5979

Влияние легирующих элементов на механические и химические свойства стали

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Следуя в ногу с техническим прогрессом, требующим удовлетворения растущих потребностей вновь создаваемых и развивающихся отраслей промышленности, ОАО ТАГМЕТ наращивал объем производства за счет расширения старых и строительства новых цехо...

Русский

2012-12-26

455 KB

80 чел.

Введение

Следуя в ногу с техническим прогрессом, требующим удовлетворения растущих потребностей вновь создаваемых и развивающихся отраслей промышленности, ОАО «ТАГМЕТ» наращивал объем производства за счет расширения старых и строительства новых цехов, одновременно осуществляя реконструкцию и совершенствование технологий в действующих цехах. Увеличение объема выпуска продукции, расширения сортамента труб, стремление обеспечить высокое качество продукции осуществлялись на основе широкого использования достижений отечественной и зарубежной науки и практики трубного производства. В производственных процессах применяется оборудование, изготовленное ведущими заводами страны и передовыми зарубежными фирмами. Успешно эксплуатируются станы и механизмы, в которых используются оригинальные решения отечественных конструкторов и технологов, учитывающих мировой опыт трубного производства.

На сегодняшний день ОАО «ТАГМЕТ» является крупнейшим предприятием производителем стальных труб на юге России. Сотрудничая с более чем пятью тысячами потребителей, коллектив завода зарекомендовал себя надежным партнером,  обеспечивающим высокое качество продукции и своевременные поставки по договорам.

Важнейшей задачей предприятия является коренная реконструкция и модернизация существующего производства позволяющая получить высококонкурентоспособную  продукцию не только на внутреннем, но и на внешнем рынке.

Признание и уважение, которым пользуется завод в деловом мире, подтверждено включением ОАО «ТАГМЕТ» в число 1000 лучших предприятий 21 века, а также Почетным Дипломом лучшего экспортера.

ОАО «ТАГМЕТ» сертифицирован независимой организацией по ISO-9001.

ОАО «Таганрогский металлургический завод» производит высококачественные бесшовные трубы следующих видов:

- горячедеформированные общего назначения;

- магистральные;

- обсадные и муфты к ним;

- бурильные;

- специального назначения, для ремонта скважин.

В связи с тем, что продукция завода находит применение в сферах деятельности, связанных с возможностью аварийных ситуаций техногенного характера, а также с риском для жизни и здоровья людей, на ОАО «ТАГМЕТ» впервые в Российской практике применено страхование трубной продукции по международным нормам.

В настоящее время ОАО «ТАГМЕТ» застрахован в страховых компаниях «ИНГОССТРАХ» и «ИНТЕРРОС-СОГЛАСИЕ».

 Горячедеформированные и магистральные трубы на ОАО «ТАГМЕТ» производятся следующих видов:

- общего назначения;

- для сооружения трубопроводов низкого давления;

- для конструкций, деталей машин, трубопроводов и других технических целей;

- нефтепроводные повышенной коррозионной и хладостойкости.

Бурильные трубы применяются для бурения глубоких и сверхглубоких нефтяных и газовых скважин.

ОАО «ТАГМЕТ»  на оборудовании фирмы «Маннесман-Демаг»  производит бурильные трубы с приваренными замками. Отличительной особенностью этих труб является замена резьбы сваркой парением в местах соединения замка с трубой. Благодаря высоким прочностным характеристикам и точности изготовления, бурильные трубы с приваренными замками обладают более высокими эксплуатационными свойствами и повышенной надежностью, что позволяет увеличить скорость бурения и снизить аварийность. Замки для труб поставляют ведущие российские и зарубежные производители.  В потоке производства все трубы подвергаются 100% термической обработке и неразрушающим видам контроля.

Для более полного удовлетворения потребностей заказчика предусмотрено изготовление двух групп длин от 8.0 до 8.6 м, а от 11.9 до 12.5 м.

По основным техническим характеристикам трубы соответствуют требованиям AP1 Spec 5D.

Штанги бурильные применяются для передачи вращения колонне бу-

рильных труб от рокфора при бурении скважин и являются связующим звеном долотом и наземным оборудованием.

Бурильные трубы утяжеленные предназначены для создания осевой нагрузки на долото при бурении нефтяных и газовых скважин.

С целью предохранения от коррозии каждая труба покрывается консервационным покрытием. Резьба труб смазывается антикоррозионной консистентной смазкой и защищается предохранительными колпаками и ниппелями.

Поставка осуществляется как вагонными нормами, так и малыми партиями автотранспортом.

Обсадные трубы применяются для облицовки нефтяных и газовых скважин для предупреждения обвалов – под действием внешних давлений и разрывов – под действием внутренних давлений.

ОАО «ТАГМЕТ» производит бесшовные обсадные трубы для строительства нефтяных и газовых скважин, как в обычных, так и в осложненных геологических условиях.

Спектр выпускаемых ОАО «ТАГМЕТ» обсадных безмуфтовых труб для капитального ремонта скважин позволяет восстанавливать обсадные колонны практически всех месторождений нефти с максимально возможным дебетом при использовании стандартного насосного оборудования и подвески. При этом предполагаемая ОАО «ТАГМЕТ» технология позволит продлить «жизнь» скважин еще 15-20 лет и стабилизировать добычу нефти.

Сварные трубы изготавливаются  на трубоэлектросварочных агрегатах, как с объемной нормализацией и горячим редуцированием, так и без них.

Водо- и газопроводные трубы с объемной нормализацией и горячим редуцированием изготавливаются на уникальном трубожектросварочном агрегате – в результате чего достигается высокий уровень прочностных и вязкостных характеристик тела трубы, выравниваются свойства основного металла и сварочного шва. ОАО «ТАГМЕТ» является единственным в России заводом, выпускающим такие трубы.

Стальные трубы с продольным швом изготавливаются из горячедеформированной ленты, которую поставляют известные российские сталеплавильные заводы.

Режим сварки с кислородной обдувкой кромок ленты позволяет полу-

чить трубы с улучшенным качеством сварного шва и по требованию потребителей трубы могут поставляться со снятым внутренним гратом.

Трубы, в зависимости от требований потребителей, поставляются оцинкованными или не оцинкованными по наружной и внутренней поверхности. Оцинкование осуществляется  горячим способом путем погружения трубы в расплав цинка, толщина цинкового покрытия не менее 30 мкм и по требованию потребителей может быть увеличена до 100 мкм.

Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные, прямоугольные предназначены для применения в сельскохозяйственном машиностроении, тракторостроении и других отраслях народного хозяйства.

1 Общая часть

1.1 Характеристика легирующих элементов

Легированные стали имеют исключительное  большое значение для выполнения основной задачи – уменьшения массы машин и конструкций при обеспечении их высокого качества, долговечности и надежности в работе. Поэтому значительный процент от общего количества выплавляемой стали составляет легирование.  Развитие народного хозяйства требует все большего производства  легированной и особенно низколегированной стали.

Легированными называют, стали, содержащие, кроме обычных примесей, один или несколько специально введенных элементов, например: хром, никель, молибден, ванадий, вольфрам, алюминий и другие. Исключение составляют, природно-легированные  стали, в которые легирующие элементы попадают в процессе их выплавки из природно-легированных чугунов. К легированным сталям относят также стали, имеющие повышенное, по сравнению с обычным содержанием марганца (более 0,8-1,0%) и кремния (более 0,5%).

В последнее время получили распространение в качестве легирующих присадок редкие (бор, цирконий, ниобий, бериллий, церий и др.), а также редкоземельные металлы, вводимые в сталь в небольших количествах – каждый в отдельности или в виде комплекса, состоящего из 16 редкоземельных металлов.

Легирующие элементы вводят в сталь для придания ей как высоких механических свойств (прочности, твердости, пластичности, вязкости), так и разнообразных физических и химических свойств (магнитных, электрических, жаропрочности, жаростойкости, коррозионной устойчивости и др.).

При решении вопроса о выборе стали для конструкций, деталей машин и инструментов необходимо учитывать, что выплавка и обработка легированных сталей сложнее, чем углеродистых, а стоимость их выше. Поэтому легированные стали следует выбирать в тех случаях, когда использование углеродистых сталей невозможно. Большое значение приобретают, стали с низким содержанием легирующих элементов (до 2,5%), так называемые низколегированные стали. Обычно в низколегированные стали вводят дешевые легирующие элементы, такие как хром, марганец, кремний и др. не-

которое повышение стойкости стали, вызванное легированием, компенси-

руется снижением массы и повышением долговечности изделий.

Легированные стали выплавляют в электрических печах. Большой интерес представляют, легированные стали высокой чистоты, получаемые электрошлаковым переплавом, а также выплавкой в вакууме.

После литья и обработки давлением только некоторые легированные стали имеют требуемую структуру и достаточно низкую твердость, необходимые для их дальнейшей обработки. Поэтому большую часть легированных сталей подвергают предварительной термической обработке: нормализации, отжигу или высокому отпуску. В ряде случаев производится двойная предварительная обработка, например, нормализация и высокий отпуск.

Необходимые для работы изделий структуру и свойства легированные стали приобретают, как правило, после окончательной термической и химико-термической обработки.

Легированные стали, структура и свойства, которых при термической обработке не меняются, упрочняют путем пластического деформирования. Все большее распространение получают термомеханические обработки легированных сталей (хромистых, кремнистых и др.), при которой сочетаются процессы термической обработки и пластического деформирования. Данные о свойствах конкретных легированных сталей и режимах их термической, химико-термической и термомеханической обработки приводится в справочниках.

Рассмотрим характеристику отдельных легирующих элементов:

Кремний – является сильным раскислителем, повышает твердость, прочность и упругость, понижает вязкость.

Атомный вес  –  28,086

Удельный вес –  2,34

Температура плавления – 1413°С

Температура кипения – 3437°С

С кислородом кремний образует соединения SiO2  (кремнезем) и SiO (моноокись кремния), теплоты образования, которых  Н°298 равны соответственно - 209750 и - 123900 кал/моль. Изобарный потенциал для SiO2  при 298°К составляет – 196800 и при 2000°К – 123900 кал/моль.

Температура плавления SiO2 - 1713°C, температура кипения - 2228°С.

Упругость пара в зависимости от температуры:

Температура -              1707          1937             2137

Упругость пара -             0,01            0,1                0,5

С углеродом кремний образует карбид кремния  SiC, часто называемый карборундом. Теплота образования Н°298 = - 13000 кал/моль; изобарный потенциал образования карбида Z°т  при 298°К -12400 и при 2000°К - 7200 кал/моль.

С железом кремний образует ряд силицидов, из которых наиболее прочным является FeSi; его температура плавления - 1410°С; теплота образования Н°273 = 19200 кал; в расплавленном состоянии Н°1873 = - 18000 кал.

Для всех металлов, используемых в производстве ферросплавов, от железа до редкоземельных можно отметить, как правило, что силициды прочнее их карбидов, т.е. теплота и свободная энергия образования силицидов больше, чем карбидов. В присутствии кремния растворимость углерода в сплаве падает. Чем выше в сплаве содержание кремния, тем ниже содержание углерода. Это используется для получения на углеродистом восстановителе силикосплавов с низким содержанием углерода; например, силикохром с 40% Si содержит около 1%  С,  с 50% Si -0,02% С, ферросилицит с 40% Si содержит 0,07% С, с 75% Si – 0,045% С.

Ферросилиций применяется, при производстве стали для раскисления (главным  образом) и легирования и при производстве некоторых ферросплавов как восстановитель.

Марганец – дешевый легирующий элемент, распределяющийся между ферритом и цементитом, и используют нередко как заменитель никеля. Он заметно повышает, предел текучести стали, однако делает сталь чувствительной к перегреву, поэтому для измельчения зерна вместе с ним вводят карбидообразующие элементы.

Атомный вес – 54,9381

Удельный вес – 7,4

Температура плавления – 1243°С

Температура кипения – 2036°С

Упругость паров марганца при 1555°С составляет 100 мм.рт.ст., а при 1820°С  - 550 мм.рт.ст. поэтому при выплавке ферромарганца и выплавке

высокомарганцевых сталей всегда наблюдается потеря марганца в улет,

которая тем больше, чем выше температура процесса и концентрация марганца в металле.

С углеродом марганец образует карбид Mn7C3 (∆Н°298 = 19100 кал/моль); изобарный потенциал образования карбида при 298°К +7600 кал/моль, при 1800°К составляет -40900 кал/моль. Карбид Mn3C согласно последним исследованиям является неустойчивым при температурах ниже 1000°С. По–видимому, в предыдущих исследованиях наблюдали не карбид Mn3C, а твердый раствор углерода в марганце.

С кремнием марганец образует несколько силицидов, из которых наиболее прочным является MnSi (∆Н = - 14500 кал/моль). Поскольку силицид марганца прочнее карбида, то с увеличением содержания кремния в железомарганцевом сплаве содержание углерода падает.

С фосфором марганец образует фосфиды MnP и Mn2P (более прочный).

С кислородом марганец образует несколько окислов: MnO2, Mn2O3, Mn3O4, MnO. При восстановительном процессе в основных шлаках присутствует MnO, при окислительном процессе и основных шлаках – MnO и Mn3O4, в кислых шлаках – MnO.

С азотом марганец образует довольно прочные нитриды (Mn3N2, Mn5N2 и Mn4N); это позволяет получать азотистые марганец и ферромарганец.

Хром – является одним из главных легирующих металлов и входит в состав большинства легированных сталей, оказывает благоприятное влияние на механические свойства.

Атомный вес – 51,996

Удельный вес – 7,1

Температура плавления – 1898°С

Температура кипения – 2665°С

С железом хром образует непрерывный ряд твердых растворов. Температура  плавления сплавов, содержащих 60-70% Cr, около 1600°С.

С углеродом хром образует прочные карбиды: Cr23C6, Cr 7C3, Cr3C2.

 С кремнием хром образует силициды Cr3Si; CrSi и  CrSi2. Теплота  образования CrSi2Н < - 12000 кал/моль. Силициды хрома прочнее его карбидов, поэтому в сплавах FeCrSi  с повышением содержания кремния понижа-

ется содержание углерода.

С кислородом хром образует окислы: CrO, Cr2O3, CrO3. самый прочный окисел Cr2O3, в виде которого в основном  хром находится в рудах и в шлаках. В кислых шлаках встречается  и CrO, особенно при восстановительных процессах. В высокоизвестковых шлаках при окислительных процессах частично образуется CrO3.

С азотом хром образует  соединения CrN  и Cr2N.

Вольфрам – дорогой и дефицитный легирующий элемент; повышает твердость, препятствует росту зерен.

Атомный вес – 183,85

Удельный вес – 19,30

Температура плавления – 3377°С

Температура кипения – 5527°С

Температура плавления сплавов, содержащих 70-80% W значительно превышает 2000°С, сплавов, содержащих 45-50%  W – немного выше 2000°С.  Однако промышленные 50%-ные сплавы, загрязненные примесями (C, Si, Mn, Cu, Sn и др.), имеют температуру плавления ниже 2000°С.

С углеродом вольфрам образует карбиды W2C и WC ; ∆Н°298 соответственно -11000 и -8400 кал/моль. Температура плавления карбидов выше 2600°С.

С кремнием вольфрам образует силициды W5Si3 и WSi2; ∆Н°298 соответственно от -13800 до -22300 кал/моль.

С кислородом вольфрам образует окислы: WO2, W4O11, WO3. наиболее распространенный окисел WO3; его удельный вес 7,157, температура плавления около 1410°С.

С серой вольфрам образует сульфид: WS2; ∆Н°298 = -79200 кал/моль.

Ферровольфрам применяется для легирования сталей и сплавов, в том числе инструментальных и жаропрочных.

Молибден – дорогой и дефицитный легирующий элемент. Он увеличивает прокаливаемость, повышает механические свойства стали, устраняет отпускную хрупкость.

Атомный вес – 95,94

Удельный вес – 10,3

Температура плавления – 2607°С

Температура кипения – 4827°С

С серой молибден образует несколько химических соединений, наиболее важным из которых является сернистый молибден MoS2, встречающийся и в природе в виде минерала молибдената; теплота образования MoS2Н°298= -86500 кал/моль. Изобарный потенциал образования ∆Z°298= -72800 и ∆Z°2000= +6100 кал/моль.

Из соединений молибдена с кремнием наибольшее значение имеет дисилицид молибдена MoSi2 (tпл. = 2020°С). При нагреве на воздухе до 1550°С он не окисляется и не теряет форму. Обладая высоким электрическим сопротивлением, используется как материал для изготовления высокотемпературных электронагревателей.

С кислородом молибден образует двуокись МоО2 и трехокись  МоО3.

Молибденовый ангидрид имеет температуру плавления 795°С и кипения 1155°С. При нагревании до температуры выше 700°С окисел начинает заметно возгоняться. В термодинамическом отношении окислы молибдена менее прочны, чем закись железа, поэтому железо является восстановителем молибдена из его окислов.  Молибденовый ангидрид при взаимодействии с окисью кальция образует молибдат кальция СаМоО4, теплота образования которого из окислов ∆Н°298 = -26500 кал. Молибдат кальция можно нагревать выше 700°С без опасения возгонки трехокиси.

Ферромолибден производят внепечным силикотермическим способом; применяется для легирования сталей и сплавов, в том числе жаропрочных и со специальными свойствами.

Ванадий – способствует измельчению зерна, придает вязкость и повышает прочность.

Атомный вес – 50,942

Удельный вес – 6

Температура плавления – 1912°С

Температура кипения – 3352°С

С углеродом ванадий образует карбиды, наиболее известные из них V2C и VC; для последнего ∆Н°298 = -20000 кал. В ванадиевых сталях обнаруживается карбид V4C3.

С кремнием ванадий образует ряд силицидов; для силицида V2Si; ∆Н°298 = -36900 кал.

Известен нитрид ванадия VN, теплота образования которого ∆Н°298 = -42000 кал.

С кислородом ванадий образует несколько окислов: VO, V2O3, V2O4, V2O5. в природе ванадий распространен главным образом в виде трехвалентного окисла V2O3 (например, в титаномагнетитах), изоморфно замещающего окись железа [ (Fe, V) O3 FeO ]. В конвертерных шлаках ванадий находится также преимущественно в трехвалентной форме.

Феррованадий используется как легирующий металл при производстве конструкционных и инструментальных сталей.

Титан – сильно измельчает зерно, улучшает механические свойства.

Атомный вес – 47,90

Удельный вес – 4,5

Температура плавления – 1667°С

Температура кипения – 3252°С

Сплавы, содержащие 25-30% Ti, имеют температуру плавления 1450-1520°С, содержащие 40% Тi – около 1500°С. Температура плавления ферротитана, содержащего в виде примесей алюминий, кремний, медь и другие элементы, ниже.

С углеродом титан образует карбид TiC, имеющий температуру плавления 3140°С. Теплота образования его ∆Н°298 = -43850 кал/моль. Карбид весьма прочный. ∆Z°298 = -43000 кал/моль и ∆Z°2000 = -37500 кал/моль.

С кремнием титан образует силициды: Ti5Si3, TiSi и TiSi2; теплоты образования  ∆Н°298 равны соответственно -138700, -31100 и -32300 кал/моль.

С алюминием титан образует алюминиды Ti3Al, TiAl3, с серой – сульфид TiS (∆Н°298 = -67400 кал/моль), с азотом – нитрид TiN (∆Н°298 = -80470 кал/моль).

С кислородом титан образует окислы: TiO2, Ti2O3, Ti2O5, TiO. Наиболее важный окисел TiO2; в виде него титан распространен в природе.

Ферротитан производят внепечным алюминотермическим способом. При выплавке многих низколегированных конструкционных сталей ферротитан применяется как технологическая добавка, особенно широко он применяется при выплавке нержавеющих сталей для связывания углерода в карбид титана.

Бор – способствует увеличению прокаливаемости стали.

Атомный вес – 10,811

Удельный вес – 2,3

Температура плавления – 2027°С

Температура кипения – 3927°С

С углеродом бор образует прочные карбиды, твердость которых выше чем у алмаза. Наиболее прочным карбидом является В4С.

С азотом бор образует нитрид BN (∆Н°298 = -69300 кал/моль).

С серой бор образует несколько химических соединений, из которых наиболее прочным является B2S3. Это соединение нерастворимо в сплавах тяжелых металлов, поэтому борные лигатуры содержат мало серы.

С кислородом бор образует несколько окислов, из которых наиболее важным является В2О3. температура плавления его 450°С. Борный ангидрид поглощает влагу с образованием ряда борных кислот: Н3ВО3, НВО2, Н2В4О7.

Редкоземельные металлы.

В периодической системе элементов Д.И.Менделеева в 3 периоде расположены элементы с порядковыми номерами от 57 до 71: лантан La, церий Се, празеодим Pr, неодим Nd, прометий Pm, самарий Sm, европий Eu, гадолиний Gd, тербий Tb, диспрозий Dy, гольмий Но, эрбий Er, тулий Tu, иттербий Yb, лютеций Lu. Эти элементы, называемые редкоземельными элементами (РЗЭ) или редкоземельными металлами (РЗМ), выделены в отдельную группу вследствие их специфической электронной структуры и большого сходства химических свойств.

К этой группе элементов относят также иттрий Y (порядковый номер 39) и скандий Sc (порядковый номер 21), поскольку эти элементы обладают сходными с РЗМ свойствами и сопутствуют им в природных минералах.

РЗМ по сходству атомного строения, физических свойств и нахождению в природном сырье иногда подразделяются на цериевую и иттериевую подгруппы. К цериевой относят РЗМ от лантана до европия, а к иттриевой – от гадолиния до люцетия.

В химическом отношении РЗМ являются чрезвычайно активными. Они легко соединяются почти со всеми элементами с выделением большого количества теплоты. Некоторые физико-химические свойства РЗМ приведены в таблице 1.

 

Таблица 1                 Физико-химические свойства редкоземельных металлов

Название

Символ

Порядковый номер

Атомный вес

Валентность

Удельный вес

Температура плавления, °С

Температура кипения, °С

Лантан

La

57

138,91

3

6,19

920±5

3367

Церий

Се

58

140,12

3,4

6,75

804±5

2927

Празеодим

Pr

59

140,907

3,4

6,769

935±5

3017

Неодим

Nd

60

144,24

3

7,007

1024±5

3187

Самарий

Sm

62

150,35

2,3

7,54

1052±5

1587

Европий

Eu

63

151,96

2,3

5,166

827

1427

Гадолиний

Gd

64

157,25

3

7,869

1327

2727

Тербий

Tb

65

158,24

3,4

8,253

1427

2527

Диспрозий

Dy

66

162,50

3

8,556

1500

2327

Гольмий

Ho

67

164,930

3

8,799

1500

2327

Эрбий

Er

68

167,26

3

9,058

1527

2627

Тулий

Tm

69

168,934

3

9,318

1627

2127

Иттербий

Yb

70

173,04

2,3

6,959

824

1527

Люцетий

Lu

71

174,97

3

9,849

1727

1927

На воздухе при комнатной температуре РЗМ окисляются. Лантан и церий сильно окисляются, празеодим и неодим в меньшей степени. Чистый гадолиний устойчив на воздухе в течение многих месяцев. РЗМ от европия до люцетия сильно окисляются на воздухе: элементы, находящиеся в начале этого ряда, окисляются сильнее, находящиеся в конце – меньше, поэтому для хранения РЗМ их приходится заливать парафином. 

С кислородом РЗМ образуют окислы общей формулы Ме2О3 и МеО2 (церий, празеодим, тербий) с высокой температурой плавления, являющиеся очень прочными соединениями в термодинамическом отношении. теплота образования окислов типа Ме2О3 составляет 424 – 435 ккал/моль, окислов типа МеО2 – 230 – 245 ккал/моль.

По величине изобарного потенциала окислы РЗМ находятся на ряду высокопрочных окислов – кальция, магния, циркония, алюминия.

Температура плавления La2O3 - 2320°C, Ce2O3 - 2500°C, CeO2 - 2600°C.

С серой РЗМ образуют сульфиды (общие формулы МеS3, MeS4, MeS) со значительной теплотой образования и высокой температурой плавления.

При температуре выше 200°C РЗМ активно реагируют с гадолидами, образуя соединения типа МеГ3, а также МеГ2 (Sm, Eu) и МеГ4 (Се). наиболее активно РЗМ реагируют с фтором и хлором. Теплота образования ∆Н°298 и изобарный потенциал образования ∆Z°298  хлоридов изменяется в интервале от -70 до -80 ккал/моль, а фторидов от -119 до -140,3 ккал/моль.

Безводные галоиды, за исключением фторидов, являются очень гигроскопичными веществами.

С углеродом РЗМ образуют карбиды МеС2 с большим выделением тепла. При взаимодействии с водой карбиды разлагаются с выделением углеводородов (например, ацетилена).

С водородом РЗМ (Се, La, Pr) при 250-300°C взаимодействуют с образованием гидридов МеН2,8 или МеН2, относительно устойчивых при высоких температурах. Теплота образования гидридов 40-45 ккал/моль. Нагрев в вакууме при 1000°C приводит к полному разложению гидридов.

С азотом РЗМ реагируют при 750-1000°C, образуя нитриды (общая формула преимущественно МеN); теплота образования 70-80 ккал/моль.  

  

1.2  Классификация легированных сталей по структуре

Легированные стали классифицируют по структуре в отожженном и нормализованном состояниях.

В отожженном состоянии стали классифицируют на следующие основные структурные классы: доэвтектоидный, заэвтектоидный, ледебуритный, ферритный. Класс стали можно определить в зависимости от содержания в ней углерода и легирующего элемента по специально построенным структурным диаграммам (рисунок 1).

                                         а                                                                 б

Лег.эл.                                                      Лег.эл.  

 

     11          111         1

    0     0,5     1,0     1,5      2,0                         0     0,5     1,0    1,5    2,0

Содержание углерода,  С %

а)   1 – ферритный                                                     б)    1 – аустенитный

     2 – полуферритный                                                     2 - полуаустенитный

     3 – доэвтектоидный                                                     3 – доэвтектоидный

     4 – заэвтектоидный                                                      4 – заэвтектоидный    

     5 – ледебуритный                                                        5 – ледебуритный

Рисунок 1 Структура диаграммы отожженных сталей (схема): а – легирующий элемент сужает область γ-фазы; б – легирующий элемент расширяет область γ-фазы.

Поскольку  легирующие элементы уменьшают содержание углерода в эвтектоиде, граница между доэвтектоидными и заэвтектоидными легированными сталями лежит при  содержаниях углерода меньших, чем в углеродистых сталях (0,8%С).

Так как растворимость углерода в аустените при добавлении в сталь легирующего элемента уменьшается, то граница между эвтектоидными и ледебуритными сталями также сдвигается в сторону меньших содержаний углерода по сравнению с углеродистыми сплавами (2,14%С). Поэтому в легированных сталях при содержании углерода менее 2,14% в структуре может появиться эвтектика – ледебурит. Так, сталь с 12% Cr при 1,5% С является ледебуритной.

При небольшом содержании углерода и высоком содержании легирующего ферритообразующего элемента (Cr, W, V, Mo и других) α-фазы будет сохраняться при любых температурах – от комнатной до температуры плавления. Такие стали по структуре будут ферритными. Возможен также полуферритный класс – это такие стали, у которых при нагревании и охлаждении α →γ превращение происходит частично (рисунок 1,а).

При легировании стали аустенитообразующим элементом, расширяющим область γ-фазы (Mn), может быть получен класс аустенитных сталей, а также промежуточный полуаустенитный класс (рисунок 1,б).

Структура доэвтектоидных сталей состоит из феррита и перлита, заэвтектоидных сталей – из перлита и вторичных карбидов. Ледебуритные стали имеют в структуре карбиды эвтектического происхождения, которые условно называют первичными карбидами. При кристаллизации таких сталей образуется эвтектика – ледебурит, состоящая из специальных карбидов и аустенита. Характерной особенностью сталей ледебуритного класса является наличие в структуре большого количества карбидов.

В нормализованном состоянии стали по структуре разделяют на следующие основные структурные классы: перлитный, мартенситный, аустенитный. Формирование структуры сталей различного класса можно объяснить, используя диаграмму изотермического распада аустенита. На рисунке 2 схематично представлены такие диаграммы с нанесенными на них кривыми нормализации (охлаждения на воздухе).

К перлитному классу относят, стали с низким содержанием легирующего элемента. В таких сталях переохлажденный аустенит мало устойчив, кривая нормализации пересекает С-образные кривые начала и конца распада аустенита в температурной зоне образования феррито-цементитной смеси-

перлита, сорбита, троостита (рисунок 2,а).

                      а                                           б                                           в

А1                                          А1                                      А1 

   t

                                                 

         

 

                     Τ  

Рисунок 2  Диаграмма изотермического распада аустенита сталей перлитного (а), мартенситного (б) и аустенитного (в) классов.

К мартенситному классу относят, стали с более высоким содержанием легирующего элемента. Для таких сталей скорость охлаждения на воздухе оказывается более критической скорости закалки. Поэтому аустенит переохлаждается до точки Мн и при дальнейшем охлаждении превращается в мартенсит (рисунок 2,б).

К аустенитному классу относят высоколегированные стали. Легирующий элемент введенный в большом количестве не только сдвигает С-образные кривые вправо, но и сильно понижает температуру начала мартенситного превращения (Мн), которая оказывается ниже комнатной температуры. поэтому кривая нормализации не пересекает  С-образные кривые и не доходит до точки Мн; в результате в структуре относительно сохраняется аустенит (рисунок 2,в).

Рассмотренная классификация относится только к нормализованным сталям. Если условия охлаждения изменить, то структура стали может изменяться. Если сталь перлитного класса охладить с большей скоростью, то можно получить мартенсит; при охлаждении стали мартенситного класса с меньшей скоростью можно получить перлит, после обработки стали аустенитного класса холодом можно получить мартенсит.

Стали доэвтектоидного, заэвтектоидного и перлитного классов являются наиболее распространенными легированными сталями для деталей  

конструкций и инструмента. Стали мартенситного класса применяют ограничено. Стали аустенитного и ферритного классов имеют особые физические и химические свойства (коррозионно-стойкие, жаропрочные и другие). Стали ледебуритного класса применяют как инструментальные. Наиболее типичной сталью данного класса является быстрорежущая сталь.

 

2 Специальная часть

2.1 Технологический процесс производства стали марки 25ХГМА

2.1.1 Технические требования стали марки 25ХГМА

Таблица 2                                    Технические требования стали марки 25ХГМА

НАЗНАЧЕНИЕ ТРУБ

Нормативный документ

Массовая доля элементов

Другие   элементы

Обсадные трубы и муфты

гр. пр. С95, Р110, L80 тип1

API Spec 5 СТ  (PSL2, PSL3)

ТУ 14-157-17

ТУ 14-157-91

C – 0,25-0,28

Mn – 0,80-1,10

Si – 0,17-0,37

Mo – 0,20-0,25

Cr – 0,60-0,90

Al – не менее 0,020

P – 0,015

S – 0,020

Ni – 0,30

Cu – 0,30

Ca – 0,002-0,004

гр. пр. Е, Л, М

ТУ 14-157-24

гр. пр. Р110

ТУ 14-157-97

Бурильные трубы диам. 114 мм и более

гр. пр. Л, М

ГОСТ Р 50278

Бурильные трубы

гр. пр. Х-95, G-105

API Spec 5P

Сталь марки 25ХГМА применяется для изготовления труб стальных бесшовных  горячедеформированных нефте и газопроводных  с повышенной коррозионной стойкостью и хладостойкостью, предназначенных для использования в системах нефте и газопроводов, технологических нефтепромысловых трубопроводов транспортирующих нефть и нефтепродукты, в системах поддержания пластового давления, а также газопроводов, газлитейных систем для промыслового сбора газа, северной климатической зоны нефтедобывающих предприятий ОАО «Сургутнефтегаз» при температуре окружающей среды от -70°С до +40°С температурой транспортируемых сред от +5°С до 40°С.

Для получения стали марки 25ХГМА  с повышенными механическими свойствами, повышенной стойкостью к общей и язвенной коррозии, сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением и водородному охрупчиванию необходимо в этой марке стали иметь минимальное содержание вредных и ликвирующих элементов, газов, минимальную степень загрязнения металлическими включениями глобумерной формы, однородную

мелкозернистую структуру. Для этого необходимо осуществлять металл кальцием на установке ковш-печь, продувать металл аргоном.  

2.1.2  Технология легирования стали марки 25ХГМА в печи

В период плавления убрать самотеком максимальное количество шлака, особенно при вспенивании с целью удаления фосфора и серы из металла и начать формирование высокоосновного шлака. Взять пробу но полный химический анализ. Углерод должен быть 0,8-1,0%, температура 1500°С, основность шлака 2,0 и содержание серы не более 0,030%. В случае повышенного содержания фосфора и серы произвести скачивание шлака и навести новый шлак. К началу чистого кипа основность шлака должна быть 2,5, содержание серы 0,020%, фосфора 0,007%, скорость выгорания углерода не ниже 0,25% в час. Для ускорения шлакообразования рекомендуется ванну перемешать ломом. Продолжительность чистого кипа – 45 мин., температура металла перед раскислением должна быть 1630 - 1645°С. Сталь 25ХГМА раскисляется в печи ферромарганцем. Плавка выпускается через 5-10 мин. после ввода ферромарганца. В ковшах раскисление производят  ферросилицием и алюминием из расчета 1,5 кг/т. Ввод раскислителей и шлакообразующей смеси в ковш производить в следующем порядке: после наполнения ковша 1/5 части высоты присаживается силикомарганец, ферросилиций, через 2 мин. алюминий. После наполнения 1/3 ковша после ввода шлакообразующей смеси начать продувку аргоном, после наполнения половины ковша дополнительно ввести алюминий.

Состав шлакообразующей смеси:

Известь – 750-900 кг

Плавиковый шпат – 300-350 кг

Силикокальций – 100-120 кг

Фракция шлакообразующей смеси – не более 50 мм.

2.1.3  Технология легирования стали марки 25ХГМА на УКП

После выпуска из печи один ковш без печного шлака передается на установку ковш-печь, второй – на машину скачивания шлака. На установке ковш-печь производится обработка металла. Обработка каждого ковша производится в течение 40-50 мин.

Установка ковш-печь служит для успешного проникакания физических и физико-химических процессов, таких как:

- выравнивание температуры и химического состава стали в объеме ковша за счет продувки инертным газом;

- глубокая десульфурация стали до 0,005% S;

- обработка металла твердыми шлакообразующими смесями;

- изменение формы (модификация) оксидных и сульфидных включений;

- обработка порошками щелочноземельных металлов (обычно кальция) и его сплавами.

Наведение рафинирующего шлака на УКП.

При обработке стали на УКП количество шлака должно обеспечить устойчивое и бесшумное горение дуг, незначительное оголение металла в зоне продувки, защиту водоохлаждаемых элементов установки от прямого излучения дуг,  изоляция металла и проведение технологического процесса.

Присадить в ковш шлакообразующую смесь ТШС. Расход смеси 5-10 кг/т обработку стали 25ХГМА (с низким содержанием серы) до 18 кг/т.

Состав смеси и её расход на 1 ковш (135 т) приведен в таблице 3.

Таблица 3                                                       Состав шлакообразующей смеси

Наименование компонентов

Состав %

Масса компонентов кг при расходе смеси, кг/т

5

10

15

Известь

80 – 85

540-570

1080-1150

1600-1700

Плавиковый шпат

5 – 10

35-70

70-140

115-210

Отходы шлака алюминиевого производства

5 – 10

35-70

70-140

115-210

Примечание – присадка плавикого шпата и отходы алюминиевого производства производится сталеваром, исходя из консистенции шлака и его жидкоподвижности.

При нормальном ходе обработки общий расход смеси не более 2,5 т на ковш. Толщина шлака в ковше должна быть около 100 мм.

Присадку шлакообразующей смеси заканчивать не позднее, через 5 минут до окончания нагрева. Для повышения стойкости футеровки ковшей в период наведения рафинирующего шлака присаживать периклазовый порошок  марки ППЭ – 88.

Прежде чем приступить к рафинированию металла, замерить его температуру и отобрать пробу на химический анализ металла и шлака.

Раскисление рафинирующего шлака.

Для максимально возможной степени десульфурации снижать содержание кислорода в шлаке до минимума за счет присадки отходов шлака алюминиевого производства мелкого боя электродов, коксика, гранулированного или дробленого алюминия, в количествах, обеспечивающих наведение хорошего раскисленного белого шлака, а также достаточного раскисления металла (содержание алюминия в стали не должно снижаться менее 0,020% на протяжении всей обработки).

В процессе наведения шлака отбирать пробы для визуального контроля:

- черный шлак имеет высокое содержание FeO и MnO более 2%;

- серый до коричневого – имеет содержание FeO и MnO от 1% до 2%;

- желтый до белого – содержит FeO менее 1%.

Хорошо раскисленный шлак должен быть от светло-серого до белого цвета, при охлаждении рассыпаться порошком.

По ходу обработки стали на УКП нагрев периодически останавливать для контроля  температуры, отбора проб стали, визуальной оценки режима продувки, состояния шлака.

После получения результатов химического состава стали первой пробы, мастер УКП определяет необходимость корректировки и режим её выплавления.

Корректировку химического состава стали  на УКП, проводят в следующем порядке ввода легирующих элементов: марганец – кремний - алюминий – углерод – ванадий – титан – кальций.

Корректировку химического состава стали по содержанию углерода, марганца и кремния выполнять при достаточно жидкоподвижном шлаке, одновременно с продувкой стали повышенным давлением аргона и расходом его, обеспечивающим образование оголенного пятна, стали диаметром 0,5 м и уменьшать через 2 минуты после присадки последней порции ферросплавов. Корректировку проводить вводом  порошковой кальций содержащей проволоки производится с целью модифицирования неметаллических включений, достижения глубокой десульфурации и улучшения разливаемости стали.

Для производства стали марки 25ХГМА с содержанием серы 0,005-0,008% вводить кальций содержащую проволоку  в количестве 0,8- 1,2 кг/т стали (по силикокальцию), что составляет 500-600 м проволоки на ковш.

Проволока вводится в два приема:

- первый ввод проволоки в количестве 0,5-0,6 кг/т (по силикокальцию), что составляет 300-360 м, производится после ввода всей порции шлакообразующих и раскислителей с последующим прогревом и перемешиванием;

- второй ввод проволоки в количестве 0,26-0,35 кг/т, что составляет 180-240 м – перед подачей ковша на разливку с последующим перемешиванием (без подогрева) в течение 55 минут, включая время отвода крышки и засыпки утепляющей смеси.

2.2  Влияние легирующих элементов на свойства стали

Как известно, углеродистые стали, не обладают достаточно высокими механическими и физико-химическими свойствами и не отвечают требованиям, предъявляемым в современном машиностроении.

Для получения необходимых свойств в сталь вводят легирующие элементы: Cr, Ni, W, Mo, V, Mn, Si, Nb, Ti, Al, B, Co и другие. Процесс этот называют легированием, а получаемые стали легированными.  Mn и Si, присутствующие в стали в качестве постоянных примесей, считаются легирующими компонентами, если их содержание превышает 0,8 и 1,0% соответственно.

Основные преимущества легированных сталей выявляются только после термической обработки. Легированные стали, не меняющие микроструктуру при термической обработке, упрочняются пластической деформацией.

Вводимые легирующие элементы изменяют механические и физико-химические свойства стали. Легирование значительно повышает прочность и твердость при сохранении хорошей вязкости стали, увеличиваете прокаливаемость, а также позволяет проводить закалку на мартенсит в умеренных охладителях, что уменьшает возможность появления трещин и коробления.

Легирование придает сталям ряд особых свойств: жаропрочность, окалиностойкость, кислотоупорность и другие.

Легирующие элементы значительно влияют, на свойства стали в различных состояниях. В сталях с небольшим и средним содержанием углерода (до 0,8%) во многих структурных состояниях имеется большое количество феррита. Поэтому свойства стали существенно зависят от свойств феррита. Прочность и твердость феррита больше всего повышается при увеличении содержания в нем марганца и кремния и в меньшей степени никеля. наиболее слабо на твердость феррита влияют молибден, вольфрам и хром ( рисунок 3,а).

Изменение ударной вязкости феррита в зависимости от содержания легирующих элементов показано на рисунке 3,б. хром в небольших количествах немного повышает ударную вязкость, а при дальнейшем увеличении - снижает её.

Ударная вязкость феррита резко снижается под влиянием молибдена, вольфрама, марганца (более 1%), кремния (более 5%), но повышается при легировании никеля.

                                        а                                                                    б             

HB                                                                  ан 

200                                                                       2,94                                   Ni

                                                                                          Cr

160                                                                               1,96   Si

                                                                                           Mn                                           

80                                                                              0,98                               W     Mo

                                                                                

 0        2           4           6                                             0        2           4            6

                                         Легирующий элемент, %             

Рисунок 3  Зависимость твердости (а) и ударной вязкости (б) феррита от содержания легирующих элементов.

Легирующие элементы существенно влияют на температуру перехода феррита в хрупкое состояние (порог хладноломкости).

На рисунке 4 показано изменение положения порога хладноломкости (Т50) железа под влиянием легирующих элементов.

Т50, °С                                                                                                                                                                                                                                          

  

              0         2            4         6  

Легирующий элемент, %

Рисунок 4  Влияние легирующих элементов на температуру перехода феррита в хрупкое состояние (порог хладноломкости Т50).

Символ Т50 означает середину температурного интервала хрупкости (50% хрупкой составляющей в изломе), которую принимают за поры хладноломкости. Большинство легирующих элементов повышают поры хладноломкости. Никель, в отличие от других элементов, понижает поры хладноломкости при всех концентрациях. Феррит является основой сорбита структуры, получаемой после закалки высокого отпуска. Повышение прочности свойств феррита вызывает повышение прочностных свойств сорбита легированных сталей.

Легирующие элементы, увеличивая устойчивость переохлажденного аустенита и уменьшая критическую скорость закалки, позволяют получить при закалке мартенсит  в менее резкоохлаждающих средах и увеличить прокаливаемость стали. Однако заметного влияния на твердость мартенсита легирующие элементы не оказывают. Твердость мартенсита зависит главным образом от содержания в нем углерода. Это объясняется тем, что стали легирующих элементов (хрома, марганца, никеля, молибдена, вольфрама и др.), замещая в кристаллической решетке мартенсита атомы железа, не создают в ней больших искажений, тогда как атомы углерода, располагающиеся в решетке по типу внедрения, сильно искажают её, вызывая тетрагональность решетки (с/а>1). Степень тетрагональности с/а тем больше содержание углерода в мартенсите.

Улучшение механических свойств связано также с благоприятным влиянием легирующих элементов на прокаливаемость, измельчения зерна, замедления процессов, вызывающих разупрочнения стали при отпуске. Путем легирования можно получить сталь, которая после соответствующей термической обработки будет иметь лучший комплекс механических свойств по сравнению с углеродистой сталью: более высокую прочность при одинаковой вязкости, или более высокую вязкость при одинаковой прочности, или большую прочность и большую вязкость при повышенных температурах.

Легированием можно также изменить физико-химические свойства стали, и получить сталь коррозионностойкую, жаропрочную, немагнитную, магнитную, с особыми тепловыми и электрическими свойствами.

Рассмотрим влияние отдельных легирующих элементов:

Хром, широко применяемый для легирования (в конструкционных сталях до 3% Cr), повышает твердость, и прочность стали при одновременном незначительном понижении пластичности и вязкости. Присутствие хрома увеличивает прокаливаемость, стали. Благодаря высокой износоустойчивости хромистой стали, из нее изготавливают подшипники. Хром вводится в состав быстрорежущей стали. При содержании свыше 13% хрома сталь становится нержавеющей. Дальнейшее увеличение содержания хрома придает, стали антикоррозионность при высоких температурах, а также магнитоустойчивость.

Азот – в последние годы появился интерес к азоту как легирующему элементу.  Наличие азота в высоколегированных сталях типа хромаль, фуродит, фехраль устраняет транскристаллизацию в слитках, улучшает условия горячей механической обработки, способствует измельчению зерна, повышает прочность и ударную вязкость. В аустенитной и жароупорной стали он способен заменить никель. Азот в подобных сталях находится как в твердом растворе, так и в форме сложных соединений карбонитридов. При выплавке стали, его обычно вводят в виде азотистого феррохрома, содержащего не менее 0,9% азота.

Селен – температура плавления и кипения равна 220 и 700°. Вследствие низкой температуры кипения селен взаимодействует с жидкой сталью в газообразном состоянии. В системе железо-селен обнаружены два соединения: FeSe и FeSe2. селен с кислородом образует окислы SeО2 и SeО3, а с серой – ряд твердых растворов. Присутствие селена в стали повышает её пластические свойства, сохраняет высокую коррозионную стойкость. В сталь его вводят в виде комплексных сплавов и ферроселена, содержащего 50% селена.

Молибден – с железом сплавляется в любых пропорциях, образуя, пять твердых фаз и одно интерметаллическое соединение Fe7Mo6. Молибден, упрочняя феррит, снижает его пластические свойства.  Под его влиянием значительно возрастает прокаливаемость, стали, особенно в присутствии других легирующих элементов. Он понижает её чувствительность к скорости охлаждения при высоком отпуске и в некоторых случаях полностью уничтожает отпускную хрупкость, наблюдающуюся, у многих сортов конструкционной легированной стали.  Молибден в количестве 0,2-0,4% используют главным образом как добавку к доэвтектоидной легированной стали сложного состава: хромоникелевой, хромомарганцевой и т.д. Его используют также при производстве молибденовых и хромомолибденовых теплоустойчивых сталей. Молибден является сильным карбидообразующим элементом. С углеродом он образует прочный карбид Мо2С, труднорастворимый в железе. Обладает очень небольшим сродством к кислороду, с которым образует ряд соединений: МоО3 и промежуточный окисел Мо4О11. молибден быстро восстанавливается из этих окислов в присутствии железа. С серой он образует ряд соединений, из которых наиболее важным является соединение МоS2, встречающийся в природе в виде минерала молибдена. Сульфид молибдена  МоS2 плавится при температуре 1650-1700°. При содержании до 2% молибден не влияет на распределение серы в стали. С азотом он образует непрочный нитрид Мо2N. В ферромолибдене растворяется около 0,003% азота.

Никель – в жидком состоянии никель и железо неограниченно растворимы друг в друге. В твердом состоянии предполагается образование интерметаллического соединения FeNi3. Он образует весьма устойчивый карбид NiC. Никель оказывает, исключительно благотворное влияние на качество стали: повышая прочность феррита, он практически не изменяет его вязкость, значительно увеличивает прокаливаемость, стали. При легировании стали перлитного класса, его добавляют в доэвтектоидную сталь с содержанием углерода не выше 0,5%. Никель используют, для получения высоколегированной стали с особыми физико-химическими свойствами: немагнитной, нержавеющей и т.д. С кислородом он образует окисел NiO, сравнительно легко восстанавливающийся в условиях мартеновской ванны. С серой он образует сульфид Ni3S2 несколько более прочный, чем сульфид железа. Однако самостоятельных включений сульфида никеля в стали не обнаруживают. При содержании его до 20% он не влияет на распределение серы. Известен один нитрид никеля Ni3N, имеющий темный цвет.

Вольфрам – с железом образует два интерметаллических соединения: Fe2W и Fe3W6. Он относится к числу сильных карбидообразующих элементов. При высоких температурах образуются карбиды W2C и WС, используемые как основа многих твердых сплавов. При медленном охлаждении стали образуются устойчивые, не растворимые в аустените карбиды. Это обычно ухудшает свойства стали. При обычном медленном охлаждении из жидкой фазы выпадают двойные карбиды Fe2W2С, растворимые в аустените. Образование прочных карбидов определяет, в основном влияние его на свойства стали. Вольфрам образует с кислородом ряд окислов: WO2, WO3 и т.д.  Трехокись вольфрама WO3наиболее устойчивое кислородное соединение. Сродство его кислороду в условиях мартеновской ванны относительно высокое, поэтому его необходимо присаживать в предварительно раскисленную ванну. При производстве стали, его вводят в виде ферровольфрама, содержащего не менее 65-80% W, 0,8% C, 1,5% Si. Ферровольфрам имеет высокую температуру плавления. В системе Fe-W наиболее низкой температурой плавления (1540°) обладает эвтектический сплав с 33% W.

Температура плавления сплавов с 65-80%  W превышает 2000°. Иногда используют ферровольфрам с 2-6% Мо.

Кобальт – в жидком и твердом состоянии кобальт образует с железом непрерывный ряд растворов. Возможно образование карбидов Со3С и Со2С. Обладая низким сродством к кислороду, он практически не окисляется в условиях сталеплавильного производства. Из многочисленных кислородных соединений кобальта бесспорно существование трех окислов: СоО, Со3О4 и Со2О3. с серой он также образует несколько соединений, наиболее устойчивыми из которых являются Со3S и CoS. С азотом образует нитриды Co2N и Co3N. Кобальт является непременной составной частью твердых, жароупорных, магнитных, кислотоупорных сплавов. Добавки его к инструментальным сталям улучшают их режущие свойства почти пропорционально добавленному количеству кобальта до 13%. В сталь он обычно присаживается в виде металлического кобальта.

Ванадий – ванадий и железо образуют непрерывный ряд твердых растворов с минимальной температурой плавления 1440° (31% V). Он обладает высоким сродством к углероду. В системе V-C предполагают наличие карбидных фаз переменного состава с предельным содержанием углерода, соответствующим формуле VC. В машиностроительную и инструментальную сталь перлитного класса ванадий вводят в количестве не более 0,15-0,25%. Для образования карбида углерода требуется примерно в 5 раз меньше, чем ванадия. Ванадий в стали всегда связан в карбиды, равномерно распределенные по объему стали, что приводит к измельчению зерна и препятствует его росту при нагреве. Ванадиевая сталь менее склонна к перегреву, и её можно обрабатывать в более широком температурном интервале. С кислородом он образует несколько окислов: VO, V2O3, V2O2 и V2O5. наиболее прочным окислом является VO. В системе V2O5-FeO образуются тугоплавкие шпинели типа FeOV2O3 и 2FeOV2O3.  Ванадий является довольно сильным нитридообразующим элементом. В его присутствии возрастает растворимость азота в железе. В системе V-N образуется один нитрид VN. Нитрид ванадия образуется при кристаллизации стали или в твердом металле. Связывая азот, растворенный в стали, он способен устранить склонность стали к старению. С серой он дает ряд сульфидов: V2S5, V2S3 и VS. Самым прочным является последний. В металлургии ванадий чаще всего применяют в виде феррованадия.

Титан – с железом он образует два интерметаллических соединения Fe2Ti и FeTi – с температурой плавления примерно 1500 и 1480°. Титан образует исключительно твердый карбид TiC, который плавится при 3100°. Этот карбид при обычном нагреве под закалку не переходит в аустенит и поэтому уменьшает количество активного углерода. Наибольшее влияние титана на свойства стали проявляется после перевода всего углерода в карбид TiC. В присутствии титана возрастают прочностные свойства и снижаются пластические свойства стали. Так, при введении 0,02% Ti в марганцовистую судостроительную сталь предел прочности её возрастает на 1-2 кг/мм² при снижении удлинения на 1-2%. Он улучшает свариваемость стали. В связи с образованием прочных нитридов, оксидов и сульфидов титан оказывает благотворное влияние на измельчение зерна. С железом он образует ряд окислов, главным из которых являются TiO2, Ti2O3  и TiO. Низшие окислы носят основной характер, двуокись металла – амфотерный. В системе FeTiO2 имеются два соединения, разлагающиеся при расплавлении (примерно при 1470°): 2 FeО•TiO2 и FeО•TiO2 (ильменит). В связи с многообразием окислов титана при раскислении возрастающим количеством его состав продуктов раскисления будет меняться от ильменита при минимальном расходе титана до закиси титана TiO2. исключительно большое влияние он оказывает на содержание азота в стали, с которым образует прочный нитрид TiN, плавящийся при 2930°. В стали, раскисленной или легированной титаном, нитриды титана встречаются в виде кристалликов кубической формы характерной золотистой окраски или в виде включений округлой формы, различно окрашенных в зависимости от содержания в них железа и углерода. С серой титан образует два сульфида переменного состава: TiS2 и TiS3. Обессеривающая способность его в три раза больше, чем марганца. В металлургии стали, его преимущественно используют в виде ферротитана.

Кремний – с железом сплавляется в любых соотношениях. В этой системе обнаружены три фазы, отвечающие трем химическим соединениям: FeSi, Fe3Si2 и Fe2Si5. из них только моносилицид FeSi плавится без разложения при 1410°. Углерод образует с кремнием прочный карбид SiC. Однако в присутствии железа и меди его устойчивость резко уменьшается. Кремний, растворенный в стали, препятствует образованию карбидов и является одним из сильнейших графитизирующих элементов.

Кремний, растворенный в феррите, упрочняет его и при содержании выше 1% снижает вязкость. Он в меньшей степени, чем марганец, уменьшает скорость термического распада аустенита и незначительно увеличивает прокаливаемость стали. Благодаря упрочняющему действию кремния без снижения вязкости металла стали с содержанием 1,0-2,0% кремния используют для изготовления рессор и пружин. Кремнемарганцевые стали с содержанием кремния и марганца 1,1-1,4% могут заменить хромоникелевую сталь. В присутствии кремния повышаются электротехнические свойства железа. Поэтому из высококремнистой стали изготавливают сердечники трансформаторов. С кислородом он образует два окисла: кремнезем SiO2 с температурой плавления 1710° и моноокись SiO, устойчивую при температуре выше 1500°. В системе FeO-SiO2 образуется одно соединение               2 FeО•SiO2  (29,5% SiO2) с температурой плавления 1205°. Кремний с азотом образует три типа нитрида: SiN, Si2N3 и Si3N4. При выплавке стали его применяют в виде ферросилиция.

Марганец – не образует химических соединений с железом. В твердом железе растворимость марганца ограничена, а в жидком состоянии они растворяются неограниченно. С углеродом марганец  образует несколько карбидов устойчивых при температуре не выше 1100°. Растворяясь в феррите, марганец увеличивает его твердость и одновременно уменьшает пластичность. Повышенное содержание марганца повышает чувствительность стали к отпускной хрупкости. Это обстоятельство привело многих исследователей к выводу о необходимости ограничивать содержание марганца в стали 1,5-2,0%. При пониженном содержании углерода (0,15-0,25%) количество марганца может быть увеличено до 3,0%, без значительного увеличения чувствительности стали к отпускной хрупкости. При этом получается сталь, сочетающая в себе высокую прочность и вязкость. Однако изготавливать подобные стали трудно, так как требуется металлический марганец. В углеродистых сталях содержится не более 0,8% марганца. При большем содержании марганца они относятся к специально легированным сталям. В колличестве 1,1-1,9% марганец входит в комплекснолегированные стали. Особое место занимает высокомарганцевая сталь, содержащая 1,2% С и 12,5% Мn и отличающаяся высокой износоустойчивостью. В металлургии стали марганец используют главным образом в виде углеродистого ферромарганца.

Углерод – оказывает определяющее влияние на свойства стали. После отжига структура стали представляет смесь феррита и цементита, в которой количество последнего увеличивается пропорционально содержанию углерода. Феррит малопрочен и пластичен. Цементит тверд и хрупок. В связи с этим по мере повышения концентрации углерода повышается прочность и твердость, снижаются пластичность и вязкость стали. На механические свойства заэвтектоидных сталей сильное влияние оказывает вторичный цементит, образующий хрупкий каркас вокруг зерен перлита. Под нагрузкой этот каркас преждевременно разрушается, вызывая снижение прочности, пластичности и вязкости. Из-за этих недостатков заэвтектоидные стали применяют после специального отжига со структурой зернистого перлита. Феррит обладает высокой индукцией насыщения и хорошей магнитной проницаемостью. Цементит  слабо ферромагнитен и слабо электропроводен. По мере увеличения концентрации углерода снижается магнитное насыщение (4пLs), остаточная индукция (Вr) и магнитная проницаемость стали (Ммах), повышается коэрцитивная сила (Нс) и удельное электросопротивление (ρ). Влияние углерода еще более значительно при неравновесной

структуре. После закалки прочность и твердость резко возрастают с увели-

чением содержания углерода. При низком отпуске эти свойства полностью определяются концентрацией углерода в твердом растворе. Углерод изменяет, технологические свойства стали: обрабатываемость резанием, давлением, свариваемость. Увеличение содержания углерода вследствие упрочнения и ухудшения теплопроводности ведет к снижению обрабатываемости резанием. При отделении стружки от более прочной стали увеличивается количество выделяемой теплоты, которая вызывает отпуск и снижение стойкости инструмента. Между тем, вязкие низкоуглеродистые стали также плохо обрабатываются из-за образования плохой поверхности и трудноудаляемой стружки. Лучшей обрабатываемостью резанием обладают, стали, содержащие 0,3 – 0,4% С. Углерод затрудняет также свариваемость стали. Хорошей свариваемостью отличаются низкоуглеродистые стали. Сварка средне- и особенно высокоуглеродистых сталей требует применения подогрева, замедленного охлаждения и других технологических операций, предупреждающих образование горячих и холодных трещин.

3 Организационная часть

3.1 Организация работ при проведении механических испытаний

Схема организационной структуры управления лаборатории механических испытаний ЦЗЛ.

Лаборатория в своей деятельности руководствуется соответствующими законами РФ, организационными и нормативными документами, распоряжениями и приказами руководителей предприятия «Руководством по качеству», инструкцией по внутри-лабораторному контролю качества испытаний.

Руководство деятельностью лаборатории осуществляет ее начальник. Назначение и освобождение его от должности производится в установленном на ОАО «Тагмет» порядка на основании представления начальник ЦЗЛ.

Лаборатория проводит испытания металлопродукции с целью определения механических свойств, в том числе и методами, закрепленными областью аттестации.

В лаборатории задействована система качества проведения испытаний, которая разработана в соответствии с требованиями стандарта ISO9001 и заложена в «Руководстве по качеству» ОАО «Тагмет».

Лаборатория располагает помещениями, испытательным оборудованием, средствами измерений, нормативными документами, квалифицированны-

ми сотрудниками и соответствующими процедурами для проведения механических испытаний металлопродукции в закрепленной области аттестации.

Инспекционный контроль за деятельностью лаборатории в течении срока действия свидетельства об аттестации осуществляет главная организация метрологической службы отрасли- ФГУПЦНИИЧЕРМЕТ им. И.П.Бардина испытательный центр «Металл-тест».

Лаборатория  механических испытаний является структурным подразделением ЦЗЛ ОАО «Тагмет».

Лабораторию механических испытаний возглавляет начальник лаборатории, который непосредственно подчиняется начальнику аналитической группы и осуществляет организацию работ в соответствии с должностной инструкцией.

Лаборатория состоит из:

-группы механических и технологических испытаний;

-группы наладки и ремонта оборудования.

Инженерно-технические работники лаборатории имеют средне-профессиональное образование, а так же проходит обучение на специализированных курсах повышения квалификации. Трудовая деятельность ИТР регламентируется должностными инструкциями.

Штатным расписанием за лабораторией закреплено 9 лаборантов

4м-2 и 5м-2 разрядов.

Лаборанты имеют высшее и среднее, средне-профессиональное и начальное профессиональное образование и в порядке индивидуального обучения прошли курс подготовки по программе «Лаборант механических испытаний» и курс целевого назначения на изучение стандартов API , ASTM, DIN и UNI.

Все лаборанты по своей квалификации отвечают предъявляемым к ним требованиям.

Для ухода за оборудованием лаборатория имеет в своем штате высококвалифицированного слесаря, электромонтера и инженера по наладке и механическим испытаниям.  Трудовая деятельность рабочих регламентируется требованиям «Единого тарифно-квалификационного справочника» и должностным инструкциям.

Испытательное оборудование лаборатории механических испытаний размещено в помещении площадью около 250 кв.м., построенном в 1978-1979 годах. По площади помещение удовлетворяет условиям проведения испытаний. Температура в помещении поддерживается в пределах 18-23˚С.

Организует и проводит механические испытания металлопродукции ОАО «Тагмет» в соответствии с действующей системой качества и требований НД  в закрепленной области аттестации.

Проводит механические испытания металлопродукции в процессе проведения входного контроля в соответствии с регламентом СТП для всего производства завода, оформляет протоколы испытаний.

Проводит арбитражные исследования прочностных и технологических свойств металлических материалов в процессе подготовки материалов для предъявления рекламаций поставщикам некачественной продукции.

Проводит исследования прочностных и технологических свойств новых материалов в процессе проведения исследовательских работ и опытно-

конструкторских разработок, а так же при проведении работ по мероприятиям комплексного плана повышения эффективности действующего производства.

Принимает участие в разработке  технологических инструкций, методик испытаний и другой нормативной документации (НД), касающейся проведения механических и технологических испытаний продукции ОАО «Тагмет».

Принимает участие в разработке технических условий на поставку металлопродукции в части разработки контролируемых прочностных и технологических параметров, способов и методов испытаний и оценки результатов.

Изучает и обобщает передовой отечественный и зарубежный опыт в области механических испытаний. Поддерживает научно-технические  связи с НИИ и ВУЗами, принимает участие в научно-технических конференциях и испытаниях.

Сотрудничает с ведущими научными организациями страны в области исследования и разработки эффективных высокопроизводительных методов механических испытаний.

Следит за своевременной поверкой, калибровкой и аттестацией испытательного оборудования и средств измерения.

Поддерживает состояние оборудования и приборов на должном техническом уровне, оформляет заявки на своевременный их ремонт и наладку.

Осуществляет своевременную защиту физически и морально устаревшего оборудования.

Оформляет и хранит документацию в установленном порядке. Составляет заявки на материалы, необходимые для работы лаборатории и передает их в отдел снабжения.

Осуществляет накопление статических данных по результатам испытаний, в том числе в закрепленной области аттестации и при необходимости предъявляет их в органы по обобщению материалов.

Обеспечивает соблюдение требований правил охраны труда, промышленной безопасности и пожарной безопасности.

Лаборатория механических испытаний ЦЗЛ проводит испытания следующих видов продукции:

- горячедеформированных труб;

-обсадных труб;

-бурильных труб;

-электросварных труб;

-водо-газопроводных труб;

-различных отливок, поковок, сортового и фасонного проката деталей    оборудования из черных металлов и пластмасса в соответствии с нормативной документацией на указанные изделия.

В  соответствии с требованиями стандартов и техусловий  на виды продукции лаборатория проводит испытания по следующим методам:

-на растяжение;

-на растяжение, изгиб и ударный изгиб сварных соединений;

-на ударный изгиб при комнатной и пониженной температурах;

-измерение твердости по методу Бринелля;

-измерение твердости по методу Роквелла;

-измерение твердости по методу Виккерса;

-определение склонности к механическому старению по испытанию на ударный изгиб;

-на раздачу труб;

-на сплющивание труб;

-на бортование труб;

-на изгиб труб;

-на растяжение колец.

Испытательное оборудование лабораторий подвергается в установленные сроки поверке, которую выполняет Таганрогский Центр Стандартизации, Метрологии и Сертификации. Средства измерения, вспомогательное оборудование и приспособления поверяются метрологической службой завода в соответствии с графиком.

4 Экономическая часть

4.1  Расчет себестоимости одной тонны мартеновских слитков   марки стали 25ХГМА

4.1.1  Расход металлической шихты

Нч.п.= 0,2300 (чугун передельный)

Нч.л.= 0,0500 (чугун, лом и брак)

Нл.к.= 0,7949 (лом в кусках)

Нст.у.= 0,0200 (стружка углеродистая)

Нс.м.= 0,0110 (силикомарганец, 75%<Р)

Нф.м.= 0,0010 (ферромарганец 72%)

Нф.с.= 0 (ферросилиций 10%)

Нф.с.= 0,0040 (ферросилиций 45%)

Нф.с.= 0 (ферросилиций 75%)

Нс.м.= 0 (силикомарганец, 72%)

Нф.х.= 0,0090 (феррохром, 60%)

Нф.в.= 0 (феррованадий, 40%)

Нал.= 0,0010 (алюминий)

Нф.м. = 0,0043 (ферромолибден, 60%)

Нп.ал. = 0,0008 (проволока алюминиевая)

Нп.ск. = 0 (проволока силикокальциевая)

Нп.ак. = 0,0010 (проволока алюмокальциевая)

Нп.фт. = 0 (проволока ферротитановая)

Нп.уг. = 0,00045 (проволока углеродистая)

Нант. = 0,0180 (антрацит)

Нмуг = 0,0011 (МУГ)

Нш = Нч.п.+ Нч.п.+ Нл.к.+ Нст.у. + Нсм.+ Нф.м.+ Нф.с.+ Нф.с.+              (1)                        + Нф.с.+ Нс.н.+ Нф.х.+ Нф.в.+ Нал.+ Нф.м.+ Нп.ал.+ Нп.ск.+                                + Нп.ак.+ Нп.фт.+ Нп.уг.+ Нант.+ Нмуг

Нш = 0,2300 + 0,0500 + 0,7949 + 0,0200 + 0,0110 + 0,0010 + 0,0040 + + 0,0090 + 0,0010 + 0,0043 + 0,0008 + 0,0010 + 0,00045 + + 0,0180 + + 0,0011 = 1,127 т/т

4.1.2  Расчет отходов

Нск.т. = 0,0050 (скрап технологический)

Нск.ш. = 0,0060 (скрап шлаковый)

Нок. = 0,0030 (окалина (лом 27А))

Ноб.т. = 0,0110 (Обрезь технологическая гр.А)

Ну. = 0,0670 (угар)

Нбр.п. = 0,0020 (брак 1 перед.)

Нбр.м. = 0,0330 (брак мартеновского цеха)

Нотх. = Нск.т.+ Нск.ш.+ Нок.+ Ноб.т + Ну.+ Нбр.п.+ Нбр.м                                (2)

Нотх. = 0,0050 + 0,0060 + 0,0030 + 0,0110 + 0,0670 + 0,0020 + 0,0330 =                   = 0,1270 т

4.1.3  Расход лома

Нл. = (1+ Нотх.) – (Нч – Нфр.)                                                                         (3)

Нл. = (1 + 0,1270) – (0,2800 – 0,0321) = 0,8149 т/т

4.1.4  Заданное за вычетом отходов

Нзад. = Нш.- Нотх.                                                                                            (4)

Нзад. = 1,127 – 0,127 = 1,000 т/т

4.1.5  Определяем сумму затрат в денежном отношении.

S = Н*Ц                                                                                                              (5)

Н – норма расхода соответствующих затрат

Ц – цена

Sч.п.= Нч.п.*Цч.п. = 0,2300*10044,00 = 2310,12 руб.

Sч.л.= Нч.л*Цч.л = 0,0500*7424,00 = 371,20 руб.

Sл.к.= Нл.кл.к = 0,7949*7011,00 = 371,20 руб.

Sст.у. = Нст.у.*Цст.у. = 0,0200*5531,00 = 110,62 руб.

Sсм. = Нсм.*Цсм. = 0,0110*38792,00 = 426,71 руб.

Sф.м. = Нф.м.*Цф.м. = 0,0010*43406,00 = 43,41 руб.

Sф.с. = Нф.с.*Цф.с. = 0,004*19921,00 = 79,68 руб.

Sф.х. = Нф.х.*Цф.х. = 0,0090*66052,00 = 594,47 руб.

Sал. = Нал.*Цал. = 0,0010*47180,00 = 47,18 руб.

Sф.м. = Нф.м.*Цф.м. = 0,0043*1170065,00 = 5031,28 руб.

Sп.ал. = Нп.ал.*Цп.ал. = 0,0008*64805,00 = 51,84 руб.

Sп.ак. = Нп.ак.*Цп.ак. = 0,0010*51836,00 = 51,84 руб.

Sп.уг. = Нп.уг.*Цп.уг. = 0,00045*23759,00 = 10,69 руб.

Sант. = Нант.*Цант. = 0,0180*3305,00 = 59,49 руб.

Sмуг = Нмуг*Цмуг = 0,0011*8228,00 = 9,05 руб.

Sш = Sч.п+ Sч.л+ Sл.к+ Sст.у+ Sсм+ Sф.м+ Sф.с.+ Sф.х+ Sал+                 (6)                      + Sф.м+ Sп.ал.+   + Sп.ак.+ Sп.уг+ Sант.+ Sмуг

Sш = 2310,12 + 371,20 + 5573,04 + 110,62 + 426,71 + 43,41 +                          + 79,68 + 594,47 + 47,18 + 5031,28 + 51,84 + 51,84 + 10,69 +           + 59,49 + 9,05 = 14770,63 руб.

4.1.6  Определяем затраты на отходы

Sотх. = Цск.тск.т+ Цск.ш.*Нск.ш.+ Цокал.*Нокал.+                                    (7)                           + Цобр.*Нобр.+ Цбр.*Нбр.+ Цбр.м.*Нбр.м.

Sотх. = (0,0050 + 0,0060)*3934,00 + 0,0030*300,00 + (0,0020 +         + 0,0330 + 0,0110)*6511,00 = 343,68 руб.

4.1.7  Определяем заданные за вычетом отходов затраты

Sзад. = SшSотх.                                                                                                  (8)

Sзад. = 14770,63 – 343,68 = 14426,95 руб.

4.1.8  Определяем затраты на добавочные материалы

S = Н*Ц                                                                                                           (9)

Sпл.ш. = Нпл.ш.пл.ш. = 0,0015*14955,00 = 22,43 руб. (плавиковый шпат)

Sок.н. = Нок.н.ок.н. = 0,00025*3615,00 = 0,90 руб. (окатыши неофлюсованные)

Sм. = Нм.м. = 0,0040*9041,00 = 36,16 руб. (магнезитовый порошок ППКО)

Sх.б. = Нх.б.*Цх.б. = 0,0040*5650,00 = 22,60 руб. (хром-бетон)

Sизв. = Низв.*Цизв. = 0,00140*154,00 = 0,22 руб. (известняк)

Sб. = Нб.*Цб. = 0,0025*898,00 = 2,25 руб. (боксит)

Sи. = Ни.*Ци. = 0,0370*2093,00 = 77,44 руб. (известь)

Sш.св. = Нш.св.*Цш.св. = 0,0080*62,00 = 0,50 руб. (шлак сварочный)

Sд.с. = Нд.с.*Цд.с. = 0,0150*428,00 = 6,42 руб. (доломит сырой)

Sм.=Нм.*Цм. = 0,0050*5841,00 = 29,21 руб. (магнезитовый порошок ППК 88)

Sм. = Нм.*Цм. = 0,0070*10149,00 = 71,04 руб. (магнезия)

Sш.ал. = Нш.ал.*Цш.ал. = 0,00460*6210,00 = 28,57 руб. (шлак алюминиевый, 36-45%)

Sи. = Ни.*Ци. = 0,0280*1723,00 = 48,24 руб. (известь КС-55)

Sи. = Ни.*Ци. = 0,00440*1723,00 = 7,58 руб. (известь пылевидная)

Sк.к. = Нк.к.*Цк.к. = 0,0015*15442,00 = 23,16 руб. (карбит кремния)

Sш.ф. =0 руб. (шлак феррохромовый)

Sдоб. = Sпл.ш+ Sок.н+ Sм+ Sх.б+ Sизв+ Sб.+ Sи.+ Sш.св+ Sд.с+                (10)      + Sм.+ Sм.+ Sш.ал+ Sи.+ Sи.+ Sк.к.+ Sш.ф.

Sдоб. = 22,43 + 0,90 + 36,16 + 22,60 + 0,22 + 2,25 + 77,44 + 0,50+           + 6,42 + 29,21 + 71,04 + 28,57 + 48,24 + 7,58 + 23,16 = 376,72 руб.

4.1.9  Расчет расходов по переделу

S = Н*Ц                                                                                                          (11)

Sт. = Нтт = 0,275*1920 = 528 руб. (топливо)

Sв. = Нв.*Цв. = 3,2*20,66 = 66,11 руб. (вода)

Sэ. = Нэ.*Цэ. = 15*2,2=33 руб. (электроэнергия)

Sп. = Нп.*Цп. = 27,4*0,89 = 24,38 руб. (пар)

Sс.в. = Нс.в.*Цс.в. = 380*0,406 = 154,28 руб. (воздух)

Sк. = Нк.*Цк. = 35*6,95 = 243,25 руб. (кислород)

4.1.10  Определяем ориентировочные расходы по переделу

Sпер.о. = (Sт.*100%) / %Sт.                                                                           (12)

Sпер.о. = (528*100%) / 22,5% = 2346,67 руб.

Основная заработная плата

Sосн. = (Sпер.о.* %Sосн.) / 100%                                                                   (13)

Sосн. = (2346,67*3,2%) / 100% = 75,09 руб.

Дополнительная заработная плата

Sдоп. = (Sпер.о.* %Sдоп) / 100%                                                                   (14)

Sдоп. = (2346,67*0,6%) / 100% = 14,08 руб.

Отчисления социального страхования

Sсоц. = (Sпер.о.* %Sсоц.) / 100%                                                                   (15)

Sсоц. = (2346,67* 1,4%) / 100% = 32,85 руб.

Сменное оборудование, инструмент и малоценный инвентарь

Sсмен. = (Sпер.о.* %Sсмен.) / 100%                                                               (16)

Sсмен. = (2346,67*10,7%) / 100% = 251,09 руб.

Работа транспортных цехов

Sтрансп. = (Sпер.о.* %Sтрансп.) / 100%                                                         (17)

Sтрансп. = (2346,67*4,7%) / 100% = 110,29 руб.

Текущий ремонт и содержание основных средств

Sтек. = (Sпер.о.* %Sтек.) / 100%                                                                    (18)

Sтек. = (2346,67*43%) / 100% = 1009,07 руб.

Амортизация основных средств

Sаморт. = (Sпер.о.* %Sаморт.) / 100%                                                           (19)

Sаморт. = (2346,67 *1,1%) / 100% = 25,81 руб.

Прочие расходы цеха

Sцех. = (Sпер.о.* %Sцех.) / 100%                                                                  (20)

Sцех. = (2346,67*3,7%) / 100% = 86,83 руб.

4.1.11  Определяем расходы по переделу

Sпер. = Sт + Sэ + Sп + Sв + Sк + Sс.в. + Sосн. + Sдоп. + Sсоц. +                (21)      + Sсмен. + Sтек. + Sтрансп. + Sаморт. + Sцех. 

Sпер. = 528 + 66,11 + 33 + 24,38 + 154,28 + 243,25 + 75,09 +     + 14,08 + 32,85 + 251,09 + 110,29 + 1009,07 + 25,81 + 86,83 =      = 2654,13 руб.

4.1.12  Общезаводские расходы

Sобщ. = 934,76 руб. (по заводским данным)

4.1.13  Общепроизводственные расходы

Sопр = 342,79 руб ( по заводским данным)

4.1.14  Расходы электроэнергии п/к

Sэл.эн. = 114,81 руб. (по заводским данным)

4.1.15  Определяем заводскую себестоимость продукции

Сзав. = Sпер.+  Sобщ.+ Sопр+ Sэл.эн.+ Sдоб.+ Sзад.                                        (22)

Сзав. = 2654,13 + 934,76 + 342,79 + 114,81 + 376,72 + 14426,95 = = 18820,16 руб.

4.1.16  Определяем полную себестоимость товарной продукции

Сполн. = Сзав. + Sком.                                                                                            (23)

Сполн. = 18820,16 + 689,55 = 19509,71 руб.

Таблица 4    Калькуляция себестоимости одной тонны мартеновских слитков

Наименование статей

Кол-во

т/т

Цена

руб.

Сумма

руб.

Сырье и основные материалы

Чугун передельный

0,2300

10044,00

2310,12

Чугун, лом и брак

0,0500

7424,00

371,20

Лом в кусках

0,79490

7011,00

5573,04

Стружка углеродистая

0,02000

5531,00

110,62

Ферросплавы и раскислители

Силикомарганец, 72%<Р

0,01100

38792,00

426,71

Ферромарганец 72%

0,00100

43406,00

43,41

Ферросилиций 10%

0

1271100,00

0,00

Ферросилиций 45%

0,00400

19921,00

79,68

Силикомарганец, 72%

0,0

24949,00

0,00

Феррохром, 60%

0,00900

66052,00

594,47

Феррованадий, 40%

0,0

805206,00

0,00

Алюминий

0,00100

74180,00

47,18

Ферромолибден, 60%

0,00430

1170065,00

5031,28

Проволока алюминиевая

0,00080

64805,00

51,84

Проволока силикокальциевая

0,0

51836,00

0,00

Проволока алюмокальциевая

0,00100

51836,00

51,84

Проволока ферротитановая

0,0

71371,00

0,00

Проволока углеродистая

0,00045

23759,00

10,69

Антрацит

0,0180

3305,00

59,49

МУГ

0,00110

8228,00

9,05

Итого металлической шихты

1,12700

14770,63

Отходы

Скрап технологический

0,00500

3934,00

19,67

Скрап шлаковый

0,00600

3934,00

23,60

Обрезь технологическая

0,0110

6511,00

71,62

Окалина (лом 27А)

0,0030

300,00

0,90

Угар

0,0670

0,00

0,00

Брак 1 перед.

0,002

6511,00

13,02

Брак мартеновск. цеха

0,0330

6511,00

214,86

Итого отходов

0,1270

343,68

Итого задано за вычетом отходов

1,000

14426,95

Продолжение таблицы 4

Наименование статей

Кол-во

т/т

Цена

руб.

Сумма

руб.

Добавочные материалы

Плавиковый шпат

0,0015

14955,00

22,43

Окатыши неофлюсованные

0,00025

3615,00

0,90

Магнезит. пор. ППКО

0,0040

9041,00

36,16

Хром-бетон

0,0040

5650,00

22,60

Известняк

0,00140

154,00

0,22

Боксит

0,0025

898,00

2,25

Известь

0,0370

2093,00

77,44

Шлак сварочный

0,0080

62,00

0,50

Доломит сырой

0,0150

428,00

6,42

Магнезит.пор. ППК 88

0,0050

5841,00

29,21

Магнезия Jefrit GM1

0,0070

10149,00

71,04

Шлак алюминиевый, 36-45%

0,00460

6210,00

2857

Известь КС-55

0,0280

1723,00

48,24

Известь пылевидн.

0,004400

1723,00

7,58

Карбид кремния

0,0015

15442,00

23,16

Шлак феррохромовый

0,000020

0,00

0,00

Итого добавочных материалов

0,1242

376,72

Расходы эл. эн. п/к

114,81

Расходы по переделу

2654,13

Общезаводские расходы

934,76

Общепроизводственные расходы

342,79

Итого заводская себестоимость

18820,16

Коммерческие расходы

689,55

Итого полная себестоимость товарной продукции

19509,71

Таблица 5                                                     Структура расходов по переделу

Наименование статей затрат

Кол-во

т/т

Цена

руб.

Сумма

руб.

Топливо технологическое, т.у.т.

0,275

1920

528

Электроэнергия, кВт

15

2,2

33

Пар, кг/кал

27,4

0,89

24,38

Вода, м³

3,2

20,66

66,11

Сжатый воздух, м³

380

0,406

154,28

Кислород, м³

35

6,95

243,25

Основная заработная плата основных рабочих

75,09

Дополнительная заработная плата основных рабочих

14,08

Отчисление на социальное страхование

32,85

Сменное оборудование, инструмент и малоценный инвентарь

251,09

Текущий ремонт и содержание основных средств

1009,07

Работа транспортных цехов

110,29

Амортизация основных цехов

25,81

Прочие расходы цеха

86,83

Итого расходов по           переделу

2654,13

5 Техника безопасности и окружающей среды

5.1  Техника безопасности при проведении   механических               испытаний

Инструкция по охране труда предназначена для работников структурных подразделений завода, выполняющих обязанности лаборанта физико-механических испытаний. Работник обязан изучить инструкцию по охране труда и выполнять её требования. Кроме инструкции работник обязан выполнять Правила внутреннего распорядка ОАО «ТАГМЕТ», другие инструкции по охране труда, касающиеся при выполнении работ и установленный для лаборанта режим труда и отдыха. К самостоятельной работе лаборанта физико-механических испытаний допускаются лица не моложе 18-ти лет, прошедшие медицинское освидетельствование и признанные пригодными для выполнения данной работы, имеющие соответствующую квалификацию. Обученные безопасным методам работы (прошедшие стажировку) и имеющие соответствующее удостоверение. В течение трудовой деятельности работник должен проходить периодически медицинские осмотры – не реже одного раза в два года. При уклонении работника от прохождения периодического медицинского осмотра или невыполнения им рекомендаций проведения обследования, работник к выполнению трудовых обязанностей не допускается. На рабочем месте лаборанта физико-механических испытаний могут воздействовать следующие опасные и вредные производственные факторы:

- пониженная температура поверхностей материалов;

- повышенная температура поверхностей материалов;

- повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может пройти через тело человека;

- опасность поражения электрическим током;

- недостаток естественного освещения рабочей зоны;

- острые кромки, заусеницы и неровности поверхности оборудования, инструмента, инвентаря, тары.

Для защиты от воздействия опасных и вредных факторов необходимо применять соответствующие средства индивидуальной защиты. Для защиты от поражения электрическим током необходимо применять электрозащитные средства: диэлектрические перчатки, диэлектрические резиновые коврики.          

Не пользоваться инструментом, приспособлениями, оборудованием, обращение к которым лаборант физико-механических испытаний не обучен и не проинструктирован. Лаборант физико-механических испытаний должен работать в специальной одежде, в случае необходимости использовать другие средства индивидуальной защиты.  

В соответствии с типовыми отраслевыми нормами, другими правилами и нормами выдачи спецодежды, специальной обуви и  других средств индивидуальной защиты лаборанту физико-механических испытаний выдаются:

- халат хлопчатобумажный;

- ботинки кожаные или сапоги резиновые;

- фартук, прорезиненный с нагрудником;

- рукавицы комбинированные;

- перчатки резиновые;

при проведении испытаний при пониженных температурах дополнительно:

- перчатки трикотажные;

на наружных работах зимой дополнительно:

- куртка на утепляющей подкладке.

В зависимости от характера работ и условий их производства лаборанту физико-механических испытаний бесплатно выдается дополнительная спецодежда и защитные средства для этих условий.

О замеченных нарушениях требований техники безопасности на своем рабочем месте, а также о неисправностях оборудования, приспособлений, инструмента, средств индивидуальной защиты лаборант должен сообщить своему непосредственному руководителю, не приступая к работе до устранения неисправностей.

При возникновении несчастного случая каждый работник обязан оказать пострадавшему первую медицинскую помощь, по возможности направить или довести пострадавшего в медпункт, при необходимости вызвать машину скорой помощи. О каждом несчастном случае на производстве пострадавший или очевидец обязан срочно (по возможности) сообщить руководителю работ, обратиться в медпункт цеха или в медсанчасть завода, сохранить до начала расследования несчастного случая обстановку какой она была на момент происшествия, если это не угрожает жизни и здоровью других лиц и не ведет к аварии, а в случае невозможности её сохранения – зафиксировать сложившуюся  обстановку (составить схемы, сделать фотографии и т.д.).  Каждый работник обязан соблюдать правила личной гигиены. Хранить и принимать пищу разрешается только в установленных и оборудованных местах (комната для приема пищи, буфет, столовая). Прием пищи на рабочем месте не разрешается.

На рабочем месте необходимо соблюдать правила пожарной безопасности. Курить разрешается только в установленных местах. Все виды порученной работы выполнять так, чтобы обеспечить пожаро- и взрывобезопасность.

Лаборант физико-механических испытаний перед началом работы обязан прибыть на сменно-встречное собрание для получения задания на производство работ. На сменно-встречных собраниях до сведения лаборанта физико-механических испытаний доводятся приказы, распоряжения и другие документы по охране труда, а также при необходимости проводится целевой инструктаж. Надеть положенную одежду, обувь и другие средства индивидуальной защиты. Застегнуть надетую спецодежду на все пуговицы, не допуская свисающих концов. Не закалывать одежду булавками, иголками, не держать в карманах одежды острые, бьющиеся предметы. При неисправности или отсутствии какого-либо средства индивидуальной защиты поставить об этом в известность руководителя работ. Подготовить рабочее место:

- проверить исправность вентиляции путем включения;

- проверить и убедиться, достаточно ли освещено рабочее место;

- проверить исправность аппаратов и электроприборов, наличие заземления.

Проверить наличие и исправность противопожарного оборудования, вспомогательного инвентаря необходимого для работы и, в случае отсутствия или неисправности, сообщить об этом руководителю. Выполнять работу, по которой прошел обучение, инструктаж по охране труда и к которой допущен работником, ответственным за безопасное выполнение работ. Не поручать свою работу необученным и посторонним лицам. Не отвлекаться в процессе работы, а также не отвлекать работающих. Применять необходимые для безопасной работы исправное оборудование, инструмент, приспособления, а также спецодежду, специальную обувь и другие средства индивидуальной за-

щиты, предусмотренные соответствующими типовыми нормами выдачи спецодежды, спецобуви и других средств индивидуальной защиты; использовать их только для тех работ, для которых они предназначены. Осуществлять эксплуатацию установок в соответствии с требованиями технической эксплуатации электроустановок потребителей утвержденными  Госэнергонадзором. Контролировать исправное состояние оборудования и приспособлений. При выявлении в ходе работы неисправностей необходимо прекратить работу и доложить руководителю о случившемся. На выключатель неисправного оборудования повесить табличку с надписью: «Не включать! Работают люди». Производить наладочные работы, осмотры и ремонт камеры холода и тепла 12 КХТ 0,063-016 после отключения блока от сети питания. Не отключать кабели соединения между собой составные части блока во время работы. Не работать при неисправной кнопке «Стоп». Не работать со снятыми с подставки крышками. Не изгибать трубы на угол более 180 градусов. Закладывать плашки, конические призмы с отверстиями на разрывной машине «Riehle» поддерживая их снизу рукой, до попадания зубьев шестерни в пазы и закрепления их. Перекрывать предохранительный вырез (окно) при испытании круглых образцов. Не производить установку образцов для испытания при рабочем ходе машины. Не менять грузы маятника во время работы. Работать у разрывной машины стоя на ступенчатой площадке. Не находиться посторонним лицам не связанным с испытаниями, вблизи испытательных машин. Не стоять напротив испытуемого образца, так как разорвавшийся образец может вылететь. Производить закладку для плоских образцов в паз верхней поперечносиловой рамы с поддержкой подпорных рычагов, управляемых рукояткой. Перекрывать засовом паз верхней поперечины во избежание вылета плашек после разрыва. Закладывать плашки в паз средней поперечины только с наличием засова снизу, служащего опорой для плашек и защитой от осколков в момент разрыва. Производить удаление приспособлений для разрыва круглых образцов в следующем порядке:

- довернуть рукоятку, фиксирующую рычаги;

- выдернуть из обоймы винт, не затрагивая фиксирующую рукоятку;

- удалить обойму;

- освободить фиксирующую рукоятку, поддерживая рукой основание при-

змы, плавно опустить опорные рычаги. Производить настройку машины для испытания на сжатие в следующем порядке:

- установить нижнюю плиту штифтом в центральное отверстие нижней поперечины;

- приподнять нижнюю поперечину на 80-100 мм выше края нижнего отверстия;

- установить на нижнюю плиту призму большим основанием вверх;

- установить верхнюю плиту с крепежной шпилькой на верхнее основание призмы;

- приподнять верхнюю плиту со шпилькой до выхода нарезанного конца шпильки над средней поперечиной;

- опустить среднюю поперечину, поправляя верхнюю плиту с расчетом попадания двух фиксирующих выступов в отверстия средней поперечины;

- наложить на нарезанный конец крепящую планку и закрепить ключом.

Не касаться руками плашек и гидрозажима на испытательной машине EU-100. Извлекать оставшиеся в зажиме обломки крючком при разведенных зажимных плашках. Не поправлять руками и не удерживать испытуемые пробы и рабочий инструмент при работающем прессе П-125. ограждать во время работы зону деформации, во избежание вылета проб. Открывать защитное ограждение или смотровое окно для удаления разрушенных образцов при опущенных маятнике и стреле, отключенном напряжении и перекрытом сжатом воздухе. Производить загрузку и выгрузку образцов из холодной смеси при помощи щипцов. Не вынимать образцы руками. Снимать и одевать грузы при работе на твердомере Бринелля двумя руками в брезентовых рукавицах. Следить за тем, чтобы подвеска с грузом была в вертикальном положении и не соскочила с призмы рычага при подвешивании грузов. Подвешивать съемные грузы таким образом, чтобы прорези грузов были обращены в разные стороны. Удалять образующуюся после испытаний окалину из рабочей зоны зажимных плашек, после отключения гидронасоса. Применять металлическую щетку.

При выполнении работ с лаборантом физико-механических испытаний могут произойти аварийные ситуации и несчастные случаи:

- падение с лестниц и других приподнятых платформ;

- падение на мокрых, неровных или поврежденных;

- порезы от острых краев и разбитого стекла, летящие частицы от разрывов образцов;

- «холодные ожоги» или обморожения при контакте с очень холодными поверхностями или жидкостями, ожоги от горячих поверхностей;

- запутывание одежды, волос, пальцев рук во вращающемся и другом движущемся оборудовании;

- удар током или электрический шок.

Меры по предотвращению:

- осматривать приставную лестницу, прежде чем забираться на неё, не забираться на неустойчивую лестницу;

- не загромождать проходы возле рабочего места, не класть на поверхность оборудования посторонние предметы, носить спецобувь;

- применять для защиты от травмирования, соответствующие средства индивидуальной защиты;

- носить теплозащитные перчатки;

- не носить одежду со свободными концами (свободные рукава, рубашки на выпуск), не распускать волосы.

При травмировании, порезах, ожогах, падении, травмах, от осколков и внезапном заболевании оказать первую помощь в соответствии с инструкцией по оказанию первой до врачебной медицинской помощи в чрезвычайных ситуациях, сообщить в медпункт цеха или в медсанчасть завода. При возникновении пожара поставить в известность о случившемся руководителя работ, приступить к его тушению имеющимися средствами пожаротушения, если потушить пожар своими силами не удается – вызвать пожарную команду (тел. 01 или 32-12). При возгорании электропроводов или электропроводки необходимо отключить ток и только затем приступить к тушению пожара. Если отключить оборудование не возможно, то используется только углекислотный огнетушитель типа ОУ. Горючие вещества, нерастворимые в воде (бензин, керосин, ацетон) тушить песком. Растворимые в воде вещества тушить пенным (ОХП) или порошковым (ОП) огнетушителем. В случае поражения электрическим током освободить пострадавшего от источника тока – отключить электроприборы. Если нельзя отключить электроприборы, то отделить пострадав-

шего от токоведущих частей используя предметы, не проводящие ток. Провести искусственное дыхание, уложив спиной на твердое основание, провести непрямой массаж сердца.

По окончании работы проверить и привести в порядок свое рабочее место. Отключить оборудование от сети, вентиляцию. Убрать анализируемые пробы в специально отведенное место, записать в журнале все замечания по работе оборудования и приспособлений, сообщить руководителю о неисправностях. Убрать использованный обтирочный материал в металлический ящик с надписью «Отработанная ветошь». Снять спецодежду и другие средства индивидуальной защиты и повесить их в специально предназначенное место.

За нарушение требований настоящей инструкции работник несет ответственность в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации и локальными нормативными актами.

  

Список использованных источников

1.  Гуляев А.П.   Металловедение и термическая обработка – М.: Металлургия, 1972.

2.  Сидорин И.И.  Основы материаловедения – М.: Машиностроение, 1976

3.  Самарин А.И.  Сталеплавильное производство – М.: Металлургия

4.  Погодина К.М., Алексеева К.М.  Металловедение – М.: Металлургия, 1980

5.  Быстрова Н.А., Парфеновская Н.Г.  Металловедение – М.: Металлургия, 1981


      1

   

      2                         5

   3                 4   

 1       

2                                  5      

                                 

    3                4

                  

              Мн       

                     Мн

                          

                      Мн 

      

                         0°    

          Mn         Si       

                          

                            Ni

               Mo              W

                                    Cr

              

   V          Si                              

                              Mn

                                        

                                 Cr

                             Ni

Начальник            лаборатории

Инженер

Инженер 2-й категории по наладке и испытаниям

Лаборант 4 разряда

Лаборант 5 разряда

Слесарь КИП и А             6 разряда


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

913. Анализ денежной массы РФ 161.5 KB
  Используя средства MicrosoftExcel и данные о денежной массе и ввп, расчитать среднегодовые значения денежной массы, объема наличных денег и безналичных средств, их долю в общем объеме денежной массы, уровень монетизации экономики, скорость обращения денег.
914. Поняття людина і її взаємодія з живою природою 202 KB
  Людина і біосфера. Потреби людини. Людський капітал та міграція людей. Перспективи розвитку людства в майбутньому.
915. Кава та кофеїн 41.5 KB
  Надмірне захоплення кава підвищує ризик серцевих захворювань. Кава і холестерин. Методи декофеініровання. У жінок його надмірне вживання підвищує ризик розвитку остеопорозу в майбутньому. Кава та здоров'я дитини.
916. Вітаміноподібні речовини їх особливості та значення в метаболізмі 47 KB
  Вітаміноподібні речовини. До них належать вітаміни F і U. Органічні речовини білкової природи, які виконують роль каталізаторів біохімічних процесів. Ароматичні речовини. Енергетична цінність (калорійність) продуктів харчування.
917. Социальная психология 381 KB
  Место социальной психологии в системе научного знания. Выделение социальной психологии в самостоятельную дисциплину и первые исторические формы социально — психологических теорий. Методологические проблемы социально-психологического исследования и общая характеристика методов. Подходы к описанию структуры взаимодействия. Транзактный анализ.
918. Дослідження електричних мереж з розподіленим навантаженням з використанням їх моделей в пакеті Matlab 385.5 KB
  Проведення аналізу втрат активної та реактивної потужностей та напруги в лініях електропередач напругою 10 кВ з рівномірно та нерівномірно розподіленим навантаженням з використанням пакету схемотехнічного моделювання Matlab.
919. Амфифильные полимеры N-винилпирролидона, содержащие дополнительные функциональные группы 566 KB
  Амфифильные полимеры. Основные понятия и характеристики. Применение поливинилпирролидона в медицине. Кровезаменители гемодинамического действия. Общая методика синтеза полимеров N-винилпирролидона, содержащих концевую карбоксильную группу. Синтез полимеров N-винилпирролидона, содержащих боковые эпоксидные группы.
920. Транспортная логистика 151 KB
  Описание логистических процедур транспортировки. Использование в логистике новых концепций. Сравнительные характеристики различных видов транспорта. Выбор основных и вспомогательных логистических посредников в транспортировке. Ранжирование критериев при выборе показателей транспорта.
921. Розробка двосекційного шестеренного насосу. Опис конструкції 593 KB
  Опис конструкції та принципу дії насоса. Гідравлічні розрахунки проточної частини. Розрахунки деталей насоса на міцність. Перевірка довговічності підшипників.