Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Организация прои зводства на предприятии отрасли металлургии

Введение

ОАО «НЛМК» является одним из крупнейших металлургических комбинатов мира. По России - это третий по величине производитель стали.

Комбинат расположен в центре европейской части России, в городе Липецке, недалеко от крупнейшего железно-рудного бассейна Курской магнитной аномалии.

НЛМК - это предприятие полного металлургического цикла. В состав производственных мощностей входят горно-обогатительное, агломерационное, коксохимическое производство, доменное производство, сталеплавильное производство, производство горячекатаного и холоднокатаного проката, проката с цинковым и полимерным покрытиями, а также кислородное производство.

Данная курсовая работа посвящена кислородному производству на ОАО «НЛМК».

В первой части работы подробно описывается производственная структура производственного подразделения (Кислородный цех). Роль и значение кислородного цеха в общем производственном процессе ОАО «НЛМК». Применение кислорода и продуктов разделения воздуха в металлургических процессах, а также описана технологическая цепочка производственного процесса в кислородном цехе. Процесс разделения воздуха.

Во второй части рассматривается организация производственного процесса в производственном подразделении: Энергетическое производство ОАО «НЛМК». Структура управления кислородного цеха.

Третья часть работы описывает расчет производственной мощности цеха.

1. Производственная структура производственного подразделения

1.1 Кислородный цех ОАО « НЛМК»

Кислородный цех является производственно - структурной единицей энергетического производства ОАО «НЛМК». В составе кислородного производства имеются две компрессорные станции для обеспечения цехов комбината сжатым и осушенным сжатым воздухом.

Кислородный цех имеет право на осуществление деятельности по:

1. Эксплуатации производства по получению, переработке, хранению и применению продуктов разделения воздуха.

2. Монтажу и пуско-наладке металлургических и коксохимических производств и объектов.

3. Ремонту агрегатов и оборудования металлургических и коксохимических объектов.

4. Эксплуатации взрывоопасных производственных объектов.

5. Осуществлению деятельности по обращению с опасными отходами.

6. Деятельность природоохранной направленности (утилизация, складирование, перемещение, размещение, захоронение, уничтожение промышленных и иных отходов).

В состав кислородного производства входят:

Кислородная станция №1;

Кислородная станция №2;

Участок внешних сетей и компрессорных станций (центральная компрессорная станция и станция осушенного воздуха р-н АГП).

В настоящее время в цехе заканчивается техническое перевооружение. Практически все оборудование является новым, высокопроизводительным, управляемым с помощью компьютеров. На воздухоразделительных установках работают специалисты с высшим образованием. Вся информация о работе блока выведена на компьютеры.

Воздух из атмосферы, через фильтры, всасывается компрессорами и сжимается до 6 кгс/см 2 , с последующей подачей в ВРУ для получения продуктов разделения (ПРВ), азота, кислорода, аргона, смеси инертных газов (криптоно-ксеноновый концентрат), неоногелиевой смеси (технического неона), и далее подаются потребителям ПРВ.

Кислород технический чистотой 99,5% давлением до 1,9 МПа используется при выплавке стали в кислородно-конвертерных цехах (ККЦ).

Кислород технологический чистотой 95% с давлением 400 мм вод. ст - для интенсификации доменного производства чугуна, обогащение доменного дутья до 30-40% кислородом, позволяет улучшить тепловой баланс плавки, увеличивается производительность печей.

Азот 99,999% потребляют листопрокатные цехи (ЛПЦ-2; ЛПЦ-3; ЛПП; ЛПЦ-5), огнеупорный цех, ККЦ-1, ККЦ-2, газовый цех.

Азот 98% - для продувки межконусных пространств в доменном процессе (ДП-6), на УСТК (КХП), ККЦ-1 и ККЦ-2.

Аргон - для продувки в процессе разливки специальных высококачественных марок сталей для удаления растворенных газов (ККЦ-1, ККЦ-2). Аргон на сторону отпускается в жидком и газообразном виде.

Кислородное производство обеспечивает цехи и производства комбината кислородом для автогенных нужд и сжатым воздухом. На сторону отпускается кислород жидкий и газообразный, криптоно-ксеноновый концентрат, неоногелиевая смесь.

1.2 Роль и значение кислородного цеха в общем производственном процессе ОАО « НЛМК». Применение кислорода и продуктов разделения воздуха в металлургических процессах

Применение кислорода для интенсификации технологических процессов получило в последнее время широкое распространение. Он является одним из важнейших стимуляторов технического прогресса в черной и цветной металлургии, химической и других отраслях промышленности, где в основе технологии лежат физико - химические процессы окисления и восстановления.

В настоящее время выплавка чугуна и стали осуществляется только с применением кислорода.

За последние годы российские металлурги накопили большой опыт разработки и промышленного освоения способов интенсификации кислородом доменного, конвертерного и мартеновского процессов, плавки стали в электропечах и выплавки цветных металлов.

Применение кислорода позволяет значительно улучшить технико - экономические показатели металлургических процессов. Однако роль кислорода сводится не только к интенсификации металлургических процессов. Применение кислорода оказывает влияние на структуру металлургических производств, на их связи между собой и обслуживающими и смежными отраслями и с этой точки зрения является качественно новым фактором технического прогресса в металлургии.

Сырьем для получения кислорода в промышленности служит атмосферный воздух, содержащий в химически несвязанном состоянии кислород, азот, аргон, криптон и другие газы.

Выделение кислорода из смеси газов (воздуха) требует значительно меньше энергетических затрат, чем при его получении из вещества, содержащего его в химически связанном состоянии, например и воды.

Промышленный способ выделения из воздуха кислорода и других составных частей осуществляется в следующие два этапа:

1. Охлаждение воздуха и последующее его сжижение.

2. Разделение жидкого воздуха на азот, кислород и другие газы в специальных ректификационных камерах.

Кислород является могучим интенсификатором металлургического производства. По количеству потребляемого кислорода черная металлургия занимает первое место. Кислород применяется в процессах выплавки чугуна и стали, а также для зачистки и резки слитков в сталепрокатном производстве.

В доменных печах при выплавке чугуна кислородом обогащают воздух, вдуваемый в печь для сжигания загруженного топлива. Например, сравнительно небольшое обогащение дутьевого воздуха кислородом (до 25-28% О 2) дает возможность на 15-20% увеличить производительность доменной печи при выплавке доменных ферросплавов (ферросилиция и ферромарганца), использовать более бедные руды и снизить расход топлива при выплавке специальных сортов чугуна. Для доменной печи требуются очень большие количества кислорода-50 000-100 000 м 3 /ч и более.

Особенно эффективно использование в доменном процессе кислорода в сочетании с природным газом. В этом случае при содержании 30-35% кислорода в дутье производительность печи возрастает на 30%, а удельный расход кокса снижается на 25 - 40°о. С применением кислорода работают современные домны-гиганты емкостью 2700-3000 м 3.

Применение кислорода в конверторной плавке дает возможность получать более дешёвую конверторную сталь по качеству равноценную мартеновской. В связи с этим на ряде крупных металлургических заводов России построены мощные конверторные цехи нового типа. Сталь получают в конверторах путем продувки жидкого чугуна чистым кислородом, вводимым сверху через горловину.

Основное преимущество конвертерного способа - это большая скорость плавки, а скорость плавки - одна из коренных проблем металлургии. Поэтому кислородный конвертер позволяет резко увеличить выплавку стали при меньших капитальных и эксплуатационных затратах.

Стоимость сооружения цеха с мощными конвертерами на 35% ниже стоимости строительства мартеновского цеха. Конвертерное производство выдвигает повышенные требования к концентрации кислорода, которая должна быть не менее 99,5% О 2 . Применение чистого кислорода позволяет резко снизить содержание азота в стали, в результате чего качество конвертерной стали не уступает мартеновской, а по ковкости, свариваемости и пластичности она превосходит мартеновскую.

Кислород в электросталеплавильном производстве используют почти на всех заводах, имеющих электросталеплавильные цехи. С применением кислорода выплавляют преобладающую часть электростали. Особенно эффективно применение кислорода в производстве нержавеющей и других высоколегированных сталей. При продувке расплавленной ванны кислородом достигаются более высокие температуры, значительно ускоряется процесс окисления углерода и достигается требуемое содержание углерода в нержавеющей стали.

Для газовой сварки кислород смешивают с горючим газом, например с ацетиленом, пропаном чтобы интенсифицировать процесс сгорания газа и получить пламя с высокой температурой, требующееся для быстрой плавки металла в месте сварки. С помощью кислорода можно резать стальные слитки, болванки и плиты толщиной до 1500 мм и более. В качестве горючего при резке используется ацетилен, пропан, природный газ, пары керосина, водород, коксовый газ и др.

В последние годы для огневой зачистки и резки металла кислородом применяют специальные машины, встраиваемые в конвейер проката.

При плавке и разливке металлов в инертной среде существуют большие перспективы улучшения качества металла (особенно стали специальных марок). Весьма эффективна также продувка аргоном перед выпуском стали из электропечи для удаления растворенных газов. Расход аргона составляет около 1 м 3 /т. Аргон применяют также при выплавке титана, циркония, а также при сварке алюминия, титана и других цветных металлов. Извлечение аргона в больших количествах одновременно с извлечением кислорода из воздуха на кислородных станциях металлургических заводов позволяет получать его по сравнительно низкой себестоимости и широко внедрять в металлургические процессы.

Помимо перечисленных производств, кислород применяют в горнорудной промышленности для огневого бурения скважин, в цементной, целлюлозно-бумажной промышленности, медицине, авиации и др.

Приведенный краткий обзор показывает, что существуют самые широкие области применения кислорода в различных технологических процессах. Требования, предъявляемые к кислородным установкам, как в отношении количества выпускаемых продуктов, так и их качества (концентрация, содержание примесей, влажность), весьма разнообразны. Кроме того, для осуществления отдельных процессов необходимо различное давление и различные графики подачи. Например, в доменном процессе - непрерывная подача, в конвертерном и мартеновском - периодическая.

Необходимо также в большинстве случаев обеспечивать подачу кислорода на значительные расстояния от кислородного цеха почти по всему заводу, а иногда и на другие предприятия.

Повышенная загрязненность атмосферы в районе металлургических заводов вызывает дополнительные трудности, связанные с тщательной очисткой перерабатываемого воздуха. Однако кислородная промышленность существует почти 90 лет. За это время кислородные аппараты и машины получили высокое техническое развитие.

1.3 Технологическая цепочка производственного процесса в кислородном цехе. Процесс разделения воздуха

Атмосферный воздух представляет собой смесь азота, кислорода, аргона и редких газов, не связанных между собой химически. Приближенно можно рассматривать воздух как смесь только азота и кислорода, поскольку аргона и редких газов содержится менее 1%, в этом случае принимают (округленно), что объемное содержание азота в воздухе составляет 79% и кислорода-21%.

Разделение воздуха на кислород и азот является довольно сложной технической задачей, особенно если воздух находится в газообразном состоянии. Этот процесс облегчается, если предварительно воздух перевести в жидкое состояние сжатием в компрессорах, расширением и охлаждением, а затем осуществить его разделение на составные части, используя разность температур кипения жидких кислорода и азота. Жидкий азот под атмосферным давлением кипит при температуре - 195,8°С, а жидкий кислород при - 182,97°С. Если жидкий воздух постепенно испарять, то сначала будет испаряться преимущественно азот, обладающий более низкой температурой кипения; по мере улетучивания азота жидкость обогащается кислородом. Повторяя процесс многократно, можно достигнуть желаемой степени разделения воздуха на азот и кислород требуемой чистоты. Процесс разделения жидких смесей на их составные части путем многократного испарения жидкости называется ректификацией.

Следовательно, описанный способ получения кислорода основан на сжижении воздуха путем охлаждения его до очень низкой температуры и последующего разделения на кислород и азот методом ректификации. Поэтому данный способ получения кислорода называется глубоким охлаждением.

В настоящее время получение кислорода из воздуха глубоким охлаждением наиболее экономично, вследствие чего этот метод получил широкое промышленное распространение. Глубоким охлаждением и ректификацией воздуха можно получать практически любые количества кислорода и азота сравнительно низкой стоимости. Расход электроэнергии на получение 1м 3 кислорода составляет 0,4 - 1,6 Квт*ч (1,44*10 6 -5,76*10 6 Дж) в зависимости от производительности и технологической схемы установки.

Технологический процесс разделения воздуха состоит из следующих основных стадий:

1. очистки воздуха от пыли и механических примесей;

2. сжатия воздуха в компрессорах;

3. очистки сжатого воздуха от углекислого газа;

4. осушки сжатого воздуха и очистки его от углеводородов;

5. сжижения и ректификации воздуха для разделения на кислород, азот, извлечения редких газов - аргона и криптоно-ксенона;

6. накопления полученного газообразного кислорода в газгольдере или жидкого кислорода в цистерне - хранилище;

7. наполнения газообразным сжатым кислородом баллонов, подачи сжатого кислорода потребителю по газопроводу или наполнения транспортных танков и цистерн жидким кислородом из стационарных танков и цистерн;

8. очистки редких газов от кислорода и азота, с доведением их состава до требований ГОСТ, и наполнения редкими газами баллонов (Приложение 1).

Технологические схемы и конструкции воздухоразделительных установок определяются требованиями по производительности, концентрации продуктов разделения, условиями эксплуатации.

По своим технологическим схемам установки отличаются:

ѕ способом получения холода (холодильным циклом);

ѕ способами очистки воздуха от углекислоты и влаги;

ѕ схемой ректификации.

Очистка воздуха от механических примесей, необходимая для удаления пыли и случайных твердых частиц (механических примесей), осуществляется с помощью устройств для первичной обработки воздуха - воздухозаборов и фильтров.

Для работы воздухоразделительных установок требуется сжатый воздух, который является не только производственным сырьем, но и источником получения холода, необходимого для ожижения газов и компенсации холодопотерь установки. Холодильный эффект сжатого воздуха проявляется в процессе его дросселирования (лубокого охлаждения и сжижения газов). Для сжатия воздуха применяют турбокомпрессоры. Основными требованиями,которые предъявляются к компрессорам, подающим воздух в установки разделения воздуха, являются их надежность и высокий коэффициент полезного действия. Известно, что центробежные компрессоры большой производительности обладают более высоким КПД по сравнению с машинами малой производительности, а стоимость 1 м 3 кислорода зависит от экономичности работы воздушного компрессора. Исходя из этого, установки разделения воздухавыгоднее комплектовать как можно более мощными машинами.

Удаление из воздуха водяных паров - обязательный процесс обработки воздуха перед поступлением его в разделительный аппарат. В кислородных установках применяют следующие методы осушки воздуха: химический (влага поглощается твердым едким натром); адсорбционный (влага из воздуха поглощается адсорбентами - алюмогелем, силикагелем или цеолитом); вымораживание влаги путем охлаждения воздуха до 30 - 40 0 С в переключающихся теплообменниках, где водяные пары выпадают в виде воды или льда на рабочей поверхности аппаратов; вымораживание влаги совместно с двуокисью углерода при охлаждении воздуха в регенераторах.

Очистка воздуха от углекислого газа (СО 2). Углекислый газ и водяные пары, попадающие в разделительный аппарат, выпадают и замерзают при низких температурах. Забивка ректификационной колонны твердой двуокисью углерода нарушает работу установки, вследствие чего разделительный аппарат периодически останавливают для отогрева.

В производстве кислорода применяют химический и Физический методы очистки воздуха от двуокиси углерода. В настоящее время воздухоразделительные установки комплектуются блоками комплексной очистки воздуха высокоэффективными адсорбентами - цеолитами. Физическую очистку (в регенераторах) проводят путем охлаждения воздуха примерно до - 170 0 С. При такой температуре двуокись углерода почти полностью переходит в твердое состояние и задерживается в насадке регенераторов.

Основной метод получения кислорода, азота, аргона и других продуктов разделения воздуха - метод глубокого охлаждения воздуха с последующей ректификацией (разделением) в аппаратах колонного типа. Для глубокого охлаждения используется свойство сжатых газов понижать температуру при расширении.

Уменьшение давления сжатого воздуха на каждую атмосферу при резком расширении (дросселировании) будет сопровождаться падением температуры. Еще более эффективно понижается температура газа, когда он, расширяясь, производит работу. Машина, основанная на таком принципе, называется детандер. Если направить сжатый газ в цилиндр, то при расширении газа поршень перемещается и совершается работа, а сам газ резко охлаждается. Газ может охлаждаться и в турбодетандере, где сжатый газ вращает рабочее колесо. Современные воздухоразделительные установки создаются с использованием как эффекта дросселирования, так и расширения воздуха в турбодетандерах (Приложение 2).

Аргон является наиболее дешевым редким газом, так как содержится в воздухе в значительно большем количестве, чем остальные редкие газы. Поэтому получение аргона на воздухо-разделительных аппаратах непрерывно увеличивается. Получение чистого аргона включает три стадии. Вначале в воздухоразделительном аппарате, попутно с кислородом или азотом, получают азото-аргоно-кислородную смесь, так называемый сырой аргон, с содержанием от 65 до 95% аргона. Затем эту смесь подвергают каталитической очистке от кислорода при связывании последнего водородом, с получением смеси азот - аргон. Третья стадия процесса заключается в разделении смеси азот-аргон на чистый аргон, извлекаемый как конечный продукт, и азот, выбрасываемый в атмосферу. Технологический процесс получения криптона и ксенона включает три стадии.

1. Получение первичного (бедного) криптоно-ксенонового-концентрата с содержанием 0,1-0,2% криптона и ксенона в сумме.

2. Обогащение первичного концентрата и получение из него технического криптона с содержанием до 99% криптона и ксенона (в сумме) или криптоно-ксеноновой смеси с содержанием до 95% криптона и не менее 5% ксенона.

3. После ВРУ азот и кислород подается на кислородные и азотные компрессора. Кислород сжимается до давления Р = 30 кгс/см 2 и подается на кислородно-распределительные пункты, а затем в сеть комбината: в конвертерные цехи ККЦ-1 и ККЦ-2, листопрокатное производство, доменное производство, электросталеплавильный цех, фасоносталелитейный цех, ремонтные цеха механического оборудования, на очистные сооружения, производство сложной бытовой техники, коксохимпроизводство.

Основными потребителями азота являются: листопрокатное производство (агрегат непрерывного отжига АНО, агрегат горячего цинкования АГЦ, колпаковые печи, методические печи), конвертерное производство (отделение десульфурации), коксохимическое производство (на установки сухого тушения кокса), карбидо - сажевый цех, производство сложной бытовой техники, доменное производство (засыпной аппарат).

Основными потребителями аргона являются конверторные цехи (комбинированная продувка стали), производство динамной стали, производство сложной бытовой техники, ремонтно-механический цех, фасоно-литейный цех.

2. Организация производственного процесса в производственном подразделении : Энергетическое производство ОАО « НЛМК». Структура управления кислородного цеха

Энергетическое производство (ЭП) является структурным подразделением ОАО «НЛМК» и находится в непосредственном подчинении у первого вице-президента - генерального директора. Энергетическое производство возглавляет начальник Энергетического производства.

В состав Энергетического производства входят следующие структурные подразделения ОАО «НЛМК»: Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), Кислородный цех, Центр электроснабжения (ЦЭлС), Газовый цех, Теплосиловой цех (ТСЦ), Цех водоснабжения (ЦВС), Цех технологической диспетчеризации (ЦТД), Энергоремонтный цех (ЭнРЦ), Электроремонтный цех (ЭлРЦ).

Структуру управления Энергетического производства разрабатывает начальник Энергетического производства, подписывает начальник Управления организации труда и персонала (УОТиП), согласовывает директор по персоналу и утверждает первый вице - президент - генеральный директор.

Штатное расписание Энергетического производства разрабатывает начальник Энергетического производства, подписывает начальник УОТиП, утверждает директор по персоналу и общим вопросам.

В своей деятельности Энергетическое производство руководствуется следующими документами:

ѕ законодательными и нормативными актами Российской Федерации;

ѕ Трудовым кодексом Российской Федерации;

ѕ Правилами внутреннего трудового распорядка работников ОАО «НЛМК»;

ѕ Коллективным договором ОАО «НЛМК»;

ѕ Уставом ОАО «НЛМК»;

ѕ решениями Общего собрания акционеров, Совета директоров, Правления ОАО «НЛМК»;

ѕ приказами, распоряжениями и указаниями руководства ОАО «НЛМК»;

ѕ распоряжениями и указаниями руководства Энергетического производства;

ѕ нормативными документами Системы менеджмента качества ОАО «НЛМК»;

ѕ нормативными документами Системы управления окружающей средой ОАО «НЛМК»;

ѕ нормативными документами, определяющими требования устройства и эксплуатации электроустановок;

ѕ Положением о Системе управления охраной труда и промышленной безопасностью в ОАО «НЛМК»;

ѕ Положением о порядке расследования и учета несчастных случаев на производстве в ОАО «НЛМК»;

ѕ другими документами, регламентирующими деятельность персонала Энергетического производства.

В состав Энергетического производства структуры управления Кислородного цеха входит начальник цеха, которому непосредственно подчинены:

ѕ начальник службы подготовки ремонтов;

ѕ начальник кислородной станции №1;

ѕ заместитель начальника цеха (по технологии);

ѕ начальник кислородной станции №2;

ѕ начальник службы по эксплуатации эл. оборудования;

ѕ главный специалист (по тех. перевооружению) (Приложение 3).

В обязанности начальника службы подготовки ремонтов входят:

ѕ организация и осуществление контроля за эксплуатацией оборудования цеха;

ѕ планирование, организация и контроль ремонтов и мероприятий по техническому перевооружению оборудования;

ѕ контроль материально-технического обеспечения ремонтов. Документальное сопровождение процесса;

ѕ разработка мероприятий по ликвидации повреждений и устранению аварийного состояния оборудования;

ѕ разработка, оформление, согласование ведомостей планируемых работ и технических заданий по ремонту и техническому обслуживанию оборудования.

В подчинении начальника службы подготовки ремонтов находятся: мастер участка по подготовке производства, который руководит работой слесарей - ремонтников, электрогазосварщиков, машинистов кранов, трактористами и кладовщиками, и инженер по комплектации оборудования.

В обязанности начальника кислородной станции №1 входит: руководство и непосредственное участие в процессе производства продуктов разделения воздуха и организация складирования и выдачи продуктов воздухоразделения. В его подчинении находятся: начальник участка (редких газов), который руководит работой аппаратчиков ВРУ, а также специалисты ВРУ и инженеры по техническому надзору и инженер - технолог.

В обязанности начальника цеха (по технологии) входит: осуществление руководства производственно - хозяйственной и технологической деятельностью цеха (участка); внедрение передового отечественного и зарубежного опыта конструирования и технологии производства аналогичной продукции; координация работы мастеров и цеховых служб; учет, представление установленной отчетности; подбор кадров рабочих и служащих, их расстановка и целесообразное использование; повышение квалификации рабочих и служащих цеха; контроль за соблюдением работниками правил и норм охраны труда и техники безопасности, а также за соблюдением технологии производства. В его подчинении состоят: главные специалисты, старшие мастера, начальник службы компрессорных станций.

В должностные обязанности начальника службы по эксплуатации электрического оборудования входит: осуществление надзора за работой оборудования по утвержденной схеме, расписанию и присвоенным данным; ведение учета основного оборудования и оформление разрешений на его эксплуатацию; контроль за соблюдением работниками службы эксплуатации электрического оборудования требований руководящих документов по эксплуатации; анализ технических и экономических показателей работы объектов, разработка мер по устранению нарушений; согласовывание в установленном порядке проведение земляных и строительных работ на обслуживаемом участке, в районе расположения объектов службы эксплуатации электрического оборудования; организация надзора за сохранностью сооружений и устройств и.т.д.

Обязанности руководителей и специалистов Энергетического производства определены в соответствующих должностных инструкциях, разрабатываемых в установленном порядке.

3. Расчет производственной мощности

Важнейшей качественной характеристикой промышленного предприятия, оценивающей его производственно - технический потенциал, то есть максимально возможный годовой объем производства продукции заданного качества, ассортимента, номенклатуры, при условии полного использования фонда времени работы и паспортной производительности оборудования с учетом применения прогрессивной технологии и передовых методов организации и управления производством.

Производственная мощность предприятия в рыночных условиях служит важнейшим средством гибкого реагирования производства на изменения рыночного спроса в краткосрочном периоде. Разница между величиной производственной мощности и фактическим объемом производства и реализации продукции представляет собой реальный резерв оперативного реагирования на повышение спроса на эту продукцию.

При разработке стратегических планов развития предприятия учитываются показатели действующей производственной мощности с учетом ее возможных изменений в долгосрочном периоде. Производственная мощность служит базой, основой разработки плановых показателей производственной программы предприятий с непрерывными и поточными производствами, выпускающими ограниченную номенклатуру изделий, обладающих, как правило, однородными потребительскими свойствами. В дискретных производствах, характеризующихся производством широкой номенклатуры качественно однородной продукции, расчет производственной мощности осуществляется с обязательным учетом. А чаще на основе таких показателей производственной программы, как планируемая номенклатура изделий и ее структура. В соответствии с этим используются различные методики расчета производственной мощности таких предприятий. Как в первом (непрерывные процессы производства), так и во втором (дискретные производства) случаях производственная мощность предприятия определяется мощностью ведущего передела. Ведущим переделом считается: при расчете мощности предприятия в целом - цех (производство); при расчете мощности цеха - участок или отдельный агрегат (аппарат), где выполняются основные технологические операции по производству продукции и, в которых сосредоточена преобладающая по стоимости часть оборудования.

Производственная мощность предприятия (цеха, участка, агрегата) - это максимально возможное количество продукции (услуг), которое может быть произведено за определенный период (обычно за год) при наиболее эффективном использовании производственных фондов, применении прогрессивной технологии и передовых методов организации производства труда.

Под календарным временем понимается полная календарная продолжительность соответствующего периода (например, год - 365 дней, и.т.д.).

Под номинальным временем понимается время, в течении которого оборудование используется в производстве. Это время называют также производственным, рабочим, режимным. Номинальное время - это период, в течение которого оборудование должно было работать. Однако на практике это не всегда обеспечивается в связи с возникновением, как правило, не предусмотренных текущих простоев оборудования.

Текущие простои - это продолжительные перерывы в работе оборудования в течение номинального времени, вызываемые техническими или организационными причинами.

Фактическое время работы агрегата - это период, в течение которого на агрегате осуществляется соответствующий технологический процесс, т.е. когда оборудование реально работает. Его еще называют эффективным или полезным.

Планово - предупредительной системой ремонтов (ППР) является совокупность организационных и технических мероприятий по уходу, надзору, обслуживанию и ремонту оборудования, проводимых профилактически, по заранее составленному плану для предупреждения неожиданного выхода оборудования из строя, поддержания его в постоянной эксплуатационной готовности.

Капитальный ремонт агрегата предусматривает его полную разработку, дефектацию, восстановление или замену деталей с последующей сборкой, регулировкой, испытанием.

Основными агрегатами цеха являются: АКт-30 ст. №1; АКт-30 ст. №2; ВРУ №4.

Годовой фонд фактического времени работы агрегата рассчитывается по формуле:

t = (КВ - ВД - ПД - КР - ППР) * ДС * ЧС * ;

ѕ КВ - календарное время, суток;

ѕ ВД - выходные дни;

ѕ ПД - праздничные дни;

ѕ КР - капитальный ремонт, суток;

ѕ ППР - планово - предупредительный ремонт, суток;

ѕ ЧС - количество смен, сутки;

ѕ ДС - длительность смены, час;

ѕ ТП - текущие простои в процентах к номинальному времени.

КВ = 365; ВД = 0; ПД = 0; КР = 12; ППР = 23; ЧС = 3; ДС = 8.

t = (365 - 12 - 23) * 8 * 3 * 0,967 = 7658, 63 часов.

Производственная мощность рассчитывается по формуле:

М = t * a * Н;

ѕ t - годовой фонд фактического времени работы агрегата;

ѕ a - количество однотипных агрегатов, установленных в цехе;

ѕ Н - часовая норма производительности по паспорту.

М = 7658,3 * 3 * 40 = 919035 т/год.

Ниже (Рисунок 2) представлен календарный график производственного процесса кислородного цеха.

Рисунок 2 - Календарный график производственного процесса кислородного цеха

Заключение

Применение кислорода для интенсификации технологических процессов имеет в настоящее время широкое распространение. Он является одним из важнейших стимуляторов технического прогресса в черной и цветной металлургии, химической и других отраслях промышленности, где в основе технологии лежат физико - химические процессы окисления и восстановления.

Применение кислорода позволяет значительно улучшить технико - экономические показатели металлургических процессов. Однако, роль кислорода сводится не только к интенсификации металлургических процессов. Применение кислорода оказывает влияние на структуру металлургических производств, на их связи между собой и обслуживающими и смежными отраслями и с этой точки зрения является качественно новым фактором технического прогресса в металлургии.

В ходе данной курсовой работы была описана производственная структура производственного подразделения, а именно, Кислородного цеха ОАО «НЛМК», была подробно рассмотрена область применения кислорода и продуктов разделения воздуха в металлургических процессах. Кроме того, была описана технологическая цепочка производственного процесса в кислородном цехе (процесс разделения воздуха), охарактеризована организация производственного процесса в производственном подразделении цеха и рассчитана производственная мощность и построен календарный график производственного процесса цеха с использованием программы Gantt Project.

Список использованной литературы

1. Положение о кислородном цехе П - 023 - 000 - 2011, Липецк, ОАО «НЛМК».

2. Анализ хозяйственной деятельности предприятия: Учебник 5 - е изд., перераб. и доп. («Высшее образование») (ГРИФ) / Савицкая Г.В. - 2011 г. 536 с.

3. Экономика предприятия - М.: ИНФРА - М / Скляренко В.К., Прудников В.М., - 2006 г. 528 с.

4. Электронный ресурс: http://www.nlmk.ru

5. «Получение кислорода»; Д.Л. Глизманенко.; М. Изд. «Химия».1974 г. - 225 с.

6. «Монтаж кислородных станций».; А.И. Михальченко, В.И. Худяков; 1986 г. - 185 с.

7. «Разделение воздуха методом глубокого охлаждения»; под ред. В.И. Епифановой. М. Машиностроение 1973 г. - 146 с.

8. «Технико-экономические основы проектирования в черной металлургии. Кислородное производство».; Учебное пособие по дипломному проектированию. Москва, 1973 г. - 99 с.

9. Электронный ресурс: http://soft. GanttProject.html

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

реферат , добавлен 12.10.2009


Обоснование выбора технологической схемы производства и расчет производственной мощности цеха по производству консервов "Томаты маринованные". Характеристика сырья, продуктов и тары для производства консервов. Расчет оборудования производственной линии.

курсовая работа , добавлен 05.11.2014


Высокая эффективность использования кислорода в металлургии, конвертерная выплавка стали. Специфика кислородного дутья в доменных печах и особенности электросталеплавильного производства. Интенсификация процессов обжига сырья в цветной металлургии.

презентация , добавлен 28.12.2010


Краткая характеристика производственного предприятия "Молодеченский литейный завод". Современные тенденции литейного производства. Технико-экономическая характеристика и разработка модели технологического процесса производства крышки МРУ-103.00.105.

курсовая работа , добавлен 17.05.2011


Проектирование, организация, планирование и расчёт технико-экономических показателей поточного производства механического цеха. Разработка прерывно-поточной (прямоточной) производственной линии. Организация производственного процесса в пространстве.

курсовая работа , добавлен 25.12.2010


Расчет производственной мощности цеха по производству древесноволокнистых плит. Использование сырья в деревообрабатывающем производстве. Оперативный план работы сборочно-отделочного цеха мебельного производства. План-график выпуска боковых щитов.

курсовая работа , добавлен 14.01.2014


Организация производственной инфраструктуры. Оперативное управление производством. Расчет производственной мощности предприятия. Основные показатели производства готовой продукции, ее выхода по технологическим установкам. Расчет материальных затрат.

методичка , добавлен 19.07.2015


Расчет производственной мощности деревообрабатывающего производства и мощности цеха по изготовлению шпона строганного, производственной программы вспомогательных цехов. Разработка оперативного плана работы сборочно-отделочного отделения мебельного цеха.

курсовая работа , добавлен 23.11.2010


Характеристика производственного цеха, его структура. Должностные обязанности персонала. Проектирование маршрутов изготовления деталей и технологических операций. Метод получения заготовок и схемы их базирования. Управляющие программы обработки деталей.

отчет по практике , добавлен 18.05.2015


Организация производственного процесса во времени представляет собой способ сочетания во времени основных, вспомогательных и обслуживающих процессов по переработке "входа" организации в ее "выход". Расчет длительности производственного цикла.

Дата: 15-12-2010

Просмотры: 49144

Обзор ведущих российских металлургических заводов России

(в статье используются только внутренние ссылки)

Металлургия , как отрасль экономики, структурно состоит из двух направлений: черной металлургии и цветной металлургии . Поэтому наш обзор ведущих российских металлургических заводов будет состоять из двух частей: предприятия черной металлургии и предприятия цветной металлургии.

Заводы черной металлургии

В составе черной металлургии традиционно выделяют пять подотраслей:

• 1. Добыча сырья нерудного характера (флюсового сырья, глин огнеупорных и т.д.);
• 2. Собственно производство (выплавка) черных металлов (к таким металлам относят: чугун, сталь , прокат , различные доменные ферросплавы и порошки черных металлов);
• 3. Производство трубное (чугунных и стальных);
• 4. Коксохимическое производство (производство кокса и сопутствующих продуктов, в том числе коксового газа);
• 5. Обработка вторсырья черных металлов (включая разделку отходов и лома черных металлов).

Выпускаемая отраслью черной металлургии продукция потребляется отечественной промышленностью (в основном строительными организациями и машиностроительными предприятиями), а также идет на экспорт в разные страны мира.

Предприятия, работающие в отрасли черной металлургии, можно условно подразделить на три вида:

• 1. Заводы и комбинаты полного производственного цикла (производят сталь, чугун, прокат );
• 2. Заводы передельной металлургии (не осуществляют выплавку чугуна);
• 3. Заводи малой металлургии (это преимущественно машиностроительные предприятия, выпускающие прокат и сталь для собственных нужд машиностроения).

  Самыми большими предприятиями черной металлургии являются комбинаты, более мелкими - заводы. Часто несколько комбинатов и заводов могут объединяться в крупный холдинг, который возглавляет специализированная управляющая компания. Территориально производственные предприятия отрасли располагаются преимущественно вблизи сырьевых баз - месторождений полезных ископаемых, используемых в металлургическом производстве. Например, металлургические комбинаты по производству стали и чугуна находятся в районах, расположенных недалеко от залежей железной руды и имеющих развитую лесопромышленность, производящую древесный уголь для восстановления железа. Также при строительстве металлургических заводов во внимание принимается обеспечение производства водой и энергетическими ресурсами - газом и электроэнергией.

  На территории России выделяют три основные металлургические базы:

  Сибирскую металлургическую базу составляют предприятия, использующие в производственном цикле железную руду в основном из трех месторождений:

  • 1. Месторождений Горной Шории.
  • 2. Абаканских месторождений.
  • 3. Ангаро-Илимских месторождений.

  Крупнейшие предприятия Сибирской металлургической базы расположены вблизи города Новокузнецка. Это Новокузнецкий металлургический комбинат, Новокузнецкий ферросплавный завод и Западно-Сибирский металлургический завод. Среди предприятий передельной металлургии в обозначенной металлургической базе крупнейшими являются: Металлургический завод «Сибэлектросталь» (Красноярск), Гурьевский металлургический завод, входящие в холдинг «ITF Group», Новосибирский металлургический завод имени Кузьмина, а также Петровск-Забайкальский металлургический завод.

  В Центральную металлургическую базу входят металлургические производства на основе руд сырьевых месторождений:

  • 1. Месторождений Курской магнитной аномалии.
  • 2. Месторождений Кольского полуострова.

  Самыми крупными комбинатами Центральной металлургической базы, имеющими полный цикл производства, считаются известные в мире Новолипецкий и Череповецкий металлургические комбинаты, Оскольский электрометаллургический комбинат (Старый Оскол), а также расположенный возле города Тула Косогорский металлургический завод.

  Передельная металлургия Центральной металлургической базы представлена такими крупными заводами отрасли как: Орловский сталепрокатный завод, Череповецкий сталепрокатный завод, входящий в группу «Северсталь», металлургические заводы «Электросталь» и «Серп и молот», входящий в группу «Северсталь» Ижорский трубный завод (Санкт-Петербург) и Выксунский металлургический завод, расположенный в Нижегородской области.

  основывается на производстве черных металлов из железной руды, добываемой из месторождений:

  • 1. Курской магнитной аномалии.
  • 2. Качканарских месторождений.
  • 3. Кустанайских месторождений в Казахстане.

  Уральская металлургическая база является самой мощной в стране. Ее основу составляют крупнейшие предприятия полного цикла.

Металл с давних времен стал незаменимым элементом в повседневной жизни человека. Благодаря ему у нас есть возможность использования электроэнергии, транспорта, гаджетов и других благ цивилизации. Именно поэтому металлургию можно считать ключевой отраслью промышленности каждого государства. Металлургия – это отрасль тяжелой промышленности, в которую вовлечены множество финансовых, материальных, энергетических и человеческих ресурсов.

Современная металлургия достигла значительного развития. Благодаря достижениям науки, у нас есть возможность использовать не только металлы, данные нам природой, но и инновационные композитные материалы и сплавы. Они обладают улучшенными свойствами и характеристиками.

Классификация разновидностей металлургии

Выплавка металлов требует колоссального объема энергии и ресурсов, поэтому большинство горнодобывающих предприятий работают именно для обеспечения потребностей металлургии.

Для дальнейшего изучения особенностей этой отрасли следует выделить ее основные виды. На сегодняшний день выделяют две основные отрасли: черную и цветную металлургию.

Черная отвечает за производство сплавов на основе железа. В то же время к ней относят другие элементы, такие как хром и марганец. Все остальное производство изделий из других металлов называют цветным.

Технология производства имеет схожий цикл, независимо от типа сырья, и состоит из нескольких этапов, указанных ниже:

1. Добыча сырья и ее переработка. Большинство металлов не содержится в природе в чистом виде, а входит в состав различных руд, переработка которых называется обогащением. В процессе обогащения руду дробят на мелкие составляющие, из которых в процессе сепарации отделяют элементы метала и пустую породу. Из выделенных элементов производят сплавы.
2. Передел. Металлургическим пределом называют процесс изготовления полуфабрикатов, которые в свою очередь применяются для изготовления готовых продуктов. В процессе передела изменяется состав, структура и свойства сплавов, а также агрегатное состояние. К переделу можно отнести прокат и обжатие, трубное производство, плавку и разливку.
3. Переработка отходов. Большинство отходов металлургического производства либо утилизируют, либо перерабатывают, получая другие полезные продукты. Некоторая часть пустой породы и шлаков складываются на территории больших хранилищ под открытым воздухом. Но на сегодняшний день производители стараются максимально эффективно перерабатывать побочную продукцию. Некоторые шлаки повторно обрабатывают, получая дополнительный продукт, некоторые используют для производства сельскохозяйственных удобрений, но большинство уходит на изготовление строительных материалов, которые широко используются в повседневной жизни.

Большая часть производимого металла проходит стадию проката, то есть изготовления полуфабрикатов для производства готовой продукции. Подобную операцию выполняют на специальном устройстве, которое представляет собой систему вращающихся валков. Между ними пропускают металл, который под высоким давлением меняет толщину, ширину и длину.

Выделяют холодный и горячий прокат, отличия которых заключаются в разной температуре обрабатываемого сырья. Холодный прокат применяется для сырья, имеющего высокий уровень пластичности, что позволяет сохранять структуру металла и не изменять его физические свойства.

Процесс проката не всегда является конечным этапом производства полуфабрикатов. Например, для изделий черной металлургии могут применяться такие методы обработки, как покрытие защитным слоем или закалка. Это позволяет улучшить устойчивость к коррозии, повысить прочность и снизить степень износа.

Следует отметить, что большую часть продукции, производимой металлургической отраслью, составляют стальные трубы. На втором месте расположился листовой и сортовой металл, применяющейся в машиностроении.

Среди главных потребителей продукции этой сферы стоит выделить строительную сферу, машиностроение и металлообработку.

При этом практически каждая сфера народного хозяйства не может обойтись от использования продукции металлургии, а также заготовок и полуфабрикатов из него.

Черная металлургия основывается на переработки железа, а именно руд, в которых оно содержится. Большинство железных руд являются природными оксидами. Именно поэтому первым этапом производства является выделение железа из оксида. Для этого используют большие доменные печи. Данный способ производства чугуна проводится при температуре свыше 1000 градусов.

При этом свойства полученного сырья напрямую зависят от температуры доменной печи и времени плавления. При дальнейшей обработке чугуна получают сталь или литейный чугун, с помощью которого выполняют отлив заготовок и изделий.

Для производства стали используют железо и углерод, добавление которого придает полученному сплаву желаемые свойства. Также могут применяться различные легирующие компоненты, необходимые для получений определенных особенностей стали.

Существует несколько способов производства стали, которые основываются на выплавке металла в жидком состоянии. Следует выделить следующие: мартеновский, кислородно-конверторный и электроплавильный.

Каждый вид стали называется маркой, которая указывает на ее состав и свойства. Для изменения свойств стали используют метод легирования, то есть добавления в сплав дополнительных компонентов. Наиболее часто для подобных целей используют такие элементы, как хром, марганец, бор, никель, вольфрам, титан кобальт, медь и алюминий. Обычно такие компоненты добавляют в расплавленную сталь.

Но существует иной способ, который заключается в прессовании мелкозернистого порошка компонентов с последующим запеканием при высоких температурах.

Производство такой продукции мало чем отличается от технологий черной металлургии. Цикл цветной металлургии также состоит из обогащения руд, плавки металлов, переделки и проката. Но в некоторых случаях может применяться также рафинирование металлов, то есть очищение первичных продукта от примесей.

Очищение руды цветных металлов более сложная задача, так как она содержит намного больше сторонних примесей, в том числе других полезных компонентов. Как и в черной металлургии, побочная продукция цветной широко применяется в перерабатывающей промышленности, особенно в химическом производстве.

Следует выделить две подотрасли: металлургию тяжелых и легких металлов. Принцип подобного деления основывается на различных свойствах обрабатываемых цветных металлов. При производстве тяжелых металлов требуется значительно меньше энергии.

Иногда выделяют третью группу, так называемых, редкоземельных металлов. Такое название связано с тем, что раньше такие элементы были малоизучены и редко находились в природных условиях. Хотя на самом деле их количество не уступает многим тяжелым или легким цветным металлам. Их используют обычно при производстве высокотехнологичных приборов.

Изделия этой отрасли широко применяются в машиностроении, космической сфере, химической промышленности и приборостроении.

Добывающая металлургия

Это сфера промышленности, отвечающая за извлечение ценных металлов из руд¸ переплавки полученного сырья и получения готового продукта. Отделение металла от пустой породы и других шлаков может производиться путем химического, электролитического или физического воздействия.

Главная задача этой отрасли металлургии – оптимизация процесса выделения чистого металла, качественное отделение полезных компонентов от пустой породы и минимизация потерь.

Металлы используются в различных целях, как для изготовления различных драгоценностей и бижутерии, так и в высокотехнологических сферах. Например, в строении высокоточных приборов, современных гаджетов, компьютеров и других электроприборов. А также в космической сфере, авиастроении, и других сферах, где требуются особые свойства, которые имеют только ценные металлы.

Следует отметить, что раньше металлургия ориентировалась строго на переработку добываемого сырья. Но в последнее время, в связи с тем, что металлы не восстанавливающийся ресурс, острой стала проблема переработки вторичного сырья.

Повторной переработке подвержены цветные и черные металлы. Поэтому производители стараются максимально эффективно и в полной мере собирать и перерабатывать металлические изделия, вышедшие из эксплуатации. Рынок металлолома постоянно растет, в связи с чем растет количество больших и малых перерабатывающих предприятий. Их задача заключается в очищении металлов от сопутствующих материалов и последующей переплавки. Для сохранения качественной структуры и свойств, вторсырье плавят вместе со свежедобытым сырьем.

Дальнейшее развитие невозможно только с использованием природных ресурсов, количество которых постоянно уменьшается. Поэтому главной задачей на сегодняшний день можно считать переработку вторсырья и поиск аналогов, способны полноценно заменить металлы.

Развитие металлургии напрямую связано с интеллектуальным развитием человечества и его потребностей. Так как новые технологии требуют от уже существующих металлов улучшенных свойств и характеристик, а также создания инновационных сплавов, не имеющих аналогов ранее.

Например).

Обобщённое название лиц, занятых в металлургии - металлург.

На металлургическом предприятии

Разновидности металлургии

В мировой практике исторически сложилось деление металлов на чёрные (железо и сплавы на его основе) и все остальные - нечерные (англ. Non-ferrous metals ) или цветные металлы. Соответственно, металлургия часто подразделяется на чёрную и цветную.

• Пирометаллургия (от др.-греч. πῦρ - огонь) - металлургические процессы, протекающие при высоких температурах (обжиг , плавка и т. п.). Разновидностью пирометаллургии является плазменная металлургия .
• Гидрометаллургия (от др.-греч. ὕδωρ - вода) - процесс извлечения металлов из руд, концентратов и отходов различных производств при помощи воды и различных водных растворов химических реактивов (выщелачивание) с последующим выделением металлов из растворов (например, цементацией , электролизом).

Во многих странах мира идет интенсивный научный поиск по применению различных микроорганизмов в металлургии, то есть применение биотехнологии (биовыщелачивание , биоокисление , биосорбция , биоосаждение и очистка растворов). К настоящему времени наибольшее применение биотехнические процессы нашли для извлечения таких цветных металлов, как медь , золото , цинк , уран , никель из сульфидного сырья . Особое значение имеет реальная возможность использования методов биотехнологии для глубокой очистки сточных вод металлургических производств .

Производство и потребление металлов

Распространение и сферы применения

Из наиболее ценных и важных для современной техники металлов лишь немногие содержатся в земной коре в больших количествах: алюминий (8,9 %), железо (4,65 %), магний (2,1 %), титан (0,63 %). Природные ресурсы некоторых весьма важных металлов измеряются сотыми и даже тысячными долями процента. Особенно бедна природа благородными и редкими металлами .

Производство и потребление металлов в мире постоянно растёт. За последние 20 лет ежегодное мировое потребление металлов и мировой металлофонд удвоились и составляют, соответственно, около 800 млн тонн и около 8 млрд тонн. Изготовленная с использованием черных и цветных металлов доля продукции в настоящее время составляет 72-74 % валового национального продукта государств. Металлы в XXI веке остаются основными конструкционными материалами , так как по своим свойствам, экономичности производства и потребления не имеют себе равных в большинстве сфер применения .

Из 800 млн т ежегодно потребляемых металлов более 90 % (750 млн т) приходится на сталь , около 3 % (20-22 млн т) на алюминий, 1,5 % (8-10 млн т) - медь, 5-6 млн т - цинк, 4-5 млн т - свинец (остальные - менее 1 млн т). Масштабы производства таких цветных металлов, как алюминий, медь, цинк, свинец, измеряются в млн т/год; таких как магний, титан, никель, кобальт, молибден, вольфрам- в тыс. т, таких как селен, теллур, золото, платина - в тоннах, таких как иридий, осмий и т. п. - в килограммах .

В настоящее время основная масса металлов производится и потребляется в таких странах как США, Япония, Китай, Россия, Германия, Украина, Франция, Италия, Великобритания и другие.

В частности, обнаруженные в 50-60-х годах XX века в юго-западной части Малой Азии следы выплавки меди датируются VII-VI тысячелетием до н. э. Первые свидетельства того, что человек занимался металлургией в V-VI тысячелетии до н. э. были найдены в Майданпеке, Плочнике и других местах в Сербии (в том числе медный топор 5500 лет до н. э., относящийся к культуре Винча) , Болгарии (5000 лет до н. э.), Палмеле (Португалия), Испании, Стоунхендже (Великобритания). Однако, как это нередко случается со столь давними явлениями, возраст не всегда может быть точно определён.

В культуре ранних времён присутствуют серебро , медь , олово и метеоритное железо , позволявшие вести ограниченную металлообработку. Так, высоко ценились «Небесные кинжалы» - египетское оружие, созданное из метеоритного железа 3000 лет до н. э. Но, научившись добывать медь и олово из горной породы и получать сплав, названный бронзой , люди в 3500 годы до н. э. вступили в Бронзовый век .

В бронзовом веке (III-I тысячелетие до н. э.) применение получили изделия и орудия труда из сплавов меди с оловом (оловянная бронза). Этот сплав - древнейший сплав, выплавленный человеком. Считается, что первые изделия из бронзы получены за 3 тыс. лет до н. э. восстановительной плавкой смеси медной и оловянной руд с древесным углем . Значительно позже бронзы стали изготовлять добавкой в медь олова и других металлов (алюминиевые, бериллиевые, кремненикелевые и др. бронзы, сплавы меди с цинком, называемые латунью, и др.). Бронзы применялись вначале для производства оружия и орудий труда, затем для отливки колоколов, пушек и т. д. В настоящее время наиболее распространены алюминиевые бронзы, содержащие 5-12 % алюминия с добавками железа, марганца и никеля.

Вслед за медью человек стал использовать железо.

Общее представление о трёх «веках»- каменном , бронзовом и железном - возникло ещё в античном мире (Тит Лукреций Кар). Термин «железный век» был введён в науку в середине XIX века датским археологом К. Томсеном .

Получение железа из руды и выплавка металла на основе железа было гораздо сложнее. Считается, что технология была изобретена хеттами примерно в 1200 году до н. э., что стало началом Железного века . В расшифрованных хеттских текстах XIX века до н. э. упоминается о железе как о металле, «упавшем с неба». Секрет добычи и изготовления железа стал ключевым фактором могущества филистимлян .

Железная колонна в Дели (Кутубская колонна)

Принято считать, что человек впервые познакомился с метеоритным железом . Косвенным подтверждением этому является названия железа на языках древних народов: «небесное тело» (древнеегипетский, древнегреческий), «звезда» (древнегреческий). Шумеры называли железо «небесной медью». Возможно, поэтому всё, что было связано в древности с железом, было окружено ореолом таинственности. Люди, добывающие и перерабатывающие железо, были окружены почётом и уважением, к которым примешивалось и чувство страха (их часто изображали колдунами).

Ранний железный век Европы охватывает период X-V веков до н. э.. Этот период получил название гальштатская культура по названию города Гальштат в Австрии, возле которого были найдены железные предметы того времени. Поздний или «второй железный век» охватывает период V-II веков до н. э.- начало н. э. и получил название латенская культура - по одноимённому месту в Швейцарии , от которого осталось много железных предметов. Латенская культура связывается с кельтами , считавшимися мастерами изготовления различных орудий из железа. Большое переселение кельтов, начавшееся в V веке до н. э., способствовало распространению этого опыта на территории Западной Европы. От кельтского названия железа «изарнон» произошли немецкое «айзен» и английское «айрон».

В конце II тысячелетия до н. э. железо появилось в Закавказье . В степях Северного Причерноморья в VII-I веках до н. э. обитали племена скифов , создавших наиболее развитую культуру раннего железного века на территории России и Украины.

Вначале железо ценилось очень дорого, использовалось для изготовления монет, хранилось в царских сокровищницах. Затем оно стало всё активнее использоваться как орудие труда, и как оружие. Об использовании железа в качестве орудий труда упоминается в «Илиаде » Гомера. Там же упоминается о том, что Ахилл наградил победителя дискобола диском из железа. Греческие мастера уже в древние времена использовали железо. В построенном греками храме Артемиды барабаны мраморных колонн храма были скреплены мощными железными штырями длиной 130, шириной 90 и толщиной 15 мм .

Пришедшие в Европу народы с Востока внесли свой вклад в распространение металлургии. По преданию, колыбелью монголов и туркменов были богатые рудами Алтайские горы . Своими богами эти народы считали тех, кто ведал кузнечным ремеслом. Доспехи и оружие воинственных кочевников из Средней Азии было сделано из железа, что подтверждает их знакомство с металлургией.

Богатые традиции производства изделий из железа имеются в Китае . Здесь, возможно ранее, чем у других народов, научились получать жидкий чугун и делать из него отливки. До наших дней сохранились некоторые уникальные отливки из чугуна, изготовленные в первом тысячелетии н. э., например, колокол высотой 4 и диаметром З метра, массой 60 тонн.

Известны уникальные изделия металлургов древней Индии . Классическим примером является знаменитая вертикально стоящая Кутубская колонна в Дели массой 6 тонн, высотой 7,5 метров и диаметром 40 см. Надпись на колонне гласит, что она сооружена примерно в 380-330 годах до н. э. Анализ показывает, она сооружена из отдельных криц , сваренных в кузнечном горне. На колонне нет ржавчины . В захоронениях древней Индии найдено стальное оружие, изготовленное в середине первого тысячелетия до н. э.

Таким образом, следы развития чёрной металлургии можно отследить во многих прошлых культурах и цивилизациях. Сюда входят древние и средневековые королевства и империи Среднего Востока и Ближнего Востока , древний Египет и Анатолия (Турция), Карфаген , греки и римляне античной и средневековой Европы, Китай, Индия , Япония и т. д. Нужно заметить, что многие методы, устройства и технологии металлургии первоначально были придуманы в Древнем Китае, а потом и европейцы освоили это ремесло (изобретя доменные печи , чугун , сталь , гидромолоты и т. п.). Тем не менее, последние исследования свидетельствуют о том, что технологии римлян были гораздо более продвинутыми, чем предполагалось ранее, особенно в области горной добычи и ковки.

Рождение научной металлургии связывают с трудами Георгия Агриколы . Он создал фундаментальный труд «О металлах» в двенадцати томах. Первые шесть томов посвящены горному делу, 7-й -"пробирному искусству", то есть способам проведения опытных плавок, 8-й - обогащению и подготовке руд к плавке, 9-й -способам выплавки металла, 10-й - разделению металлов, 11-й и 12-й тома - различным устройствам и оборудованию.

Подвергая руду нагреванию, обжигу и прокаливанию, удаляют этим часть веществ, примешанных к металлу. Много отнимается примесей при дроблении руды в ступах, еще более при промывке, грохочении и сортировке. Однако этим путем нельзя еще отделить все, что скрывает металл от глаза. Плавка необходима, так как только посредством ее горные породы и затвердевшие соки (рассолы) отделяются от металлов, которые приобретают свойственный им цвет, очищаются и становятся во многих отношениях полезны человеку. Во время плавки отделяются вещества, которые ранее были примешаны к металлу. Руды сильно отличаются, во-первых, по металлам, которые в них содержатся, затем по количеству содержащегося в них металла, а также по тому, что одни из них быстро плавятся на огне, а другие - медленно. Поэтому существует много способов плавки. Г. Агрикола

Добывающая металлургия

Добывающая металлургия заключается в извлечении ценных металлов из руды и подготовке извлечённого сырья для дальнейшего передела. Для того, чтобы превратить оксид или сульфид металла в чистый металл, руда должна быть обогащена физическим, химическим, оптическим или электролитическим способом. Масштабы переработки руд в мире огромны. Только на территории СССР в конце 1980-х, начале 1990-х годов ежегодно добывалось и подвергалось обогащению более 1 млрд тонн руды.

Металлурги работают с тремя основными составляющими: сырьём (руда или окускованный промпродукт + добавки в виде флюсов и легирующих материалов) и отходами. Горные работы не обязательны, если руда и окружающая среда позволяют провести выщелачивание . Таким путём можно растворить минерал и получить обогащённый минералом раствор. Зачастую руда содержит несколько ценных металлов. В таком случае отходы одного процесса могут быть использованы в качестве сырья для другого процесса.

Чёрная металлургия

Железо в природе находится в руде в виде оксидов Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , гидроксида Fe 2 O 3 ×H 2 O, карбонатов FeCO 3 и других. Поэтому для восстановления железа и получения сплавов на его основе существует несколько стадий, включающих подготовку сырья к доменной плавке (окускование), доменное производство и производство стали.

Доменное производство чугуна

На первой стадии получения железосодержащих сплавов происходит высвобождение железа из руды или окускованного сырья в доменной печи при температуре свыше 1000 градусов Цельсия и выплавка чугуна . Свойства получаемого чугуна зависят от хода процесса в доменной печи . Поэтому задавая процесс восстановления железа в доменной печи можно получить два вида чугуна: передельный , который идёт в дальнейший передел для выплавки стали, и литейный чугун, из которого получают чугунные отливки.

Производство стали

Разлив стали на Краматорском металлургическом комбинате

Передельный чугун служит для производства стали. Сталь - это сплав железа с углеродом и легирующими элементами. Она прочнее чугуна и более пригодна для строительных конструкций и производства деталей машин. Выплавка стали происходит в сталеплавильных печах, где металл находится в жидком состоянии.

Методов получения стали существует несколько. Основными методами получения стали являются: кислородно-конверторный, мартеновский, электроплавильный. Каждый метод использует различное оборудование - конвертеры , мартеновские печи , индукционные печи , дуговые печи .

Кислородно-конвертерный процесс

Первым способом массового производства жидкой стали был бессемеровский процесс . Этот способ производства стали в конвертере с кислой футеровкой был разработан англичанином Г. Бессемером в 1856-1860 гг. Несколько позже, в 1878 году, - С.Томасом был разработан схожий процесс в конвертере с основной футеровкой, получивший название томасовский процесс . Сущность конвертерных процессов (бессемеровского и томасовского) на воздушном дутье заключается в том, что залитый в плавильный агрегат (конвертер) чугун продувают снизу воздухом. Кислород, содержащийся в воздухе, окисляет примеси чугуна, в результате чего он превращается в сталь. При томасовском процессе, кроме того, в основной шлак удаляются фосфор и сера. При окислении выделяется тепло, которое обеспечивает нагрев стали до температуры около 1600 °С.

Мартеновский процесс

Сущность другого способа получения стали с помощью мартеновского процесса заключается в ведении плавки на поду пламенной отражательной печи , которая оборудована регенераторами для предварительного подогрева воздуха (иногда и газа). Идея получения литой стали на поду отражательной печи высказывалась многими учеными (например, в 1722 г. Реомюром), однако осуществить это долгое время не удавалось, так как температура факела обычного в то время топлива - генераторного газа - была недостаточной для получения жидкой стали. В 1856 году братья Сименс предложили использовать для подогрева воздуха тепло горячих отходящих газов, устанавливая для этого регенераторы. Принцип регенерации тепла был использован Пьером Мартеном для плавки стали. Началом существования мартеновского процесса можно считать 8 апреля 1864 года, когда П. Мартен на одном из заводов Франции выпустил первую плавку.

Для выплавки стали в мартеновскую печь загружают шихту , состоящую из чугуна, скрапа , металлического лома и других компонентов. Под действием тепла от факела сжигаемого топлива шихта постепенно плавится. После расплавления в ванну вводят различные добавки для получения металла заданного состава и температуры. Готовый металл из печи выпускают в ковши и разливают. Благодаря своим качествам и невысокой стоимости мартеновская сталь нашла широкое применение. Уже в начале XX в. в мартеновских печах выплавляли половину общего мирового производства стали.

Первая мартеновская печь в России была построена в Калужской губернии на Ивано-Сергиевском железоделательном заводе С. И. Мальцевым в 1866-1867 гг. В 1870 г. первые плавки проведены в печи вместимостью 2,5 т, построенной известными металлургами А. А. Износковым и Н. Н. Кузнецовым на Сормовском заводе . По образцу этой печи позже на других русских заводах были построены аналогичные печи большей вместимости. Мартеновский процесс стал основным в отечественной металлургии. Огромную роль сыграли мартеновские печи в годы Великой Отечественной войны . Советским металлургам на Магнитогорском и Кузнецком металлургических комбинатах впервые в мировой практике удалось удвоить садку мартеновских печей без существенной их перестройки, организовав производство высококачественной стали (броневой, подшипниковой и т. п.) на действовавших в то время мартеновских печах. В настоящее время в связи с расширением конвертерного и электросталеплавильного производства стали масштабы производства мартеновской стали сокращаются.

В основной мартеновской печи можно переплавлять чугун и скрап любого состава и в любой пропорции и получать при этом качественную сталь любого состава (кроме высоколегированных сталей и сплавов, которые получают в электропечах). Состав применяемой металлической шихты зависит от состава чугуна и скрапа и от расхода чугуна и скрапа на 1 т стали. Соотношение между расходом чугуна и скрапа зависит от многих условий.

Электросталеплавильное производство

В настоящее время для массовой выплавки стали применяют дуговые сталеплавильные электропечи , питаемые переменным током, индукционные печи и получающие распространение в последние годы дуговые печи постоянного тока. Причём доля печей последних двух видов в общем объёме выплавки невелика.

В дуговых электропечах переменного тока выплавляют стали электропечного сортамента. Основным достоинством дуговых электропечей является то, что в них в течение многих десятилетий выплавляют основную часть высококачественных легированных и высоколегированных сталей, которые затруднительно либо невозможно выплавлять в конвертерах и мартеновских печах. Благодаря возможности быстро нагреть металл, можно вводить большие количества легирующих добавок и иметь в печи восстановительную атмосферу и безокислительные шлаки (в восстановительный период плавки), что обеспечивает малый угар вводимых в печь легирующих элементов. Кроме того, имеется возможность более полно, чем в других печах, раскислять металл, получая его с более низким содержанием оксидных неметаллических включений, а также получать сталь с более низким содержанием серы в связи с её хорошим удалением в безокислительный шлак. Также есть возможность плавно и точно регулировать температуру металла.

Легирование стали

Для придания стали разнообразных свойств используется процесс легирования стали. Легирование - это процесс изменения состава сплавов путём введения определенных концентраций дополнительных элементов. В зависимости от их состава и концентрации изменяется состав и свойства сплава. Основные легирующие элементы для стали являются: хром (Cr), никель(Ni), марганец (Mn), кремний (Si), молибден (Mo), ванадий (V), бор (B), вольфрам (W), титан (Ti), алюминий (Al), медь (Cu), ниобий (Nb), кобальт (Co). В настоящее время существует большое количество марок стали с различными легирующими элементами.

Порошковая металлургия

Принципиально иным способом производства сплавов на основе черных металлов является порошковая металлургия. Порошковая металлургия основана на применении порошков металлов с размерами частиц от 0,1 мкм до 0,5 мм, которые сначала спрессовываются, а затем спекаются.

Цветная металлургия

В цветной металлургии применяются очень разнообразные методы производства цветных металлов. Многие металлы получают пирометаллургическим способом с проведением избирательной восстановительной или окислительной плавки, где часто в качестве источника тепла и химического реагента используют серу , содержащуюся в рудах. Вместе с тем ряд металлов с успехом получают гидрометаллургическим способом с переводом их в растворимые соединения и последующим выщелачиванием.

Часто оказывается наиболее приемлемым электролитический процесс водных растворов или расплавленных сред.

Иногда применяют металлотермические процессы, используя в качестве восстановителей производимых металлов другие металлы с большим сродством к кислороду. Можно указать ещё на такие способы, как химико-термический, цианирование и хлорид-возгонка.

Производство меди

Известны два способа извлечения меди из руд и концентратов: гидрометаллургический и пирометаллургический.

Гидрометаллургический способ не нашёл широкого применения на практике. Его используют при переработке бедно-окисленных и самородных руд. Этот способ в отличие от пирометаллургического не позволяет извлекать попутно с медью драгоценные металлы .

Большую часть меди (85-90 %) производят пирометаллургическим способом из сульфидных руд. При этом параллельно решается задача извлечения из руд помимо меди других ценных сопутствующих металлов. Пирометаллургический способ производства меди предусматривает несколько стадий. Основные стадии этого производства включают:

• подготовка руд (обогащение и иногда дополнительно обжиг);
• плавка на штейн (выплавка медного штейна),
• конвертирование штейна с получением черновой меди,
• рафинирование черновой меди (сначала огневое, а затем электролитическое).

Производство алюминия

Основным современным способом производства алюминия является электролитический способ, состоящий из двух стадий. Первая стадия - это получение глинозёма (Аl 2 O 3) из рудного сырья и вторая - получение жидкого алюминия из глинозёма путём электролиза .

В мировой практике практически весь глинозём получают из бокситов в основном способом Байера , австрийского инженера, работавшего в России. На заводах в России глинозём получают двумя способами из разного типа руд. Из бокситов способом Байера и из бокситов и нефелинов способом спекания. Оба эти способа относятся к щелочным методам выделения глинозема из руд. Полученный глинозём в дальнейшем идёт в электролизное производство, которое предполагает получение алюминия путём электролиза глинозема, растворённого в расплавленном электролите . Основным компонентом электролита является криолит .

В чистом криолите Na 3 AlF 6 (3NaF AlF 3) отношение NaF: AlF 3 равно 3:1. Для экономии электроэнергии необходимо при электролизе иметь это отношение в пределах 2,6-2,8:1, поэтому к криолиту добавляют фтористый алюминий AlF 3 . Кроме того, для снижения температуры плавления в электролит добавляют немного CaF 2 , MgF 2 и иногда NaCl. Содержание основных компонентов в промышленном электролите находится в следующих пропорциях: Na 3 AlF 6 (75-90)%; AlF 3 (5-12)%; MgF 2 (2-5)%; CaF 2 (2-4)%; Al 2 0 3 (2-10)%. При повышении содержания Аl 2 О 3 более 10 % резко повышается тугоплавкость электролита, при содержании менее 1,3 % нарушается нормальный режим электролиза.

Алюминий, извлекаемый из электролизных ванн, является алюминием-сырцом. Он содержит металлические (Fe, Si, Cu, Zn и др.) и неметаллические примеси, а также газы (водород , кислород , азот , оксиды углерода , сернистый газ). Неметаллические примеси - это механически увлеченные частицы глинозема, электролит, частицы футеровки и др. Для очистки от механически захваченных примесей, растворённых газов, а также от Na, Ca и Mg алюминий подвергают хлорированию.

Далее алюминий заливают в электрические печи-миксеры или в отражательные печи, где в течение 30-45 мин происходит его отстаивание. Цель этой операции - дополнительное очищение от неметаллических и газовых включений и усреднение состава путём смешения алюминия из разных ванн. Затем алюминий разливают на конвейерных разливочных машинах, получая алюминиевые чушки, либо на установках непрерывного литья в слитки для прокатки или волочения. Таким образом получают алюминий чистотой не менее 99,8 % Аl.

Производство других цветных металлов

Для производства других цветных металлов - свинца, олова, цинка, вольфрама и молибдена пользуются некоторыми технологическими приемами, рассмотренными выше, но естественно, что схемы производства этих металлов и агрегаты для их получения имеют свои особенности.

См. также

	металлургия в Викисловаре
	Металлургия на Викискладе

Введение

На мой взгляд, рассматриваемая тема актуальна, так как металлургия является крупнейшей базовой отраслью индустриального производства Украины, которая вместе с другими отраслями определила общую специализацию хозяйства страны. Донецкая область занимает ведущее место по количеству и масштабности металлургических комбинатов Украины. Металлопрокат, произведённый на меткомбинатах Донецкой области широко используется в машиностроении, транспорте и во всех без исключения отраслях, выдерживает острую конкуренцию со стороны пластмасс, керамики, композитов, других современных материалов. Металлургическая промышленность - это отрасль, которая выводит Украину на мировой рынок с достаточно высокими показателями и держит ее в пределах десятки мировых производителей металлов. Однако, как и в любой другой промышленной отрасли, металлургия имеет свои проблемы в развитии, которые требуют скорейшего решения.

Эта контрольная работа предназначена для ознакомления с металлургической промышленностью, ее сущностью и значением в Украине и Донецкой области в частности, рассмотрения кризисной ситуации на рынке металлургии в период 2007-2009 г.г. Задачами данной контрольной работы является определение основных проблем и выявление путей их решения в металлургии Донецкой области и Украины в целом на государственном уровне, а также тенденции ее дальнейшего развития. Контрольная работа основана на данных, которые были взяты из периодических изданий и интернет - источников 2007-2012 г.г. В работе были проанализированы статистические данные последних лет, а также был проведен сравнительный анализ старых показателей с новыми.

Работа состоит из 4 разделов, в каждом из которых присутствует информация, раскрывающая в более полной форме суть предложенной темы.

Металлургическая промышленность

Понятие металлургии и ее задачи

МЕТАЛЛУРГИЯ - область науки и техники, охватывающие процессы получения металлов из руд или других веществ, изменения химического состава, структуры и свойств металлических сплавов. Различают пирометаллургию и гидрометаллургию. Применяется и для производства неметаллических материалов, в том числе полупроводников.

Изучение строения и физико-химических свойств металлических и оксидных расплавов и твердых растворов, разработка теории конденсированного состояния вещества;

Изучение термодинамики, кинетики и механизма металлургических реакций;

Разработка научных и технико-экономических основ комплексного использования полиметаллического минерального сырья и техногенных отходов с решением экологических проблем;

Разработка теории основ пирометаллургических, электротермических, гидрометаллургических и газофазных процессов производства металлов, сплавов, металлических порошков и композиционных материалов и покрытий. (5)

Металлургия Украины -- базовая отрасль народного хозяйства Украины, обеспечивает более 25 % промышленного производства государства (96 955,5 млн гривен в 2005 году), дает около 40 % валютных поступлений на Украину и более 10 % поступлений в государственный бюджет Украины. В мировом производстве чёрной металлургии доля Украины, по данным Международного института чугуна и стали, составляет 7,4 % (2007 год). Металлургия Украины это предприятия и организации горно-металлургического комплекса, который объединяет не только предприятия чёрной и цветной металлургии, но и горно-обогатительные комбинаты, ферросплавные заводы, обогатительные фабрики, коксохимические заводы, предприятия выпускающие изделия из металлов. (8)

Металлургическая промышленность - одна из крупнейших отраслей любого крупного государства. К ней относится добыча и переработка руды, производство и обогащение металлов, производство сплавов из них. Украина обладает значительными запасами разнообразных металлических руд: чёрных (железо, марганец, хром, титан и ванадий), цветных (алюминий, цинк и свинец) и драгоценных (серебро, золото и платина) металлов. (9)

Металлургический комплекс Украины представляет собой отлаженную систему взаимодействующих между собой предприятий по добыче сырья, комбинатов по его обогащению и металлургических заводов, занимающих площади в десятки тысяч квадратных километров. Всего в металлургическом комплексе насчитывается около 400 крупных и средних предприятий чёрной и цветной металлургии, расположенных во многих областях Украины. (9)

Украина является одним из лидеров стран-производителей черных металлов в мире и занимает 7 место по объёму производства стали и 3 место по объёму экспорта металлопродукции. Часть продукции, производимая металлургическими предприятиями, составляет 30 % в общем промышленном производстве и составляет 42 % от общих объёмов экспорта Украины. Свыше 80 % металлопродукции экспортируется в страны Европы, Азии, Ближнего Востока, Южной Америки. (8)

Сущность и значение металлургического комплекса

В металлургический комплекс входят предприятия черной и цветной металлургии, охватывающие все стадии технологических процессов: от добычи и обогащения сырья до получения готовой продукции в виде черных и цветных металлов, а также их сплавов. Металлургический комплекс - это сочетание следующих технологических процессов:

Добыча и подготовка сырья к переработке (добыча, обогащение, агломерирование, получение необходимых концентратов и др.);

Металлургическая переработка - основной технологический процесс получения чугуна, стали, проката черных и цветных металлов, труб и др.;

Производство сплавов;

Коксохимическое производство;

Утилизация отходов основного производства и получение из них вторичных видов продукции.

Основным видом технологических связей и формой общественной организации производства в отрасли является комбинирование. Поэтому ведущим видом металлургических предприятий являются комбинаты. В зависимости от сочетания этих технологических процессов выделяются следующие типы производств в металлургическом комплексе:

Комбинаты полного цикла, в которых одновременно действуют все названные стадии технологического процесса;

Комбинаты неполного цикла - это предприятия, в которых осуществляются не все стадии технологического процесса (добыча и обогащение руды, производство стали и проката или чугуна и проката отдельно). Предприятия неполного цикла ("малой металлургии") называются перерабатывающими.

Комбинаты, на которых происходит добыча и обогащение руды, называются горно-обогатительными комбинатами (ГОК).

Металлургический комплекс - основа индустрии. Черные металлы называют хлебом промышленности. Черные и цветные металлы широко используются в машиностроении, строительстве, транспорте и всех без исключения отраслях народного хозяйства, выдерживая острую конкуренцию со стороны пластмасс, керамики и других современных материалов. Но в противоположность недалекому прошлому, сейчас уже по уровню производства чугуна, стали и проката не судят о экономическом могуществе страны.

Исключительно большое комплексо- и районообразующее значение металлургического комплекса в территориальной структуре хозяйства Украины. Он играет ощутимую роль в международном разделении труда. Доля неблагородных металлов и изделий составляет 30% экспорта Украины. (6) И с точки зрения международного спроса необходимо постоянно улучшать качество металлопродуктов, обеспечив их конкурентоспособность на очень требовательном мировом рынке, увеличить долю электростали и ферросплавов, труб и т.д.