Второе направление заключается в подготовке объекта, обслуживающего персонала, служб гражданской обороны и населения и действиям в условиях ЧС.

При существующей вероятности наводнения нужно учитывать, что здания и сооружения цеха необходимо строить на возвышенностях, чтобы снизить потери от затопления. В первую очередь это относится к зданиям, где располагается дорогостоящее оборудование, склады с материалами.

Во избежание послегрозовых последствий производственные здания снабжаются молниеотводами.

Также к источникам ЧС следует отнести возможность возникновения пожара в проектируемом цехе, выброс расплавленного металла, а также взрыв газа в печах. При отсутствии эффективного отвода вредных веществ и газов, могут оказать губительное действие на здоровье и даже привести к угрозе жизни.

Причинами разрушения и разгерметизации систем повышенного давления и пожаров технического характера могут быть:

внешние механические воздействия;

старение систем (снижение механической прочности);

нарушение технологического режима;

изменение состояния герметизирующей среды;

ошибка обслуживающего персонала и т.д.

В связи с тем, что вероятность возникновения взрыва и, как следствие, пожара на металлургическом предприятии велика, пожарная безопасность проектируемого цеха обеспечивается:

системой предотвращения пожаров;

системой противопожарной защиты;

организационно - техническими мероприятиями;

правильной планировкой производственных помещений.

Взрывозащита систем повышенного давления достигается организационно-техническими мероприятиями: разработкой инструктивных материалов, регламентов норм и правил ведения технологических процессов; организацией обучения и инструктажа обслуживающего персонала; осуществлением контроля и надзора за соблюдением норм технологического режима, правил и норм техники безопасности, пожарной безопасности и т. п.

Кроме того, оборудование повышенного давления оснащают системами взрывозащиты, которые предполагают: применение гидрозатворов или защиту аппаратов от разрушения при взрыве с помощью устройств аварийного сброса давления (предохранительные мембраны и клапаны, быстродействующие задвижки, обратные клапаны и т.д.).

Чтобы внешний вид трубопровода указывал на свойства транспортируемого вещества, введена их опознавательная окраска (ГОСТ 14202-69): вода - зеленый, воздух - синий, масло - коричневый

Для выделения вида опасности на трубопроводы наносят предупреждающие (сигнальные) цветные кольца, количество которых определяет степень опасности. Так, на трубопроводы взрывоопасных, огнеопасных, легковоспламеняющихся веществ наносят красные кольца, безопасных или нейтральных веществ -зеленые, для обозначения глубокого вакуума, высокого давления - желтый цвет.

Все трубопроводы подвергают гидравлическим испытаниям при пробном давлении на 25% выше рабочего; так для прессов испытания проводят при давлении 400 атмосфер при рабочем в 320 атмосфер.

Для обеспечения безопасной и безаварийной эксплуатации сосуды и аппараты, работающие под давлением, подвергаются техническому освидетельствованию после монтажа и пуска в эксплуатацию, периодически в процессе эксплуатации, а в необходимых случаях и внеочередному освидетельствованию.

При гидравлических испытаниях испытываемую емкость заполняют водой, после чего давления воды плавно повышают до значений пробного давления (на 25-30% больше расчетного рабочего). Применяемая вода имеет температуру не ниже 5°С и не выше 40°С. Разность температур стенки сосуда и окружающего воздуха во время испытания не должна вызывать конденсации влаги на поверхности стенок сосуда. Использование сжатого воздуха или другого газа для подъема давления не допускается [19].

Проход для рабочих составляет два метра, транспортный проезд при двустороннем движении пять метров. Въезд в производственное помещение исключает пороги и выступы. Въездной уклон не более 0,05.

Пожарная безопасность проектируемого производства обеспечивается: организационно - техническими мероприятиями; системами, которые могут предотвратить пожар, отсечь, отключить, блокировать устройства защиты производственного оборудования, установкой пожароопасного оборудования в специально изолированных помещениях; системами противопожарной защиты (применение средств пожаротушения - огнетушителей, пожарных кранов, установок сигнализации пожара и пожаротушения, наличием нужного количества и ширины выходов для эвакуации);

Показатели противопожарной характеристики производственного помещения приведены в таблице 60.

Таблица 60 - Противопожарная характеристика проектируемого производственного здания.

Наименование показателей	Величина показателя	Прим.
1. Категория производства по степени пожарной безопасности	Г
2. Степень огнестойкости проектируемого здания	II
3. Наименьшая суммарная ширина проходов для эвакуации людей, м	2,0
4. Расстояние от наиболее удаленного рабочего до эвакуационного выхода, м	18,0
5. Число пожарных постов	3	1 на 5000 м2
6. Число пожарных кранов	8
7. Количество огнетушителей: ОХП-10 ОЧ-2	22 11

Выводы

Литейное производство в промышленности считается одним из самых вредных и опасных, но при правильном проектировании с точки зрения БЖД и экологии, возможно, влияние вредных факторов на организм человека и окружающею среду, уменьшить до минимума.

В результате проделанной работы бал спроектирован литейный цех по производству профилей из алюминиевых сплавов.

Влияние опасных, вредных и травмирующих факторов сведены к минимуму, все ПДВ и ПДС соответствуют нормам. В результате расчетов выяснили, что большой опасности для здоровья и жизнедеятельности этот цех не представляет, как для людей, работающих в нем, так и проживающих поблизости, за пределами санитарно-защитной зоны.

литье кристаллизатор алюминиевый

7. Специальная часть проекта: «внедрение автоматизированной установки «ALMEX» для литья круглых слитков»

В настоящее время существенно возросли требования заказчиков к качеству продукции. В первую очередь требования касаются ультразвукового контроля изделий на наличие дефектов (категория «А» - контрольный отражатель Ш 1,2 мм, максимальная величина дефекта - 2,0 мм), содержания водорода (до 0,2 см³/100 гр. металла) и получения регламентированной структуры. Это в свою очередь повлекло за собой ужесточение требований к качеству литых заготовок. Кроме того, появляются заказы на крупногабаритные заготовки из высоколегированных алюминиевых сплавов, производство которых по серийной технологии не представляется возможным из-за низкой технологичности сплавов и крупных размеров заготовок.

Используемое на сегодняшний момент в литейных цехах оборудование и технологическая оснастка, в полной мере не обеспечивает стабильного качества отливаемых слитков. Для повышения качества отливаемого металла, а также для расширения номенклатуры отливаемых слитков предлагается внедрить автоматизированную установку для отливки круглых слитков «Castright II» производства компании «Almex USA Inc.».

Одним из преимуществ системы Castright является ее автоматизированность. Это снижает риск возникновения ситуаций, связанных с угрозой здоровью или жизни рабочих. Более того, если система обнаруживает наличие условий, представляющих какую-либо опасность, то автоматически включается система преждевременного (аварийного) прекращения процесса, что также повышает производительность процесса и снижает расход металла. В систему входит пакет автоматизации и ультразвуковая проверка качества слитков в процессе литья и после механической обработки.

При сравнении поверхности слитков, полученных в типовых кристаллизаторах цеха и кристаллизаторах Almex, визуально очевидно, что последние имеют более гладкую поверхность.

К преимуществам новой системы литья относятся следующие:

· Достижение механических характеристик металла с чрезвычайно узким диапазоном разброса.

· Характеристики металла отвечают самым строгим требованиям процессов обработки давлением для производства изделий авиационно-космической промышленности.

· Минимальный съем металла при обточке.

· Высокая повторяемость параметров литья от плавки к плавке.

· Равномерные характеристики поверхности слитка по всей его длине.

· Низкий процент брака.

· Повышенная производительность литейной системы.

· Снижение времени и затрат на профилактический ремонт кристаллизатора.

Кристаллизаторы применяются для литья круглых слитков диаметром от 82 до 915 мм. Длина отливаемых в кристаллизаторы слитков ~ 6100 мм. Технические характеристики кристаллизатора представлены в таблице 63.

Таблица 61 - Характеристики отливаемых слитков.

Диаметр готового слитка, мм	Число кристаллизаторов	Диаметр слитка после отливки, мм
480	4	498
635	2	660
785	2	816

Расход воды для охлаждения слитков равен 1,18 - 2,60 л/мин на 1 см внутреннего периметра кристаллизатора;

Давление воды для охлаждения слитков составляет 0,70 - 0,84 кг/см² на выходе в литейный стол;

Температура литья в зависимости от диаметра сплава колеблется в пределах 680 - 710°С;

Высота уровня расплава над кристаллизатором 127 мм +/- 10 мм . Кристаллизаторы спроектированы таким образом, что колебания уровня металла не оказывают влияния на качество поверхности слитка и процесс образования микроструктуры.

Рисунок 19 - Схема конструкции кристаллизатора.

Графитовое кольцо и керамический диск установленные в алюминиевом кристаллизаторе, прошли специальную термообработку для удаления внутренних напряжений. Керамические диски покрыты суспензией на основе нитрида бора для предотвращения смачивания их поверхности алюминием.

Минимальный коэффициент теплообмена в кристаллизаторе достигается с помощью специальной графитовой кольцевой вставки с непрерывной подачей смазки, направления струи воды охлаждения под определенным углом на поверхность слитка. Хотя смазка подводится к графитовому кольцу только в двух точках, за счет пористости графитовой структуры смазка равномерно распределяется по всему периметру слитка. В результате слиток имеет не только гладкую поверхность, но и сверхмелкую структуру по всему поперечному сечению. Так как кристаллизатор короткий, это гарантирует ведение процесса кристаллизации с плоской, неглубокой лункой. В результате, микроструктура слитков даже больших диаметров имеет мелкое зерно по всему профилю слитка.

Входной резервуар для подачи расплава выполнен таким образом, что начальное заполнение кристаллизатора происходит равномерно. Система построена на «модульном» принципе, позволяющем осуществлять точный контроль параметров литья, проверку исправности кристаллизаторов, их подготовку и мелкий ремонт.

Применение датчика давления, установленного внутри литейного стола, позволяет регистрировать малейшие изменения объема подачи охлаждающей жидкости.

Конструкция кристаллизатора предусматривает установку термопары, что позволяет вести более точный контроль литейного процесса.

Центровка приемников металла производится снизу, снижая, таким образом, возможность поломки кристаллизатора и время его наладки. Профиль приемника металла обеспечивает быстрый и надежный захват затвердевшего донника слитка в начале плавки.

Наличие специального устройство (так называемого «протира») для снятия воды с поверхности затвердевающего слитка делает условия затвердевания и охлаждения слитка более «мягкими», снижая вероятность образования трещин.

Описание узлов системы

1. Кристаллизаторы и приемники металла

Кристаллизатор выполнен из алюминия марки 6061. Остальные металлические компоненты выполнены из алюминия и нержавеющей стали, обладающей высокой коррозионной стойкостью. Специальная марка графита используется для графитовой вставки-кольца. Керамические диски сделаны из композиционного материала на основе силиката кальция.

Верх кристаллизатора, стенки, кожух канала подвода воды и опорный фланец сделаны из единого алюминиевого блока. Это обеспечивает структурную прочность кристаллизатора и упрощает замену одного стола на другой и снижает время наладки. Перегородки канала подвода воды хромированы; специальные силиконовые сальники обеспечивают постоянное давление при подаче воды.

Установка кристаллизатора производится с верхней стороны стола, облегчая, таким образом, замену и профилактический ремонт кристаллизатора.

Вода входит в кристаллизатор радиально, что облегчает соединение с подводящей жидкость системой. Внутри водоканала в кристаллизаторе установлены перегородки для более равномерного распределения потока воды и охлаждения поверхности слитка. Кристаллизатор спроектирован на максимальную эффективность охлаждения; процесс постоянно контролируется датчиками давления воды.

2. Литейный стол

Столы выполнены из толстолистовой конструкционной стали. После окончания процесса сварки поверхность стола зачищается с помощью дробеструйной обработки и покрывается специальной краской для защиты от коррозии.

Столы сделаны таким образом, что остаются неподвижными во время процесса отливки слитка. Для проверки состояния стола и чистки внутренних водоподводящих каналов в столе расположены специальные окна-люки.

Все поверхности ответственного назначения проходят точную машинную обработку и строго перпендикулярны друг другу. Это обеспечивает строго горизонтальную посадку кристаллизатора в литейном столе.

Специальная интегрированная система, включающая набор вертикальных направляющих, позволяет столу перемещаться вместе с плитой, на которой установлены приемники металла. Этим обеспечивается точное соединение распределителя металла, литейного стола и плиты с приемниками металла. Данная конструкция не требует подгонки всех частей системы при ее установке на литейную машину. В результате время, необходимое для подготовки к плавке, значительно сокращается. Этим обеспечивается более высокая производительность литейной установки.

3. Плита приемников металла

Плита изготовлена из толстолистовой конструкционной стали. Она подвергается дробеструйной обработке и покрывается специальным антикоррозионным составом согласно стандартам АА (Aluminum Association).

Все поверхности ответственного назначения проходят точную машинную обработку, поэтому все приемники металла находятся на одном горизонтальном уровне. Таким образом, обеспечивается синхронность заполнения кристаллизаторов на начальном этапе литья.

Плита выполнена таким образом, чтобы исключить ее прогиб как во время плавки (при соприкосновении с горячим металлом), так и в конце процесса, когда механическая нагрузка на плиту достигает максимума. Профиль плиты выполнен таким образом, что поток воды после ее отвода не создает брызг.

Модернизация литейной установки

Пакет автоматизации фирмы Almex USA обеспечит следующее:

1. Плавное движение платформы без рывков в начале плавки и при остановке.

2. Точное перемещение платформы при низких скоростях движения.

3. Точность контроля скорости перемещения платформы +/- 1,5% в пределах скоростей от 10 мм/мин до 200 мм/мин.

4. Полностью автоматизированное перемещение платформы в первые 15 минут процесса по методике «STOP & GO», для полного устранения вероятности образования трещин.



Рисунок 20 - Вид главного экрана управления процессом литья

На экран панели управления выводятся и могут контролироваться следующие параметры:

1. Литейная инструкция (марка сплава, диаметр слитка, номер плавки, и т.д.).

2. Величина ускорения и замедления хода платформы.

3. Скорость движения платформы.

4. Длина слитка в любой момент процесса.

5. Данные об расходе охлаждающей воды, ее температуре и давлении.

6. Уровень воды в литейной яме, ее температура и число работающих насосов.

7. Перепад давления на входе и выходе из фильтра очистки воды.

8. Состояние контрольных приборов пуска и прекращения подачи воды.

9. Непрерывная индикация температуры металла в миксере и вывод графика «Температура-Время», а также температуры металла в распределителе.

10. Непрерывное построение любых графиков процесса (максимум 8 параметров). Мгновенный анализ архивных данных процесса литья за последние 90 дней.

11. Наличие сигнального устройства оповещающего об отклонении какого-либо из параметров от допускаемой величины.

12. Индикация параметров работы системы автоматической подачи смазки.

13. Индикация параметры работы системы подачи модифицирующего прутка в желоб.

14. Индикация состояния компонентов системы перед началом литья.

15. Индикация уровня металла в распределителе.

Система ультразвукового тестирования

Специальная методика Ultrex, разработанная фирмой Almex USA, позволяет проводить ультразвуковой контроль качества продукции по двум категориям: определение трещинообразования в процессе литья плоских и круглых слитков и ультразвуковая инспекция готовой продукции.

Первая определяет поверхностные трещины и трещины в середине слитка, тем самым значительно снижая стоимость производства. В зависимости от ситуации, оператор либо останавливает трещинообразование, либо прекращает литье, а вторая методика была специально разработана для проверки полуфабрикатов, идущих на изготовление деталей авиационной промышленности. Проверка проводится после механической обработки. Дефекты размером от 75 микрон являются достаточно большими, чтобы повлиять на качество конечной продукции, поскольку размер дефекта увеличивается в процессе термо-механической переработки.

Технико-экономическое обоснование от внедрения нового агрегата

Экономическая целесообразность нововведения устанавливается при рассмотрении базового процесса и предлагаемого нового процесса. Определяется по минимуму приведенных затрат.



где З_прi - приведенные затраты на единицу изделия по i - му варианту;

C_i - себестоимость изготовления единицы продукции по i- му варианту;

Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных затрат;

К_i - капиталовложения в расчете на единицу изделия по i - му варианту;

где К_i - общие затраты на изготовление единицы продукции по i - му варианту;

N_гi - годовая программа выпуска по i - му варианту

Затем определяется отношение:

где С=(С_баз - С_нов) - разность себестоимости изготовления единицы продукции по базовому и новому варианту;

К=К_нов - К_баз - разность капитальных затрат на единицу изделия по новому и базовому варианту;

Экономический эффект считается по формуле:

Заключение

В дипломном проекте спроектирован литейный цех литья круглых полых и сплошных слитков из сплавов 7175, АД1, 6082. Разработан технологический процесс производства литых заготовок из указанных сплавов. Подобрано необходимое количество оборудования, приведены его основные характеристики.

В записке представлен расчет стоимости оборудования, рассчитана себестоимость процесса и определено необходимое количество обслуживающего персонала. Разработаны необходимые меры по защите от вредных факторов производства, рассчитан коэффициент опасности производства.

В специальной части дипломной записки спроектирована новая литейная установка, конструкция кристаллизатора с тепловой насадкой, которая позволяет отливать слитки лучшего качества, и успешно внедрена в производство на ОАО СМЗ. Внедрение этой установки позволило модернизировать технологический процесс, снизить себестоимость продукции, увеличить выход годного и получить значительный экономический эффект от ее внедрения.

Приведены расчетные данные по требуемым разделам проекта для специальности 150106. Представлен необходимый графический материал, облегчающий усвоение материала.

Список используемой литературы

1. Алюминиевые сплавы. Плавка и литье алюминиевых сплавов. Справочник./ Под общей редакцией Добаткина В.И. - М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

2. Захаров А.М. Промышленные сплавы цветных металлов; фазовый состав и структурные составляющие. М.: Металлургия, 1989. - 256 с.

3. ГОСТ 4784-97. Межгосударственный стандарт. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. - М.: Издательство стандартов, 1999. - 12 с.

4. Мальцев М.В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1970. 568 с.

5. Мельников А.А., Бунова Г.З. Технология термообработки алюминиевых полуфабрикатов. Учебное пособие. Самара, СГАУ, 1996. - 87 с.

6. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А.. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. Учебник для ВУЗов. М.: МИСИС, 1999. - 416 с.

7. Авиационные материалы. Справочник в 9 томах. Т.4. Часть 1./ Под общей редакцией д.т.н. Шалина Р.Е. - М.: ОНТИ, 1982. - 1150 с.

8. Колобнев И.Ф. Термическая обработка алюминиевых сплавов. М.: Металлургиздат, 1961. - 416 с.

9. ГОСТ 11069-74. - Государственный стандарт. Алюминий первичный. - М.: Издательство стандартов, 1998. - 8 с.

10. Фридляндер И.Н. Высокопрочные деформируемые алюминиевые сплавы. М.: ОБОРОНГИЗ, 1960. - 292 с.

11. Колачев Б.А., Габидуллин Р.М., Пигузов Ю.В. Технология термической обработки цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1992. - 272 с.

12. Сосненко М.Н. Шихтовщик литейного цеха. М.: «Высшая школа», 1972. - 231 с.

13. Юдкин В.С. Производство и литье сплавов цветных металлов. Ч.2. Технологические основы процессов литья цветных металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1971. - 424 с.

14. Пикунов М.В. Плавка металлов, кристаллизация сплавов, затвердевание отливок. Учебное пособие для ВУЗов. - М.: МИСИС, 1997. - 376 с.

15. Промышленные алюминиевые сплавы. Справочное издание./ Под редакцией Алиева С.Г., Альтман Н.Б., Амбарцумян С.М. и др. М.: Металлургия, 1984. - 528 с.

16. Горшков И.Е. Литье слитков цветных металлов и сплавов. М.: Металлургиздат, 1952. - 416 с.

17. Липницкий А.М., Морозов И.В., Яценко А.А. Технология цветного литья. М.: Машиностроение, 1986. - 225 с.

18. Городничий Н.И. Литейное производство цветных металлов и сплавов. М.: металлургия, 1989. - 104 с.

19. Охрана труда в машиностроении./ Под редакцией Белова С.В. М.: Машиностроение, 1983. - 430 с.

20. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для ВУЗов./ Под редакцией Белова С.В. 2-е издание исправленное и дополненное. М.: «Высшая школа», 1999. - 448 с.

21. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. 5-е издание исправленное и дополненное. М.: Энергоиздат, 1982. - 800 с.

22. Справочник по гигиене труда./ Под редакцией Карпова Б.Д. и Коваленко В.Е. М.: Медицина, 1986. - 536 с.

23. ГОСТ Р 12.4.026-2001 «ССБТ. Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сигнальная. Назначение и правила применения. Общие технические требования и характеристики. Методы испытаний».

24. ГОСТ 12.4.045-87 «ССБТ. «Костюмы мужские для защиты от повышенных температур. Технические условия».

25. ГОСТ 12.4.207-99 «ССБТ. Каски защитные. Общие технические требования. Методы испытаний».

26. ГОСТ 12.4.010-75 «ССБТ. Средства индивидуальной защиты. Рукавицы специальные. Технические условия».

27. ГОСТ 12.4.013-97 «ССБТ. «Очки защитные. Общие технические условия».

28. ГОСТ 12.4.023-84 «ССБТ. Щитки защитные лицевые. Общие технические требования и методы контроля.»

Приложение А

Технологические параметры литья слитков из сплава В95 в кристаллизатор с тепловой насадкой.

Марка сплава	В95	Параметры	Значение	Допуск
Диаметр, мм	660	Скорость литья в установившемся режиме, мм/мин	19,9
Номер рецепта	0000-0660-0095-1	Скорость подачи прутка Al-Ti-B, м/мин	0,3
	Температура расплава в желобе, град	695	10
Применяется для отливки сплавов	Температура воды в кристаллизаторе, град	30	5
7075, 7175, В95, В95пч, В95оч, 1933	Уровень металла, мм	75	25
	Начальная скорость подачи воды, куб.м/час	60	15
Длина дистанционных втулок, мм	185	Способ распределения воды	всего
		Способ поддержания воды в приямке	последный
Шаг	Скорость литья, мм/мин	Общий объем воды, куб.м/час	Время платформы в остановке, сек	Время платформы в движении, сек
1	20,5	60	30	15
2	20,5	60	15	15
3	20,5	60	5	20
4	20,5	60	5	60
5	20,5	60	5	120
6	20,5	60	5	60
7	20,5	60	5	60
8	20,5	60	5	60
9	20,5	60	5	150
10	20,5	60	5	60
11	20,5	60	5	30
12	20,5	60	5	30
13	20,3	60	5	30
14	20,1	60	5	60
15	20,1	60	0	30

Размещено на Allbest.ru