Оптимальное соотношение удельных трудозатрат при реализции технол. процессов

Производство любого вида продукции всегда связано с затратами труда. Общие затраты труда на пр-во продукции состоят из затрат живого и прошлого труда. Поэтому совершенствование любого технологического процесса осущ. за счѐт большего использования прошлого труда и снижения затрат живого труда.

Для эффект. развития технологич. процессов должны соблюдаться след. условия:

1. Постоянное сокращение уд. затрат суммарного труда для обеспеч. роста рентабельности производства.

2. Постоянное снижение уд. затрат живого труда для роста производит. труда. 

3. В случае повышения уд. затрат прошлого труда темп этого повышения должен быть меньше темпа снижения уд. затрат живого труда для обеспеч. снижения затрат суммарного труда.

Самым эффективным является вариант одновр. снижение удельных затрат живого и прошлого труда, т.к. обеспечивает снижение удельных затрат как суммарного, так и живого и прошлого труда. Этот вариант допускает неограниченное развитие технологических процессов.
14. Основные направления развития технологических процессов

Исходя из структуры технологического процесса выделяют два основных

направления совершенствования технологических процессов:

1.Совершенствование вспомогательных ходов и переходов.

2.Совершенствование рабочего хода.

В дискретном технологическом процессе значительная часть рабочего

времени обычно тратится на вспомогательные действия. Например, на

подвод и отвод инструмента, на закрепление и снятие заготовки и т.д. При

этом действия человека можно заменить действиями механизмов и

автоматов, что обеспечивает ускорение вспомогательных действий и

приводит к повышению производительности труда. Здесь суть рабочего хода

не меняется. Это путь эволюционного развития.

Таким образом, при эволюционном развитии технологических процессов

рост производительности труда в большинстве случаев происходит за счѐт

механизации и автоматизации вспомогательных ходов и переходов при

увеличении удельных затрат прошлого труда. Этот путь принципиально

ограничен.

Совершенно другой принцип развития технологических процессов

реализуется при совершенствовании рабочего хода. Для этого необходимо

внедрить в производство совершенно новые технологии, нетрадиционные

способы переработки сырья и обработки материалов на основе последних

достижений науки и техники. Например, применение лазерного излучения 24

для обработки металлов взамен резания, переход от некаталитических

процессов к каталитическим и т. д.

Революционным называется путь технического развития технологических

процессов, в котором рост производительности труда происходит за счѐт замены рабочего хода при снижении удельных затрат прошлого труда. Этот

путь принципиально не ограничен.

Совершенствование технологических процессов возможно попеременно по

эволюционному и революционному путям. Если будет преобладать эволюционный путь, совершенствование технологического процесса будет иметь ограниченное развитие; при преобладании технических решений революционного типа будет иметь место неограниченное развитие.
15. Научно-технический прогресс, основные формы и направления его развития.Научно-технич. прогресс (НТП) – это постоянный процесс открытияновых знаний и применения их в пр-ве. Он предст-ет собойнепрерывное развитие и совершенст-е орудий труда, технолог.процессов и методов упр-я пр-вом, создание и применениеновых видов сырья и энергии, системат. рост технич.оснащѐнности труда занятых в пр-ве работников.Эволюц. форма – это постепенное, медленное усовершенст-етех. средств труда и технологий без их коренного изменения, происходит замена устаревшей техники аналогичной новой, внедрениемеханизации для замены ручного труда машинным. Всѐ это приводит кросту произв-ти труда.Революц. форма связана с качест.измен-ми техники, сиспольз-ем открытий и изобретений, которые вызывают резкоеизменение в средствах труда, видах энергии и технолог. процессахпр-ва. К револю. формам НТП относятся применение вычислит. техники, появление ЭВМ, кибернетических машин, развитие ипромыш. использ-е атомной энергии и т.д.Основные направления НТП:1.Электрификация пр-ва – широкое применение электроэнергии врадиоэлектроники и ЭВМ технолог. процессах и в средствахупр-я пр-ом.2.Химизация пр-ва – внедрение в различные отраслипромышленности новейших видов сырья, материалов, а также хим.методов их обработки. 3.Механизация и автоматизация пр-ва дает возможностьосущ-ть произв. процессы без физич. усилий человека,а лишь под его контролем.Частичная автоматизация предполагает автоматизацию упр-ятехнолог.параметрами на отдельных станках.Комплексная автоматизация обеспечивает упр-е как основными, так ивспомогат. процессами, начиная с поступления сырья и кончаявыходом продукции. 4.Применение новых видов энергии в кач-ве движущей силы итехнолог. компонента при обработке предметов труда.НТП должен снижать затраты живого и прошлого труда. Однакотех. прогресс требует создания и применения дорогостоящихсредств пр-ва, поэтому при выборе вариантов новой техники итехнологии требуется тщательный эконом.анализ.

16 .Типизация технологических процессов, ее роль в организации и подготовке производства.

Для современной промышленности наряду с быстрым ростом числа

производств и видов продукции характерна всѐ возрастающая типизация

технологических процессов. В результате в различных отраслях промышленности используются однотипные технологические процессы. Например, высокотемпературные процессы производства металлов,

строительных материалов и различных химических веществ основаны на

однотипных химических реакциях и происходят в типовой аппаратуре -

печах различной конструкции. Электрохимические процессы применяются в металлургии для производства многих цветных металлов, в химической

промышленности для производства щелочей, хлора, органических веществ и

в машиностроении для электрохимической обработки металлов, для

нанесения защитных покрытий и т.д.

Современное многоотраслевое промышленное производство

характеризуется также использованием типовых методов переработки сырья.

Например, дробление и сортировка, сушка, термическая обработка,

химическое взаимодействие, формообразование и т.д. Эти и другие 26

технологические процессы к настоящему времени стали типовыми для

многих производств и отраслей промышленности. Например, процесс

придания изделиям круглого сечения при продавливании сырья через

отверстие используется при формовании химических волокон,

пластмассовых прутков, резиновых нитей, макаронных изделий, колбас из

фарша и др.

На производстве для группы сходных типов изделий разрабатывают типовой

или групповой технологический процесс. Это ускоряет и удешевляет работу

по подготовке производства, снижая затраты прошлого труда; улучшает

систему организации производства и позволяет повысить

производительность труда.

Однако и типовые технологические процессы имеют множество различий в

параметрах в зависимости от вида производства. Даже в одной и той же

отрасли типовые процессы имеют некоторые параметрические отличия,

существенно влияющие на качество продукции.
17.Основные параметры технологических процессов

Используют различные параметры, которые можно объединить в 3 группы: частные, единичные и обобщѐнные.

Частные параметры характеризуют индивидуальные особенности

конкретного технологического процесса и дают возможность выделить его из

ряда однотипных. Например, температура, давление процесса, состав сырья,

технические характеристики оборудования и т.д. С помощью частных

параметров можно сравнить эффективность процессов по выпуску одной и

той же продукции по одинаковой технологии. При этом можно

проанализировать, например, эффективность использования оборудования в этих процессах. Однако частные параметры не дают возможность проследить динамику развития технологического процесса под действием различных факторов. Единичные параметры позволяют сравнивать эффективность процессов, производящих одну и ту же продукцию, но по разной технологии. Например, производство стали конвертерным и мартеновским способами. К единичным параметрам, характеризующим технологический процесс, относятся материалоѐмкость и энергоѐмкость (удельный расход материалов и энергии на единицу продукции), фондоѐмкость и производительность труда,

себестоимость и качество выпускаемой продукции, капитальные затраты и

т.д. Однако эти параметры не позволяют выявить динамику развития технологических процессов.

Обобщѐнные параметры могут быть использованы для сравнения и для

выявления динамики развития абсолютно разных технологических

процессов. Например, процесс сборки автомобиля и процесс изготовления

конфет. Такими параметрами являются затраты живого и прошлого труда.

Лучшим является тот технологический процесс, у которого суммарные

затраты меньше.

Живой труд – это затраты труда человека в данном технологическом

процессе для получения продукции.

Прошлый труд включает все затраты труда, связанные с получением исходного для данной технологии предмета труда (полуфабрикат, заготовка),

а также затраты на орудия труда, используемые в данном технологическом

процессе.

Суммарные затраты труда на производство любого вида продукции представляют собой совокупность прошлого и живого труда. Такие затраты являются обобщѐнными технологическими параметрами: с их помощью

можно проводить наиболее общий экономический анализ технологических

процессов.
18.Виды и структура себестоимости продукции

Различают два основных вида себестоимости:1.Полная себестоимость – это совокупность материальных и трудовых затрат предприятия в денежном выражении для изготовления и реализации единицы

продукции.

2.Фабрично-заводская себестоимость – это затраты предприятия, связанные

непосредственно с производством продукции. Структурой себестоимости продукции называется соотношение между

различными видами затрат, составляющих себестоимость. Все затраты,

необходимые для изготовления продукции, можно разделить на 4 основные

группы:

1.На приобретение сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов,

топлива, воды, электроэнергии.

2.На заработную плату всего числа работников.

3.На амортизацию, то есть отчисления на возмещение износа основных

производственных фондов (оборудования, сооружений, зданий и т.д.).

4.Прочие денежные затраты (на технику безопасности, оплата за аренду

помещений, оплата процентов банку, расходы на содержание и ремонт

оборудования, зданий и др.).
19.Качество продукции и его основные показатели

Кач-во прод. - это сов-ть свойств и характеристик прод., обусловл-их еѐ пригодность удовлетворять опред. потребности в соотв. с еѐ назначением. Кач-во прод. отражает степень соотв-я еѐ свойств предъявляемым требованиям. Повышение кач-ва прод. в экон. отнош. эквивалентно дополн. объѐму еѐ выпуска. Кач-во прод. зависит от уровня технологии, еѐ соблюдения и опред-ся рядом таких факторов, как мех-я и автом-я технолог. процессов, их непрер-ть и стабильность, кач-во исходных материалов, энерговооруж-ть и науч. орган-я труда и т.д. Для колич. оценки качества прод. исп-ся система показателей, которая состоит из след. групп показателей кач-ва: 1.Показатели назн-я харак-ют пригодность изделий для использ-я по назн-ю и обусл-ют область их применения. К показателям назн-я можно отнести: мощность двигателя, скорость, произв-ть станка, грузоподъѐмность и т.д. 2.Показатели надѐжности харак-ют способность изделия сохранять технич. параметры в заданных пределах при опред. условиях. эксплуатации. К этой группе показателей относятся безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность. 3.Показатели техн-ти харак-ют эффект-ть конструктивно-технолог. решений для обеспечения высокой произв-ти труда при изготовлении и ремонте прод. (показатели трудоѐмкости, материалоѐмкости, энергоѐмкости и др.). 4.Показатели станд-ии и унификации харак-ют степень использ-я в прод. стандарт-ых изделий и уровень их унификации (взаимозаменяемости). 5.Эргономич. показатели харак-ют систему «человек-изделие- среда» и учитывают комплекс гигиенических, антропометрических, физиолог. и психолог. св-в человека. Они позволяют опред-ть степень удобства и конструкт. безопасности изделий (степень освещѐнности, влажности, задымленности, вибрации и т.д.). С их помощью измер-ся параметры прод., влияющие на работоспособность человека при еѐ эксплуатации. 6.Показатели безопасности харак-ют уровень безопасности изделий в процессе их эксплуатации, использования и применения. 7.Эстетические показатели харак-ют выразительность и оригин-ть прод., соответствие среде, стилю, моде и т.д. 8.Показатели патентной защиты и патентной чистоты прод. Они харак. удельный вес отеч. изобретений в данном изделии и возм-ть беспрепят. реализ. прод. в своей стране и за рубежом.Осн. показатели кач-ва прод. отражены в гос. стандартах и технич. условиях на прод.
20.Показатели технич. уровня и эфф-ти новой техники и технологии

В практике экон. анализа новой техники и технологии прим-ся самые различ. и многочисл. показатели, кот. дают возм-ть анализ-ть технич. уровень пр-ва, экономичность новой техники и технологии, эфф-ть использ-я и т.д. Все эти показатели классиф-ют по разным признакам.Группа показателей харак-ет воздействие орудий труда на технич. оснащенность. Приобретение новой и выбытие устаревшей техники харак-ют коэфф. обновления и коэфф. выбытия. Коэфф. обновления опред-ся как отнош.стоимости новой техники, введенной за год, к стоимости активной части осн. произв. фондов на конец года.Коэфф. обновления показ-ет, как идет процесс внедрения новой техники на предпр. Коэфф. выбытия опред-ся как отнош.стоимости техники,выбывшей за год, к стоимости активной части осн. произв. фондов на начало года.Показатели обновления и выбытия всегда необходимо анализ-ть вместе, т. к. раздельное их применение не позволяет дать правильную оценку проводимой предпр-м технич. политики. Если коэфф.обновления высокий, но в тоже время коэфф.выбытия низкий, то это свид-ет, что происходит накапливание устаревшей техники, что может привести к неконкурен-ти предпр-я. Фондоотдача опред-ся как отнош. стоимости конечной прод., произведенной предприятием за год, к стоимости активной части основных произв. фондов.В наиб. общем виде показатель фондоотдачи может отражать кол-во прод. (нац. дохода) на один рубль основных произв. фондов. Технич. вооруженность труда опред-ся отнош. среднегодовой стоимости активной части осн. произв. фондов к среднегодовой числ. рабочих. Мат-емкость и энерг-ть единицы выпускаемой прод. опред-ся отнош. стоимости сырья или энергии к стоимости выпущ. прод. Обобщ.показателями результата внедрения новой технологии является рост произв-ти труда, снижение энерг-ти выпуска единицы прод., экономия сырья и материалов.При определении эконом. эфф-ти новой техники и технологии применяют два обобщ. показателя – эконом. эффект и эконом.я эфф-ть.Эконом. эффект - это конечный, результ. показатель внедрения новой техники и технологии, который измер-ся величинами - прибыль, снижение затрат, рост объема продукции и т.д. за опред. период использ-я инновации. Обычно рассч-ют годовой эконом. эффект. Эконом. эффект может быть рассчитан: 1.На основе разницы в цене на произв. и реализ. товар;2. На основе издержек произ-ва.Эконом. эфф-ть показывает соотнош. годового эконом.эффекта и вложенных затрат, чаще всего соотнош. прибыли и произв.кап. вложений.
21. Классификация промышленного сырья. Виды минерального сырья.

По агрегатному состоянию сырье делится на твердое, жидкое и газообразное. По происхождению: ископаемое, растительное и животное; естественное и искусственное.По составу: минеральное и органическое.Сырье, подвергшееся предварительной промышленной обработке, называют полуфабрикатом.Минеральное сырье делят на рудное и нерудное.Рудным сырьем называют горные породы, содержащие металлы, которые могут быть экономически выгодно извлечены в технически чистом виде. По числу содержащихся металлов, целесообразных для извлечения, руды

делятся на монометаллические, биметаллические и полиметаллические. Металлы в рудах находятся либо в виде химических соединений (оксидов, сульфидов и т.д.), либо в виде сплава с другими металлами, либо в чистом виде. Нерудное сырье служит источником получения неметаллов. К нему относятся самородная сера, апатиты, природные соли (калийные, поваренная, сода и др.), редкие минералы (графит, алмаз) и горные породы, не содержащие металлы. Горные породы делятся на извержѐнные (гранит, базальт, пемза и др.), осадочные (гипс, известняк, мел, глина и др.) и метаморфические или видоизмененные (мрамор, кварцит и др.). По химическому составу большинство извержѐнных пород состоит из кремнезѐма (SiO2) и глинозѐма (Al2O3). Осадочные породы помимо этих оксидов содержат карбонаты кальция (известняк), магния (доломит), сульфат кальция (гипс) и т.д. По распространенности в земной коре первое место занимает кремнезѐм, второе глинозѐм. Нерудные горные породы могут применяться самостоятельно в виде естественных строительных материалов (мрамор, гранит, гравий, глина, известняк, гипс) и в качестве исходного сырья для получения искусственных строительных материалов (цемента, бетона, кирпича, керамики и др.) и для производства химических веществ.
22.Топливо

Топливо подразделяется:

а) по агрегатному состоянию на твердое, жидкое и газообразное;

б) по происхождению на естественное и искусственное. К естественным относятся: уголь, нефть, природный газ. К искусственным относятся: кокс (получаемый нагревом каменных углей до температуры 1000 0С без доступа воздуха и обладающий большей прочностью, теплотой сгорания и чистотой от примесей серы), бензин, керосин, мазут, генераторный, доменный и коксовый газы. Основной показатель топлива – его удельная теплота сгорания, то есть количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы или объема топлива (Дж/кг и Дж/м3). Теплота сгорания тем выше, чем больше содержание горючей массы (углерода и водорода) и меньше содержание негорючей массы (кислорода, азота, золы и влаги). Например, удельная теплота сгорания (кДж/кг) нефти – 42000, антрацита – 33000, каменного угля ~ 29300, бурого угля – от 15000 до 21000. Для сравнительного анализа топлив введено понятие «условное топливо» с теплотой сгорания 29300 кДж/кг. При пересчете оказывается, что одна тонна бурого угля эквивалентна по теплосодержанию 0,5 т условного топлива, 1т каменного угля эквивалентна 1 т условного топлива, 1 т нефти эквивалентна 1,4 т условного топлива.
23.Основные технологические методы подготовки сырья.

Подготовка сырья необходима для повыш. произв-ти и эф-ти произв-ва.

Основные методы подготовки:1.Дробление и измельчение;2.Сортировка;3.Обогащение;

4.Укрупнение.

Дробление сырья может быть основной или подготов.операцией.Осн. операцией оно явл. тогда, когда дробленое сырье непосредственно исп. в технологическом процессе. В качестве подготов. операции дробление применяют перед обогащением или укрупнением материала. Дробление осущ. в дробилках, а измельчение - в мельницах. Сортировка дробленых и измельченных материалов по классам крупности материалов производится при помощи механических решеток или сит.Разделение в воде или в воздухе с использованием разности скоростей осаждения частиц различной величины называют классификацией(гидравлической или воздушной).

Обогащение сырья производят с целью повышения относительного содержания в нем полезных компонентов. Укрупнение сырья производится для превращения мелких материалов в кусковые заданных размеров. Это повышает степень использования сырья и безотходность производства, обеспечивает и улучшает технологические показатели перерабатывающего оборудования. Различают три основных способа укрупнения сырья: 1) брикетирование – изготовление брикетов

определенных размеров и формы под избыточным давлением, 2)агломерация – спекание измельченного материала в слое смеси с измельчѐнным углем,3) производство окатышей путем окомкования измельченного сырья сдобавками связующих веществ с последующим обжигом их.
24 Суть и способы обогащения сырья

Обогащение сырья производят с целью повышения относительного

содержания в нем полезных компонентов. Это обеспечивает более эф. и рац. использование оборудования, экономию транспортных средств и улучшение качества гот. продукции. Суть обогащения заключается в частичном отделении и удалении из сырья

ненужных в данном технологическом процессе компонентов (пустойпороды). Целевым продуктом обогащения являются концентраты, то есть фракции с повышенным относительным содержанием полезных компонентов.

Методы обогащения сырья зависят от его агрегатного состояния и свойств

основных компонентов. Они основаны на различии свойств (плотность,

магнитная проницаемость, смачиваемость и т.д.) полезных компонентов и пустой породы. Виды обогащения подразделяют на механические (гравитационное разделение, электромагнитная сепарация и др.), физико-

химические (флотация, адсорбция, абсорбция, выпаривание) и химические.
25.Основные тенденции в решении сырьевой проблемы.

На долю сырья в себестоимости продукции приходится значительная

часть (до 70 %). Поэтому важен правильный выбор сырья и экономически

эффективное его использование. Это достигается следующим:

1.Применение более дешевых видов сырья, в том числе замена привозного сырья местным с учетом высокой стоимости транспортировки;

2.Применение концентрированного (обогащенного) сырья;

3.Комплексное использование сырья, т.е. максимальное извлечение и

использование всех ценных компонентов, содержащихся в сырье. Например,

из одной горной породы возможно получение различных металлов инеметаллов, солей и строительных материалов. При этом повышается

экономическая эффективность производства и снижается себестоимость основных продуктов;

4.Использование отходов производства в качестве сырья;

5.Замена пищевого и растительного сырья минеральным.

 6.Снижение материалоемкости продукции.
26. Вода в промышленности

Для промышленных и бытовых нужд применяется только пресная вода,составляющая около 3 % ее мировых запасов. Поэтому в промышленности

широко используется повторное (оборотное) водоснабжение по замкнутому циклу.Для промышленных вод основными показателями являются:жесткость, солесодержание, количество растворенных газов и механических примесей.

Жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция и магния.Различают три вида жесткости воды:1) временную, устраняемую

кипячением;2) постоянную, обусловленную наличием в воде более прочных соединений

кальция и магния, которые при кипячении не удаляются; 3) общую (сумма временной и постоянной).Вода с содержанием солей более 1 г/кг относится к соленой. Наличие в воде солей и механических примесей приводит к образованию накипи,ухудшающей работу теплообменных устройств из-за уменьшения теплопроводности и проходного сечения. Растворенные в воде газы вызывают коррозию труб. Подготовка промышленной воды включает:

1) отстаивание с использованием коагулянтов для ускорения образования коллоидного осадка;

2) фильтрование в основном через песчаные фильтры;

3) обеззараживание: хлорирование, озонирование, кипячение, обработка ультразвуковыми волнами и ультрафиолетовым облучением;

4) умягчение (удаление солей кальция и магния добавками соды,гашѐной извести, едкого натра, кипячением, дистилляцией) и обессоливание

(удаление всех солей).
27.Энергия технологических процессов в промышленности. Основные источники и виды энергии.

Все телогические процессы являются потребителями энергии . В промышленности наиболее широко применяются электрическая, ядерная,тепловая и химическая энергии.

Электрическая энергия применяется для получения механической энергии, для осуществления различных физических и механических процессов, для нагревания, электрохимических, электростатических и др.

процессов. Источником электрической энергии служат энергия воды рек,ядерные реакции и тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива.Ядерная энергия образуется при расщеплении урана. При распаде 1 кг урана выделяется количество теплоты, эквивалентное сгоранию 300 т каменного угля. Мировые запасы ядерного горючего обладают

потенциальной энергией, превосходящей в десятки раз энергию разведанных запасов угля, нефти и природного газа вместе взятых. Атомные электростанции обладают высоким коэффициентом полезного действия и

являются эффективными поставщиками электроэнергии.Тепловая энергия выделяется при сжигании топлива и применяется для

отопления, проведения многих высокотемпературных технологических

процессов (нагревание, плавление, сушка, перегонка и т.д.) и для преобразования в электрическую.Химическая энергия, выделяющаяся при экзотермических химических

реакциях, служит источником теплоты для проведения эндотермических химических процессов. Она также применяется в гальванических элементах и аккумуляторах для преобразования в электрическую энергию. Эти

источники энергии характеризуются высоким к.п.д.К числу возобновляемых источников энергии относятся энергия ветра и Солнца, световая, геотермальная и энергия морских приливов.
28.)Свойства металлов и сплавов

 Различают механические, физические, технологические и эксплуатационные свойства материалов.

Механические свойства включают прочность, пластичность и твердость. Прочность характеризует способность материала сопротивляться разрушению под действием нагрузок. Она оценивается отношением максимальной нагрузки до разрушения образца к площади его поперечного сечения. Различают предел прочности при растяжении, при изгибе и при сжатии (при статической нагрузке), а также ударную вязкость (при динамической нагрузке). Пластичность характеризует способность материала деформироваться под действием статической нагрузки без разрушения. Она оценивается относительным удлинением и сужением образца при растяжении и относительным его укорочением при сжатии и выражается в процентах. Твердость характеризует способность материала сопротивляться вдавливанию в него другого более твердого тела (стальной закаленный шарик, алмазный конус, алмазная пирамида). Оценивается отношением приложенной нагрузки (на шарик, конус, пирамиду) к площади полученного отпечатка. Широко применяют методы оценки твердости по Бринеллю (для чугунов, цветных сплавов и мягких сталей), по Роквеллу ( для мягких и закаленных сталей), по Виккерсу (для твердых сплавов). Существуют и другие методы оценки твердости (метод Шора, метод царапания и т.д.).

Физические свойства: плотность ( отношение массы вещества к его объему), температура плавления , электро- и теплопроводность, коэффициенты линейного и объемного расширения (при изменении температуры материала на 10С). Технологические свойства:

а) обрабатываемость давлением в холодном и горячем состояниях (ковкой, штамповкой),

б) обрабатываемость резанием (оценивается скоростью затупления резца),

 в) свариваемость (способность образовывать сварные соединения с требуемыми механическими свойствами),

 г) литейные свойства – оцениваются совокупностью показателей: жидкотекучесть, усадка, газопоглощение, ликвация (неравномерность распределения компонентов сплава по его объему) и др., д) упрочняемость – способность материала приобретать более высокую прочность после термической и механической обработки.

Эксплуатационные свойства: жаропрочность (сохранение прочности при нагреве), жаростойкость (сопротивление окислению поверхности при нагреве), термостойкость (способность выдерживать определенное число 37

циклов «нагрев-охлаждение»), коррозионная стойкость (в различных агрессивных средах), износостойкость ( сопротивление поверхностному разрушению при трении) и др.
29) Классификация металлов и сплавов

Все металлы можно разделить на две большие группы: черные и цветные. К черным относят железо и его сплавы, а также марганец и хром.

Все остальные металлы цветные: - легкие (алюминий, магний, титан); - тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель); - благородные (золото, серебро, платина); - редкоземельные (лантан, церий); - радиоактивные (уран, радий). К сплавам на основе железа относятся сталь (содержание углерода до 2,14 %) и чугун (более 2,14 % углерода).

 Стали классифицируют:

1) по способу производства - мартеновская, кислородноконвертерная, электросталь и т.д.;

2) по назначению – конструкционные (детали машин и станков, металлоконструкции мостов и др.), инструментальные (резцы, фрезы, штампы, измерительный инструмент), специального назначения (нержавеющая, кислотоупорная, трансформаторная и др.);

 3) по качеству - сталь обыкновенного качества (с содержанием серы и фосфора до 0,06 %), качественная (до 0,04 % серы и фосфора), высококачественная (до 0,03 % серы и фосфора);

4) по химическому составу – углеродистые (низкоуглеродистые – до 0,25 % углерода, углеродистые – от 0,26 до 0,6 % углерода, высокоуглеродистые – от 0,6 до 1,5 % углерода) и легированные (низколегированные – до 2,5 % легирующих элементов, среднелегированные –от 2,5 до 10 % легирующих элементов и высоколегированные – более 10 % легирующих элементов);

5)по степени раскисленности и характеру затвердевания – спокойные, полуспокойные и кипящие. Чугуны вследствие повышенного содержания углерода отличаются от стали наличием в структуре включений графита (продукт кристаллизации избыточного углерода). Включения графита ослабляют металлическую основу , что обусловливает пониженную прочность чугуна по сравнению со сталью. В зависимости от формы графитных включений различают следующие виды чугунов: 1) серый (СЧ)– с пластинчатыми включениями графита; 2) ковкий (КЧ) – с более компактными хлопьевидными включениями графита, что определяет его повышенную прочность; 3) высокопрочный (ВЧ) – с шаровидными включениями графита и высокой прочностью, приближающейся к прочности стали.Из числа цветных сплавов наибольшее применение имеют медные, алюминиевые и магниевые сплавы. К медным промышленным сплавам относятся: латуни , бронзы оловянныеи безоловянные , мельхиоры. Обладают хорошими литейными, механическими, антифрикционными и антикоррозионными свойствами. Алюминиевые и магниевые сплавы имеют достаточно высокие механические свойства и низкую плотность, что обусловливает их широкое применение в авиационной промышленности
30) Технология производства чугуна

Исходными материалами служат: железные руды, кокс и флюсы.

 В рудах железо находится в виде оксидов. Содержание железа в рудах - от 40 до 70 %. Пустая порода состоит из оксидов кремния, кальция и других элементов. Руды содержат также примеси полезные (Mn, Ti, Ni, Cu, Cr) и вредные (S,P.Zn, Pb,As). Кокс служит топливом процесса. Флюсы – известняк (CaCO3) и доломит (CaCO3.MgCO3) – применяют для перевода пустой породы и золы топлива в шлак и для десульфурации.

Заранее рассчитанную смесь компонентов (руда, топливо, флюсы) в определенном соотношении называют шихтой. Ее загружают в доменную печь сверху. Печь представляет собой вертикальную шахту со стенками из огнеупорного кирпича. В нижней части печи происходит горение кокса. При химическом взаимодействии углерода кокса с кислородом вдуваемого воздуха выделяется большое количество тепла. Для экономии кокса воздух подогревают до 1000 – 1200ОС. Образующиеся продукты горения кокса, содержащие около 30 % СО, поднимаются вверх навстречу опускающейся сверху шихте. Шихта постепенно нагревается и расплавляется. Одновременно в результате химического взаимодействия СО с железной рудой происходит восстановление железа из его оксидов (основной составляющей железной руды). Восстановленное железо насыщается углеродом из кокса, а также поглощает часть восстановленного кремния и марганца. В результате образуется жидкий чугун, который стекает по кускам раскаленного кокса, скапливается в нижней части печи и затем выпускается через специальное отверстие по желобу. Жидкий шлак выпускается через отверстие, расположенное несколько выше. В доменной печи получают чугун передельный (около 90 %), предназначенный для дальнейшего передела в сталь, и литейный, используемый в качестве компонента при выплавке марочных чугунов в литейных цехах на машиностроительных заводах. Шлак обычно подвергают грануляции и используют для производства строительных материалов. 39

Доменный газ, выходящий из печи, имеет относительно высокую теплоту сгорания (около 4000 кДж/м3) и используется для нагрева подаваемого в печь воздуха, коксовых батарей, стальных слитков, для отопления котлов и др. 
31).Технико-экономические показатели и интенсификация доменного процесса

Основные показатели доменной плавки:

1) Среднесуточная производительность. Для сравнительной оценки производительности печей разного объема применяют коэффициент использования полезного объема печи: К.И.П.О.= V/P, где V – полезный объем печи в м3, P – суточная производительность печи в т/сутки.

2) Удельный расход кокса: отношение суточного расхода кокса к полезному объему печи или расход кокса в кг на 1 т чугуна (360 – 400 кг/т).

3) Расход руды (уменьшается при ее обогащении) и вынос пыли.

 4) Себестоимость выплавляемого чугуна.

Способы интенсификации процесса: 1)Обогащение воздушного дутья кислородом (до 25 – 30 %) повышает производительность на 50 % и снижает расход кокса на 15 %.

2)Повышение давления газов в печи увеличивает производительность на 9 %, снижает расход кокса на 6-7 % и уменьшает вынос пыли. 3)Комбинированное дутье (воздух + природный газ + угольная пыль) обеспечивает прирост производительности печи и экономию кокса до 30 %.
32Тех-ия произв-ва стали в кислородном конвертере.

Кислородный конвертер имеет основную футеровку, что обеспеч.

проведение процесса под основным шлаком с активным удалением серы и

фосфора из металла в шлак. В конвертер загружают скрап (стальной лом) и

заливают чугун, затем конвертер поворачивают в вертикальное рабочее

положение и опускают в него фурму (специальную трубу), через которую

подают кислород. В процессе продувки интенсивно окисляются компоненты

чугуна (железо, углерод, кремний, марганец) с выделением тепла, что

способствует повышению температуры расплава с 1250 до 1650оС.

Выделяющиеся пузырьки СО обеспечивают удаление из металла азота и

водорода и интенсивное перемешивание металла и шлака. Это способствует

улучшению дефосфорации с образованием стойкого соединения (CaO)4P2O5 и

десульфурации с образованием и удалением в шлак СаS. Длительность

продувки 16 – 45 мин. в зависимости от заданного содержания углерода и

емкости конвертера (до 500 т). Затем металл выпускают в ковш (путем

наклона конвертера). Под струю металла подают раскислители (сплавы

марганца, кремния и алюминия) для восстановления закиси железа FeO,

снижающей прочность и пластичность стали. По степени раскисления

различают кипящую, полуспокойную и спокойную сталь. Чем полнее

раскислена сталь, тем спокойнее она кристаллизуется (без газовых

включений).

Кислородно-конвертерный процесс отличается высокой

производительностью (до 500 т /ч), сравнительно небольшими капитальными

затратами и низкой себестоимостью стали достаточно высокого качества. В

себестоимости выплавляемой стали 80 – 86 % приходится на стоимость

металлической шихты, 3,5 % - на добавочные материалы и 10 –19 % на

расходы по переделу (чугуна в сталь). Стоимость стального лома ниже

стоимости жидкого чугуна, поэтому целесообразно увеличение его доли в

шихте.
33 Тех.мартенов. плавки стали .Хар-ка.

Этим способом получают 20 – 25 % стали. В мартеновских печах

можно переплавлять чугун и скрап любого состава в любой пропорции, в

том числе использовать полностью твердую шихту или в сочетании с

жидким чугуном. Емкость печей до 900 т.

Процесс ведут на поду пламенной отражательной печи снабженной

регенераторами. Загруженная в печь шихта под действием факела

сжигаемого топлива расплавляется. Для интенсификации процесса

подаваемые в печь воздух и газ предварительно подогревают в регенераторах

до 1000 – 1200 0 С. Подаваемый для образования факела воздух в

определенном избытке способствует окислению примесей чугуна и переделу

его в сталь. В результате окисления углерода выделяются пузырьки СО и

происходит «кипение» ванны. Это вызывает перемешивание расплава, что

способствует выравниванию температуры и состава металла по высоте ванны

и удалению неметаллических включений. Готовую сталь выпускают через 41

лѐтку в ковш и разливают в изложницы. При необходимости сталь

раскисляют добавками ферромарганца, ферросилиция и алюминия.

Недостатки процесса:

а) большая продолжительность (4 – 12 ч);

б) относительно низкая производительность (в несколько раз ниже, чем

в кислородном конвертере);

в) себестоимость мартеновской стали на 3 – 5 % выше кислородно-

конвертерной;

г) капительные затраты на 20 – 30% больше.

Поэтому выплавку в мартеновских печах постепенно сокращают.

Новые печи не строят. Старые печи либо заменяют конвертерами, либо

переделывают на двухванные под одним сводом. Это снижает капитальные

затраты и повышает производительность печи.
34Выплавка стали в электрич.печах.Тех.и хар-ка

Этим способом выплавляется около 25 % стали. В электропечах можно легко

обеспечить быстрый подъем и точное регулирование температуры металла,

создавать любую атмосферу (окислительную, восстановительную,

нейтральную или вакуум), осуществлять любые металлургические процессы,

выплавлять сталь и сплавы любого состава с низким содержанием серы и

фосфора. Поэтому все стали ответственного назначения (нержавеющие,

жаростойкие и др. высоколегированные) выплавляют в основном в

электрических печах. К недостаткам электроплавки относится невысокая

производительность печей, большой расход электроэнергии и высокая

себестоимость стали.
35Особ.техн.плавки стали в электродуговых и индукц.печах.

В электродуговых печах источником тепла служат электрические дуги,

возникающие между металлом и графитовыми электродами при

прохождении по ним трехфазного электрического тока. Температура дуги

достигает более 50000С. Это позволяет производить переплав тугоплавких

легирующих компонентов, но вызывает угар железа и других элементов.

Производительность электродуговых печей повышается при подаче в металл

кислорода и при организации электромагнитного перемешивания металла с

помощью статоров, установленных под днищем печей.

В индукционных электропечах источником тепла служат вихревые токи,

возникающие в металле под действием переменных электромагнитных

полей, образующихся вокруг индуктора при прохождении по нему

переменного электрического тока. Особенностью индукционной плавки

является интенсивная циркуляция металла в печи, что ускоряет плавление и

выравнивает температуру и состав металла по объему. Однако образование

выпуклого мениска на поверхности ванны вызывает стекание шлака к

стенкам тигля и насыщение открытой части зеркала металла газами из

окружающей атмосферы.
36 Св-ва и применение меди.Сырье для произв-ва меди и его подготовка.

Сырьем для получения меди служат медные руды. Медь в рудах находится в

виде сульфидов, оксидов и других соединений. Медные руды содержат 1–3

% меди. Поэтому их обогащают методом флотации с получением медного

концентрата, содержащего до 35 % меди. Затем концентраты обжигают в

окислительной среде для удаления серы (около 50%).

Медь выплавляют в основном пирометаллургическим способом. Основу

процесса составляет плавка концентратов в печах, при которой

расплавленная масса разделяется на два жидких слоя: 1) штейн – сплав

сульфидов меди и железа и 2) шлак – сплав окислов (SiO2, Al2O3 и др.).

Штейн содержит до 55 % меди. Его переливают из печи в конвертер с

боковым дутьем и продувают воздухом для окисления сернистого железа с

переводом оксида железа в шлак и получения черновой меди
37-38.Производство меди

Сырьем для получения меди служат медные руды. Медь в рудах находится в

виде сульфидов, оксидов и других соединений. Медные руды содержат 1–3

% меди. Поэтому их обогащают методом флотации с получением медного

концентрата, содержащего до 35 % меди. Затем концентраты обжигают в

окислительной среде для удаления серы (около 50%).

Медь выплавляют в основном пирометаллургическим способом. Основу

процесса составляет плавка концентратов в печах, при которой

расплавленная масса разделяется на два жидких слоя: 1) штейн – сплав

сульфидов меди и железа и 2) шлак – сплав окислов (SiO2, Al2O3 и др.).

Штейн содержит до 55 % меди. Его переливают из печи в конвертер с

боковым дутьем и продувают воздухом для окисления сернистого железа с

переводом оксида железа в шлак и получения черновой меди.

Черновая медь содержит до 2 % примесей. Поэтому ее подвергают

рафинированию: сначала огневому путем окисления примесей при продувке

воздуха через расплав черновой меди (содержание меди достигает 99,7 %),

затем электролитическому. При этом аноды (+) делают из меди после

огневого рафинирования, а катоды (- ) – из тонких листов чистой меди.

Электролитом служит раствор сернокислой меди. При пропускании

постоянного тока анод растворяется, медь переходит в раствор в виде ионов

и осаждается на катодах прочным слоем. Чистота меди достигает 99,99 % и

отделяются благородные и другие металлы.
39-40 Производство алюминия

По общему производству металлов алюминий занимает второе место после

железа. Содержание алюминия в земной коре составляет 7,5 %, т.е. занимает

третье место после кислорода и кремния. Вследствие высокого сродства к

кислороду алюминий в природе не встречается в чистом виде, а только в

виде соединений. Число минералов, содержащих алюминий, насчитывает

около 250.К алюминиевым рудам относятся бокситы, нефелины, алуниты, каолины,сирициты. Наибольшее промышленное значение имеют бокситы.

Содержание глинозема в них достигает 70 % (в нефелинах – 30 %, в алунитах

– 22 %, в каолинах и сирицитах – до 39 %).Производство алюминия включает три основные операции:1.Получение глинозема (Al2O3)путем переработки бокситов, глины, каолина;2.Получение криолита – двойной соли фтористого натрия и фтористого алюминия (Na3AlF6);3.Получение металлического алюминия методом электролиза глинозема,растворенного в криолите.

Глинозем получают путем выщелачивания из бокситов с образованием

раствора алюмината натрия. Затем раствор алюмината натрия разлагают с 43

выделением в осадок гидроокиси алюминия, которую обезвоживают

нагревом до температуры 12000С. Продуктом является глинозем. После

охлаждения его подают на электролиз. На производство одной тонны

глинозема расходуется около 2 – 2,5 т боксита.Сырьем для получения криолита служит плавиковый шпат (CaF2). Его нагревают в смеси с серной кислотой до температуры 2000С с образованием фтористого водорода, который растворяют в воде для получения плавиковой кислоты (HF). Из плавиковой кислоты получают ее соли с выпадением в осадок криолита.Затем в угольной ванне расплавляют криолит, растворяют в нем около 10%глинозема и опускают в полученный расплав (электролит) угольный анод.Оптимальная температура расплава 950 – 970ОС. Катодом служит самаванна. При прохождении тока через электролит выделяется тепло и происходит разложение глинозема с выделением жидкого алюминия на

катоде (на стенках и дне ванны). Он накапливается на дне ванны под слоем

электролита и извлекается периодически (через 3–4 суток) при помощи

вакуумного ковша или сифона. Для очистки полученного алюминия от

примесей применяют продувку расплава инертными газами. Чистота

алюминия достигает 99,85 %. Более высокая степень очистки достигается

электролитическим рафинированием (99,996 % Al) и зонной плавкой

(99,9999 % Al).Для производства 1 т алюминия требуется около 2 т глинозема, 0,1 ткриолита, 0,7 т анодной массы и 15 – 18 МВт.ч электроэнергии. Расход электроэнергии составляет около 30 % себестоимости алюминия, а на сырье

и основные материалы приходится около 50 %.
41. Нефть, способы добычи нефти и ее переработка. Прямая перегонка нефти. Характеристики получаемых продуктов

Нефть — маслянистая вязкая горючая жидкость от светло-желтого до темно-коричневого цвета со специфическим запахом, легче воды. Нефть – жидкое топливо.

В общем случае переработка нефти на нефтепродукты включает :ее добычу, подготовку и процессы первичной и вторичной переработки.

Добыча нефти осуществляется посредством бурения скважин. Подготовка извлеченной из недр нефти заключается в удалении из нее примесей и стабилизации по составу. Эти операции проводят как непосредственно на нефтяных промыслах, так и на нефтеперерабатывающих заводах.

Первичная переработка нефти осуществляется физическими методами, вторичная нефтепереработка представляет собой разнообразные процессы переработки нефтепродуктов, полученных в результате первичной переработки.

Нефть представляет собой сложную органическую смесь.

 Химический состав нефти определяет ее физические свойства: плотность, температуру кипения, теплоту сгорания.

Для переработки нефти применяют :физические и химические методы.

Физические методы основаны на различиях физических свойств компонентов нефти: температуры кипения, кристаллизации и др. Химические реакции при этих методах не протекают. Наиболее распространенным физическим методом переработки нефти является ее прямая перегонка, при которой нефть разделяют на фракции. Процесс прямой перегонки основан на явлениях испарения и конденсации смеси веществ с различными температурами кипения

 Процесс прямой перегонки нефти состоит из четырех операций: нагревания смеси, испарения, конденсации и охлаждения полученных фракций (фракции — бензин, керосин, мазут, газойль, лигроин).

Химические методы основаны на том, что под влиянием высоких температур и давления в присутствии катализаторов углеводороды, содержащиеся в нефти и нефтепродуктах, претерпевают химические превращения, в результате которых образуются новые вещества. Это термический и каталитический крекинги. Основная цель термического крекинга — получение светлого топлива и мазута из гудрона). Каталитический крекинг проводят в присутствии катализаторов с получением повышенного выхода бензина.