнения работ, ч;

tmin, tmax - минимальная (оптимистическая) и максимальная (пессимистическая) продолжительность работы.

б) ранние и поздние сроки начала работ:

tljрн = maxtni, (23)

где tljрн - раннее начало работ, ч;

tljpo = tljрн + tlj, (24)

где tljро - раннее окончание работ, ч.

в) поздние сроки начала и окончания работ:

tljпн = tкр - (tlj + maxtlк), (25)

где tljпн - позднее начало работ, ч;

tкр - продолжительность критического пути, ч;

tljпо = tljпн - tlj, (26)

где tljпо - позднее окончание работ, ч.

г) полный резерв работы:

Rlj = tljпн - tljрн, (27)

где Rlj - полный резерв времени пути, ч.

Результаты расчета параметров сетевого графика заносим в таблицу 16.

Таблица 16. Результаты расчета основных параметров работы сетевого графика

Шифр работ	tmin	tmax	tож	tрн	tро	tпн	tпо	R
0 - 1	1	1	1	0	1	0	1	0
1 - 2	1	3	1.8	1	2	1	4	0
2 - 3	6	8	6.8	2	8	4	12	0
3 - 4	26	36	30	8	34	12	48	0
4 - 5	6	8	6.8	34	40	48	56	0
5 - 6	2	6	3,6	40	42	56	72	0
6 - 7	2	4	2.8	42	44	72	76	0
6 - 10	10	16	12.4	44	54	76	92	2
10 - 11	0	0	0	54	54	92	92	2
7 - 8	2	4	2.8	44	46	76	80	0
8 - 9	1	3	1.8	46	47	80	83	0
9 - 11	10	16	12.4	47	57	83	99	0
11 - 12	3	6	4.2	54	57	92	98	0
12 - 13	1	4	2.2	57	58	98	102	0
13 - 14	3	6	4.2	58	61	102	108	0
14 - 15	1	3	1.8	61	62	108	111	0
15 - 16	6	12	8.4	62	68	111	123	0
16 - 17	8	12	9.6	68	76	123	135	0
17 - 18	6	10	7.6	76	82	135	145	0
18 - 19	6	12	8.4	82	88	145	157	0
19 - 20	10	12	10.8	88	98	157	169	0
20 - 21	1	2	1.4	98	99	169	171	0

4.2.4 ОПТИМИЗАЦИЯ СЕТЕВОГО ГРАФИКА

Анализ сетевого графика.

Путь №1 проходит через события: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,13,14,15,16, 17,18,19,20,21.

Его продолжительность составит: 1+1,8+6,8+30+6,8+3,6+2,8+2,8+1,8+ +12,4+4,2+2,2+4,2+1,8+8,4+9,6+7,6+8,4+10,8+1,4=128,4(часа).

Путь №2 проходит через события: 0,1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17, 18,19,20,21.

Его продолжительность составит: 1+1,8+6,8+30+6,8+3,6+12,4+4,2+2,2+ +4,2+1,8+8,4+9,6+7,6+8,4+10,8+1,4=121(час).

Из анализа продолжительности работ на всех путях графика видно, что путь №1 является продолжительным, то есть критическим путем.

Путь №2 является ненапряженным. Чтобы определить оптимальную продолжительность выполнения работ на всех путях графика, надо сложить продолжительность путей графика и затем полученную сумму разделить на количество путей, (128,4+121):2=124,7 , тогда теоретически лучший (короткий) срок выполнения работ графика составит 124,7 часов.

Оптимизация сетевого графика осуществляется путем перераспределения времени с ненапряженных путей на критический. Результаты записываем в таблицу 17.

Таблица 17. Оптимизация сетевого графика

№ пути в графике	первоначальная длительность	Этап оптимизации
		изменение, ч	результат, ч
1	128,4	-3,7	124,7
2	121	+3,7	124,7

Таким образом весь комплекс работ при планировании методом СПУ будет выполнен за 124,7 часов.

4.3РАСЧЕТ ЗАТРАТ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ

4.3.1 ЗАТРАТЫ НА ЗАРАБОТНУЮ ПЛАТУ

Под исполнителями исследования подразумеваются:

непосредственный исполнитель дипломной работы, научный руководитель проекта, консультант по ОБЖ, консультант по экономике, рецензент.

Количество времени, затраченное на дипломное проектирование:

- студентом - 124,7 часов;

- научным руководителем - 25 часов;

- консультантом по ОБЖ - 1 час;

- консультантом по экономике - 4 часа;

- рецензентом - 6 часов.

Таблица 18. Исходные данные необходимые для расчета заработной платы

Должность	Ожидаемое время	Часовая ставка	Сумма зарплаты
Студент	124,7	5,29	659,66
Научный руководитель	25	58,82	1470,50
Консультант по ОБЖ	1	70,59	70,59
Консультант по экономике	4	70,59	282,36
Итого			2483,11

Часовая ставка:

, ; (28)

где - заработная плата, руб;

- отработанное время за месяц, час.

; (29)

; (30)

. (31)

(32)

Основная заработная плата: .

Дополнительная заработная плата равна 12% от основной заработной платы:

(33)

Общая заработная плата:

(34)

Отчисления во внебюджетные фонды - 26% от общей заработной платы:

(35)

Затраты на заработную плату:

(36)

4.3.2 ПРОЧИЕ РАСХОДЫ

Прочие затраты включают затраты на содержание администрации, зданий, охрану труда, технику безопасности, содержание библиотеки и т. д.

Величина прочих расходов принимается в процентах от суммы учтенных затрат и равна 30%.

Учтенные затраты рассчитываются:

Зучт = Ззп = 3504,16 руб.

Прочие расходы: Зпр= Ззп * 0,30 = 1051,29 руб.

Таблица 19. Затраты на проведение исследований

Наименование затрат	Сумма, руб	Итог, %
заработная плата с начислением на социальное страхование	3504,16	76,92
прочие расходы	1051,29	23,08
Итого	4555,45	100

5. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА

5.1.1 РАСПОЛОЖЕНИЕ И ПЛАНИРОВКА ЦЕХА

Цех располагается с подветренной стороны по отношению к населенному пункту, между предприятием и населенным пунктом создана санитарно-защитная зона. Площадка цеха удовлетворяет требованиям в отношении прямого солнечного облучения, естественного проветривания, имеет относительно ровную поверхность и уклон, обеспечивающий отвод поверхностных и сточных вод. Месторасположение площадки обеспечивает возможность соблюдения санитарных норм по предельным концентрациям вредных выбросов в атмосферу, водоемы и наиболее целесообразную доставку трудящихся до места работы.