Проект производственного участка цеха по получению слоистого антикоррозионностойкого композиционнного материала системы железо-алюминий

Композиты - объемное монолитное искусственное сочетание разнородных по форме и свойствам двух или более материалов (компонентов), с четкой границей раздела, использующее преимущества каждого из компонентов и проявляющее новые свойства, обусловленные граничными процессами [1]. Слоистые композиты отличаются от других по структуре - они составлены из чередующихся слоев различных по природе или составу листовых материалов, по расположению компонентов (нет строгого выделения матрицы) и по направленности проявления свойств - они анизотропные (по конструкции). Благодаря основному своему свойству - эмерджентности композиты все более активно входят в жизнь и заменяют традиционные материалы в энергетике, аэрокосмическом и транспортном машиностроении, средствах информации и связи и т.д. Слоистые композиты системы железо-алюминий известны и широко используются весьма длительный период времени. Такому широкому использованию этого композита способствовали то сочетание свойств, которое ему делегировали входящие компоненты: алюминий - высокую коррозионную стойкость, электропроводность, пластичность и низкие трибологические характеристики, сталь - высокую прочность, пластичность, доступность и относительную дешевизну. Основные области применения - производство коррозионно-стойких, антифрикционных, проводниковых и контактных композиционных материалов. Коррозионно-защитные свойства алюминия применяются с начала прошлого века в виде биметалла сталь - алюминий, производящегося, в основном, плакированием тонкого листа алюминия на стальной лист. Со второй половины XX века слоистый листовой композит системы железо-алюмооловянистый сплав стал широко применяться как антифрикционный материал для производства вкладышей (подшипников скольжения) при производстве двигателей внутреннего сгорания. Коррозионностойкие биметаллы находят широкое применение в виде тонких и толстых листов, проволоки, а также труб в химической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности, судостроении и энергетике.

---

Если нужны рефераты на заказ в Ростове , заполняй форму на Work5.

---

. Однако производство биметалла из беспористых листов стали и алюминия - процесс весьма трудоемкий, энергозатратный и, как следствие, дорогой. Поэтому с середины прошлого века начинаются поиски новых методов нанесения антикоррозионного слоя на стальную основу. Эти поиски привели к созданию большого числа способов, в числе которых способ напыления, гальванического покрытия, горячего алюминирования и т.д. Такие успехи дали толчок к увеличению доли алюминиевого покрытия в общем количестве используемых листов с антикоррозионным покрытием, в 6 раз. Особо обратили на себя внимание методы покрытия с использованием дисперсного алюминия. Эти методы побудили энтузиазм разработчиков и исследователей своей технологической гибкостью, компактностью, экономичностью. Такие же подвижки в сторону использования дисперсного алюминия произошли в разработках методов создания антифрикционных композиционных материалов. Уникальные возможности порошковых материалов по созданию псевдосплавов с матричной структурой и равномерно распределенным антифрикционным наполнителем подтолкнули исследователей к разработке новых антифрикционных покрытий с повышенными служебными характеристиками. Для борьбы с описанными факторами, определяющими коррозию, используются различные методы. Методы борьбы с влиянием внутренних механических напряжений мы рассмотрим позже, а сначала осветим основной метод борьбы с эксплуатационными факторами коррозионного воздействия - нанесение антикоррозионных покрытий. В настоящее время разработано большое количество различных покрытий, среди которых, вследствие своих дополнительных качеств, особое место занимают металлические покрытия. Наиболее известными металлическими антикоррозионными покрытиями стали и железа являются никелевые, свинцовые, цинковые, кадмиевые, оловянные, хромовые и алюминиевые покрытия. С коррозионной точки зрения металлические покрытия можно разделить на два вида: коррозионно-стойкие и протекторные. Коррозионно-стойкие покрытия (никелевые, серебренные, медные, свинцовые, хромовые) на стали являются более электроположительными в ряду напряжений по отношению к металлу основы. Поэтому при наличии в них открытых пор возникает гальванический ток такого направления, при котором усиливается коррозия основного металла. Поэтому важно, чтобы в коррозионно-стойких покрытиях все поры были бы закрыты. Это достигается увеличением толщины металлического покрытия, повышением его плотности или нанесением на него лакокрасочного слоя. В протекторных металлических покрытиях (цинковых, кадмиевых) гальванический ток протекает таким образом, что металл катодно защищен. Коррозионное разрушение основного металла предотвращается до того момента, пока сохраняется металл покрытия. Следовательно, степень пористости протекторных покрытий, в отличие от коррозионно-стойких, не имеет большого значения. Катодная защита в большинстве случаев обеспечивается тем дольше, чем толще покрытие. Особое место в ряду металлических покрытий занимает алюминий. Алюминиевые покрытия стойки к действию температуры до 480 С. При более высоких температурах они становятся огнеупорными, и сохраняют защитные свойства вплоть до 680° С. В зависимости от состава среды алюминиевое покрытие может проявляться как коррозионно-стойкое или протекторное. В мягкой воде потенциал алюминия положительный по отношению к стали, поэтому покрытие является коррозионно-стойким. В морской воде и в воде содержащей ионы Сl- и SО42-, потенциал алюминия становится более отрицательным и происходит перемена полярности пары Fe - А1. В этих условиях алюминиевое покрытие является протекторным и катодно защищает сталь. Столь высокие возможности алюминия в коррозионной защите и, в тоже время, относительно небольшой объем его использования во всем объеме стального проката с металлическими антикоррозионными покрытиями вызывает естественный интерес к проблемам его производства. Целью работы является: рассмотрение проекта производственного участка цеха по получению слоистого антикоррозионностойкого композиционнного материала системы железо-алюминий. Предмет исследования – получение слоистого антикоррозионностойкого композиционнного материала системы железо-алюминий. Объект исследования – производственный участок цеха по получению слоистого антикоррозионностойкого композиционнного материала системы железо-алюминий. Задачи работы: 1) рассмотреть способы антикоррозионного покрытия аллюминием; 2) дать характеристику энергетических условий работы цеха; 3) провести разработку структуры производственного участка цеха по получению слоистого антикоррозионностойкого композиционнного материала системы железо-алюминий; 4) провести технико-экономическое обоснование проекта 5) рассмотреть вопросы безопасности жизнедеятельности и охраны труда при работы с металопокрытиями. Структура работы. Работа состоит из Ведения, 5 глав, заключения и списка использованной литературы. Работа изложена на 72 листах основного текста.

Алюминирование - это процесс нанесения на поверхность металлических изделий покрытий из алюминия или алюминиевых сплавов с целью придания коррозионной стойкости, а также жаростойкости, и с декоративной целью. К способам антикоррозионного покрытия алюминием относятся: горячее алюминирование листовой и полосовой стали, алюминирование стальной полосы путем нанесения алюминиевого порошка , электролитическое алюминирование из солевых расплавов, вакуумное алюминирование. Наиболее распространено горячее алюминирование. Преимущественно алюминируются изделия из низкоуглеродистой стали путем погружения в ванну с расплавом алюминия (с добавками до 10 % кренния (Si)). К оборудованию, устанавливаемому на участке получения слоистого антикоррозионностойкого композиционного материала системы железо-алюминий, относятся: рулоны прокатки стали, парк валков, бункер с порошком, получение композита, термообработка композита, получение суспензии композита, прокатный станок. Композиционный материал (композит, КМ) — искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с четкой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу и включенные в нее армирующие элементы. В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала (прочность, жесткость и т.д.), а матрица (или связующее) обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды. Механическое поведение композиции определяется соотношением свойств армирующих элементов и матрицы, а также прочностью связи между ними. Эффективность и работоспособность материала зависят от правильного выбора исходных компонентов и технологии их совмещения, призванной обеспечить прочную связь между компонентами при сохранении их первоначальных характеристик. Главное преимущество КМ в том, что материал и конструкция создается одновременно. Исключением являются препреги, которые являются полуфабрикатом для изготовления конструкций. Стоит сразу оговорить, что КМ создаются под выполнение данных задач, соответственно не могут вмещать в себя все возможные преимущества, но, проектируя новый композит, инженер волен задать ему характеристики значительно превосходящие характеристики традиционных материалов при выполнении данной цели в данном механизме, но уступающие им в каких-либо других аспектах. Это значит, что КМ не может быть лучше традиционного материала во всём, то есть для каждого изделия инженер проводит все необходимые расчёты и только потом выбирает оптимум между материалами для производства. высокая удельная прочность (прочность 3500 МПа) высокая жёсткость (модуль упругости 130…140 - 240 ГПа) высокая износостойкость высокая усталостная прочность из КМ возможно изготовить размеростабильные конструкции легкость Причём, разные классы композитов могут обладать одним или несколькими преимуществами. Некоторых преимуществ невозможно добиться одновременно. Большинство классов композитов (но не все) обладают недостатками: высокая стоимость, анизотропия свойств, повышенная наукоёмкость производства, необходимость специального дорогостоящего оборудования и сырья, а следовательно развитого промышленного производства и научной базы страны

1) Гуляев А.П. Металловедение: Учеб. для вузов. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1986. 2) Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. М.: Металлургия, 1980. - 496 с. 3) Колесов С.Н., Колесов И.С. Материаловедение и технология конструкционных материалов. – М.: Высш. шк., 2004. 4) Композиционные материалы. Справочник / Васильев В.В., Протасов В.Д., Болотин В.В. и др.; Под общ. ред. Васильева В.В., Тарнопольского Ю.М. М.: Машиностроение, 1990. - 512 с. 5) Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. “Электроснабжение промышленных предприятий и установок”, Москва: Энергоатомиздат 1989 г 6) Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учеб. для машиностр. вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1980. 7) Либенсон Г.А. Основы порошковой металлургии. М.: Металлургия, 1987. - 208 с. 8) Материаловедение и технология металлов: Учеб. для студентов высш. Учеб. заведений, обучающихся по машиностр. специальностям / Под ред. Фетисова Г.П., Карпмана М.Г. и др. – М.: Высш. шк., 2000. 9) Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. – 3-е изд., перераб и доп. – М.: Металлургия, 1978. 10) Пейсахов А.М., Кугер А.М Материаловедение и технология конструкционных материалов. – СПб.: Изд-во Михайлова, 2004. 11) Правила устройства электроустановок (ПУЭ 6-7 издание) 12) Рожкова Л.Д., Карнеева Л.К., Чиркова. “Электрооборудование электрических станций и подстанций”. М.: ACADEMIA, 2004. 13) Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных предприятий. – М. – АСАДЕМА, 2006 электрооборудования” (под редакцией Барыбина Ю.Г. и других). М.: Энергоатомиздат, 1991. 14) Справочник по проектированию электросетей и электрооборудования. Под редакцией Ю.Г. Барыбина. М: Энергоатомиздат 1991г. 15) Справочник по проектированию электроснабжения (под редакцией Барыбина Ю.Г.). М.: Энергоатомиздат, 1990. 16) Тучинский Л.И. Композиционные материалы, получаемые методом пропитки. М.: Металлургия, 1986. - 208 с.