Разработка технологической схемы высокотемпературного отжига электротехнической анизотропной стали толщиной 0,35 мм с годовой программой 250 тысяч тонн.

Введение 6
1 Общая часть 10
1.1 Требования, предъявляемые к электротехническим анизотропным сталям согласно ГОСТ 21427.1-83 10
1.2 Патентный поиск 20
1.3 Обоснование строительства отделения 25
2 Технологическая часть 26
2.1 Выбор марки стали 26
2.2 Магнитные свойства 27
2.3 Формирование структуры и текстуры анизотропной электротехнической стали 29
2.3.1 Текстура анизотропной электротехнической стали 29
2.3.2 Фазовые и структурные превращения в анизотропной электротехнической стали 31
2.3.3 Процесс образования ребровой текстуры в электротехнических сталях 47
2.4 Технологический процесс 51
2.4.1 Технико–экономическое обоснование выбранной технологии 68
3 Расчет оборудования и проектирование термического отделения 70
3.1 Технико–экономическое обоснование основного, дополнительного и вспомогательного оборудования 70
3.2 Тепловой расчет термоагрегата 77
3.3 Расчет электрических нагревателей 81
3.4 Расчет количества оборудования по нормам времени и укрупненным показателям 83
3.5 Расчет производственных площадей, планировка отделения 86
4 Влияние скорости нагрева на величину зерна перед вторичной рекристаллизацией 88
4.1 Материал и обработка 88
4.2 Метод исследования микроструктуры 90
4.3 Исследование микроструктуры 91
5 Механизация и автоматизация 93
6 Специальная часть 96
6.1 Методика приготовления микрошлифа 96
6.2 Линейный метод определения структурного состава сплава по объему (А. Розиваль, 1898) 97
6.3 Результаты исследования 98
Заключение 104
Список использованных источников 105

Весь текст будет доступен после покупки

Электротехнические стали являются основным классом магнитно мягких материалов, используемых в машиностроении и трансформаторостроении. Широкое применение электротехнических сталей в этой области техники обусловлено высоким уровнем магнитных свойств и относительно низкой стоимостью по сравнению с другими магнитно мягкими материалами.
При непрерывном развитии техники, быстром увеличении производства электроэнергии значительно расширяется, область применения электротехнической стали. Сама технология производства электротехнической стали значительно изменилась. Рулонная холоднокатаная текстурованная и нетекстурованная доминирует над листовой горячекатаной сталью. Созданы и проектируются, новые марки стали с улучшенными магнитными свойствами.
Высокие магнитные свойства готовой электротехнической анизотропной стали, обеспечивается наличием в стали совершенной кристаллографической текстуры (110) [001] (ребровая текстура, текстура Госса), которая формируется в процессе вторичной рекристаллизации при высокотемпературном отжиге. Для протекания вторичной рекристаллизации необходимо, во–первых, создание уже при горячей прокатке стали определённой структурной и текстурной неоднородности и, во–вторых, наличие в металле дисперсных частиц ингибиторной фазы.
Получение необходимой кристаллографической текстуры в электротехнической анизотропной стали, достигается посредством реализации механизма структурной наследственности. Ингибиторная фаза задерживает нормальный рост зёрен, позволяя реализоваться процессу вторичной рекристаллизации.
В настоящее время существует три основных варианта производства электротехнической анизотропной стали: сульфидный, нитридный, сульфанитридный. Эти варианты отличаются химическими составами и режимами обработки.
Сульфидный вариант самый распространённый. Ингибиторной фазой в данной стали, является сульфид марганца. Основными технологическими операциями при производстве стали, по сульфидному варианту являются ограничение концентрации марганца, высокотемпературный нагрев перед горячей прокаткой, горячая прокатка, две холодные прокатки, разделённые рекристаллизационным отжигом. Конечная десульфурация металла до содержания серы 0,002% производится при высокотемпературном отжиге. Готовая сталь имеет магнитную индукцию в поле 800 А/м – 1,81–1,84 Тл.
Сталь нитридного варианта имеет повышенное содержание углерода, азота и меди. Ингибиторной фазой является нитрид алюминия. Основные операции после горячей прокатки – первая холодная прокатка, вторая холодная прокатка и высокотемпературный отжиг. Магнитная индукция в поле 800 А/м – 1,85–1,89 Тл. При этом способе содержание азота в стали, колеблется в пределах 0,006–0,010%, алюминия 0,010–0,020%, а содержание серы, кислорода и других примесей должно быть минимальным (около 0,002–0,003%). Существенным отличием стали нитридного варианта от сульфидного является более низкий нагрев металла перед горячей прокаткой: (1250° С, против 1400° С).

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Требования, предъявляемые к электротехническим анизотропным сталям согласно ГОСТ 21427.1-83

Изделия из электротехнической стали, работают в переменных магнитных полях, следовательно, генерируются вихревые токи. Они подвергаются быстрому перемагничиванию.
Одним из основных требований, предъявляемых к электротехническим сталям, является минимальная величина потерь мощности на возбуждение вихревых токов и подмагничивание, отнесённая к единице массы стали – это ваттные потери или удельные потери.
Свойства стали, определяются величиной и формой зёрен, текстурой, которые зависят от химического состава металла, от величины обжатий при холодной и горячей прокатке и термообработки. У электротехнической анизотропной стали большая величина магнитной проницаемости.
Электротехническую анизотропную сталь подразделяют:
а) по точности изготовления по толщине:
1) нормальной точности – Н;
2) повышенной точности – П;
б) по точности изготовления по ширине:
1) нормальной точности;
2) повышенной точности – Ш;
в) по неплоскостности: на классы 1 и 2;
г) по серповидности (для рулонной стали и ленты):
1) нормальной точности;
2) повышенной точности – С;
д) по виду покрытия:
1) без покрытия (с металлической поверхностью);
2) без электроизоляционного покрытия (без дополнительного нанесения изоляции, но с грунтовым слоем) – БП;
3) с электроизоляционным термостойким покрытием – ЭТ;
4) с изоляционным покрытием, не ухудшающим штампуемость – М (мягкое);
5) с электроизоляционным термостойким покрытием, улучшающим штампуемость – ТШ;
6) электроизоляционным нетермостойким покрытием, улучшающим штампуемость – НШ;
е) по коэффициенту заполнения стали с покрытием на группы: А и Б;
ё) по уровню остаточных напряжений:
1) с нормированными напряжениями – ОН,
2) без нормирования напряжений.
Рулонную сталь изготовляют толщиной 0,15, 0,27; 0,30; 0,35; 0,50; 0,70 и 0,80 мм и шириной 650, 700, 750, 800, 865 и 1000 мм.
Размеры листов должны соответствовать указанным в таблице 1.

Таблица 1 – Размеры листов
Толщина, мм Длина листов при ширине, мм
650 700 750 800 865 1000
0,15 1500 1500 1500 1500 1500 –
0,27 1500 1500 1500 1500 1500 –
0,30 1500 1500 1500 1500 1500 2000
0,35 1500 1500 1500 1500 1500 2000

Резаную ленту изготовляют толщиной 0,15, 0,27; 0,30; 0,35 и 0,50 мм, шириной 90; 170; 180; 190; 200; 240; 250; 300; 325; 360; 400; 465 и 500 мм.
К основным требованиям относится также фиксированное содержание химических элементов, включений. Сталь должна содержать как можно меньшее количество вредных примесей.
В настоящее время во всех странах принят следующий химический состав электротехнической анизотропной стали в слитках (слябах):

Таблица 2 – Содержание элементов в стали
Элемент Содержание, %(масс.)
C 0,02–0,08
Mn <0,20
P <0,020
S 0,004–0,025
Cr <0,10
Ni <0,20
Cu <0,30
Si 2,5–4,3

Таблица 3 – Влияние величины зерна на магнитные свойства электротехнической анизотропной стали
Число зерен, см2 Макс. магн. прониц. ?, Гн/м Коэрцитивная сила Э, А/м
0,5 17000 0,23
1 16150 0,24
5 12000 0,33
10 9000 0,43
20 6050 0,65

Листы, рулонную сталь и ленты изготавливают с обрезными кромками. Предельные отклонения рулонной стали и листов не должны превышать по ширине: нормальной точности +0,5%; повышенной точности +1,0 мм. Предельные отклонения листов по длине не должны превышать 0,5%. Предельные отклонения по ширине ленты должны соответствовать указанным в таблице 4.

Таблица 4 – Предельные отклонения по ширине ленты
Ширина ленты, мм Предельные отклонения при точности изготовления, мм
нормальной повышенной
До 250 +0,5 +0,5
Свыше 250 до 500 +1,2 +0,5

Масса одного отрезка в рулоне ленты должна быть не менее массы, вычисленной из расчёта 0,5 кг на 1 мм ширины ленты. Предельные отклонения по толщине стали должны соответствовать указанным в таблице 5.

Таблица 5 – Предельные отклонения по толщине стали
Толщина, мм Предельные отклонения по толщине стали при точности прокатки, мм
нормальной повышенной
0,15; 0,27; 0,30 ±0,02 ±0,01
0,35 ±0,03 ±0,02

Телескопичность рулонов не должна превышать:
1) 5 мм – при ширине стали до 500 мм;
2) 7 мм – при ширине стали 500 мм и более.
Отдельные витки не должны выступать более чем на пятикратную толщину стали. Один – два внутренних или наружных витка могут выступать над поверхностью торца рулона. Внутренний диаметр рулона должен быть (500 ± 10) мм. Наружный диаметр рулонов лент должен быть не более 1200 мм, рулонной стали – не более 1300 мм.
Серповидность рулонной стали и ленты на 1 метр длины должна соответствовать таблице 6.

Таблица 6 – Серповидность рулонной стали и ленты на 1 метр длины
Ширина, мм Точность прокатки по толщине, мм
нормальная повышенная
170 до 250 включительно 3 2
Свыше 250 2 1

Сталь изготовляют:
1) толщиной 0,15; 0,27; 0,30 и 0,35 мм – с покрытиями ЭТ и БП;
2) толщиной 0,50 мм – с покрытиями М, ТШ и НШ;
3) толщиной 0,70 мм – без покрытия и с покрытиями ТШ и НШ;
4) толщиной 0,80 мм – без покрытия.
Поверхность стали должна быть без ржавчины, отслаивающейся плёнки и окалины. Не допускается, на поверхности стали, изготовляемой без электроизоляционного покрытия, наличие налёта порошкообразных веществ, препятствующих нанесению изоляции. На поверхности стали, допускаются цвета побежалости и отпечатки глубиной или высотой, не превышающей 0,5 суммы предельных отклонений по толщине.
Основные требования по магнитным свойствам, предъявляемые к электротехнической анизотропной стали приведены в таблице 7.
В сталях с кубической текстурой анизотропия магнитных свойств минимальна. В настоящее время расширяется производство холоднокатаного листа с ребровой текстурой, а также с кубической.

Весь текст будет доступен после покупки

1. СНиП II–31–74 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1976.
2. Технологическая инструкция ОАО «НЛМК». Холодная прокатка, термическая обработка и покрытие анизотропной электротехнической стали толщиной 0,15 мм. ТИ 05757665–ПХЛ.–05–2007.
3. Технологическая инструкция ОАО «НЛМК» ТИ 106ПХЛ.2–16–97.
4. Алёшин, А.С. Вопросы безопасности в дипломных проектах и работах. Общие методические указания по содержанию и выполнению раздела безопасности труда для студентов инженерно–технических специальностей /А.С. Алёшин. - Липецк: ЛГТУ, 1990.
5. Алёшин, А.С. Методические указания к расчету сопротивления защитного заземляющего устройства производственных помещений при дипломном проектировании /А.С. Алёшин. - Липецк: ЛГТУ, 1981.
6. Аптерман, В.И. Колпаковые печи. Методические указания к выполнению экономической части дипломной работы (проекта) для специальности «Металловедение и термическая обработка» / В.И. Аптерман, В.Г. Двейран, Е.П. Богомолова и др. - Липецк: ЛГТУ, 2000.
7. В.М. Тымчак. Москва: Металлургия, 1965.
8. Горбунов, И.П. Методические указания по расчёту потерь тепла через кладку печи с применением ЭВМ / И.П. Горбунов. - Липецк: ЛГТУ, 1989.
9. Горбунов, И.П. Методические указания по расчету термических электропечей и электрических нагревательных элементов / И.П. Горбунов. - Липецк: ЛГТУ, 1998.

Весь текст будет доступен после покупки