Физико-механические свойства тугоплавких соединений

Общие требования безопасности к производственным процессам определены ГОСТ 12.3.002-75* (СТ СЭВ 1728-79). Основными требованиями безопасности к технологическим процессам являются устранение непосредственного контакта работающих с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами, готовой продукцией и отходами производства, оказывающих вредное действие; замена технологических процессов и операций, связанных с возникновением опасных и вредных производственных факторов, процессами и операциями, при которых указанные факторы отсутствуют или обладают меньшей интенсивностью; комплексная механизация и автоматизация производства, применение дистанционного управления технологическими процессами и операциями при наличии опасных и вредных производственных факторов; герметизация оборудования; применение средств коллективной защиты работающих; рациональная организация труда и отдыха с целью профилактики монотонности и гиподинамии, а также ограничения тяжести труда; своевременное получение информации о возникновении опасных и вредных производственных факторов на отдельных технологических операциях (системы получения информации о возникновении опасных и вредных производственных факторов необходимо выполнять по принципу устройств автоматического действия с выводом на системы предупреждающие сигнализацией); внедрение систем контроля и управления технологическим процессом, обеспечивающих защиту работающих и аварийное отключение производственного оборудования; своевременное удаление и обезвреживание отходов производства, являющихся источниками опасных и вредных производственных факторов, обеспечение пожаро- взрывобезопасности.

При определении необходимых средств защиты следует руководствоваться указаниями соответствующих разделов стандартов ССБТ по видам производственных процессов и группам производственного оборудования, используемым в этих процессах. Перечень стандартов применительно к процессам дается в ежегодно издаваемых указателях Госстандарта.

Требования безопасности при проведении технологического процесса должны быть предусмотрены в технологической документации. Контроль полноты изложения этих требований должен осуществляться в соответствии с указаниями РД 50-134-78. Мероприятия по обеспечению пожаробезопасности производственных процессов определены ГОСТ 12.1.0 004-76*, взрывобезопасности ГОСТ 12.1.010-76*.

Производственные здания и сооружения в зависимости от выбранного архитектурно-строительного и объемно-планировочного решения могут влиять на формирование условий труда в части освещения, шума, микроклимата, загазованности и запыленности воздушной среды, производственных излучений. Кроме того, неправильное цветовое или архитектурное решение интерьера приводит к неблагоприятному психологическому воздействию на работающих.

В производственном помещении условия труда зависят от таких факторов, как размещение технологического оборудования, организация рабочего места, используемое сырье и заготовки, готовая продукция.

Уровня опасных и вредных производственных факторов на рабочих местах должны соответствовать требованиям стандартов безопасности по видам опасных и вредных факторов. Рабочие места должны иметь уровни и показатели освещенности, установленные действующими строительными нормами и правилами СНиП II - 4-79. Правильная организация рабочих мест предполагает учет эргономических требований (экономию движений, исключение неудобных поз при обслуживании оборудования и пультов управления, правильную компоновку последних), предусмотренных ГОСТ 12.2.049-80 "Оборудование производственное. Общие эргономические требования". Производственное оборудование должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003-74* и ГОСТ 12.2.049-80.

Размещение производственного оборудования, исходных материалов, заготовок, полуфабрикатов, готовой продукции и отходов производства в производственных помещениях и на рабочих местах недолжно представлять опасности для персонала. Расстояния между единицами оборудования, а также между оборудованием и стенами производственных зданий, сооружений и помещений должно соответствовать требованиям действующих норм технологического проектирования, строительным нормам и правилам.

Хранение исходных материалов, заготовок, полуфабрикатов, готовой продукции и отходов производства должно предусматривать применение способов хранения, исключающих возникновение опасных и вредных производственных факторов; использование безопасных устройств для хранения; механизацию и автоматизацию погрузочно-разгрузочных работ.

При транспортировании исходных материалов, заготовок, полуфабрикатов, готовой продукции и отходов производства необходимо обеспечивать использование безопасных транспортных коммуникаций; применение средств перемещения грузов, исключающих возникновение опасных и вредных производственных факторов; механизацию и автоматизацию перевозки. При этом следует учитывать требования ГOCТ 12.2.022-80 "Конвейеры. Общие требования безопасности" и ГОСТ 12.3.020-80 "Процессы перемещения грузов на предприятиях. Общие требования безопасности" и рекомендаций.

К факторам, определяющим условия труда, относятся также рациональные методы технологии и организации производства; в частности, большую роль играет содержание труда, формы построения трудовых процессов, степень специализации работающих при выполнении производственных процессов, выбор режимов труда, психологический климат в коллективе, организация санитарно-бытового обеспечения работающих в соответствии со СНиП II - 92-76.

В формировании безопасных условий труда большое значение имеет учет медицинских противопоказаний к использованию персонала в отдельных технологических процессах, а также обучение и инструктаж по безопасным методам ведениям работ. К лицам, допускаемым к участию в производственном процессе, должны предъявляться требования соответствия их физиологических, психофизиологических, психологических и в отдельных случаях антропометрических данных характеру работы. Проверка состояния здоровья работающих должна проводится как при допуске их к работе, так и периодически.

Лица, допускаемые к участию в производственном процессе, должны иметь профессиональную подготовку (в том числе по безопасности труда), соответствующую характеру работ. Обучение работающих безопасности труда проводят на всех предприятиях и в организациях независимо от характера и степени опасности производства.

Основными направлениями обеспечения безопасности труда должны быть комплексная механизация и автоматизация производства. Их реализация создает условия для коренного улучшения условий труда, роста производительности труда и качества продукции, способствует ликвидации различия между умственным и физическим трудом. Однако при автоматизации необходимо учитывать психофизиологические факторы, т.е. согласование функций автоматических устройств с деятельностью человека - оператора. В частности, необходим учет антропометрических данных последнего и его возможностей к восприятию информации [23].

6. Технико-экономическое обоснование производства огнеупорных карбидокремниевых плит на нитридной связке

Техническая целесообразность применение футеровки в виде карбидокремниевых плит на нитридной связке в ваннах с расплавами металлов значительно повышает их производительность. Благодаря повышенной теплоотдаче через стенки возрастает срок службы футеровки, так как на стенках образуется гарнисаж из застывшего электролита, который защищает футеровку.

Огнеупорную футеровку в виде плит из карбида кремния на нитридной связке можно изготавливать методом порошковой металлургии как с применением технологий печного обжига или спекания при высоких температурах, так и с применением технологии нового поколения - получения перспективных огнеупорных материалов с применением процессов технологического горения или самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

В качестве объекта изучения были выбраны огнеупорные карбидокремневые плиты. Объектом замены выступают карбидокремневые плиты на кремнеземистой связке (базовый вариант), которые будут заменены на карбидокремниевые плиты на нитридной связке (новый вариант).

Основным критерием функционирования выбирается долговечность (стойкость) работы.

Для реализации замены потребуются капитальные вложения в размере 300.000 рублей для организации участка по производству плит на нитридной связке. Расчет годового экономического эффекта от производства огнеупорных карбидокремниевых плит на нитридной связке производится по следующей формуле:

Э_г = (1)

где n - количество изделий в партии, шт;

C₁, C₂ - цена изделий базового и нового варианта, руб.;

L - коэффициент повышения стойкости;

E_H - нормативный коэффициент эффективность капитальных вложений;

K - капитальные вложения на освоения изделий по новому варианту, руб.

Коэффициент повышения стойкости определяется по формуле:

L = (2)

где T₂, T₁ - срок службы изделия по базовому и новому варианту.

Таблица 15 - Исходные данные для расчета годового экономического эффекта

Рассчитаем коэффициент повышения стойкости:

L = 75600 / 20160 = 3,75.

Определяем годовой экономический эффект:

Э_г = 1000 (1121 3,75-3086) - 0,15 300000 = 1072750 руб.

Таким образом, произведенные расчеты позволяют сделать вывод о том, что производство огнеупорных карбидокремниевых плит на нитридной связке является экономически выгодным. Годовой экономический эффект составит 1072750 рублей.

Заключение

1. В настоящее время в различных отраслях техники широко применяются разнообразные материалы на основе карбида кремния. Большинство этих материалов представляют собой гетерогенные композиции, в которых отдельные зерна SiC цементированы связками, отличающимися по своему составу и физико-химическими свойствами от основной фазы.

Эти связки необходимы для облегчения условий получения материала из него или для достижения заданных физических свойств и эксплуатационных характеристик. В последнем случае свойства материала зависят от содержания фазовых составляющих, их размеров, характера распределения, природы межфазного взаимодействия. В свою очередь указанные факторы определяются технологическими особенностями получения тех или иных материалов.

2. Условия эксплуатации определяют выбор того или иного материала, обладающего требуемым комплексом физико-химических свойств, которые реализуются при определенной технологии, приводящей к образованию заданного состава и структуры.

3. Разработка новых технологических процессов и синтез материалов с особыми структурами связаны с улучшением свойств и побуждают к изысканию новых областей применения таких материалов. Это указывает на тесную связь между структурой, свойствами, методом получения и областями использования различных материалов, в частности карбидокремниевых. В этой связи, можно классифицировать известные карбидокремниевые материалы по способам получения, составам, типам микроструктур и свойствам.

4. Карбидокремниевые материалы делятся на 10 основных типов, отличающихся друг от друга составами, структурой, технологическими особенностями получения и свойствами.

5. Проведены комплексные исследования карбидокремниевых огнеупоров отечественного и импортного производства. Проведен количественный микроскопический анализ на содержание пор в поверхности шлифа по методу А.А. Глаголева - определение фазового состава сплавов точечным методом, при этом сделаны допущения, что поры - это одна фаза, а все другие составляющие - вторая фаза.

6. В результате проведения комплекса совместных исследований ОАО ВАЗ и ВИСТех ВолгГАСУ разработаны технологические рекомендации для изготовления карбидокремниевых изделий на нитридной связке. Определены основные требования к выпускаемой продукции.

7. Выданы практические рекомендации по применению карбидокремниевых огнеупоров на нитридной связке:

- результаты полупромышленных и промышленных испытаний карборундовых огнеупоров на нитридной связке свидетельствуют об их пригодности для боковой футеровки алюминиевых электролизеров.

8. Проведено технико-экономическое обоснование производства огнеупорных карбидокремниевых плит на нитридной связке. В качестве объекта изучения были выбраны огнеупорные карбидокремневые плиты. Объектом замены выступают карбидокремневые плиты на кремнеземистой связке (базовый вариант), которые будут заменены на карбидокремниевые плиты на нитридной связке (новый вариант). Основным критерием функционирования выбирается долговечность (стойкость) работы.

Произведенные расчеты позволяют сделать вывод о том, что производство огнеупорных карбидокремниевых плит на нитридной связке является экономически выгодным. Годовой экономический эффект составит 1072750 рублей.

Список литературы

1. Самсонов, Г.В. Тугоплавкие соединения / Г.В. Самсонов, И.М. Виницкий. - Москва, 1976. - 560 с.

2. Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов. - Обнинск: Технология, 1998. - 106 с.

3. Павлов, П.В. Механизм перехода б- в в-Si₃N₄ при отжиге / П.В. Павлов, Н.В. Белов // Доклады АН СССР. - 1978. - Т. 241. - С. 825-827.

4. Анциферов, В.Н. О "перескоковом" механизме перехода в Si₃N₄ / В.Н. Анфиногенов, В.Г. Гилеев // Кристаллография. - 1986. - Т. 31. - №6. - С. 1212-1213.

5. Marhad P.R., Lautent Y., Lang I. Structure de nitride de silicium б //Acta Crust. - 1969. - V. 25. - P. 2157-2160.

6. Неметаллические тугоплавкие соединения / Т.Я. Косолапова [и др.]. - М.: Металлургия, 1985. - 224 с.

7. Шаяхметов, У.Ш. Композиционные материалы на основе нитрида кремния и фосфатных связующих / У.Ш. Шаяхметов. - М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999. - 128 с.

8. Андриевский, Р.А. Нитрид кремния и материалы на его основе / Р.А. Андриевский, И.И. Спивак. - М.: Металлургия, 1984. - 136 с.

9. Хейдемане, Г.М. Неорганические материалы / Г.М. Хейдемане, Я.П. Грабис, Т.Н. Миллер // Изв. АН СССР. - 1979. - Т. 15. - № 4. - С. 595-598.

10. Андриевский, Р.А. Получение порошков и изделий из нитрида кремния / Р.А. Андриевский, И.И. Спивак. - М.: Цветметинформация, 1980. - 48 с.

11. Ходаков, Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов / Г.С. Ходаков. - М.: Стройиздат, 1972. - 240 с.

12. Herbell T.P., Glasgow T.K. // Amer. Soc. Bull. 1979. V. 58. № 12. P. 1172-1174; 1184.

13. Акунов, В.И. Струйные мельницы / В.И. Акунов. - М.: Машиностроение, 1967. - 136 с.

14. Ершова, Н.И. Исследование возможности применения материала Si₃N₄ - BN в сепараторах подшипников / Н.И. Ершова, И.Ю. Келина, З.В. Павлова // Конструкции из композиционных материалов. - М.: НПО прикладной механики. - 1993. - № 4. - С. 36-39.

15. Исследование применимости нитридной керамики в деталях пресс-форм формования стекол / Н.И. Ершова // Конструкции и технология получения изделий из неметаллических материалов. - Обнинск: Технология, 1992. - С. 11.

16. Нитрид кремния в электронике / Белый В.И. [и др.]. - Новосибирск: Наука, 1982. - 180 с.

17. 17 Japan Ind. And Technol. Bull. 1979. V. 7. № 3. P. 8-12, (цит. По РЖ Химия. 1980. № 1М 41).

18. Конструкции и технологии получения изделий из металлических материалов. Обнинск: ОНПО Технология, 1998. - 106 с.

19. Ткачев, И.И. Горячепрессованная керамика из ультрадисперсных крмпозиционных порошков / И.И. Ткачев // Огнеупоры. - 1994. - № 2. - С. 13-20.

20. Микроволновое спекание керамики на основе нитрида кремния / Параносенков В.П. [и др.]// Огнеупоры и техническая керамика. - 1997. - № 1. - С. 11-13.

21. Гаршин, А.П. Изучение механизма взаимодействия нитрида кремния с кислородом и азотом при нагревании и процессы дефектообразования в системах Si₃N₄ - газ / А.П. Гаршин, В.Е. Швайко-Швайковский // Огнеупоры и техническая керамика. - 1998. - № 9. - С. 7-12.

22. Келина, И.Ю. Микроструктура и свойства композиционных керамических материалов на основе Si₃N₄ / И.Ю. Келина, В.А. Дробинская, Л.А. Плясункова // Огнеупоры и техническая керамика. - 1998. - С. 23-26.

23. Безопасность производственных процессов: справочник / под ред. С.В. Белова. - М.: Машиностроение, 1985. - 448 с.

24. Технология керамики и огнеупоров / П.П. Будников [и др.]. - М.: Строительные материалы, 1962. - 709 с.

25. Заявка № 49-39888 Япония, МКИ С 04 В 35/58. Способ изготовления огнеупорного материала, содержащего нитрид кремния. / Опубл. 1974г., 29 октября, № 2-998.

26. Заявка № 49-44090 Япония, МКИ С 04 В 35/56. Изготовление карборундовых огнеупоров. / Опубл. 1974г., 26 ноября, № 2-1103.

27. Заявка № 50-27852 Япония, МКИ С 04 В 35/58. Огнеупорный материал на основе нитрида кремния. / Опубл. 1975г., 10 сентября, № 2-697.

28. Заявка № 57-34234 Япония, МКИ С 04 В 35/56. Огнеупор на основе карбида кремния. / Опубл. 1982г., 21 июля, № 3-856.

29. Заявка № 58-18346 Япония, МКИ С 04 В 35/56, 41/04. Карбидокремниевый огнеупор, обладающий повышенной термостойкостью в атмосфере азота. / Опубл. 1983г., 12 апреля, № 3-459.

30. Заявка № 58-18347 Япония, МКИ С 04 В 35/56. Способ изготовления карбидкремниевого обожженного огнеупора. / Опубл. 1983г., 4 декабря, № 3-459.

31. Заявка № 58-57391 Япония, МКИ С 04 В 35/56, 35/66. Карбидокремниевая огнеупорная смесь. / Опубл. 1983г., 20 декабря, № 3-1435.

32. Заявка № 60-26074 Япония, МКИ 4 С 04 В 35/56, 35/38. Способ изготовления огнеупорных изделий на основе карбида кремния. / Опубл. 1985г., 21 июня, № 3-652.

33. Патент № 4 039 340 США, МКИ С 04 В 35/58. Высокопрочные термостойкие огнеупорные материалы. / Опубл. 1977г., 2 августа, т. 961, № 1.

34. Патент № 4 578 363 США, МКИ С 04 В 35/36. Карборундовые огнеупоры, содержащие модифицированную связку на основе нитрида кремния. / Опубл. 1986 г., 25 марта, т. 1064, № 4.

35. Патент № 4 836 965 США, МКИ С 04 В 35/36. Способ изготовления огнеупоров для печей. / Опубл. 1989г., 6 июня, т. 1103, № 1.

36. Патент № 4 836 965 США. Способ изготовления огнеупоров для печей.

37. Патент № 892 340 Великобритания, МКИ С 04 В 35/58. Огнеупоры из карбида кремния. / Опубл. 1957 г., 12 августа, № 25 208.

38. Сагалевич, Ю.Д. Состояние и перспективы развития производства новых эффективных видов огнеупорных изделий / Ю.Д. Сагалевич, В.А. Кононов //Огнеупоры. - 1990. - № 5. - С. 1-6.

39. Соловушкова, Г.Э. Состояние дел и тенденции развития огнеупоров основного состава для черной металлургии / Г.Э. Соловушкова // Огнеупоры. - 1991. - № 1. - С. 35-39.

40. Стрелов, К.К. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов / К.К. Стрелов. - М.: Металлургия, 1985.

41. Хван, Т.А. Безопасность жизнедеятельности / Т.А. Хван, П. А Хван. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2005. - 414 с.

42. Белов, С.В. Безопасность жизнедеятельности / С.В. Белов. - М.: Высшая школа, 2004. - 606 с.

43. Арустамов, Э.А. Безопасность жизнедеятельности / Э.А. Арустамов. - Москва.: Дашков и Ко, 2006. - 476 с.

44. Безопасность технологических процессов и производств. (Охрана труда) / П.П. Кукин [и др.]. - М.: Высшая школа, 1999. - 318 с.

45. Смирницкий, Е.К. Экономические показатели промышленности / Е.К. Смирницкий. - М.: Экономика, - 1980. - 432 с.

Размещено на Allbest.ru