Проект участка индукционных тигельных печей для выплавки паспортных сталей производительностью 395 т/год с разработкой комплекса природоохранных мероп

Рабочие процессы в современных машинах характеризуются высокими значениями температур, нагрузок, давлений, скоростей. Часто детали машин из обычных конструкционных материалов в таких условиях оказываются неработоспособными. В связи с этим все большее в машиностроении получают конструкционные материалы, обладающие специфическими свойствами и характеризующиеся высокими значениями твердости, прочности, красностойкости, жаропрочности, стойкости против коррозии в различных агрессивных средах. Для обеспечения этих свойств материалы легируются различными элементами.
Одним из важнейших этапов в развитии металлургии было создание и освоение нержавеющих сталей. В 1913 году Гарри Бреарли (Harry Brearley), экспериментировавший с различными видами и свойствами сплавов, обнаружил способность стали с высоким содержанием хрома сопротивляться кислотной коррозии. При изготовлении нержавеющей жаропрочной стали основным легирующим элементом является хром Cr (12-20 %); помимо хрома, нержавеющая сталь содержит элементы, сопутствующие железу в его сплавах (С, Si, Mn, S, Р), а также элементы, вводимые в сталь для придания ей необходимых физико-механических свойств и коррозионной стойкости (Ni, Mn, Ti, Nb, Co, Mo).
Она применяется для сварных конструкций в разных отраслях промышленности, для бытовых приборов, в пищевой промышленности (нержавейка — незаменимый материал для оборудования по обработке, хранению и транспортировке пищевых продуктов),в судостроительной промышлености, в строительстве(нержавеющие конструкции) и архитектуре промышленных зданий и торговых центров, в химической и нефтехимической промышленности. Сталь этой марки является одной из наиболее широко используемых из всех марок стали, а её характеристики делают её универсальной в применении. Роль нержавеющей стали в современной промышленности очень велика, ее ничем невозможно равноценно заменить.
Сталь 12Х18Н10Т (близкие зарубежные аналоги — 304 AISI, 321 AISI) – нержавеющая титаносодержащая сталь аустенитного класса. Химический состав регламентирован ГОСТ 5632-72 нержавеющих сталей аустенитного класса. Преимущества: высокая пластичность и ударная вязкость.
Оптимальной термической обработкой для этих сталей является закалка с 1050оС-1080оС в H2O, после закалки механические свойства характеризуются максимальной вязкостью и пластичностью, не высокими прочностью и твёрдостью.
Аустенитные стали используют как жаропрочные при температурах до 600оС. Основными легирующими элементами являются Cr-Ni. Однофазные стали имеют устойчивую структуру однородного аустенита с незначительным содержанием карбидов Ti (для предупреждения межкристаллитной коррозии. Такая структура получается после закалки с температур 1050оС-1080оС). Стали аустенитного и аустенитно-ферритного классов имеют относительно небольшой уровень прочности (700-850МПа).
О на применяется для сварных конструкций в разных отраслях промышленности, для бытовых приборов, в пищевой промышленности (нержавейка — незаменимый материал для оборудования по обработке, хранению и транспортировке пищевых продуктов),в судостроительной промышлености, в строительстве(нержавеющие конструкции) и архитектуре промышленных зданий и торговых центров, в химической и нефтехимической промышленности. Сталь этой марки является одной из наиболее широко используемых из всех марок стали, а её характеристики делают её универсальной в применении.
В Санкт-Петербурге изделия из стали и сама сталь 12Х18Н10Т изготавливаются на предприятии ОАО «Армалит-1». История ОАО «Армалит-1» как совре¬менного промышленного предприятия берёт своё начало с 1878 года, когда немецким промышленником Р.К.Грошем были основаны литейно-механические мастерские в Санкт-Петербурге. За более чем вековую историю предпри¬ятие не раз меняло название, но специ-ализация остаётся неизменной, так¬же как надёжность и качество продукции.
Предприятие производит и поставляет:
• судовую трубопроводную арматуру;
• стабилизаторы давления в трубопроводных системах;
• резинометаллические амортизаторы АКСС;
• модельную, кузнечно-прессовую, станочную, мери¬тельную оснастку;
• отливки из различных видов сталей, чугуна, бронз и латуней;
• нестандартный режущий инструмент;
• штамповки и поковки;
• термическую обработку;
• механическую обработку литых и штампованных заготовок;
• гидравлические испытания заготовок и деталей;
На предприятии имеется мощное литейное производство, где осуществляется литье сталей и чугунов в различные формы. Основные материалы отливок:
- марки стали (25Л, 35Л, 20ГЛ, 35ХМЛ, 25ХМЛ, 12Х18Н9ТЛ);
- серый высокопрочный и жаростойкий чугун (Сч10 — Сч30, Сч30ф, Вч45 — Вч60, АчВ-1,2, АчС-2,3, ЧС-5, ЧХ-32, др.);
- цветные сплавы на основе меди (Бр08Ц4, Бр010Ф1, БрА9Ж4Н4Мц1, БрА9Ж3, БрА10Ж4, ЛЦ16К4, др.);
Сталь 12Х18Н10Т изготавливается в индукционной электропечи ИСТ- 0,4/0,32, емкостью 0,4 тонны.

ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ….10
1.1.1 ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ 12Х18Н9ТЛ 10
1.1.2 ПОДГОТОВКА К ПЛАВКЕ 10
1.1.3 ПЛАВЛЕНИЕ И РАЗЛИВКА СТАЛИ 14
1.1.4 ХРОНОМЕТРАЖ ПЛАВКИ 15
1.1.5. КОНСТРУКЦИЯ ИНДУКЦИОННЫХ ТИГЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ 17
1.2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИНДУКЦИОННЫХ ТИГЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ 18
1.2.1 ФУТЕРОВКА ИНДУКЦИОННОЙ ТИГЕЛЬНОЙ ПЕЧИ 22
1.2.2 ИНДУКТОР ПЕЧИ 25
1.2.3 КАРКАС ИНДУКЦИОННОЙ ТИГЕЛЬНОЙ ПЕЧИ 29
1.2.4 МАГНИТОПРОВОДЫ И ЭКРАНЫ ИНДУКЦИОННОЙ ТИГЕЛЬНОЙ ПЕЧИ 30
1.2.5 МЕХАНИЗМ НАКЛОНА ИНДУКЦИОННОЙ ТИГЕЛЬНОЙ ПЕЧИ 32
1.2.6 ТИПЫ КОНСТРУКЦИЙ ТИГЕЛЬНОЙ ПЕЧИ 38
1.2.7 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ 38
ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 41
2.1. РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ВЫПЛАВКИ СТАЛИ 12Х18Н9ТЛ 41
2.2 Расчет индукционной тигельной печи 51
2.2.1 Определение геометрических размеров системы индуктор - загрузка 51
2.2.2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ 52
2.2.3 ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ ЧЕРЕЗ СТЕНКУ ТИГЛЯ 53
2.2.4 ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ ИЗЛУЧЕНИЕМ С ЗЕРКАЛА ВАННЫ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА 55
2.2.5 ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ ЧЕРЕЗ ПОДИНУ ТИГЛЯ 55
2.2.6 СУММАРНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ 57
2.3 ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСИЙ РАСЧЕТ ИНДУКЦИОННОЙ ТИГЕЛЬНОЙ ПЕЧИ 58
2.3.1 Расчет мощности источника питания 58
2.3.2 Частота источника питания 59
2.3.3 Расчет параметров системы индуктор – загрузка 59
2.3.4 Расчет числа витков индуктора 62
2.3.5 Расчет водоохлаждения индуктора 63
2.3.6 Расчет конденсаторной батареи 65
2.3.7 Энергетический баланс установки 65
ГЛАВА 3. СПЕЦЧАСТЬ 67
ИСПЫТАНИЕ НА МЕЖКРИСТАЛЛИТНУЮ КОРРОЗИЮ (МКК) 67
Глава 4. Безопасность жизнедеятельности 70
4.1 АНАЛИЗ ВРЕДНЫХ И ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ ПРОИЗВОДСТВА 70
4.2 СТАТИСТИКА АВАРИЙНОСТИ И ТРАВМАТИЗМА 70
4.3 МЕТОДЫ ВЫЯВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОПАСНОСТЕЙ 73
4.4 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ РИСКА ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ 73
4.5 ПРОМЫШЛЕННАЯ САНИТАРИЯ 74
4.6 РАСЧЕТ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СВЕТИЛЬНИКОВ С ЛАМПАМИ НАКАЛИВАНИЯ 78
4.7 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 80
4.9 ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИСХОД ПОРАЖЕНИЯ ТОКОМ 82
4.10 ЗАЩИТНЫЕ СРЕДСТВА 83
4.11 ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ЧЕЛОВЕКУ, ПОРАЖЕННОМУ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ 84
Глава 5. Электротехника 86
Глава 6. Охрана окружающей среды 91
6.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА 91
6.2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НОРМАТИВОВ ПДВ 93
6.3. ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДНОГО ОБЪЕКТА 118
6.3.1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЦЕХА 118
6.4. ХАРАКТЕРИСТИКА ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ПРЕДПРИЯТИЯ 119
6.5. УТИЛИЗАЦИЯ ШЛАКОВ 119
Глава 7. Организация производства 120
7.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ЦЕХА ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ 120
7.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА 120
7.3. ОРГАНИЗАЦИЯ ЗАРАБОТНОЙ ПЛАТЫ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ЦЕХА ВЫПЛАВКИ СТАЛИ 122
7.4. ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ 123
7.5 РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЦЕХА ВЫПЛАВКИ СТАЛИ 124
7.5.1. Расчет численности трудящихся, занятых в цехе выплавки стали 124
7.5.2. Расчет фонда заработной платы 126
7.5.3 Расчет стоимости основных фондов и амортизационных отчислений 130
7.5.4. Расчет затрат по цеху выплавки стали 132
7.5.5 Энергозатраты 133
7.5.6. Калькуляция себестоимости продукции 136
7.6 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 137
Список литературы 138

Дипломный проект посвящен разработке участка высокочастотной тигельной индукционной печи для выплавки нержавеющей стали с годовой производительностью 395,2 тонны.
В дипломном проекте описаны технология производства нержавеющей стали в высокочастотной тигельной индукционной печи и ее конструкция, освещены физико-химические основы производства меди. Произведён расчёт материального баланса процесса выплавки нержавеющей стали, рассчитан тепловой баланс процесса. Рассчитаны основные геометрические размеры печи, количество конденсаторных батарей, а также энергетический и тепловой балансы.
Инженерно-экологическая часть содержит описание района расположения предприятия и его природно-климатических условий. Произведен расчет предельно допустимых выбросов.
Кроме того в дипломном проекте разработана и представлена функциональная схема АСУТП, рассчитаны экономические характеристики по проектируемому отделению. Произведен расчет некоторых показателей по электроснабжению, описываются методы безопасной работы и сохранения благоприятных условий труда для производственных рабочих.

1. Фомин Н. И., Затуловский Л. М. Электрические печи и установки индукционного нагрева. М.: «Металлургия», 1979.
2. Диомидовский Д. А.,, Металлургические печи. М.: «Металлургия», 1970.
3. Егоров А. В. Расчет мощностей и параметров электроплавильных печей.: Учебное пособие для вузов. М.: «МИСИС», 2000.
4. Белоглазов И. Н., Зырянова О. В., Дубовиков О. А., Салтыкова С. Н., Теплотехника. Сборник задач, СПГГИ(ТУ), СПб., 2004.
5. Слухоцкий А. Е., Немков В. С., Павлов Н. А., Бамунер А. В.; Под ред. А.Е. Слухоцкого, Установки индукционного нагрева: Учебное пособие для вузов. Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1981
6. Иванова Л. И., Гробова Л. С., Сокунов Б. А., Сарапулов С. Ф.; Индукционные тигельные печи: Учебное пособие для вузов ГОУ УГТУ – УПИ, Екатеринбург, 2002.
7. Бородулин Г. М., Мошкевич Е. И.; Нержавеющая сталь. М.: «Металлургия», 1973
8. Слухоцкий А. Е.; Индукторы. Производственное издание. Л.: «Машиностроение», 1989
9. Свенчанский А. Д., Евтюкова И.П., Кацевич Л. С., Некрасова Н.М.; Под ред. А.Д. Свенчанского, Электро-технолические промышленные установки. Учебник для вузов. М.: Энергоиздат, 1982
10. Гольдштейн М. И., Грачев С. В., Векслер Ю. Г.; Специальные стали. Учебник для вузов. М.: «Металлургия», 1985
11. Булгакова А. И., Гильманшина Т.Р., Баранов В. Н., Лыткина С.И.; Основы получения отливок из сплавов на основе железа. Методические указания по циклу практических работ. Красноярск, 2011
12. Мащенко А. Ф., Щекин А. В.; Расчет шихты для выплавки легированной стали. Методические указания. Хабаровск: Издательство ХГТУ, 2003
13. ГОСТ 4761-91. Ферротитан. Технические требования и условия поставки., М.: ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ, 1999
14. ГОСТ 1415-93 Ферросилиций. Технические требования и условия поставки., М.: ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ, 1988
15. ГОСТ 4762-71 Силикокальций. Технические условия., М.: ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ, 1988
16. ГОСТ 849-97 Никель первичный. Технические условия, М.: ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ, 2001
17. ГОСТ 6008-90 Марганец металлический и марганец азотированный. Технические условия, М.: ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ, 2002
18. ГОСТ 805-95 Чугун передельный. Технические условия, Минск: МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ, 1999
19. ГОСТ 977-88 Отливки стальные. Общие технические условия., М.: ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ, 2004
20. ГОСТ 24862-81 Порошки периклазовые и периклазоизвестковые спеченные для сталеплавильного производства. Технические условия, М.: ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ, 2004
21. ГОСТ 4626-81 Окатыши флюоритовые. Технические условия, М.: ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ, 2003
22. ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки., М.: Министерство черной металлургии, 1989
23. Технологическая карта «ОАО – «Армалит – 1» для выплавки стали 12Х18Н9ТЛ в индукционной тигельной печи ИСТ – 0,4/0,32
24. Технический паспорт индукционной тигельной печи ИСТ – 0,4/0,32