Проектирование линии производства стального литья

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  автономное образовательное учреждение

высшегопрофессионального образования

«Уральский федеральный  университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»

Нижнетагильский технологический  институт (филиал)

Департамент базового образования

 

Кафедра металлургических технологий

 

 

                                                                             Оценка работы____________

 

 

 

 

 

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИНИИ 

ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНОГО  ЛИТЬЯ

Курсовая работа

150404.000000.000

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель                                                    О.В. Обухова

Студент                                                                                       А.А. Перескокова

490602 – ММиО

 

 

 

 

2013

 

Содержание

Введение……………………………………………………………………….3

1. Технологическая линия получения чугуна……………………………….6

2.Доменный процесс……………………………………................................10

3.Технологическая линия получения стали в конвертере…………………15

4.Технологическая линия легирования стали в ДСП………………………18

5.Отливка заготовки…………………………………………………………..20

Заключение…………………………………………………………………....23

Расчет эксцентриковой выбивной решетки………………………………....24

Спец. вопрос…………………………………………………………………..26

Приложение 1…………………………………………………………………32

Приложение 2…………………………………………………………………33

Приложение 3…………………………………………………………………34

Приложение 4…………………………………………………………………35

Библиографический список………………………………………………….36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

      В металлургический комплекс входят черная и цветная металлургия, охватывающие все стадии технологических процессов: от добычи и обогащения сырья до получения готовой продукции. Металлургический комплекс – это взаимообусловленное сочетание следующих технологических процессов: добыча и подготовка сырья к переработке (добыча, обогащение, агломерирование, получение необходимых концентратов и др.); металлургический передел – основной технологический процесс с получением чугуна, стали, проката черных и цветных металлов, труб и др.; производство сплавов; утилизация отходов основного производства и получение из них различных видов продукции.

Литейное производство, это одно из основных отраслей современного машиностроения. Почти все машины и приборы имеют литые детали – станки и прокатные станы, автомобили и самолеты, тракторы и локомотивы, гидротурбины и видеотехника и т.д.

Перспективность литейной технологии изготовления заготовок и деталей различного назначения обусловлена надежностью и универсальностью, позволяющими получать изделия из различных сплавов массой от граммов до сотен тонн с размерами от десятков миллиметров до десятков метров.

Из всего объема отливок  более 80 % изготавливаются в разовых  песчано-глинистых формах. Этот метод относительно простой способ получения отливок. Из песчано-глинистых смесей можно получать отливки весьма сложной конфигурации массой от нескольких граммов до десятков тонн из различных сплавов как в условиях единичного, так и серийного и массового производства

 

 

Схема литья в песчано-глинистые  формы

Рис.1

 

Задача проекта: найти оптимальный производственный комплекс, в состав которого будут входить лини: добычи, подготовки, получения чугуна, стали, доведения до нужного хим.состава, получения отливки.

Характеристики детали:

Деталь "заготовка колеса", изготавливается из стали 20ХН3А ГОСТ 4543-71 с габаритными размерами 594мм×370мм×360мм. Масса отливки 200 кг, преобладающая  толщина стенки 80 мм. Деталь относится  к отливкам IV группы сложности. Химический состав и свойства данной стали приведены  в табл. 1.1

Таблица 1.1 – Химический состав и механические свойства стали 20ХН3А ГОСТ 4543-71

Химический состав в % материала 20ХН3А

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0.17 - 0.24	0.17 - 0.37	0.3 - 0.6	2.75 - 3.15	до 0.025	до 0.025	0.6 - 0.9	до 0.3
0.17 - 0.24	0.17 - 0.37	0.3 - 0.6	2.75 - 3.15	до 0.025	до 0.025	0.6 - 0.9	до 0.3

 

Механические  свойства при Т=20^oС материала 20ХН3А .

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Пруток, ГОСТ 4543-71	Ø 15		930	735	12	55	1080	Закалка и отпуск

 

Физические  свойства материала 20ХН3А .

T	E 10- 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	2.12		36	7850		270
100	2.04	11.5	35	7830	494	300
200	1.94	11.7	34		507	350
300	1.88	12	33	7760	523	450
400	1.69	12.6	33		536	550
500	1.69	12.8	31		565	650
600	1.53	13.2	31	7660	586
700	1.38	13.6	30		624
800	1.32	11.2	28		703
T	E 10- 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9

 

Сталь 20ХН3А применяется: Шестерни, валы, втулки, силовые шпильки, болты, червяки, муфты и другие цементируемые  детали, к которым предъявляются  требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой  поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах.

1. Технологическая линия  получения чугуна

         Для производства чугуна нужны железная руда, топливо и флюсы. Среди металлов железо занимает третье место по распространенности в земной коре (4,2 %) после кремния(26 %) и алюминия(7,4 %). Железо в недрах земли в чистом виде не встречается. Оно входит в состав горных пород в различных химических соединениях. В природе известно более 300 разновидностей горных пород, содержащих железо, но далеко не все они представляют собой железные руды. Железными рудами принято называть такие горные породы, из которых экономически выгодно извлекать железо методом плавки. Экономическая целесообразность извлечения железа из руд зависит от уровня развития техники и характеристики месторождений.

        На Урале известно более 75 больших и малых месторождений железных руд. Часть открытых месторождений Урала еще недостаточно изучена и на балансе не состоит. Большинство железорудных месторождений Урала давно и интенсивно эксплуатируется и в значительной мере уже выработано. Их остаточные запасы весьма ограничены.

 Рассмотрим более детально важнейшие железорудные районы и месторождения Урала.

 На северном Урале расположен Северо-Ивдельский железорудный район, включающий месторождения Северной и Лангуро-Самской групп, а также Масловское месторождение. Эти месторождения служили рудной базой Серовского металлургического завода, часть из них разрабатывалась открытым способом Полуночным и Марсятским рудоуправлениями. Месторождения представлены магнетитами, мартитами и бурыми железняками. Содержание железа изменяется в широких пределах, составляя 45-50 % для магнетитовых и мартитовых руд и 32-40 % для бурых железняков. Магнитные железняки содержат значительное количество (до 1,40 %) серы. Содержание фосфора не превышает 0,2 %.

Там же (в Серовском и Североуральском районах Свердловской области) расположена Богословская группа мелких месторождений (в нее входят Ауэрбаховский, Воронцовский, Покровский, Баяновский, Северо-Песчанский и другие рудники). месторождения также представлены магнетитовыми рудами, красными и бурыми железняками.

 Содержание железа в рудах месторождений Богословской группы также изменяется в широких пределах от 40 до 58 % для магнитных железняков и гематитовых руд и 32-40 % для бурых железняков. В рудах отмечается повышенное содержание меди, а в руде Ауэрбаховского месторождения – хрома. Содержание фосфора обычно не превышает 0,1 %, но некоторые из руд имеют повышенное содержание серы (до 3,8 %). 

Месторождение еще слабо  разведано и изучено, особенно в  отношении технологии подготовки руд  к плавке и самой плавки. Наиболее вероятным и эффективным способом их обогащения является пирометаллургический метод. Этот метод заключается в  том, что в процессе восстановительного обжига руды значительная часть железа переходит в металлическое состояние. Последующая магнитная сепарация  обоженного продукта позволяет получать концентрат, содержащий 81,2-81,5 % железа, в том числе 77,3-79,7 % железа металлического при высокой степени его извлечения. Около 75 % хрома переходит в хвосты, из которых его можно извлекать другими методами. Никель на 77-82,5 % переходит в концентрат. Однако это технология относительно дорогая. Окончательного решения по использованию руд этого месторождения пока нет.

 В северо-восточной части Свердловской области находится Алапаевская группа небольших месторождений, представляющих рудную базу Алапаевского и Верхне-Синячихинского металлургических заводов. Руды представлены бурыми железняками со средним содержанием железа для различных месторождений в пределах 38-41 % , чистыми по сере (в среднем 0,02 %). Содержание фосфора не превышает 0,1 %. В пустой породе преобладают кремнезем и глинозем. Балансовые запасы руд этой группы составляли около 58,6 млн. т. В настоящее время добыча руд не ведется.

 Тагило-Кушвинский железорудный район включает в себя 11 относительно небольших месторождений (Высокогорское, Лебяжинское, Гороблагодатское и др.). Общие балансовые запасы руд этого района составляют около 1,09 млрд. т. Месторождения этого района относятся к месторождениям скарнового типа, представлены преимущественно магнетитовыми и в меньшей степени полумартитовыми и мартитовыми рудами. Незначительное распространение имеют бурые железняки. Среднее содержание железа по типам руд и месторождениям колеблется в широких пределах (от 32 до 55 %).

В Тагило-Кушвинском районе находится также Волковское месторождение комплексных железованадиевомедных и фосфорных руд. В среднем они содержат (в %): Fe 18,0; Cu 0,8; P2O5 5,57; V 0,26; SiO2 35,4; CaO 12,8; Al2O3 12,4. Месторождение разрабатывается красноуральским медеплавильным комбинатом с начала 80-х годов.

Качканарский железорудный район представлен двумя крупными месторождениями комплексных титаномагнетитовых руд: Гусевогорским и собственно Качканарским. Балансовые запасы руд этих месторождений составляют 11,54 млрд. т, из них 6,85 млрд. т – разведанных. По своему генетизу эти месторождения относятся к магматическому типу. Руды бедные, вкрапленные, содержание железа в них составляет 16-17 %. Основными железорудными минералами в них являются магнетит и ильменит. В малых количествах присутствует гематит. Ильменит образует тончайшие включения в магнетите. Содержание диоксида титана в руде составляет 1,0-1,3 %. Кроме железа и титана в рудах присутствует ванадий (около 0,14 % V2O5). Положительным является высокая основность (до 0,6-0,7) пустой породы. Руды чистые по сере и фосфору.

Рассмотрев месторождения  на Урале, добыча руды будет проводиться в Качканарском месторождении. Оно является наиболее выгодным по своему географическому местоположению, относительно близко, что позволит сократить транспортные расходы. Также это единственное месторождение на Урале , где руда уже оснащена ванадием, что позволит нам сократить  время и дополнительные затраты при дальнейшем производстве чугуна и стали. Добыча руды будет осуществляться открытым способом с погрузкой экскаваторами ЭКГ-8(10).