Проектирование участка изготовления сварочных электродов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРАЗОВАНИЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

«КАМЕНСКИЙ ХИМИКО-МЕХАНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

(ГБОУ СПО РО «КХМТ»)

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

тема проекта: «Спроектировать участок изготовления сварочных электродов марки АНО -21 диаметром 3мм, производительностью 1.5 тонны в смену, детально разработать фазу приготовления шихты»

по дисциплине: Технология производства и переработки пластических масс и эластомеров

Студентки: Елисеевой Юлии Валерьевны

Руководитель: М.О. Галушкина

Содержание

Введение

1. Основная часть

1.1 Выбор и обоснование способа производства

2. Технологическая часть

2.1 Назначение характеристика готовой продукции

2.2 Характеристика сырья и исходных материалов

2.3 Краткое описание технологического процесса

2.3.1 Прим, складирование, хранение материалов

2.3.2 Подготовка материалов

2.3.3 Приготовление сухой шихты

2.3.4 Приготовление жидкого стекла

2.3.5 Приготовление обмазочной массы

2.3.6 Изготовление электродных стержней

2.3.7 Опрессовка электродов

2.3.8 Сушка и прокалка электродов

2.3.9 Сортировка и упаковка

2.4 Описание фазы смешения шихты

2.4.1 Физико-химические основы процесса

2.4.2 Устройство смесителя

2.4.3 Порядок работы на фазе подготовки шихты

2.4.4 Мероприятия по обеспечению выпуска качественной продукции

2.4.5 Автоматизация, управление и контроль технологического процесса на производстве

2.5 Отходы производства и их использование

2.6 Техника безопасности и противопожарная безопасность

3. Расчетная часть

3.1 Расчет материального баланса

3.2 Технологический расчет оборудования

3.3 Компоновка основного оборудования в рабочем помещении

Заключение

Перечень чертежей

Литература

Введение

Проект составлен на основании производства сварочных электродов.

Сварочный электрод - металлический или неметаллический стержень из электропроводного материала, предназначенный для подвода тока к свариваемому изделию.

Сварочный электрод передает электрический ток, который нагревает и расплавляет и электрод, и металлические поверхности, сваривая их вместе. Из тонкой металлической проволоки формируется стержень электрода, тип проволоки меняется в зависимости от того, для какой сварки предназначен электрод.

В развитии металлургии дуговой сварки большой вклад внесли ученые нашей страны. Электрическую дугу открыл в 1802 году профессор физики С.Петербурской медико-хирургической академии В.В. Петров, в 1803 году он впервые описал явление электрической дуги и указал на возможность использования тепла дуги для расплавления металлов. Восстанавливая историческую справедливость, сварщики называют теперь электрическую дугу дугой Петрова.

Благодаря своей универсальности дуговая сварка металлов является важнейшим технологическим процессом изготовления конструкций и ремонтно-восстановительных работ. Надежность и работоспособность изделий, выполненных дуговой сваркой, зависят от качества сварных соединений.

Электродные обмазки впервые применил П.Н. Яблочков в дуговой свече, запатентованной им в 1785 году. Покрытие повышало устойчивость дуги, поддерживало ее постоянную длину, окрашивало пламя свечи в разные цвета.

Исследованиями стабильности дуги занимались Н.Ф. Русаневич, В.И. Дятлов, И.И. Фомин и другие. Инженер М.Д. Кожевников в 1934 году предложил покрытие ВЭТ-26, в состав которого впервые был введен ферромарганец.

Различные типы электродных покрытий позволяют регулировать технологические свойства электродов в широких пределах. В настоящее время выпускается более двухсот различных марок электродов, причем более половины всего выпускаемого ассортимента составляют плавящиеся электроды для ручной дуговой сварки.

Электроды применяют для:

- сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей

с временным сопротивлением разрыву свыше 60 кгс/мм²;

- сварки легированных теплоустойчивых сталей;

- сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами;

- наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.

Материалом для производства сварочных электродов служит проволока сварочная, при этом используется проволока марки СВ08Г2С или СВ08А.

технологический шихта электрод оборудование

1. Общая часть

1.1 Выбор и обоснование способа производства

Сварочный электрод является важным звеном в технологии электродуговой сварки, он предназначен для подвода электрического тока к объекту сварки. Сегодня существует множество типов и марок сварочных электродов, имеющих свою узкую специализацию.

Для изготовления сварочных электродов используется проводящие электроток сварочная проволока или стержни из металла, химический состав которых определяет качества электродов. Электроды могут состоять только из металлического стержня (проволоки); такие сварочные электроды называют непокрытыми.

Если стержень электрода покрывается особым составом, предназначенным для повышения качества сварки, то такие сварочные электроды называются покрытыми. Применяется покрытие нескольких типов: кислое, основное, рутиловое, целлюлозное и смешанное.

По своему назначению покрытие подразделяется на два вида: защитное (толстопокрытые электроды) и ионизирующее (тонкопокрытые электроды).

Кислое покрытие состоит из кремния, марганца и оксидов железа. Электроды с кислым покрытием (СМ-5, АНО-1), по свойствам сварного соединения и металла шва, представляют собой типы Э38 и Э42.

При сварке электродами с кислым покрытием металлов, покрытых ржавчиной или окалиной, не будут образовываться поры (то же; при удлинении дуги). Сварочный ток для таких электродов может быть переменным или постоянным. Отрицательным фактором при сварке электродами с кислым покрытием является высокая склонность к появлению в металле шва горячих трещин.

Основное покрытие сварочных электродов (УОНИИ-13, ДСК-50) образовано фтористыми соединениями и карбонатами.

Химический состав металла, наплавленного такими электродами, идентичен составу углеродистой стали.

Низкое содержание включений неметаллов, газов и вредных примесей обеспечивает металл шва высокой ударной вязкостью (при нормальной и

пониженной температурах) и пластичностью, он отличается повышенной

устойчивостью к появлению горячих трещин.

По своим характеристикам, электроды с основным покрытием относятся к типам Э42А и Э46А, Э50А.

Однако сварочные электроды с основным покрытием уступают по своим технологическим характеристикам некоторым видам электродов из-за своих недостатков; так в случае увлажнения покрытия и при удлинении дуги в работе с ними высока чувствительность к порообразованию в металле шва.

По своим характеристикам сварочные электроды с целлюлозным покрытием относятся к типам Э50, Э46 и Э42. Односторонняя сварка целлюлозными электродами на весу позволяет получить равномерно обратный шовный валик, можно сваривать и вертикальные швы; методом сверху вниз. Однако в полученном при сварке целлюлозными электродами шовном металле высокое содержание водорода и это большой минус.

Электроды с рутиловым покрытием (АНО-3, АНО-4, АНО-21) обходят, по ряду технологических качеств, все прочие типы электродов.

Рис.1 Плавящийся электрод для сварки: 1 - стержень, 2 - участок перехода, 3 - марка электрода, 4 - покрытие.

Электроды АНО-21 имеют рутиловое покрытие с содержанием влаги в покрытии не более 0,9%. Повторная прокалка проводится в течение 40 минут при температуре 1200 С^о, с допустимым отклонением (плюс-минус) 100С^о. Электроды обладают хорошими сварочно-технологическими свойствами при выполнении сварочных работ на профессиональном и бытовом оборудовании.

Большое влияние на качество покрытий оказывает строгость соблюдения технологии при их изготовлении и нанесении на стержень. Мало ввести в покрытие все необходимые компоненты, необходимо, чтобы они содержались там в точном соотношении друг с другом, были хорошо измельчены и равномерно распределены по всей массе.

Покрытие может быть нанесено на металлический стержень окунанием электродов. Пасту для окунания обычно замешивают до сметанообразного состояния, причем сначала смешивают сухие компоненты, после чего их замешивают в основе связующего вещества, выступающего клеем, который часто изготавливают на основе жидкого стекла. Электродные стержни окунают в ванну, наполненную обмазочной пастой, после чего стержни плавно вынимают, вследствие чего на электродных стержнях образуется тонкий и равномерно нанесенный слой обмазки. Но при этом необходима более жидкая масса, что требует большего времени на сушку, также при окунании трудно гарантировать неизменность состава налипшей массы, поэтому проект предусматривает нанесение покрытия формованием (опрессовкой), что позволило использовать менее сырую смесь, это способ более современный и доминирует на большинстве современных электродных заводах. Опрессовку (формование) выполняют на специализированных электродных прессах под высоким давлением. При этом способе нанесения обмазки, паста для опрессовки обладает вязкостью влажной земли. В процессе производства сварочных электродов обмазочной пастой с определенным временным интервалом наполняют цилиндр пресса, при этом электродные стержни проталкиваются сквозь мундштук цилиндра в количестве 200ч600 штук за минуту, после чего на выходе стержни уже покрыты плотным слоем обмазки равномерной толщины.

Преимущества электродов АНО-21 в сравнении с электродами аналогичного назначения:

-легкостью зажигания дуги;

-стабильной и мягкой дугой;

-малым разбрызгиванием металла;

-мелкочешуйчатым формированием металла шва;

-легкой и невольной отделимостью шлаковой корки.

Поэтому проектом предусмотрено производство электродов марки АНО-21.

Электроды АНО-21 предназначаются для выполнения ручной дуговой сварки конструкций и деталей из углеродистых марок стали.

§ Их с успехом можно применять для сваривания водопроводных труб и газопроводов малых давлений.

§ Для сваривания стыковых, угловых соединений и соединений внахлест обычных и ответственных металлоконструкций с толщиной

металла 1,0 ч 5,0 мм.

§ Также возможно сваривание корневых швов металла большой толщины.

Покрытие сварочных электродов представляет собой смесь порошкообразных материалов, нанесенных на металлический стержень.

Оно выполняет множество функций, которые направлены на достижение двух основных целей, преследуемых в процессе сварки - обеспечение стабильности горения дуги и придание металлу сварного шва необходимых свойств.

Стабильность сварочной дуги достигается введением в покрытие электродов веществ, обладающих малой величиной потенциала ионизации, благодаря чему происходит насыщение дугового пространства ионами, необходимыми для устойчивого горения дуги. В качестве таких веществ применяются мел, поташ, титановый концентрат, калиевое и натриевое жидкое стекло, углекислый барий и др.

Большое влияние на качество покрытий оказывает строгость соблюдения технологии при их изготовлении и нанесении на стержень. Мало ввести в покрытие все необходимые компоненты, необходимо, чтобы они содержались в точном соотношении друг с другом, были хорошо измельчены и равномерно распределены по всей массе.

Для точной дозировки всех необходимых компонентов используется высокоточное оборудование с программным обеспечением.

2. Технологическая часть

2.1 Назначение и свойства электродов

Электроды марки АНО-21 относятся к электродам типа Э-42 по ГОСТ 9467-75 и предназначены для сварки конструкций из углеродистых марок сталей по ГОСТ 380-941 Ст.0, Ст. 1, Ст.2, Ст.3 - всех трех групп А, Б, В и всех степеней раскисления «КП», «ПС», «СП».

Механические свойства наплавленного металла и сварного соединения, выполненного электродами АНО-21, должны соответствовать данным приведенным в таблице 1.

Таблица 1

Механические свойства наплавленного металла	Угол загиба сварного соединения (град)
Временное сопротивление разрыву (Кгс/мм2 )	Относительное удлинение (%)	Ударная вязкость (Кгс .м/см2)
42	18	8	150

Химический состав наплавленного металла должен соответствовать указанному в таблице 2.

Таблица 2

Углерод	Марганец	Кремний (не более)	Сера (не более)	Фосфор (не более)
0,06ч0,10	0,5ч0,8	0,3	0,04	0,04

Покрытие сварочных электродов представляет собой смесь порошко-образных материалов, нанесенных на металлический стержень. Химический состав покрытия и его толщина оказывают определяющее влияние на параметры процесса сварки - стабильность электрической дуги, особенности перехода материала стержня в сварочную ванну, вязкость шлака и распла-вленного металла и пр.

Покрытие электрода предназначено для повышения устойчивости горения дуги, образования комбинированной газошлаковой защиты, легирования и рафинирования металла.

Покрытие электродов состоит из рутилового концентрата, мраморной крошки, слюдяного концентрата, ферромарганца и целлюлозы.

Связующим в покрытии служит комбинированное калиево-натриевое жидкое стекло. Для изготовления покрытий применяют различные материалы (компоненты).

2.2 Характеристика применяемых материалов

Покрытие наносят на стержни из проволоки Св-08 или Св-08А по

ГОСТ 2246-70. Состав покрытия должен соответствовать составу приведенному в таблице 3

Таблица 3

Наименование и марка компонентов покрытия	Содержание, %	ГОСТ, ТУ
1 Рутиловый концентрат	56,0	22938-78
2 Слюда мусковит	21,0	14327-69
3 Мрамор	7,0	4416-73
4 Ферромарганец ФМН0.5; ФМН.1; ФМН1,0,А; ФМН1,5	12,0	4755-80
5 Целлюлоза «ЭЦ»	4,0	ТУ81-04-393-75
6 Калиево-натриевое жидкое стекло (к массе сухой шихты)	25ч29	ТУ21-23-109-48

Каждый из этих компонентов имеет определенное значение.

- Мрамор электродный является стабилизатором горения дуги, обеспечивает защиту расплавляемого металла от взаимодействия с воздухом.

- Ферромарганец является раскислителем шлака, образующими элементами связывает серу в МпS и выводит её в шлак.

- Слюда мусковит используется в качестве пластификатора для улучшения пластических свойств обмазочной массы.

- Силикат глыба натриево-калиевая растворимая применяется как связующий элемент электродных покрытий.

Рутиловый концентрат является шлакообразующим элементом.

- Тальк является одним из составляющих элементов рутиловых электродов и выполняет роль пластификатора.

- Целлюлоза электродная является в качестве пластификатора обмазочной массы.

2.3 Краткое описание технологической схемы производства электродов

В общем виде, технология приготовления и нанесения покрытий сводится к измельчению всех компонентов в несколько стадий (от грубого к тонкому), просеиванию на ситах, приготовлению обмазочной пасты с консистенцией влажной земли, нанесению ее на стержень методом опрессовки.

Сначала смешиваются сухие компоненты, потом к ним добавляется связующее вещество (жидкое стекло).

Нанесение пасты производится на специальных прессах под большим давлением. После опрессовки электроды отправляются на сушку и прокалку.

Технология производства электродов марки АНО-21, состоит из основных фаз производства. Основными операциями производства электродов, являются: приемка и обработка исходных материалов, приготовление сухой шихты и обмазочной массы, нанесение и покрытие на стержни, сушка и прокалка, упаковка и испытание электродов.

Технологическая схема производства электродов приведена на рис. 2

2.3.1 Приемка, складирование и хранение материалов

Материалы поступают на склад в железнодорожных вагонах.

Каждая партия вновь прибывшего материала снабжается ярлыком и указанием наименования, марки и номера партии.

По мере поступления сырьевых материалов производится входной контроль, при этом проверяется соответствие сопроводительного сертификата, вида поставки, упаковки, маркировки требованиям ГОСТ, ТУ на данный материал.

Складирование материалов производится строго по видам, партиям, в условиях исключающих их перемешивания, загрязнения, увлажнения.

Все материалы, независимо от наличия сертификатов, проходят проверку соответствия показателей, указанных в таблице 4

Талица 4

Наименование материалов	Показатели обязательные для проверки
1 Рутиловый концентрат	Х, Г, В
2 Мрамор, ферромарганец, калиево - натриевая силикатная глыба, слюда мусковит	Х
3 Целлюлоза	В
4 Сварочная стальная проволока	Д

где: Д - диаметр проволоки; Х - химический состав;

Г - гранулометрический состав; В - влажность;

- Сварочная стальная проволока СВ-08, СВ-081, предназначенная для изготовления стержней электродов, поставляется на крупногабаритных

катушках массой до 1,0т, или в бухтах массой до 100кг. Материалы поступают без упаковки, разгружаются в специальные отсеки. Проволока проверяется на отсутствие повреждений, подается на размоточный станок, который сначала разматывает проволоку, а затем отрезает на отрезки соответствующие длине электродов, отрезанные куски направляются в обмазочный цех.

2.3.2 Подготовка материалов

Подготовка компонентов заключается в дроблении на шнековой дробилке типа ШДС-5 или размоле на шаровой мельнице, сушке (при необходимости) порошкообразных материалов в сушильном барабане при температуре

200 ч 300 С⁰ и просеву через контрольное сито.

Влажность материалов не должна превышать:

для: рутилового концентрата -1%, ферромарганца -0,5%, целлюлозы -8%, слюды мусковит -3,5%.

- Ферромарганец поставляют в виде кусков, массой до 15кг.

Куски ферромарганца предварительно измельчают на щековых дробилках.

Тонкий помол ферромарганца производят на шаровых мельницах. Поскольку пыль ферромарганца взрывоопасна, молоть его необходимо с инертной добавкой (5% молотой слюды или мрамора).

Размолотый ферромарганец просеивают через сито 0315 по ГОСТ 3584-73, режим размола ферромарганца должен обеспечивать гранулометрический состав порошка согласно таблице 5.

- Мрамор поставляют в кусках размером до 250мм, измельчают на дробилках среднего дробления, затем размалывают в шаровой мельнице по режиму, обеспечивающему гранулометрический состав.

- Слюда мусковит, в соответствии с требованиями технических условий, поставляют в виде порошка с частицами размером более 0,4мм около 10%.

Для обеспечения требуемого гранулометрического состава ее просеивают на сетки 0,4мм, а остаток на сетке размалывают в шаровой мельнице.

Гранулометрический состав приведен в таблице 5.

Таблица 5

Материал	Номер сетки ГОСТ 3584-73	Остаток на сетке %	Проходит через сетку %
Ферромарганец	0315	0ч5	95ч100
Мрамор	0315	0ч3	97ч100
Слюда московит	0315	0ч3	97ч100

- рутиловый концентрат, целлюлоза - каждый из этих материалов используется в состоянии поставки, подвергается лишь контрольному просеву.

Размол и гранулометрический состав считают удовлетворительным, если через контрольное сито проходит не менее 95% порошка

2.3.3 Приготовление сухой шихты

Сухие, приготовленные материалы взвешиваются в соответствие с рецептурой покрытия электродов АНО-21. Количество материалов разовой нагрузки в смеситель, должно соответствовать данным таблицы № 6:

Таблица 6

Наименование и марка компонентов покрытия	Содержание, %	ГОСТ, ТУ
1 Рутиловый концентрат	56,0	22938-78
2 Слюда мусковит	21,0	14327-69
3 Мрамор	7,0	4416-73
4 Ферромарганец ФМН0.5; ФМН.1; ФМН1,0,А; ФМН1,5	12,0	4755-80
5 Целлюлоза «ЭЦ»	4,0	ТУ81-04-393-75

После взвешивания материалы подаются к смесителя под загрузку.

Смеситель периодического действия с Z - образными лопастями, рабочим объемом 0,1м³ с подогревом.

С целью улучшения технологических свойств обмазочной массы в сухую шихту можно добавлять 0,6ч1,0% карбоксиметилцеллюлозы марки

NаКМЦ-85С, взамен соответствующего количества целлюлозы.



Рис.3 Система смешивания и дозирования сыпучих компонентов

Время смешивания материалов 20ч30 минут. После смешивания сухая смесь должна быть однородной по составу и не иметь комков.

2.3.4 Приготовление жидкого стекла

Сырьем для изготовления жидкого стекла является калиево-натриевая глыба. Она поступает в железнодорожных вагонах навалом, разгружается и складируется в условиях, не допускающих увлажнения и засорения её.

Жидкое стекло изготавливается путем разварки глыбы в стационарном, вертикальном автоклаве. Силикатная глыба загружается в автоклав, до полного заполнения корзины. Горячая вода заливается в количестве 90ч100%, от веса загруженной глыбы. Люк плотно закрывается и в автоклав подается пар.

Разварка глыбы проводится при давлении в рабочем пространстве автоклава 300ч350кн/м² в течение 2,5 часов.

Готовое жидкое стекло - 2,5тонны подается шестерёнчатым насосом, перекачивается в бак-отстойник емкостью 15 тонн или в расходный бак,

в них поддерживается температура 20ч25 С^о с помощью обогрева (охлаждения) змеевиками.

Перед началом выработки из баков берется проба для определения характеристик жидкого стекла, они должны соответствовать:

-плотность - 1,35ч1,45 г/см³ ;

-вязкость - 800 ч 1200 сп;

- модуль - 20 ч 25

- температура - 20ч25 С^о.

2.3.5 Приготовление обмазочной массы и брикетов

В процессе приготовления обмазочной массы сухая шихта перемешивается с жидким стеклом. При подготовке шихты сухие кусковые и порошково-образные материалы взвешиваются в соответствии с рецептурой, определенной для каждой марки электродов.

Приготовление обмазочной массы проводится в шихтовальном отделении. Изготовление брикетов осуществляется на брикетировочном прессе в

специальных гильзах под давлением 1,0 ч 1,5 Мпа.

Шихта подается в смеситель по конвейеру.

Из расходного бака жидкое стекло подается в смеситель через дозатор в количестве 25ч29% от массы шихты. Перемешивается в течение 4ч8 минут.

Перед загрузкой обмазочной массы в брикетировочный пресс необходимо смазать цилиндр и крышку пластификатором или водным раствором талька.

Готовые брикеты укладываются на тележку, накрываются увлажненной мешковиной и транспортируются в прессовочное отделение.

2.3.6 Изготовление электродных стержней

Проволока в бухтах или мотках со склада помещается на размоточное устройство и подается на правильно-отрезной станок, который сначала разматывает проволоку, а затем отрезает на отрезки соответствующие длине электродов, отрезанные куски направляются в обмазочный цех.

Полученные стержни укладываются в бункер для стержней. Бункер помещается на приемное устройство механизма подачи стержней электродообмазочного пресса.

2.3.7 Опрессовка электродов

Опрессовка электродов (нанесение покрытия на стержни) производится на электродообмазочном прессе АОЭ- 3, он состоит из стержневого питателя, самого пресса и приемного, тянущих конвейеров.

Электродные стержни в контейнерах подаются к приемному банкиру смесительного питателя с помощью кран-балки.

Штуцер электродообмазочного пресса заполняется вручную брикетами обмазочной массы. Потоки стержней и обмазочной массы в опрессовочной головке пресса пересекаются под углом 90^о. Такая организация потоков значительно упрощает устройство пресса. Конструкция опрессовочной головки обеспечивает стабильное и концентричное нанесение покрытия на стержни.

После опрессовки стержни с покрытием приемным транспортером подаются на машину для зачистки торцов электродов. Выровненные машиной электроды попадают в ее зачистной узел, где зачищается контактный торец и стержень под держатель электрода. Зачищенные электроды поступают на выходной транспортер и укладываются на рамки. Рамки с электродами штабелируются на поддонах. После провяливания поддоны с электродами загружаются в печи для термообработки.

2.3.8 Сушка и прокалка электродов

Термообработку электродов проводят с целью придания покрытию достаточной механической прочности при содержании в нем влаги в пределах, способствующих нормальному протеканию сварочного процесса, позволяющих обеспечить заданный химический состав и свойства наплавленного металла и сварных соединений.

Полный цикл термообработки включает предварительную сушку, сушку, прокалку и охлаждение. Непосредственно после опрессовки электродов влажность покрытия обычно составляет 9ч13%. Допустимое содержание влаги после прокалки зависит от вида покрытия. Принято, что электроды с основным покрытием должны иметь влажность не более 0,2% массы покрытия. Влажность определяют при температуре 400±10°С с доведением навески покрытия до постоянной массы.

Сушка и прокалка электродов производится конвейерной сушильно-прокалочной печи, имеющей три зоны термообработки. Во избежание слипания, электроды должны укладываться на цепь равномерно без соприкосновения друг с другом.

Для бесперебойной работы печи необходимо, чтобы электроды располагались на цепи перпендикулярно к направлению движения. Рекомендуемые режимы сушки и прокалки электродов должны соответствовать данным таблицы 7

Таблица 7

Зона термообработки	Номер прохода	Температура в проходах, Со	Время пребывания в проходах, мин
I	1 2 3	50ч90 50ч90 50ч90	3 5 6
II	4 5	150ч180 150ч180	6 12ч25
III	6	50ч90	50ч70

После сушки и прокалки электроды подаются в отделение сортировки и упаковки.

2.3.9 Сортировка и упаковка электродов

Покрытие электродов должно быть однородным, плотным, прочным, без вздутий, наплавов, наплывов, трещин и отколов.

При сортировке из потока удаляют электроды, имеющие дефекты в покрытие и превышающие допуски, предусмотренные ГОСТ 9466-75.

Сырые бракованные (по концентричности либо по качеству поверхности) электроды очищают от покрытия в машине для очистки стержней бракованных электродов. Стержни возвращают на приемное устройство механизма подачи, а снятое сырое покрытие после его сушки, помола и просева возвращают на дозировочный участок.

Кондиционные электроды поступают на весы для развешивания на порции 1кг и упаковываются в коробки из картона марки Б или В по ГОСТ 7933-75.

Коробки собираются в пачки, пачки - в полиэтиленовую пленку.

На каждой коробке или пачке должна быть этикетка соответствующая требованиям ГОСТ 9466. На каждую партию электродов выписывается сертификат качества согласно требованиям ГОСТ 9466.

Рис.4 Обозначение покрытия электродов: 1 - толщина покрытия (Д - толстое), 2 - тип покрытия (Р - рутиловое), 3 - пространственное положение шва (1 - для всех положений), 4 - род тока (1 - переменный и постоянный ток любой полярности).

В обозначении электродов указывается тип покрытия и его толщина.

В дополнение к этим параметрам указывается также информация о возможных пространственных положениях шва и роде тока, которые в большой степени обуславливаются составом покрытия.

2.4 Описание фазы приготовлении шихты

Приготовление шихты включает в себя подготовку компонентов, смешение сухой шихты, приготовление жидкого стекла, приготовление обмазочной массы - брикетирование.

2.4.1 Физико-химические основы процесса

На фазе формования проходят следующие физико-химические процессы: адгезия и стеклование.

Адгезия - это способность образовывать связи между приведенными в контакт разнородными поверхностями. Адгезию вызывают межмолекулярные силы, возникающие при соприкосновении материалов

разной химической природы. Хорошая адгезия обуславливает прочное скрепление обмазочной массы на металлических стержнях.

Стеклование - образование дополнительных связей между элементарными частицами веществ (атомами, молекулами, блоками) при этом образуется достаточное количество связей, в результате масса из полужидкой становится твердой (стеклообразной).

В массе шихты находятся различные по природе материалы, после стеклования она представляет собой совокупность твердых фаз находящихся в равновесии. Стеклованию способствует высокое давление и температура.

2.4.2 Устройство пресса

Формование - нанесение покрытия на стальной стержень, производится на обмазочном агрегате АОЭ-3.

Гидравлический электродообмазочный пресс предназначен для изготовления металлических электродов методом опрессовки, т. е. путем нанесения покрытия на стержень под давлением по принципу экструзии. Пресс используется в линиях по производству электродов, имеет один обмазочный цилиндр и работает совместно с насосной установкой.

Пресс состоит из следующих основных узлов:

а) подающий механизм МП-13;

б) пресс гидравлический - обмазочный;

в) приемный транспортер ПП-9;

г) зачистная машина ЭМ-1;

д) электрооборудование агрегата АОЭ-3

Рис.5 Гидравлический электродообмазочный пресс

- Подающий механизм МП-13 предназначен для подачи прутков длиной 350ч450 мм проволоки диаметром 3,0ч5,0 мм в головку электродообмазоч-ного пресса. Механизм подачи электродов состоит из тумбы с установленным внутри электродвигателем, коробки привода подающих роликов и бункера для стержней. Включение вращения электродвигателя, кнопки «Пуск» и «Стоп» выведены на пульт управления электродо-обмазочного пресса. Регулировка скорости - плавная, бесступенчатая.

- Для обеспечения агрегата АОЭ-3 брикетами обмазочной массы в смесительном отделении находится гидравлический брикетировочный пресс модели БО125, усилием 32т.с. Он предназначен для приготовления брикетов из обмазочной массы, смешанной на мокром смесителе. Брикеты массы используются для зарядки электродообмазочного пресса.

Принцип брикетирования основан на свойстве обмазочной массы образовывать плотный брикет под действием давления 20ч50 атм.

Обмазочная масса из лотка с помощью скребка подается в воронку обмазочного цилиндра. Цилиндр полностью, без дополнительного уплотнения, заполняется массой. Воронка откидывается в сторону. Цилиндр закрывается крышкой с эксцентриковым запором.

Гидрораспределителем пресс включается на прессование. При достижении давления настройки брикетирования (20ч50 атм., в зависимости от марки обмазки), прессование отключают, откидывают крышку и выдавливают брикет вверх из цилиндра повторным включением прессования. Снимают брикет и контроллером включают обратный ход.

В нижней точке гидрораспределителем отключают ход поршня вниз.

Операцию брикетирования повторяют.

Подающий механизм подает стержни с помощью системы роликов, к которым стержни поступают из бункера под действием собственного веса. Для предотвращения заклинивания стержней в бункере предусмотрено их периодическое ворошение качающимися валами.

- Пресс гидравлический горизонтальный 4-х колонный состоит из силового гидроцилиндра с диаметром поршня 360 мм и диаметром штока 160 мм, и обмазочным самоустанавливающимся цилиндром диаметром

170 мм длиной 600 мм, передней плиты, головки обмазочной, механизма прижима обмазочного цилиндра, смонтированных на сварной раме.

Нанесение покрытия на стержень производится в закрепленной на передней плите обмазочной головке, которая представляет собой корпус с расположенными в ней двумя каналами: стержнепроводящим и массо-проводящим. На пересечении этих каналов находится обмазочная камера,

в которой происходит нанесение покрытия на стержень. За камерой установлена твердосплавная фильера, которая калибрует наружный диаметр покрытия электрода.

Обмазочная масса из обмазочного цилиндра передавливается в головку. Одновременно прутковый питатель подает стержни в головку.

Скорости подачи стержней и истечения обмазочной массы синхронизируют-ся, и в обмазочной камере под давлением до 90 мПа происходит надежное соединение покрытия со стержнем.

Силовой гидроцилиндр имеет конечные выключатели хода вперед и назад. Обмазочный цилиндр изготовлен из термообработанной стали.

- Приемный транспортер ПП-9 предназначен для передачи обмазанных стержней от головки пресса на зачистное устройство с определенным интервалом, представляет собой ленточный транспортер с регулируемой скоростью, на ремень из головки пресса непрерывно поступают обмазанные стержни.

Характеристики приемного транспортера приведены в таблице 9.

Таблица 9.

Наименование параметра	Размерность	Величина
1 Скорость ремня	м/мин	100ч565
2 Мощность электродвигателя	Квт	1
3 Габариты	мм	1470Ч1160Ч567
4 Вес	т	0,3

- Зачистная машина ЭМ-1 предназначена для приемки, транспортировки и зачистки контактного торца и концов под держатель электродов диаметром 3,0ч5,0 мм длиной 350ч450 мм. На машине производится отбраковка электродов перед термообработкой, нанесение ионизирующего покрытия на контактный торец и маркировка электродов. Механизм работает в линии по производству электродов совместно с электродообмазочным прессом и механизмом подачи электродов.

Выходящие из пресса электроды попадают на приемо-передающий транспортер, с которого они, ударяясь об отбойник, падают на первый транспортер механизма зачистки и транспортировки электродов.

Механизм имеет два продольных транспортёра: первый и второй.

Причем первый транспортер имеет скорость втрое большую, чем скорость второго транспортёра. Это сделано для дополнительного выравнивания электродов в плане в момент перехода электрода с быстродвижущихся лент на тихоходные и для более быстрого растаскивания электродов отскаки-вающих от отбойника при максимальных производительностях опрессовки.

Электроды, попавшие на первый транспортёр, выравниваются зубчатым ремнём и выравнивателями в поперечном направлении. После перехода на второй продольный транспортёр электроды попадают под ленточный прокатчик гусеничного типа, где совершают вращательное движение, т.к. скорость лент прокатчика больше скорости лент второго продольного транспортёра. Под прокатчиком быстровращающиеся проволочные щётки зачищают конец электрода под держатель, и контактный торец электрода.

2.4.3 Порядок работы на фазе формования

Включают зачистную машину, приемный транспортер, главные насосы пресса и привод подающего механизма. Затем, включается поршень на «Ход в перед», поршень, совершив холостой ход, начинает продавливать массу через калибрующую втулку головки, в результате чего, в маслосистеме пресса повышается давление, при достижении требуемого давления для прессования данной марки электродов, включается электромагнит прерывателя подачи электродов и механизм и, с помощью ворошителя, подает в обмазочную головку следующий стержень.

Нанесение покрытия на стержень производится в закрепленной на передней плите обмазочной головке, которая представляет собой корпус с расположенными в ней двумя каналами: стержнепроводящим и массопроводящим. На пересечении этих каналов находится обмазочная камера, в которой происходит нанесение покрытия на стержень.

За камерой установлена твердосплавная фильера, которая калибрует наружный диаметр покрытия электрода.

Обмазочная масса из обмазочного цилиндра передавливается в головку. Одновременно прутковый питатель подает стержни в головку.

Электродный стержень проходит через мундштук пресса, и концентрически со стержнем выдавливается электродная паста, покрывающая стержень слоем строго определенной, равномерной толщины. Скорости подачи стержней и истечения обмазочной массы синхронизируются, и в обмазочной камере под давлением до 90 мПа происходит надежное соединение покрытия со стержнем.

Силовой гидроцилиндр имеет конечные выключатели хода вперед и назад. Совершив «рабочий ход» поршень нажимает конечный переключатель, который дает команду на «возвратный ход» и отключение электромагнита- отсекателя подачи стержней. Затем все операции повторяются. Загрузка бункера подающего механизма и бункера с брикетами обмазочной массы производится вручную по мере выработки.

Стержни специальным механизмом непрерывно подаются в обмазочную головку пресса. При движении стержней в калибрующую втулку обмазочной головки с одновременным выдавливанием массы в полость втулки стержни покрываются слоем массы, и далее на зачистном устройстве зачищаются оба их контактных конца. Далее электроды подаются в сушильную печь.

2.4.4 Мероприятия по обеспечению выпуска качественной продукции

Для обеспечения высокого качества изготавливаемых электродов предусмотрен входной контроль поступающих материалов, постоянный контроль технологического процесса, испытание готовых электродов.

а) Входной контроль проводится на, гранулометрический состав, влажность, химический состав.

б) Контроль технологического процесса проводится:

- с помощью приборов КИПиА , соединенных с процессором компьютера, который сигнализирует при отклонении параметров от заданных;

- периодическим отбором проб на химический анализ. гранулометри-ческий состав измельченных материалов, сухой шихты, жидкого стекла;

в) Испытание готовых электродов

- химическим и механическим испытанием готовых электродов;

- замером диаметра и концентричности покрытия;

- сваркой и испытанием сваренных образцов.

2.4.5 Автоматизация технологического процесса

Автоматизация основного производственного процесса и вспомогательных операций является основным критерием производства в период научно-технической революции, определяет условия работы, безопасность ведения процесса, качественные, экономические характеристики, предупреждает загрязнение окружающей среды, уменьшает затраты сырья, энергии, удлиняет сроки при эксплуатации оборудования.

Уровень возможной автоматизации производственных процессов определяется доступными программным обеспечением и аппаратной частью, т. е. соответствует оптимальным техническим возможностям.

Технологические параметры температура, давление, уровень нагрузки на электродвигатели с помощью датчиков, установленных по месту, выведены на процессор компьютера, специальная программа контролирует их соблюдение, сигнализирует (визуально и звуком), при их критическом изменении и выдает рекомендации по стабилизации процессов.

Агрегат работает в полуавтоматическом режиме, с ручной загрузкой, причем в процессе обмазки (прессования) и зачистки концов, агрегат работает как автомат, непрерывно выдавая зачищенные электроды.

2.5 Отходы производства и их использование

В результате производства образуются следующие отходы:

- Обмазочная масса - образуется при зачистке концов электродов;

- Пыль шихты, уловленная в пылеулавливателях- циклонах;

Эти отходы возвращаются в производство, вручную собирают (сметают) и вводят в количестве не более 5% в смеситель при приготовлении сухой массы.

- Отходы металла - проволоки при рубке стержней, собираются и передаются на предприятия по переработке черных металлов.

- Загрязненные отходы захораниваются в специально отведенном месте.

2.6 Охрана труда и техника безопасности

Технологические процессы производства электродов характеризуются рядом неблагоприятных факторов. Основной из них -- загрязнение воздуха пылью смешанного состава на всех технологических этапах.

Наиболее интенсивно пыль выделяется при дроблении, измельчении, просеве, сушке компонентов, дозировке и приготовлении шихты.

В зависимости от исходных материалов образующаяся пыль содержит в своем составе соединения марганца, железа, хрома, кремния и пр. При термообработке электродов возможно выделение оксида углерода; при сушке сырьевых материалов и при прокалке электродов выделяется значительное количество теплоты. Некоторое технологическое оборудование

(дробилки, мельницы, правильно-отрезные станки) травмоопасно, служит источником сильного шумообразования.

Для снижения отрицательного действия этих факторов проект предусматривает:

- Размещение оборудования обеспечивает поточность технологического процесса, его механизацию и автоматизацию.

- Вращающиеся части оборудования имеют ограждения и устройствами аварийной остановки.

- Пылящее технологическое оборудование устанавливают со встроенными аспирационными устройствами и патрубками для присоединения к вентиляционным установкам.

- Приточно-вытяжной вентиляции производственных помещений, работа аспирационных установок блокируется с технологическим оборудованием

- Дробильно-размольное и другое оборудование, являющееся источником вибрации (электродвигатели, вентиляторы, бегуны и пр.), установлены на отдельных фундаментах, снабженных амортизаторами и виброизоляцией. Корпуса размольно-смесительного оборудования покрыты вибропоглощаю-щими материалами и установлены на виброизолирующих основаниях.

-Перед сортировкой и упаковкой электроды должны быть охлаждены до температуры не выше 50°С. Сортируют электроды на конвейерах, оборудованных по всей площади вытяжными устройствами, обеспечиваю-щими очистку воздуха в рабочей зоне.

- Все электрическое, технологическое и электрическое оборудование заземлено, что исключает накопление статического электричества и поражения от электротока.

Уборку производственных помещений осуществляют регулярно влажным способом, а в помещениях с повышенным пылевыделением - с применением пневмоуборочных систем. В рабочих помещениях проводят ежемесячную влажную уборку оборудования и ограждений. Для уборки пыли с оборудования запрещается использование сжатого воздуха.

3. Расчетная часть

3.1 Расчет материального баланса

В процессе производства сварочных электродов имеют место по фазовые потери, представленные в таблице № 10

Таблица 10

Наименование фазы	Приход на фазу	По фазные потери	Выход с фазы
		Безвозвратные	Возвратные
		кг	%	кг	%	кг
1 Совместный помол и смешение компонентов	1048,65	1	0,1	3	0,3	1044,65
2 Дозировка компонентов по рецепту	1044,65	-	-	2	0,2	1042,65
3 Приготовление обмазочной массы	1042,65	0,1	0,01	0,5	0,05	1042,05
4 Приготовление брикетов	1042,05	-	-	12	1,2	1030,05
5 Опрессовка электродов	1030,05	-	-	15	1,5	1015,05
6 Зачистка концов электродов	1015,05	-	-	8	0,8	1007,05
7 Отбраковка	1007,05	-	-	7	0,7	1000,05
8 Сушка,прокалка и провялка	1000,05	0,05	0,005	-	-	1000

Итого: 1048,65 1,15 0,115 1048,65

Расчет ведут на 1т выпускаемой продукции.

1 Для получения 1000кг электродов на фазу сушки, прокалки и провялки

поступит: 1000*0,005% /100%=0,05 кг

Следовательно, с учетом потерь на фазу сушки, прокалки и провялки поступит: 1000+0,05=1000,05 кг

2 Потери на фазе отбраковки составляют: 1000,05*0,7% /100%=7,0 кг

Значит с учетом потерь на фазу отбраковки, должно поступить электродов: 1000,05+7,0=1007,05 кг

3 Потери на фазе отчистки концов электродов составит:

1000,05*0,8 /100=8,0 кг

С учетом этих потерь на фазу зачистки концов электродов должно поступить: 1007,05+8,0=1015,05 кг

4 Потери на фазе опрессовки электродов составит: 1015,05*1,5 /100=15,0 кг

С учетом потерь на фазу опрессовки электродов должно поступить сырья:

1015,05+15,0=1030,05 кг

5 Потери на фазе изготовления брикетов составит: 1030,05*1,2 /100=12,0 кг

С учетом этих потерь на фазу приготовления брикетов должно поступить:

1030,05+12,0=1042,05 кг

6 Потери на фазе приготовления обмазочной массы составляют:

1042,05*0,06 / 100=0,6 кг

С учетом этих потерь на фазу приготовления обмазочной массы должно поступить: 1042,05+0,6=1042,65кг

7 Потери на фазе сортировки компонентов составляют:

1042,65*0,2 /100=2,0 кг

С учетом этих потерь на фазу дозировки по рецепту должно поступить:

1042,65+2,0=1044,65 кг

8 Потери на фазе совместного помола и смешения компонентов составит:

1044,65*0,4 /100=4,0 кг

С учетом этих потерь на фазу совместного смешения и помола компонентов должно поступить сырья: 1044,65+4,0=1048,65 кг

Расчетные данные сводим в таблицу 11, материального баланса.

Таблица 11.

Сырье	На 1 тонну готовой продукции, кг	На 1тонну, с учетом потерь,кг
1 Рутиловый концентрат	233	244,3
2 Ильменитовый	158	165,7
3 Магнезит	100	104,9
4 Слюда мусковит	133	139,5
5 Каоллин	90	94,4
6 Полевой шпат	76	79,7
7 Жидкое стекло	50	52,5
8 Ферромарганец	141	147,9
9 Целлюлоза	19	19,8
Итого:	1000	1048,7

3.2 Технологический расчет оборудования

Число формовочных агрегатов определим по формуле:

N = (Q · K_пот) / (П · КИО · Т_реж), где:

- Q - заданная годовая производительность, составит при односменной дневной работе количество рабочих дней составит - 257, тогда годовая производительность - 257·4 =1028 т/год;

- К_пот - коэффициент потерь на фазе: 1030,05/ 1015,05 = 1,015;

- Т_реж - режимный фонд времени использования оборудования;

- П - фактическая производительность, по производственным данным

П= 500 кг/ч = 0,5 т/ч;

- КИО - коэффициент использования оборудования

- Т_реж - режимный фонд времени

Т_реж = (365 - Т_празд - Т_выход) 24 = (365 - 11- 114) 24 = 5760 часов;

- КИО - коэффициент использования оборудования КИО = Т_эф / Т_реж.

- Т_эф - эффективный фонд времени работы оборудования равен

Т_эф = Т_реж - Т_рем - Т_ген.уб., где

Т_рем и Т_ген.уб. - время необходимое для проведения ремонта и генеральных уборок.

Чтобы определить Т_эф нужно знать Т_рем. Время, которое затрачивается на ремонт аппарата, определяем по графику ППР.

Месяцы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Т Т Т К Т Т Т

Где Т - текущий ремонт; К - капитальный ремонт

Т_рем = 288 х 1 + 96 х 6 = 864 часов, где 288 и 96 - затраты времени на ремонт.

Принимаем количество ген. уборок по 8 часов перед праздниками и перед и после ремонта:

Т_ген.уб. = 11· 8+7· 8=144 часа

Т_эф = 5760 - 864 - 144 = 4752 часов. Тогда КИО:

КИО = Т_эф/Т_реж = 4752/5760 = 0,825

Находим необходимое количество оборудования:

n = (1028 · 1,015)/(0,5 · 0,825 · 5760) = 0,44

Принимаем один обмазочный агрегат АОЭ-3.

3.3 Компоновка основного оборудования в рабочем помещении

На заданную производительность 4 т/смену расчётом было получено один формовочный агрегат, которые располагаются в помещении категории «В». Длина помещения - 9 м , ширина - 6 м

Здание построено из кирпича и бетонных плит, крыша покрыта мягкой кровлей. Для освещения в дневное время используются окна, в ночное время лампы дневного света.

В здании расположено три вида вентиляции: вытяжная, приточная и местная. Отопление основного цеха воздушная, во вспомогательных и бытовых помещения водяное. В бытовых помещениях полы и стены выложены кафелем.

Заключение

В данном дипломном проекте на тему «Спроектировать участок изготовления сварочных электродов марки АНО -21 диаметром 3мм, производительностью 4 тонны в смену, детально разработать фазу формования электродов» В проекте представлены две части.

Первая часть это расчетно-пояснительная записка, вторая графическая.

Пояснительная записка включает в себя: введение, где показана актуальность темы, приведен выбор и обоснование производства способом формования, дана краткая характеристика и оценка известных способов производства.

В технологической части дана характеристика и назначение готовой продукции, описана характеристика исходного сырья и материалов, подробно рассмотрена технология процесса формования, обозначено назначение фазы, физико-механические основы технологического процесса, дана характеристика основного оборудования на фазе формования, приведен порядок работы.

Также обозначены мероприятия по обеспечению выпуска качественной продукции, рассмотрены вопросы автоматизации, управления и контроля

технологического процесса, уделено внимание охране окружающей среды, а также рассмотрены вопросы по использованию отходов на производстве.

Перечень чертежей

1. Технологическая схема производства изготовления полипропиленового шпагата, совмещается с автоматизацией на проектируемой фазе. Лист 1; формат А1.

2. Чертеж общего вида крутильной машины УПК-Д с веретеном двойного кручения. Лист 2; формат А1.

3. Чертеж компоновки оборудования. Лист 3; формат А2.

Литература

1. Регламент АО «Химволокно» г. Каменска - Шахтинского, производства синтетических волокон.

2. Селезнев В.Г. Методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию для учащихся техникумов. - М.: ЦНИИНТИ, 1973.

3. Мерошниченко Б.Я., Волков А.К., Попова Г.Н. Оформление пояснительных записок к дипломным работам. - Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1979.

4. Попова Г.Н., Мирошниченко Б.Я., Алексеев Ю.А. Оформление графической части дипломных проектов. Общие требования. - Л.: ЛТИ им. Ленсовета.1981.

5. ГОСТ 2.105 - 79. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

6. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов аппаратов химической технологии. -Л.: Химия,1970.

7. Мелюшев Ю.К. Основы автоматизации химических производств и техника вычислений. - М.: Химия,1982.

8. З.Т. Таубина, М.И. Таубин, Р.Г. Воронцова. Методическое пособие по дипломному и курсовому проектированию для учащихся техникумов. - М.: ЦНИИНТИ, 1985.

Размещено на Allbest.ru