«Реконструкция прессово-волочильного цеха № 2 ЗАО “Кольчугцветмет” с целью повышения эффективности производства прутков и проволоки из медных сплавов.» - Дипломная работа

Содержание

Содержание

Введение 9

1 Обоснование реконструкции цеха 10

1.1 Краткая характеристика завода ЗАО «Кольчугцветмет» 10

1.2 Анализ целесообразности реконструкции проектируемого цеха 13

1.2.1 Краткое описание технологической схемы и состава основного

оборудования обработки давлением действующего производства

13

1.2.2 Анализ действующего производства 14

1.2.3 Реконструктивные мероприятия 15

1.3 Экономическое обоснование реконструкции 15

2 Технология и оборудование производства 16

2.1 Производственная программа и технические требования к готовой продукции 16

2.1.1Производственная программа, профильный и марочный сортамент 16

2.1.2 Выбор расчетных профилей и марок сплавов цветных металлов 16

2.1.3 Технические требования к качеству готовой продукции 16

2.2 Технология производства исходной заготовки 24

2.2.1 Технические требования к исходной заготовке 24

2.2.2 Технологический процесс производства исходного материала 25

2.3 Технологический процесс и оборудование для производства готовой

продукции

27

2.3.1 Подготовка исходного материала к производству 27

2.3.2 Нагрев исходного материала перед обработкой 28

2.3.3 Технология и оборудование для производства готовой продукции 29

2.3.4 Операции отделки и контроль качества 39

3 Расчет технологического процесса 41

3.1 Расчет деформационного режима 41

3.1.1 Алгоритм расчета деформационного режима прессования 41

3.1.2 Алгоритм расчета деформационного режима волочения 43

3.2 Выбор температурного и скоростного режима 46

3.3 Расчет энергосиловых параметров 48

3.3.1 Алгоритм расчета энергосиловых параметров процесса прессования 48

3.3.2 Безмашинный расчет рационального размера слитка и энергосиловых

параметров процесса прессования

51

3.3.3 Алгоритм расчета энергосиловых параметров процесса волочения 60

3.3.4 Безмашинный расчет деформационного режима и энергосиловых

параметров процесса волочения

63

3.4 Расчет на прочность контейнера 76

3.5 Анализ технологического процесса 79

3.6 Расчет потребности заготовки 81

3.7 Расчет часовой производительности 86

4 Специальная часть 89

4.1 Анализ процесса волочения проволоки с применением традиционных и

роликовых волок

89

5 Электрооборудование и электроснабжение цеха 98

5.1 Источники электроэнергии 98

5.2 Категории потребителей электроэнергии 98

5.3 Расчет мощности и выбор индукционной нагревательной установки 98

5.4 Расчет привода волочильного стана 100

5.5 Системы автоматического управления 102

5.6 Мероприятия по экономии электроэнергии 103

6 Организация производства 105

6.1 Режим работы цеха и фонды рабочего времени 105

6.2. Расчет численности и режима работы персонала 106

6.3. Расчет фондов заработной платы 109

6.4. Структура управления и форма хозяйствования цеха 110

7 Безопасность жизнедеятельности 111

7.1 Объемно-планировочные решения зданий и сооружений цеха 111

7.2 Технические решения по производственной санитарии и характеристика

санитарно-бытовых помещений

112

7.2.1 Параметры микроклимата 112

7.2.2 Отопление и вентиляция 112

7.2.3 Производственное освещение 116

7.2.4 Характеристика санитарно-бытовых помещений 120

7.3 Анализ условий труда 121

7.3.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов по

основным операциям технологического процесса

121

7.3.2 Инженерная разработка защиты от выявленных опасных и вредных 122

производственных факторов

7.4 Мероприятия по предотвращению чрезвычайных ситуаций 123

7.5 Инженерная разработка мер защиты от опасного уровня напряжения в

электрической цепи

124

8 Охрана окружающей среды 127

8.1 Характеристика отходящих газов и сточных вод 127

8.2 Методы очистки основных выбросов 128

8.3 Утилизация отходов производства 129

8.4 Анализ изменения сбросов и выбросов в результате реконструкции 131

9 Экономика и управление производством 132

9.1 Расчет капитальных вложений 132

9.2 Расчёт производственных фондов 133

9.3 Расчет себестоимости продукции 133

9.3.1 Расчет амортизационных отчислений 133

9.3.2 Расчет прочих расходов по переделу 134

9.4 Расчёт точки безубыточности 137

9.5 Расчет экономической эффективности 138

9.6 Расчет чистой прибыли 139

9.7 Оценка эффективности проектных решений 141

9.8 Бизнес-план производства латунных прутков и проволоки 142

Выводы 147

Список использованных источников 148

Приложение А Спецификация к чертежу 017.Д.2008.07.ПЦ 152

Приложение Б НТК по действующей технологии ЛС59-1 153

Приложение В НТК по предлагаемой технологии ЛС59-1 154

Приложение Г НТК по действующей технологии Л63 155

Приложение Д НТК по предлагаемой технологии Л63

Введение

Цветная металлургия является одной из ведущих отраслей народного хозяйства.

Значительное количество цветных металлов поступает к потребителям в виде полуфабрикатов, которые в дальнейшем применяют в электротехнической, автомобильной, химической и ряде других промышленностей.

В настоящее время перед промышленностью по обработке цветных металлов стоят важнейшие задачи. К ним относят улучшение качества продукции, расширение сортамента, реконструкция и технологическое перевооружение предприятий, повышение производительности труда, снижение себестоимости.

Целью дипломного проекта является разработка варианта реконструкции и анализ технологического процесса производства прутков и проволоки из медных сплавов. Данный вид продукции широко используется в отраслях народного хозяйства, что обуславливает необходимость постоянного совершенствования способов его производства. Важной задачей является улучшение качества и снижение себестоимости производимых изделий, а так же более рациональное использование материальных ресурсов и введение в эксплуатацию нового оборудования, более современных процессов и технологических схем производства. Поэтому для повышения выхода годного при минимальной энергоемкости в данной работе предлагается использовать новый вид технологии и оборудования для производства прутков и проволоки из латуни. А именно: индукционная нагревательная печь и машина многократного волочения без скольжения.

Выдержка из текста работы

3 Расчет технологического процесса

3.1 Расчет деформационного режима

3.1.1 Алгоритм расчета деформационного режима прессования

Расчет деформационного режима включает определение рациональных размеров слитка,

коэффициента вытяжки и степени деформации.

При выборе рациональных размеров слитка необходимо учитывать ряд критериев и

ограничений: усилие прессования, соотношение длины контейнера, приемного стола и длины

получаемого изделия и т.д.

Геометрические размеры слитка, необходимого для осуществления процесса прессования,

связаны с геометрическими размерами контейнера [38].

Диаметр слитка необходимый для осуществления процесса связан с диаметром контейнера

k D и определяется по формуле:

где  – коэффициент линейного расширения;

сл t – температура нагрева слитка перед прессованием, ºС.

Коэффициент вытяжки определяется как отношение площадей поперечного сечения

распрессованной в контейнере заготовки к получаемому изделию. Так как прессование

осуществляется с использованием двухочковой матрицы, то величина коэффициент вытяжки для

всех размеров контейнера определяется по формуле:

где  – коэффициент вытяжки;

k D – диаметр контейнера, мм;

п D – диаметр прутка, мм.

Степень деформации находится по формуле:

Максимально возможную длину распрессованного слитка рассчитываем по избытку

номинальной напряженности контейнера по формуле:

где  д q давление для осуществления деформации металла без учета сил трения, МПа;

 тм q давление для преодоление сил трения в обжимающей части матрицы, МПа;

 ткп q давление для преодоление сил трения по калибрующему пояску канала матрицы, МПа;

 n q номинальная напряженность контейнера, МПа.

Величину номинальной напряженности контейнера определяем по формуле:

Допустимая длина литого слитка по длине контейнера равна:

где  пш H толщина пресс-шайбы, мм;

 зм L глубина захода матрицы в контейнер, мм;

 1 L глубина заходного конуса контейнера, мм;

2 L – минимально допустимая величина захода пресс-штемпеля в контейнер до начала

нагружения силой прессования, мм.

Выбирая значение длины распрессованного слитка pc L , сравниваем его с допустимым

значением длины литого слитка по длине контейнера kc L и выбираем, соответственно, наименьшее

значение.

Максимальная длина распрессованного слитка определяется по формуле:

Длина изделия полученного в ходе процесса прессования вычисляется по формуле:

где  по H величина пресс-остатка, мм.

Так как процесс прессования осуществляется с использование двухочковой матрицы, то

таких изделий будет два.

3.1.2 Алгоритм расчета деформационного режима волочения

Для расчета деформационного режима волочения на многократных волочильных машинах

без скольжения и со скольжением воспользуемся методикой приведенной [39].

Согласно источнику [39], маршрут волочения на многократных волочильных машинах без

скольжения проводится по следующим формулам.

Общее значение коэффициента вытяжки определяется по формуле:

где dн и dк – начальный и конечный диаметры прутка.

Количество переходов n определяется по формуле:

ср

общ n

где λср – принимаемое среднее значение коэффициента вытяжки, берется из справочных данных,

значение которой уточняется по формуле:

n .

Суммарная вытяжка после n-ой волоки рассчитывается по формуле:

(12)

По формуле, приведенной в источнике [39], определяются скорости волочения проволоки по переходам:

.

Расчет маршрута волочения на машинах со скольжением несколько отличается. Это

связанно с тем, что скорости тяговых шайб превышают скорости проволоки по переходам. В связи

с этим маршрут волочения рассчитывается в следующем порядке.

По формуле (3) и (9) определяется общее значение деформации и коэффициента вытяжки.

По формуле (10) рассчитывается число переходов.

Кинематическую вытяжку определяем по формуле:

где n v – окружная скорость n-ой шайбы, принимается из технических характеристик машины.

Суммарную кинематическую вытяжку рассчитываем по формуле:

Общий коэффициент относительного опережения определяется по формуле:

По формуле, приведенной в источнике [39], определяется величина относительного

скольжения С0

Заключение

В данном дипломном проекте был проведен анализ действующего процесса производства прутков диаметром 6 мм из латуни марки ЛС59-1и проволоки диаметром 2 мм из латуни марки Л63. Анализ производства показал низкий выход годного, длинный цикл производства, не достаточно высокое качество продукции. На основе данного анализа был разработан технологический процесс, предполагающий увеличение размера слитка, использование двухочковой матрицы для прессования с дополнительной установкой второй моталки на пресс, замену методической нагревательной печи на индукционную, использование машины многократного волочения без скольжения и сокращение цикла производства.

При разработке данного технологического процесса были выполнены расчеты

энергосиловых параметров прессования и маршрутов волочения. Все расчеты выполнены с применением современных методик.

В специальной части проекта рассмотрен альтернативный процесс получения проволоки с использованием роликовых волок.

В части электрооборудования определена мощность и выбран тип индукционной нагревательной установки, а также определена мощность и выбран электродвигатель постоянного тока для волочильного стана, усилием 65 кН.

В разделе безопасности жизнедеятельности выявлены потенциально опасные и вредные производственные факторы, и предложены мероприятия по защите от них. Произведен анализ условий труда в цехе и мер пожарной безопасности.

Экономическая часть проекта затрагивает вопросы, касающиеся себестоимости продукциипо расчетному сортаменту, который был выполнен на основе разработанной нормативно- технологической карты. Также были рассчитаны экономические показатели и точка безубыточности, отражающие эффективность производна расчетного сортамента. В качестве индивидуального задания был разработан бизнес-план на производство латунных прутков по проектной технологии.

Список литературы

1 ТИ2-9-2006. Нагрев слитков в методических печах.– Кольчугино: Кольчугцветмет, 2006.

2 ГОСТ 2060-2006. Прутки латунные. Технические условия.– М.: Стандартинформ, 2006.

3 ГОСТ 1066-90.Проволока латунная. Технические условия. Переизд. Фев. 2004.– М.: Изд-во

стандартов, 2004.

4 ГОСТ 15527-2004. Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлеием. Марки.–

М.: Изд-во стандартов, 2004.

5 ГОСТ 3282-74. Проволока стальная общего назначения. Технические условия.– Переизд.

Дек. 2006 с попр. и изм. 1-5.– М.: Стандартинформ, 2006.

6 ГОСТ 1066-90. Проволока латунная. Технические условия.– Переизд. Фев. 2004.– М.:

Изд-во стандартов, 2004.

7 ГОСТ 18321-73. Статистический контроль качества. Методы случайного отбора выборок

штучной продукции.– Переизд. Фев. 2005 с изм. 1.– М.: Изд-во стандартов, 2005.

8 ГОСТ 10446-80. Проволока. Метод испытания на растяжение.– Переизд. Сент. 2002 с изм.

1,2.– М.: Изд-во стандартов, 2002.

9 ГОСТ 1579-93. Проволока. Метод испытания на перегиб.– Переизд. Дек. 2005.– М.: Изд-во

стандартов, 2005.

10 ГОСТ 24231-80. Цветные металлы и сплавы. Общие требования к отбору и подготовке

проб для химического анализа.– Переизд. Окт. 2002 с изм. 1,2.– М.: Изд-во стандартов, 2002.

11 ГОСТ 25086-87. Цветные металлы и их сплавы. Общие требования к методам анализа.–

Переизд. Окт. 2002 с изм. 1.– М.: Изд-во стандартов, 2002.

12 ГОСТ 1652.1-77. Сплавы медно-цинковые. Методы определения меди.– Переизд. Июн.

1997 с изм. 1,2,3,4.– М.: Изд-во стандартов, 1997.

13 ГОСТ 1652.2-77. Сплавы медно-цинковые. Методы определения свинца.– Переизд. Июн.

1997 с изм. 1,2,3.– М.: Изд-во стандартов, 1997.

14 ГОСТ 1652.13-77. Сплавы медно-цинковые. Методы определения фосфора.– Переизд.

Июл. 1997 с изм. 1,2,3.– М.: Изд-во стандартов, 1997.

15 ГОСТ 9716.1-79. Сплавы медно-цинковые. Метод спектрального анализа по

металлическим стандартным образцам с фотографической регистрацией спектра.– Переизд. Окт.

1998 с изм. 1.– М.: Изд-во стандартов, 1998.

16 ГОСТ 9716.2-79. Сплавы медно-цинковые. Метод спектрального анализа по

металлическим стандартным образцам с фотоэлектрической регистрацией спектра.– Переизд. Окт.

1998 с изм. 1.– М.: Изд-во стандартов, 1998.

17 ГОСТ 9716.3-79. Сплавы медно-цинковые. Метод спектрального анализа по окисным

образцам с фотографической регистрацией спектра.– Переизд. Окт. 1998 с изм. 1.– М.: Изд-во

стандартов, 1998.

18 ГОСТ 14192-96. Маркировка грузов.– Переизд. Май 2004 с изм. 1.– М.: Изд-во

стандартов, 2004.

19 СТП 00195363-114-2004. Маркировка грузов.– Кольчугино: Кольчугцветмет, 2004.

20 СТП 195363-114-2006. Отбор проб.– Кольчугино: Кольчугцветмет, 2006.

21 ГОСТ 6507-90. Микрометры. Технические условия.– Переизд. Авг. 2004 с изм. 1.– М.:

Изд-во стандартов, 2004.

22 ГОСТ 7502-98. Рулетки измерительные металлические. Технические условия.– Переизд.

Ноябр. 2006.– М.: Стандартинформ, 2006.

23 ГОСТ 166-89. Штангенциркули. Технические условия.– Переизд. Авг. 2003 с изм. 1,2.–

М.: Изд-во стандартов, 2003.

24 ГОСТ 9717.2-82. Медь. Метод спектрального анализа по металлическим стандартным

образцам с фотографической регистрацией спектра.– Переизд. Май 1997 с изм. 1,2.– М.: Изд-во

стандартов, 1997.

25 ГОСТ 29329-92. Весы для статического взвешивания. Общие технические требования.–

Переизд. Апр. 2007.– М.: Стандартинформ, 2007.

26 ГОСТ 7164-78. Приборы автоматические следящего уравновешивания ГСП. Общие

технические условия.– Переизд. Авг. 1998 с изм. 1,2,3.– М.: Изд-во стандартов, 1998.

27 ТИ2-148-95. Прессование прутков на гидравлическом прессе усилием 10 МН.–

Кольчугино: Кольчугцветмет, 1995.

28 ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.– Переизд.

Авг. 2006.– М.: Стандартинформ, 2006.

29 ТИ2-10-92. Матрицы для прессования.– Кольчугино: Кольчугцветмет, 1992.

30 ТИ2-50-86. Травление и промывка изделий из цветных металлов и сплавов.– Кольчугино:

Кольчугцветмет, 1986.

31 ГОСТ 2184-77. Кислота серная техническая. Технические условия. Переизд. Окт. 2006 с

изм. 1-4.– М.: Стандартинформ, 2006.

32 ТИ2-5-91. Волочение латунных прутков на волочильном стане «Шумаг».– Кольчугино:

Кольчугцветмет, 1991.

33 ТИ ПВЦ-8-2005. Отжиг в электропечах.– Кольчугино: Кольчугцветмет, 2005.

34 ТИ ПВЦ-24-2006. Волочение латунной проволоки на волочильной машине ВМ-13М.–

Кольчугино: Кольчугцветмет, 2006.

35 ГОСТ 26877-91. Металлопродукция. Методы измерения отклонений формы.– М.: Изд-во

стандартов, 1991.

36 ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение.– Переизд. Янв. 2008 с попр.

и изм. 1,2,3.– М.: Стандартинформ, 2008.

37 ГОСТ 24047-80. Полуфабрикаты из цветных металлов и их сплавов. Отбор проб для

испытания на растяжение.– Переизд. Сент. 1982.– М.: Изд-во стандартов, 1982.

38 ГОСТ 2999-75. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу.– Переизд.

Дек. 1986 с изм. 1,2.– М.: Изд-во стандартов, 1986.

39 Щерба В.Н., Райнтбарг Л.Х. Технология прессования металлов.– М.: Металлургия, 1995.

40 Брабец В.И. Проволока из тяжелых цветных металлов и сплавов.– М.: Металлургия, 1984.

41 Шевакин Ю.Ф., Грабарник А.А. Прессование тяжелых цветных металлов и сплавов.– М.:

Металлургия, 1987.

42 Смирягин А.П., Смирягина Н.А., Белова А.В. Промышленные цветные металлы и

сплавы.– М.: Металлургия, 1974.

43 Перлин И.П., Райнтбарг П.Х. Теория прессования металлов.– М.: Металлургия, 1975.

44 Зиновьев А.В., Колпашников А.Н., Полухин П.И и др. Технология обработки давлением

цветных металлов и сплавов.– М.: Металлургия, 1992.

45 Третьяков А.В., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке

давлением.– М.: Металлургия, 1976.

46 Кучеряев Б.В. Технология прокатки, прессования и волочения цветных металлов и

сплавов. Методическое пособие № 147 для практических занятий.– М.: МИСиС 1986.

47 Глебов Ю.П., Зиновьев А.М., Чумаков Ю.И. Технология обработки давление цветных

металлов и сплавов.– М.: МИСиС, 1981.

48 Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения.– М.: Металлургия, 1971.

49 Сорокин В.Г., Волосникова А.В., Вяткин С.А. Марочник сталей и сплавов.– М.:

Машиностроение, 1989.

50 Глебов Ю.П., Зиновьев А.В., Горохов В.С. Методика расчета нормативно-

технологических карт производства изделий из цветных металлов и сплавов. Методические

рекомендации №415.– М.: МИСиС, 2002.

51 Битков В.В. Технология и машины для производства проволоки.– Екатеринбург, 2004.

52 Ekkelenkamp J.H., Khosrovabadi P.B. Wire Journal Inter. December, 1996.

53 Фединцев В.Е., Маняхин Ф.И. Расчет мощности и выбор электродвигателей и приводов

общепромышленных механизмов и прокатных станов.– М.: МИСиС, 2002.

54 Юзов О.В., Щепилов Ф.И., Шлее А.Г. Экономика и организация производства в

дипломном проектировании.– М.: Металлургия, 1991.

55 СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация

предприятий, сооружений и иных объектов. Новая редакция с 25.09.2007 г.– Госсанэпиднадзор

Минздрава России.– М., 2007.

56 СП 2.2.1.1312-03. Гигиенические требования к проектированию вновь строящихся и

реконструируемых промышленных предприятий.– Госсанэпиднадзор Минздрава России.– М.,

2003.

57 СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение.– Переизд. Май 2003 с изм. 1.–

М.: ГУП ЦПП, 2003.

58 СНиП 2.09.04-87. Административные и бытовые здания.– Переизд. Июл. 2001 с изм. 1-3.–

М.: ГУП ЦПП, 2001.

59 ГОСТ 12.0.003-74. ССБТ.Опасные и вредные производственные факторы.

Классификация.– М.: Изд-во стандартов, 1974.

60 СНиП 21-01-97. Пожарная безопасность зданий и сооружений.– Переизд. Окт. 2002 с изм.

1,2.– М.: ГУП ЦПП, 2002.

Примечания

Работа содержит РПЗ со спецификацией графических листов. Чертежи отсутствуют.