close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

gotovy diplom

код для вставкиСкачать

ВВЕДЕНИЕ
Металлические и неметаллические неорганические покрытия с каждым годом находят все более широкое и разностороннее применение в промышленности. Это связано с изменением условий эксплуатации и созданием новых видов изделий, особенно в электронной промышленности. Главное значение гальванической промышленности заключается в том, что от качества ее продукции зависит развитие таких ключевых отраслей, как дизельная промышленность, автотранспорт, авиация, сельское хозяйство. Эта промышленность характеризуется сложной системой межотраслевых связей с многочисленными отраслями - поставщиками сырья и оборудования и потребителями (машиностроение, транспорт, сельское хозяйство и др.). В промышленности накоплен большой научно-технический потенциал, являющийся надежной основой для дальнейшего технического процесса в отрасли и успешного выполнения поставленных перед ней задач. Необходимость улучшения качества гальванических покрытий требует технической реконструкции производства, совершенствования технологического процесса, применения более прогрессивного оборудования. В производстве современных машин и приборов все большую роль играют электрохимические и химические процессы нанесения покрытий, придающих изделиям защитные, защитно-декоративные и функциональные свойства, обеспечивающие их надежность и долговечную работу в различных эксплуатационных условиях. В последние годы методы гальванотехники находят все более широкое применение. Так, металлические осадки, получаемые электрохимическим и химическим путем, применяют не только в качестве покрытий, но и для получения полуфабрикатов, сложных деталей и элементов. Электрохимические методы все шире применяют для решения многих сложных технических задач, когда другие технологические процессы непригодны или малоэффективны.
Значительный рост качества выпускаемой продукции и повышенные требования к качеству покрытий могут быть обеспечены путем создания условий для стабилизации режимов работы гальванических ванн. Этого можно достичь, применяя современное автоматическое оборудование, обеспечивающее автоматическое регулирование работы ванн и контроль качества покрытий.
В связи с непрерывным расширением выпуска приборов, машин и металлических изделий, подвергающихся гальванической обработке, необходимо дальнейшее совершенствование и развитие теории и практики гальванотехники.
Цель данной работы - техническое перевооружение участка металлопокрытий, на котором осуществляется цинкование .
Цинковые покрытия являются достаточно эластичными, хорошо выдерживают развальцовку, изгибы, вытяжку. Свежеосажденный цинк хорошо паяется с применением бескислотных флюсов; для пайки цинковых покрытий, находившихся на воздухе длительное время, необходимы активные флюсы.
Высокие защитные свойства цинковых покрытий, обусловленные анодным характером этого покрытия и низкой стоимостью цинка по сравнению с другими цветными металлами, обусловливают широкое распространение процесса цинкования в различных отраслях промышленности. Цинковые покрытия составляют более 60%-всех видов металлических покрытий, применяемых в народном хозяйстве. Цинкованию подвергаются листы кровельного железа, трубы, каркасы, детали автомобилей, приборов, станков, сельскохозяйственных машин, крепежные детали, проволока и другие изделия массового производства.
1.Технологическая часть.
1.1Характеристика обрабатываемых деталей. Обоснование вида и толщины покрытия
Детали на процесс цинкования поступают в цех, на поверхности жировые загрязнения и незначительные участки коррозии. Материал, масса и покрываемая площадь деталей представлена в таблице. Годовая программа рассчитана исходя из максимально возможной годовой производительности проектируемых линий и с учётом брака продукции. Таблица 1 - Характеристика обрабатываемых изделий
Наименование Характеристика деталиГодовая программа, м2Обозначение покрытия Материал с указанием маркиМасса, кгПлощадь покрытия, м2Группа сложности Штуцер топливного насосаСталь 40Х
ГОСТ 4543-710,0930,0096240400Ц9хр Обоснование вида и толщины покрытия процесса цинкования.
Для цинкования выбрана деталь - штуцер топливного насоса.
Её характеристика приведена в таблице 1.
Анодный характер цинка по отношению к стали обусловливает возможность защиты оголенных участков поверхности, отстоящих на расстоянии нескольких миллиметров от кромки покрытия. Забоины и царапины в покрытии существенно не влияют на коррозию изделий. Протекторное действие цинка обусловливает также защиту от коррозии непокрытой резьбы гаек, если они навинчены па оцинкованные болты, срезы листовых оцинкованных материалов, проволоки и т.п. Для повышения химической устойчивости цинка при воздействии агрессивной атмосферы его поверхность подвергают хроматированию, т.е. обработке в растворах, содержащих хромовую кислоту или ее соли. При этом в результате образуются пленки хроматов цинка. Повышение устойчивости достигается также обработкой оцинкованных деталей в растворах, содержащих соли фосфорной кислоты (фосфатирование).
Толщина цинкового покрытия на деталях устанавливается в зависимости от условий эксплуатации изделий, а также условий сопряжения деталей при сборке.
Деталь применяется при легких условиях эксплуатации:
отапливаемые и не отапливаемые помещения, относительная влажность (65 ± 15)% при температуре 25°С. Для данных условий эксплуатации выбираю покрытие Ц9Хр.
Анализ действующего производства.
В настоящее время на ярославском заводе дизельной аппаратуры применяют как автоматические линии, так и линии c ручным обслуживанием. Применяется морально устаревшее оборудование, в связи с этим необходима его замена. C экологической точки зрения также необходимо применение менее токсичных электролитов, нежели используемых в данный момент на производстве. Производительность цеха металлопокрытий также требует увеличения объемов производства.
В данном дипломном проекте проводится техническое перевооружение участка металлопокрытий на основании данных с Ярославского завода дизельной аппаратуры. Необходимо частичное техническое перевооружение в связи с непрерывным расширением выпуска приборов, машин и металлических изделий, подвергающихся гальванической обработке, необходимо дальнейшее совершенствование оборудования и электролитов для нанесения покрытия. Необходимо совершенствование имеющегося оборудования и замены электролитов в целях экономии средств производства и себестоимости покрытия.
В связи с выше сказанным в своем проекте предлагаю следующее:
-замена морально устаревшего оборудования(линия цинкования, выпрямители );
-применение менее токсичных веществ (замена шестивалентного хрома на трехвалентный );
-увеличение производительности.
Технологические карты процесса цинкования, проводящихся на заводе, представлены в таблицах 2 и 3.
Таблица 2-Карта технологического процесса цинкования
Наименование
операцииСостав раствораРежим процессаОсобенности Наименование компонентаХимическая формулаГОСТ, ОСТ
или ТУКонцент-рация, г/лТемпера-тура, °СПлотность тока, А/дм2Продолжи-
тельность,
мин 123456789 Загрузка
Обезжиривание
электрохими-
ческое на анодеНатр едкий техн.(РХ1,РХ2)
Тринатрийфосфат
Сода кальциниро-ванная техн.NaOH
Na3PO4 Na2СO3ГОСТ 2263-79
ГОСТ 201-76
ГОСТ 5100-8520 - 40
20 - 40
20 - 40
60 - 80
2 - 4
2,86Допускается добавлять сульфонол,
ТУ 6-01-480-76,
3-5 г/л;
напряжение на ванне 5-6 В Промывка трехступенчатая тепло- холоднаяВода техническая проточная H2O-цеховая1,2 Травление электрохимическое
Кислота серная техн.
H2SO4
ГОСТ 2184-77
150-200
30 - 40
3-5
0,6
напряжение на ванне 5-6 В;
электроды:
сплав свинец 90%(ГОСТ 3778-98);
сурьма 8%(ГОСТ 1089-62);
олово 2%(ГОСТ 860-75) Промывка каскадная холоднаяВода техническая проточная H2O-цеховая1,2 Цинкование электрохимическоеЦинк металлической
Натр едкий тех.
(РХ1,РХ2)ZnО
NaOH
ГОСТ 1180-91
ГОСТ 2263-79
5 - 15
60 - 120
15 - 40
1 - 3
20Аноды цинковые сферообраз
ные,Ø50мм,
ТУ 48-6-22-87
Для деталей,покрываемых на толщину 6-9мкм напряжение на ванну подают 5-6 В; на толщину 9-15 мкм-7-8 В
Улавливание Вода техническая проточная H2O-цеховая0,6 Промывка каскадная холоднаяВода техническая проточная H2O-цеховая1,2 Промывка каскадная холодная
Вода техническая проточная H2O
-
цеховая
1 хроматирование-улавливаниеХромовый ангидрид,тех
кислота азотная
натрий сернокислыйСrO3
HNO3
Na2SO4ГОСТ 25-48-77
ГОСТ 701-81
ГОСТ 6318-774-7
3-5
10-15цеховая0,5 Промывка каскадная холоднаяВода техническая проточная H2O-цеховая1,2 Консервация Триэтаноламин ТУ 6-02-916-7901.10.15цеховая0,5 Сушка 50-609,47детали обдуваются воздухом по всей длине сушильной камеры 1.2Теоретические основы процесса
В данном разделе рассмотрены теоретические основы проектируемых процессов, методы получения данных покрытий, сравнение электролитов и методов получения.
1.2.1Электролитическое цинкование.
В автомобилестроении и других отраслях народного хозяйства для защиты стальных и чугунных изделий наиболее часто используют цинковое покрытие .
Цинк принадлежит к числу электроотрицательных металлов. Стандартный потенциал Е°Zn/Zn2+ = -0,76 В, поэтому в контакте с железом (при наличии) влаги он образует гальванический элемент, в котором железо служит катодом, а цинк анодом. Следовательно, цинк является анодным покрытием. Микротвердость электролитически осажденного цинка 40-80 HV 0,05, поэтому его применяют только для защиты от коррозии, т.к. в случае пористости или частичного обнажения слоя основной металл не будет разрушаться или этот процесс сильно замедлится [3-8].
Цинком покрывают детали, соприкасающиеся с пресной водой при температуре не выше 60-70 °С. В горячей непроточной воде (выше 70 °С) цинковое покрытие не обеспечивает надежной защиты стали от коррозии, т.к. в этих условиях цинк защищает сталь лишь механически.
Большее распространение получил электрохимический способ цинкования.
Для цинкования применяют два типа электролитов: 1) простые кислые, например, сульфатный или борфтористоводородный; 2) комплексные, которые можно условно разделить на слабокислые (аммиакатные) и щелочные (цианидные и цинкатные).
Кислые электролиты. Из кислых электролитов наибольшее распространение получили сернокислые, так как в хлористых растворах цинковые аноды сильно разрушаются, а борфтористоводородные растворы сложны в приготовлении, более дороги и токсичны. Для цинкования деталей на подвесках или в насыпном виде в колоколах и в барабанах обычно применяют растворы, содержащие 80-160 г/л ZnSO4. Цинкование проволоки и ленты на конвейерной установке при высоких плотностях тока 5-30 кА/м2 ведут из раствора с более высокой концентрацией цинка (до 700 г/л). Значения pH в кислых растворах поддерживают в интервале 3,5-4,5. Для этой цели к электролиту добавляют 20-30 г/л сульфата алюминия или 30 г/л алюмокалиевых квасцов. В присутствии солей алюминия повышается также катодная поляризация и осадки цинка получаются полублестящими с мелкозернистой структурой. Буферные свойства сульфата алюминия основаны на том, что при рН = 4,0-4,5 он гидролизуется с образованием H2SO4. К сернокислому электролиту цинкования для увеличения его электропроводности иногда добавляют сульфаты или хлориды натрия и аммония. Для улучшения структуры и внешнего вида покрытий в состав электролита вводят декстрин, глюкозу, тиокарбамид. Температура кислых электролитов с органическими добавками поддерживается в пределах 18-25 °С, а в электролитах, не содержащих органических добавок (например, для цинкования проволоки, ленты или листов при высоких плотностях тока), до 50 °С. В неперемешиваемых электролитах плотность тока на катоде достигает 0,2-0,3 кА/м2, при перемешивании сжатым воздухом - до 1 кА/м2 и более в зависимости от состава и температуры электролита и характера покрываемых изделий. Катодные выходы по току колеблются в пределах 95-100%. Аноды для цинкования в кислых электролитах изготовляют, как правило, из чистого электролитического цинка (99,85-99,9%), содержащего не более 0,02-0,03% Pb. Во всех кислых электролитах цинковые аноды растворяются с высоким выходом по току, который при повышенной кислотности превышает 100% вследствие коррозии.
Щелочно-цианидные электролиты. Основными компонентами таких электролитов являются: комплексный цианид цинка Na2Zn(CN)4 или K2Zn(CN)4, цинкат натрия или калия - Na2Zn(OH)4 или K2Zn(OH)4, свободные цианиды натрия или калия NaCN или KCN и щелочь NaOH или КОН. Общая концентрация цинка в электролите может изменяться в широких пределах от 3 до 35 г/л. Относительное содержание цианидного и цинкатного комплексов цинка зависит от концентраций свободных цианида и щелочи, количество которых учесть раздельно в цинковом электролите очень трудно, так как нет метода, который позволил бы достаточно точно установить соотношение комплексных солей цинка (цинката и цианида) в растворе. Поэтому концентрацию свободного цианида и свободной щелочи в цианидном цинковом электролите лучше выражать через суммарное содержание обоих компонентов. Избыток цианидов и щелочи необходим, во-первых, для предупреждения гидролиза комплексных солей цинка и выпадения из раствора гидроксида и цианида цинка и, во-вторых, для устранения пассивирования цинковых анодов. На качество осадков и выход по току влияет не только абсолютное содержание свободных цианида и щелочи, но и соотношение концентраций этих веществ и концентрации цинка. Чем больше суммарный избыток цианида и щелочи (главным образом, цианида), тем, при прочих равных условиях, выше катодная поляризация, и, следовательно, осадки цинка будут более мелкозернистыми и равномерными по толщине. Примером цианидного электролита цинкования без блескообразующих добавок является электролит состава (в г/л): ZnO 40-60, NaCNобщ 80-85, NaOH 40-60. При температуре 18-25 °С допустимая катодная плотность тока составляет 150-200 А/м2, выход по току 70-80%.
До конца 80х годов цианидные электролиты цинкования были одними из самых распространенных. Однако им присущи некоторые недостатки. Так, цианидные электролиты обладают высокой токсичностью: при взаимодействии свободного цианида с СО2 в присутствии влаги воздуха в атмосферу выделяется HCN:
2KCN + СО2 + Н2О = 2HCN + К2СО3 (1)
Поэтому электролизеры должны быть оборудованы специальными устройствами для вентиляции, чаще всего бортовыми отсосами.
Вследствие карбонизации цианидные электролиты менее устойчивы по составу, чем кислые, и требуют частой корректировки.
Серьезным недостатком цианидных электролитов цинкования (без специальных добавок) является значительное наводороживание стальных деталей, что приводит к резкому ухудшению механических свойств деталей после покрытия: уменьшается пластичность, увеличивается хрупкость.
Аммиакатные электролиты получают чаще всего растворением оксида или гидроксида цинка в избытке хлорида аммония. При рН<5 образующийся комплекс распадается. Наибольшие поляризуемость катода и рассеивающая способность аммиакатных электролитов соответствует нейтральной области. При увеличении и уменьшении значений рН в растворе катодная поляризация и рассеивающая способность снижаются. Такое же влияние оказывает и увеличение концентрации цинка в растворе. Аммиакатные электролиты обладают высокими буферными свойствами. В аммиакатные электролиты, как правило, вводят органические вещества (уротропин, тиокарбамид, желатин, клеи, декстрин и др.), которые способствуют образованию более светлых гладких цинковых покрытий. Температура электролитов составляет от 20 до 40 °С. В зависимости от концентрации цинка, рН и температуры растворов катодная плотность тока составляет 0,1-0,3 кА/м2. Выход по току 96-100%.
Цинкатные электролиты. Основными компонентами этих электролитов являются цинкат натрия или калия и щелочь NaOH или КОН. Цинк находится в растворе в виде ионов [Zn(OH)4]2-, [Zn(OH)+ и [Zn(OH)3]-. Осадки, полученные из электролитов, содержащих только щелочь и цинк, обычно имеют губчатую структуру даже при небольших плотностях тока. Для повышения качества осаждаемых покрытий и увеличения катодных плотностей тока в цинкатные электролиты предложено вводить различные органические добавки, в основном аминосоединения. Поскольку эти соединения способны образовывать комплексные соединения с цинком, их добавляют в достаточно больших количествах 20-60 г/л. Из таких электролитов в присутствии блескообразователей можно получать блестящие осадки в интервале плотностей тока 0,1-0,5 кА/м2. Снижение выхода по току с ростом плотности тока способствует также более равномерному распределению цинка. Для улучшения качества осадков в эти электролиты предложено вводить блескообразователи. В таких электролитах интервал катодной плотности тока при 50 °С составляет 0,1- 0,8 кА/м2. Цинкатный электролит готовят растворением свежеприготовленного гидроксида или оксида цинка в горячем щелочном растворе (NaOH или КОН). Концентрацию цинка выбирают в зависимости от сложности конфигурации покрываемого изделия, она составляет от 5 до 15 г/л ZnO. Чем выше концентрация цинка, тем меньше рассеивающая способность, но тем больше допустимая катодная плотность тока. Концентрация щелочи NaOH чаще всего составляет 80-120 г/л. Цинкатные электролиты чувствительны к примесям ионов Са2+, Mg2+, а также к присутствию окислителей. Для уменьшения жесткости водопроводной воды в электролиты предложено добавлять трилон Б. Анодная поляризация в цинкатных электролитах до определенной плотности тока невелика. Аноды изготавливают из технического цинка, содержащего до 1% олова и 0,5-1% свинца.
Электролиты обладают различными свойствами и прежде всего различаются по величине катодной поляризации, оказывающей большое влияние на структуру покрытия. Чем больше величина катодной поляризации, тем более мелкозернисты осаждаемые покрытия. На рис. 1 представлены кривые катодной поляризации для некоторых электролитов цинкования. Из рисунка видно, что наибольшей катодной поляризацией обладает цианистый электролит, в котором получаются наиболее мелкозернистые покрытия с размером зерен 10-6 - 10-7 см.
Рисунок 1 - Катодная поляризация в электролитах цинкования
1 - сульфатный, 2 - аммиакатный, 3 - цианистый, 4 - цинкатный.
Выбираю цинкатный электролит цинкования, т.к. он обладает высокой рассеивающей способностью, цинк выделяется с высоким выходом по току, можно применять высокие плотности тока. Кроме того, цинкатный электролит нетоксичен.
В процессе электролиза цинкатного электролита протекают реакции:
на катоде восстановление цинкатного комплекса
Zn(OH)42- + 2ē ⇄ Zn + 4OH- (2)
и побочная реакция восстановления воды
2H2O + 2ē ⇄ H2 + 2OH- (3)
на аноде растворение цинка с образованием цинкатного комплекса
Zn + 4OH- ⇄ Zn(OH)42- + 2ē (4)
и побочная реакция окисления воды
4OH- ⇄ O2 + 2H2O + 2ē (5)
Анодная поляризация в цинкатных электролитах до определённой плотности тока невелика. Для цинкования применяют аноды из цинка Ц0 и Ц1 в виде пластин и специальных шаров, загружаемых в стальные или титановые корзины. Аноды для процесса цинкования.
Цинковые аноды используются для образования защитной оксидной плёнки на поверхности металлических изделий электролизом. Типы анодов: Пластинчатые аноды - листовые аноды пригодны для кислых и щелочных электролитов и обычно применяют при небольших масштабах производства. Существенным недостатком пластинчатых анодов является необходимость прикручивать к каждому аноду металлический контактный крюк для подвешивания анода в ванну. Необходимо правильно выбрать металл для крючка и болта. Для щелочных электролитов анодный крюк и болт следует делать из обычной малоуглеродистой стали. Стальные болт и крюк не будут корродировать в щелочном электролите и могут использоваться многократно. Для кислых электролитов лучше всего использовать крюк и болт из титана. В этом случае не будет проблем с коррозией этого узла. Однако титан не всегда есть под рукой. Можно применять латунные/медные крюки и болты, но при этом необходимо поднять болтовое соединение крюка с анодом выше уровня электролита на 50-70 мм во избежание его растворения. Иногда применяют защитные короба из полипропилена для анодных штанг. Их задача предотвращать попадание коррозионно-активного электролита на медную (латунную) оснастку. Требуется любое болтовое соединение крюка с анодом не соприкасалось с электролитом. По мере срабатывания (растворения) анода, его размеры и площадь уменьшаются, что отрицательно сказывается на анодном процессе и равномерности цинкового покрытия, особенно в слабокислых электролитах, рассеивающая способность которых и так невелика. Оставшийся, "обсосок" анода во избежание потерь цинка может быть использован в анодной корзине, которая должна быть предусмотрена в оснащении ванны цинкования. Насыпные (контейнерные) аноды - лучшим решением анодных проблем при цинковании является применение насыпных (контейнерных) анодов. Анодным материалом в этом случае служат литые сферические или полусферические цинковые шары диаметром 50мм. В анодных корзинах цинковые шары по мере их растворения проваливаются в нижнюю часть корзины, освобождая место для добавления сверху новых шаров. Таким образом, в отличие от пластинчатых анодов, в нижней части корзины всегда есть достаточно анодного металла для обеспечения равномерности осаждения покрытия на катоде. В корзинах цинк срабатывается практически без отходов. Следует также отметить, что активная поверхность насыпных анодов может быть существенно больше по сравнению с пластинчатыми анодами. Это позволяет соответственно увеличивать токовую нагрузку, не опасаясь пассивирования анодов и тем самым форсировать катодный процесс. Основные требования к анодам: * работать в устойчивом растворимом состоянии, без образования на поверхности солевых и других пассивирующих пленок; * обеспечивать в период эксплуатации и простоя электролита концентрацию в нем ионов металла в оптимальном интервале; * равномерно растворяться по поверхности, сводя к минимуму выкрашивание (шламования) металла;
* за счет геометрических размеров, конфигурации и расположения, относительно покрываемых деталей способствовать наиболее равномерному по толщине распределению осаждаемого металла на поверхности деталей.
Исходя из выше изложенного предлагаю следующую последовательность операций процесса цинкования:
1.Обезжиривание электрохимическое.
Необходимо, т. к. на поверхности детали имеются жиры и масла. Процесс ведут при температуре 60 - 80 °С и плотности тока 2 -4 А/дм2. Состав раствора:
•NaOH 5 - 10 г/л применяется для омыления жиров растительного и
животного происхождения, т. к. эти жиры представляют собой глицериновые эфиры жирных кислот - пальмитиновой, стеариновой,олеиновой; при взаимодействии со щелочами они омыляются:
C3H5(COOR)3 + 3NaOH = С3Н5(ОН)3 + 3RCOONa
Образующиеся глицерин и соли карбоновых кислот растворяются в Воде при повышенной температуре.
• Na2CO3 20 - 40 г/л применяется в качестве эмульгатора, т. к.минеральные масла не растворяются в щелочных средах, но они способны образовывать вредные эмульсии в присутствии эмульгаторов.
• Na3PO4∙12H2O 20 - 40 г/л
• "Экомет-П10" 0,8-1,2 мл/л
Добавка применяется для улучшени процесса обезжиривания и снижения уноса в атмосферу щелочи и других компонентов.
Обезжиривание происходит на катоде и на аноде. Т. к. при обезжиривании на катоде, возможно, его наводораживание, металл становится хрупким, поэтому применяем комбинированное обезжиривание: катодное в течение 3 - 4 мин,анодное 2-3мин.
2.Промывка каскадная трехступенчатая тепло-холодная холодная.
После обезжиривания детали тщательно промывают водопроводной водой, чтобы освободить их поверхность от остатков щелочи. Температура воды 40 - 50°С для того чтобы лучше отмыть щелочь. 4.Травление.
Процесс удаления продуктов коррозии и оксидных соединений с поверхности металла путем растворения их в кислотах. Состав раствора:
Кислота серная 150 - 200 г/л 5.Промывка в холодной воде каскадная.
После травления детали тщательно промывают водопроводной водой, чтобы освободить их поверхность от остатков серной кислоты.
6,Цинкование.
Применяемый состав электролита:
• окись цинка 10 - 17 г/л
• N натр едкий технический 90- 120 г/л.
• "Экомет-Ц1" 4 - 6 мг/л используют в качестве блескообразующей добавки.
Особенности технологического процесса "ЭКОМЕТ-Ц1":
* Экологическая безопасность: низкая концентрация и малая токсичность компонентов
* Пластичность покрытий. Гарантированная толщина - 40 мкм (до 100 мкм) с хорошей адгезией (наиболее пластичные покрытия получаются при использовании добавки "ЭКОМЕТ-Ц1" марки "А")
* Высокая рассеивающая способность электролитов (не уступает цианидным )
* Покрытие деталей из чугуна, закаленных сталей, цинковых и алюминиевых сплавов
* Устойчивость покрытий при термообработке
* Хорошая пассивируемость; возможность применения любого типа пассивации
* Применяемые блескообразующие добавки являются наиболее дешевыми из всех, предлагаемых на рынке России (с учетом реального расхода)
7.Промывка в уловителе. Применяется для улавливания цинка. 8.Промывка в холодной воде каскадная.
Применяется для удаления с поверхности остатков химикатов после цинкования.
9.Хромитирование.
Применяется для наполнения цинкового покрытия.
Состав электролита: композиция Likonda 3Cr-5.
Особенности процесса:
* раствор не содержит высокотоксичных соединений Cr(VI) и стабилен в работе. Основой композиции являются полимерные соединения Cr(III);
* возможность получения блестящих декоративных покрытий радужного цвета;
* отличительная черта композиции Likonda 3Cr-5 - проявление "самозалечивающего эффекта", характерного для конверсионных покрытий на основе соединений шестивалентного хрома;
* высокая коррозионная стойкость получаемого покрытия: не менее 250 часов до появления белых продуктов коррозии цинка в камере нейтрального 5% соляного тумана по ГОСТ 9.308, а при обработке дополнительным защитным слоем Likonda LC - не менее 500 часов;
* термостойкость хроматной пленки до 200 ºС;
* имеет широкий рабочий диапазон pH - не требует частой корректировки азотной кислотой;
* возможность получения радужной коррозионно-стойкой пленки при малой продолжительности процесса и цеховой температуре.
Состав раствора и режим работы
1. Композиция Likonda 3Cr-5, см3/дм380 - 100 (оптимально 100) *pH1,6 - 3,4 (оптимально 1,8 - 2,5) Температура, ºС10 - 42 (оптимально 20 - 30) Продолжительность хромитирования, с.45- 120 (оптимально 60) Перемешиваниелегкое сжатым воздухом, встряхиванием корзин или покачиванием штанги *корректируется азотной кислотой или добавлением композиции Likonda 3Cr-5 или раствором едкого натра Расход композиции Likonda 3Cr-5 составляет:
* 12 мл/м2 при обработке на подвесках;
25-35 мл/м2 при обработке во вращательных установках.
Коррозионная стойкость.
Конверсионные пленки служат для защиты от коррозии оцинкованных изделий и их коррозионная стойкость является наиболее важной ответственной характеристикой. Как уже было сказано, коррозионная стойкость радужных хромитных (Cr3+) пленок может достигать150-160 часов. Реальная же коррозионная стойкость трехвалентных пленок, получаемых на деталях в производственных условиях, обычно несколько ниже заявляемой величины. Это объясняется отсутствием эффекта "самозалечивания", что является, пожалуй, самым серьезным недостатком хромитных пленок.
Внешний вид.
Хромитные пленки обычно более светлые, чем хроматные, с легкой радужностью, что воспринимается потребителями неоднозначно. Различие во внешнем виде оцинкованных деталей создает некий психологический барьер в принятии решения о замене традиционных растворов на хромитные. Вопросы технологии.
Существенным для качества трехвалентных пленок является время хромитирования. Для получения хромитных пленок нужной толщины и, соответственно хороших защитных свойств, время хромитирования обычно должно быть порядка 1,5-2 минут. В некоторых растворах удается сформировать пленку за 30-60 секунд, однако, при сокращении времени хромитирования мы рискуем потерять коррозионную стойкость.
Экологические аспекты
В таблице 3 показаны основные параметры сравниваемых процессов, влияющих на экологическую опасность, приведенные к 1 квадратному метру обрабатываемой поверхности.
Таблица 3. Параметры
Радужное хроматирование
Радужное хромитирование Рабочая концентрация хрома
Cr6+ 12 г/л Cr6+ - отсутствует Cr3+ 2 г/л Вынос раствора с деталями 0,3 л/м2 в том числеCr6+ 3,6 г/ м2 0,3 л/м2 в том числе Cr3+ 0,6 г/ м2 Вынос хрома с отработанными растворами
Cr6+ 2,4г/м2 Из расчета 0,2 л/ м2
(замена раствора производится после обработки 5 м2 в литре) Cr3+ 0,1 г/ м2 Из расчета 0,05 л/ м2
(замена раствора производится после обработки 20 м2 в литре)
Суммарный вынос хрома
Cr6+ 6 г/ м2 (g/m2) Cr3+ 0,7 г/ м2 (g/m2) Расход реагентов на нейтрализацию: - пиросульфит натрия для восстановления хрома до Cr3+
20-25 г/ м2 Не требуется
- щелочь для повышения рН
35-40 г/ м2 2-2,5 г/ м2 Экологическая опасность процесса
1. Хроматирование - 0,5-0,6х106
( по Виноградову С.С.)
2. Обработка сточных вод заключается в восстановлении Cr6+ до Cr3+ пиросульфитом натрия с последующим повышением рН до 8-8,5 и отделением шлама
1. Хромитирование - 0,1х106
2. Обработка сточных вод сводится к повышению рН до 8-8,5 и удалению шлама
Количество образующегося шлама 30-50 г/ м2 5-7 г/ м2 Из приведенных данных следует, что процесс хромитирования по экологическим характеристикам существенно превосходит традиционный процесс хроматирования, а именно:
* не требуется операции восстановления Cr6+ до Cr3+ для осаждения гидроксида хрома;
* меньше расход химикатов на нейтрализацию;
* количество образующего шлама в 7-10 раз меньше;
* растворы хромитирования в меньшей степени загрязняются цинком и железом в силу их меньшей кислотности и реже нуждаются в замене.
10 . Промывка каскадная в холодной воде.
Применяется для удаления с поверхности деталей остатков химикатов после хроматирования. 11.Сушка горячим паром.
Применяется для сушки деталей.
1.3 Режим работы участка
Проектируемый гальванический участок будет работать в две смены по 8 часов в каждой, с пятидневной рабочей неделей. Продолжительность рабочей недели составляет 40 часов. Продолжительность основного отпуска рабочих и служащих составляет 28 рабочих дней (ст. 115 КЗоТ).
Рассчитаем действительный фонд работы автоматического оборудования:
Фобор = [(Дк - Дв - Дпр) ПС · С - Дп/пр · ПСп/пр · С] (1 - Zобор), (9)
где Фобор - действительный фонд работы автоматического оборудования, часы;
Дк - календарный фонд времени, дни;
Дв - общее число выходных, дни (ст. 111 КЗоТ);
Дпр - общее число праздничных дней в году (ст. 95 КЗоТ), дни;
Дп/пр. - общее число предпраздничных дней в году, дни;
ПС - продолжительность рабочей смены, часы;
ПСп/пр - сокращение продолжительности рабочей смены в предпраздничные дни на 1 час (ст. 112 КЗоТ) ;
С - число смен в рабочем дне;
Zобор - потери от номинального фонда времени на обслуживание автоматического оборудования, в процентах .
Фобор = [(365 - 2 · 52 - 11) · 8 · 2 - 8 · 1 · 2] (1 - 0,075) = 3690 часов Рассчитаем действительный фонд работы оборудования участка механической обработки:
Фмобор = [(365 - 2 · 52 - 11) · 8 · 2 - 8 · 1 · 2 ] (1 - 0,03) = 3870 часов Действительный фонд работы рабочих составляет Фраб = 1820 часов (по данным базового предприятия).
1.4 Технологический процесс.
В разделе приведены обоснования выбора технологических схем процессов цинкования , рекомендации по анализу и корректировке используемых электролитов и растворов, характерные неполадки и методы их устранения, произведено описание методов контроля качества покрытия и приборов для контроля технологических процессов.
1.4.1Выбор и обоснование технологических процессов
1.4.1.1Выбор и обоснование технологического процесса
электролитического цинкования.
Карта технологического процесса цинкования приведена в таблице 5.
Предварительная подготовка поверхности металла перед покрытием необходима для того, чтобы обеспечить прочное сцепление покрытия с основным металлом, создать условия для снижения пористости и улучшения его внешнего вида.
На деталях, поступающих в гальванический цех, всегда имеются различные загрязнения - жировые, оксидные (окалина, ржавчина) и другие. Эти загрязнения должны быть тщательно удалены, так как они препятствуют прочному сцеплению с основным металлом. Если детали плохо очищены, покрытие будет частично или полностью отслаиваться и со временем темнеть. Большинство дефектов покрытий связано с плохим качеством подготовки поверхности перед покрытием. Для нанесения покрытий допускаются детали, на поверхности которых нет раковин, окалины, ржавчины, заусенцев и других дефектов. Шероховатость покрываемой поверхности деталей должна быть не ниже 4 класса точности (по ГОСТ 2789 - 73). Для подготовки поверхности изделий перед покрытием применяют механические, химические и электрохимические способы обработки поверхности. Электрохимическое обезжиривание - способ обезжиривания металлов на катоде или на аноде в щелочном растворе под действием электрического тока. В зависимости от того, каким электродом (катодом или анодом) является изделие, обезжиривание называют катодным или анодным. Электрохимическое обезжиривание более эффективно, чем химическое, благодаря тому, что газы (водород и кислород), выделяющиеся на электродах, выполняют роль эмульгаторов, ослабляют связь жировых капель с поверхностью металла и тем самым ускоряют их удаление. При обезжиривании на катоде возможно его наводороживание, металл становится хрупким, поэтому практикуют комбинированное обезжиривание: катодное и анодное.
Травление - процесс удаления продуктов коррозии и оксидных соединений с поверхности металла путем растворения их в кислотах или растворах щелочей. Обычно пленка оксидных соединений или других продуктов коррозии образуется на поверхности металла под действием окружающей среды. В зависимости от природы металла это могут быть соединения железа, меди, цинка, алюминия и др. для травления деталей применяю раствор серной кислоты. Растворение оксидов и самого железа сопровождается протеканием следующих реакций:
FeO+H2SO4 = FeSO4+H2O (10)
Fe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2O (11)
Fe3O4+4H2SO4 = FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O (12)
Fe+H2SO4 = FeSO4+H2 (13)
Максимальная скорость растворения оксидов железа в серной кислоте наблюдается при концентрации 20 - 25% .
Электроосаждение цинка производится из электролита цинкатного цинкования. Данный электролит по рассеивающей способности уступает только цианистому, но в отличие от последнего не является токсичным. При высоких плотностях тока (при iк > 2 А/дм2) при обработке деталей на подвесках применяют перемешивание сжатым воздухом.
В состав электролита цинкатного цинкования входят окись цинка (основной компонент), едкий натр (для поддержания щелочной среды) и блескообразующие добавки.
Для сокращения расхода промывных вод после операции цинкования предусмотрена ванна улавливания. При обработке деталей на подвесках, для интенсификации процесса промывки в ванне холодной промывки производится перемешивание сжатым воздухом.
После промывки детали обрабатывают в растворе одновременного хроматирования-осветления. В состав раствора одновременного хроматирования-осветления входит хромовый ангидрид (поставщик ионов шестивалентного хрома), серная кислота (для поддержания кислой среды раствора) и азотная кислота (осветляет цинковое покрытие). В растворе протекает реакция окисления цинка и выделение водорода. Процесс протекает с понижением кислотности раствора.
В настоящее время на многих предприятиях осуществляется процесс перехода от растворов с содержанием 6-тивалентного хрома на растворы с 3-хвалентным хромом ввиду высокой токсичности первого(операция хромитирования).
После хроматирования детали промывают в холодной воде. Промывка производится в ванне каскадной холодной промывки после травления (совмещённая промывка). Для интенсификации процесса промывки (при обработке деталей на подвесках) в ванне холодной промывки производится перемешивание сжатым воздухом.
Сушка деталей производится сжатым воздухом при температуре не выше 60 °С, т.к. при более высокой температуре хроматная плёнка разрушается.
Таблица 5 - Карта технологического процесса цинкования Наименование
операции Состав раствора Режим процессаОсобые требования Наименование компонентаХимическая формулаГОСТ, ОСТ
или ТУКонцентрация, г/лТемпература,
°СПлотность тока, А/дм2Продолжи-
тельность 123456789 Обезжиривание
электрохими-
ческое на катоде
Натр едкий техн.
Тринатрийфос-
фат
двенадцати-
водный
сода кальцинирован-ная техн
Экомет П-10
NaOH
Na3PO4 · 12H2O
Na2СO3
__ГОСТ 2263-79
ГОСТ 201-76
ГОСТ 5100-85
0,8-1,25 - 10
20 - 40
20 - 40
60 - 80
2 - 4
3- 4
Sк : Sа = 1 : 2
Принудитель-
ная очистка зеркала ванны Обезжиривание электрохими-
ческое
на аноде Натр едкий техн.
Тринатрийфос-
фат
двенадцати-
водный
сода кальцинирован-ная техн.
Экомет П-10NaOH
Na3PO4 · 12H2O
Na2СO3
__ГОСТ 2263-79
ГОСТ 201-76
ГОСТ 5100-85
0,8-1,2
5 - 10
20 - 40
20 - 40
60 - 80
2 - 4
2-3
Sк : Sа = 1 : 2
Принудитель-
ная очистка зеркала ванны Промывка трехступенчатая тепло-холоднаяВода техническая H2OГОСТ 9.314-90-20 - 30
0,5 - 1
Окончание таблицы 5
123456789 ТравлениеКислота серная H2SO4ГОСТ 4204-77150-20018 - 253- 5 Промывка холодная
трехступенчатая Вода техническаяH2OГОСТ 9.314-90__18 - 25
0,5- 1
Цинкование электрохими-ческоеЦинка окись
Натр едкий
Экомет Ц1ZnO
NaOH
__ГОСТ 10262-73
ГОСТ 2263-79
10 - 17
90 - 120
0,004-0,006
18 - 35 1 - 5
13
Sк : Sа = 1:2, аноды пластинчатые Промывка улавливаниеВода техническаяH2OГОСТ 9.314-9018 - 251 - 2 Промывка холодная двухступенчатая
Вода техническая
H2O
ГОСТ 9.314-90__
18 - 25
0,5 - 1 Хромитирование Liconda 3Cr-5_________2 15 - 30 1-2 Промывка каскадная теплаяВода техническаяH2OГОСТ 9.314-90__18 - 250,5 - 1 Сушка Сушильная камера _________
50 - 60 9,5 1.
1.4.2 Анализ и корректирование электролитов. Неполадки в работе растворов и электролитов.
Приготовление и корректирование электролита цинкования. Едкий натр растворяют в 1/10 объёма ванны, в которой готовятся растворы; к нему осторожно при непрерывном помешивании добавляют рассчитанное количество окиси цинка до полного её растворения. Затем доливают воду до 3/4 объёма ванны и полученный раствор цинката натрия с избытком едкого натра фильтруют в рабочую ванну. Все добавочные компоненты растворяют отдельными порциями в небольшом количестве воды и вводят в рабочую ванну. Когда ванна цинкования не работает, происходит накопление цинка в электролите из-за химического растворения анодов. В зависимости от количества цинковых анодов в ванне и концентрации едкого натра в электролите за сутки концентрация цинка может вырасти на (0,2 - 0,5) г/дм3. Поэтому, при длительных простоях ванны цинковые аноды необходимо удалить из основной ванны. Корректирование электролита едким натром проводят путем медленного добавления холодного (300 - 400) г/дм3 раствора едкого натра при интенсивном перемешивании электролита.
Таблица 6 - Анализ электролитов цинкования.
Наименование операцииАнализируемый компонентМетод анализаПериодичность анализов 1 2 3 4 Электрохимическое обезжириваниеОбщая щелочностьКислотно-основное
титрование2 раза в неделю Травление Кислота сернаяАцидиметрический метод2 раза в неделю Цинкование Цинк и железо Комплексонометрический метод2 раза в неделю Хромитирование Композиция ЛикондаАцидиметрический метод 2 раза в неделю Таблица 7 - Неполадки в работе электролитов и способы их устранения Наименование операцииХарактер неполадокПричина неполадокСпособы устранения 1234 Цинкование
Низкая скорость образования покрытия, сильное газовыделение на катоде, хрупкость осадковПовышение содержа-ния цинка по отноше-нию к щелочи в раство-ре
Пассивация анодовДовести соотношение щело-чи и цинка в электролите до 9:1 - 10:1. увеличить площадь анодов
Зачистить аноды метали-ческой щеткой, увеличить площадь анодов Темное покрытие, особенно при низких плотностях токаНесоответствие содер-жания цинка и щелочи в электролите
Попадание примесей солей тяжелых металловДовести соотношение ще-лочи и цинка в электролите до 9:1 - 10:1
Проработать электролит током на "случайных" ано-дах при iк=0,5 - 0,8 А/дм2 Снижение концентрации цинка в электролитеНедостаточная площадь анодов.
Низкая концентрация щелочи в электролитеУвеличить количество ано-дов в ванне.
Довести концентрацию щелочи до рецептурного значения Увеличение кон-центрации цинка в электролитеБольшая анодная площадьУменьшить число анодов, заменить часть цинковых анодов стальными Обильное газовы-деление на катоде, черные пятна на деталях, отдель-ные участки без покрытияПопадание хрома в электролитПроработать электролит током на "случайных" анодах при iк=0,5 - 0,8 А/дм2. тщательно прове-рить и восстановить изо-ляцию на подвесках ХромитированиеНаличие участков, не покрытых плёнкойНекачественная промыв-ка перед пассивирова-нием
Улучшить промывку Образование коричневой легко стирающейся плёнкиУвеличение рН раствора; передержка деталей в раствореДобавить кислоту до заданного рН; сократить время выдержки 1.4.4 Контрольно-измерительные приборы, автоматизация производства Основной технической базой для создания автоматизированных систем в промышленности является Государственная система приборов (ГСП). В настоящее время номенклатура технических средств ГСП составляет более 2000 типов изделий, но охватывает лишь часть необходимых для измерения величин. Однако технические средства постоянно совершенствуются как по номенклатуре и характеристикам, так и по уровню унификации и совместимости. Обязательным условием автоматизации любого технологического процесса является оснащение их различными датчиками, исполнительными устройствами и механизмами, совместимыми с микропроцессорными системами. Кроме электрического и конструктивного сопряжений необходимо обеспечивать их соответствие по точности, быстродействию, долговечности и т. п.
Автоматизация облегчает физический труд человека, позволяет повысить производительность труда, улучшить качество выпускаемой продукции. Автоматизация облегчает умственный труд, так как передает в техническую систему выполнение многих вычислительных операций. Автоматизация имеет и социальное значение, поскольку коренным образом меняет характер труда человека: переводит труд из области физической в область интеллектуальной деятельности, то она меняет и самого человека, а значит и человеческое общество.
Применение автоматизированных систем управления в гальваническом производстве позволяет решить многие проблемы:
- повысить производительность технологического оборудования;
- улучшить качество обрабатываемой продукции;
- сократить потери от брака;
- улучшить качество обрабатываемой поверхности;
- улучшить условия труда рабочих.
Для контроля над температурой в гальванических ваннах обычно используют термометры сопротивления. Действие термометра сопровождается зависимостью омического сопротивления проводников и полупроводников от температуры. Измеряя омическое сопротивление можно определить температуру материала и окружающей среды, зная их функциональную зависимость. Термометры сопротивления по сравнению с монометрическими имеют ряд преимуществ: высокую точность и возможность передачи показаний на расстоянии нескольких датчиков к одному прибору. К материалам термометров предъявляют следующие требования:
- металл не должен окисляться и взаимодействовать с окружающей средой;
- температурный коэффициент сопротивления должен быть большим и постоянным для большинства металлов;
- должна обеспечиваться высокая воспроизводимость значений сопротивления материалов в интервале рабочих температур;
- удельное сопротивление должно быть большим.
Наиболее часто в качестве материала для термометров сопротивления используется медь и платина.
В качестве прибора для измерения температуры и ее регулирования применяется автоматический потенциометр, принцип действия которого основан на уравновешивании измеряемой термо-ЭДС разностью потенциалов, образованной вспомогательным источником тока. Спецификация приборов и средств автоматизации представлена в таблице 11 и 12.
Таблица 12- Заказная спецификация на средства автоматизации процесса цинкования
Пози-ция по схемеНаименование параметраПредельное значение параметраМесто установкиНаименование и характеристика прибора
Тип прибораКоличествоИзготови-тель или поставщикПримеча-ние На один агрегатНа все агрегаты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 - 1
температура
60 - 80Ванна катодного обезжири-вания
Термометр сопротивления платиновый
ТСП-5081-01
1
1Луцкий приборо-строитель-ный заводДля различных химических сред (щелочная) 2 - 1 температура
60 - 80Ванна анодного обезжири-вания
Термометр сопротивления платиновый
ТСП-5081-01
1
1Луцкий приборо-строитель-ный заводДля различных химических сред 3 - 1 температура
40 - 60 Теплая сту-пень кас-кадной промывки Термометр сопротивления платиновый
ТСП-5081-01
1
1Луцкий приборо-строитель-ный заводДля различных химических сред (щелочная) 4 - 1 температура
18 - 35Ванна цинкования
Термометр сопротивления платиновый
ТСП-5081-01
1
1Луцкий приборо-строитель-ный заводДля различных химических сред 5 - 1 температура
50 - 60
Сушка
Термометр сопротивления медный
ТСМ-0879
1
1Луцкий приборо-строитель-ный заводДля газо-вых и жид-ких сред 1- 2,2-2 температура 60 - 80Щит оператораАвтоматический мост, показывающий и регистрирующийКСМЗ-ПИ
Мод. 100012Завод "Теплопри
бор" г. ЧелябинскБез дополни
тельных устройств 4 - 2 температура18 - 35Щит оператораАвтоматический мост, показывающий и регистрирующийКСМЗ-ПИ
Мод. 100011Завод "Теплопри
бор" г. ЧелябинскБез дополни
тельных устройств 3 - 2температура40 - 60Щит оператораАвтоматический мост, показывающий и регистрирующийКСМЗ-ПИ
Мод. 100011Завод "Теплопри
бор" г. ЧелябинскИмеет встроенный
Пневматический пропорционально-интеграль
ный регулятор 5 - 2температура50 - 60Щит оператораАвтоматический мост, показывающий и регистрирующийКСМЗ-ПИ
Мод. 100011Завод "Теплопри
бор" г. ЧелябинскБез дополни
тельных устройств 2. Расчетная часть.
Кареточные линии являются оборудованием высокопроизводительным, применяются в крупносерийном и массовом производстве. Предназначены для обработки деталей на подвесках по одному или нескольким, не значительно различающимся технологическим процессам, с переналадкой на партию или с адресованием подвесок. Линии кареточные применяются преимущественно для нанесения гальванических покрытий. Это линии конвейерного типа, в которых движение подъемно-транспортных устройств (каретка, тележка) осуществляется последовательно в одном направлении по замкнутому овалу, а технологические позиции расположены в последовательности выполнения технологического процесса. Линия содержит ряд ванн, расположенных по овалу, тележки, каретки с подвесками, сушильную камеру и несколько свободных позиций, предназначенных для загрузки-выгрузки подвесок или работы перегрузчика. Между рядами ванн на металлоконструкции расположены механизмы для подъема-опускания кареток и горизонтального перемещения тележек.
Вертикальное перемещение кареток с подвесками производится общей рамой (мостом) с помощью механизма подъема моста. В зонах загрузки и выгрузки многопозиционных ванн на подъемном мосту устанавливаются механизмы, с помощью которых берутся и ставятся каретки.
Перемещение кареток вдоль линии осуществляется толкающими штангами механизма горизонтального перемещения, передвигающими тележку с каретками на один шаг. При этом перемещение тележек в зонах перекидки подвесок из ванны в ванну происходит на большую величину, чем перемещение на шаг в многопозиционных ваннах.
Производительность кареточных линий (м2/ч):
* до 75 - для электрохимических процессов;
* до 100 - для химических процессов.
2.1.1 Расчет автоматического оборудования для линии цинкования. В зависимости от годовой программы и размеров детали выбираю тип приспособления - подвеска.
Годовая программа без учета брака, м2 100000
С учетом брака 1% ,м2 110000
Принимаю загрузку на подвеску 0,9м2 и ее размеры: 600х600 мм, количество катодных рядов n=1.
Определяю расчетный ритм автомата, мин:
, (15) где - эффективный фонд времени работы оборудования, ч; - загрузка на подвеску, м2; - годовая программа, м2.
Время на основную технологическую операцию:
, (16) где - толщина покрытия, мкм;
- плотность осаждаемого металла, г/см3;
- катодная плотность тока, А/м2;
- электрохимический эквивалент, г/А·ч;
- выход по току, доли единиц;
Принимаем принятый ритм автомата:
Rпр=Rрасч*(0,8-0,9) (17)
Rпр=1,82*(0,8-0,9)=1,6мин Таблица 13 - Технологический процесс цинкования
m=τ0/RпрВремя,мин Электрохимическое обезжиривание на катоде34 Электрохимическое обезжиривание на аноде23 Промывка каскадная трехступенчатая ТХХ11 Травление45 Промывка какскадная
холодная 1
1
Цинкование813 Промывка-улавливание (2 шт)11 Промывка каскадная
холодная 1
1
Хромитирование 11 Промывка каскадная теплая11 Сушка69,5 Рабочий ритм автомата:
Rраб=Ʈобр/m=12,9/8=1,61мин Коэффициент загрузки:
К=Rраб/Rрасч=1,61/1,82=0,89. Часовая производительность автомата, м2/мин:
(18) Годовая производительность, м2/год:
(19) Составим компоновку и рассчитаем длину линии цинкования.
Рассчитываем расстояние между звездочками:
(20) где - общее количество ванн в линии, включая сушильную камеру;
- количество многопозиционных ванн;
- количество позиций на закруглении линии (для подвесок длиной 0,6 м: 2 позиции);
- нормальный шаг (расстояние между центрами крайних подвесок в соседних ваннах), м;
- укороченный шаг (расстояние между центрами подвесок в многопозиционных ваннах, сушильной камере), м;
- сумма позиций в многопозиционных ваннах, сушильной камере.
Рассчитываем длину однопозиционной ванны:
(21) где - ширина борта ванны (=0,07 м) [3, с.13].
Рассчитываем длину многопозиционной ванны:
(22) Ванна травления ; Сушка ; Ванна цинкования:
(23) где - длина прямого участка, м;
- длина закругленного участка, м.
Длина прямого участка:
; Длина закругленного участка:
(24) где - средний радиус закругления, м.
(25) где - расстояние между рядами ванн, м (=1,9 м);
- ширина ванны, м (=1,1 м).
Рассчитываем длину линии:
(26) где - ширина настила, м (=1 - 1,2 м):
Рассчитываем ширину автомата без учета выступающих конструкций сушильной камеры:
2.1.2 Расчет автоматического оборудования для линии фосфатирования. В зависимости от годовой программы и размеров детали выбираю тип приспособления - барабан.
Годовая программа без учета брака, м2 140000
С учетом брака 1% ,м2 141400
Принимаю загрузку в барабан 2,156 и его размеры: 340х1140 мм, количество катодных рядов n=1.
Определяю расчетный ритм автомата, мин:
, (27)
где - эффективный фонд времени работы оборудования, ч; - загрузка в барабан, м2; - годовая программа, м2.
Принимаем принятый ритм автомата:
Rпр=Rрасч*(0,8-0,9) (28)
Rпр=3,41*(0,8-0,9)=3,1мин Таблица 14 - Технологический процесс фосфатирования.
m=τ0/RпрВремя,мин Химическое обезжиривание6 15 Промывка каскадная трехступенчатая ТТТ11 Нитритная обработка1
2
фосфатирование1030 Промывка каскадная трехступенчатая1
1
Пропитка фосфатной пленки13 Ванна для стекания раствора пропитки25
Сушка820 Рабочий ритм автомата:
Rраб=Ʈобр/m=30/10=3мин (29)
Коэффициент загрузки:
К=Rраб/Rрасч=3/3,41=0,88. (30) Часовая производительность автомата, м2/мин:
(31) Годовая производительность, м2/год:
(32) Составим компоновку и рассчитаем длину линии фосфатарования.
Рассчитываем расстояние между звездочками:
(33) где - общее количество ванн в линии, включая сушильную камеру;
- количество многопозиционных ванн;
- количество позиций на закруглении линии (для подвесок длиной 0,6 м: 2 позиции);
- нормальный шаг (расстояние между центрами крайних подвесок в соседних ваннах), м;
- укороченный шаг (расстояние между центрами подвесок в многопозиционных ваннах, сушильной камере), м;
- сумма позиций в многопозиционных ваннах, сушильной камере.
Рассчитываем длину однопозиционной ванны:
где - ширина борта ванны (=0,07 м) .
Рассчитываем длину многопозиционной ванны:
(34) Ванна химического обезжиривания:
; Сушильная камера: ; Ванна цинкования:
(35) где - длина прямого участка, м;
- длина закругленного участка, м.
Длина прямого участка:
; Длина закругленного участка:
(36) где - средний радиус закругления, м.
(37) где - расстояние между рядами ванн, м (=1,9 м);
- ширина ванны, м (=1,1 м).
Рассчитываем длину линии:
(38) где - ширина настила, м (=1 - 1,2 м):
Рассчитываем ширину автомата без учета выступающих конструкций сушильной камеры:
(39) Расчет барабана
Объем шестигранного барабана:
, (40) где R - радиус описанной окружности;
1 - длина барабана;
Насыпной объем деталей:
, (41) где mд - масса деталей, загружаемых в барабан, кг; ρд - плотность цинкового сплава, кг/м2.;
.
Коэффициент заполнения барабана:
; (42) .
Принимаем коэффициент заполнения равный 0,37.
Высота загрузки деталей:
; (43) дм.
Полная площадь стенок барабана:
; (44) м2.
Ограниченная площадь:
; (45) м2.
Таблица 15-Технические характеристики ванн процесса цинкования.
Назначение ванныКол-во
пози-ций в
ваннеВнутрен-ние раз-меры ванн, ммКол-во ванн в
линииРабочий
объем
ванны, м3Условия работыОсобые требования Наг-ревОхлаж-дениеПодвод воздухаВентиля-цияФуте-ровка 1234567891011 Ванна электрохимии-ческого обезжирива-ния на катоде
3
2160х800х
1500
1
2,99
+
-
+Двухсторонние борто-вые отсосы
-Принудительная очистка зеркала ван-ны Ванна электрохимии-ческого обезжирива-ния на аноде
21460х800х
1300
1
1,37
+
-
+Двухсторонние борто-вые отсосы
-Принудительная очистка зеркала ван-ны Ванна каскадной промывки трехступенчатая ТХХ1760х800х
100021,68+/__+__Перемешивание сжатым воздухом Ванна травления
32160х800х
1500
1
2,99
-
-
-Двухсторонние борто-вые отсосы_ _ Ванна цинкования
89760х800х
1500
1
-
+
+Двухсторонние борто-вые отсосыПлас-тикатПеремешивание сжатым воздухом Ванна улавливания
2760х800х
100020,55----- _ Ванна хромитирова-ния
1760х800х
1000
1
0,55
-
-
-Двухсторонние борто-вые отсосыПлас-тикат _ Сушка 64,26х800х
1000
13,4+---- _ Таблица 16-Технические характеристики ванн процесса химического фосфатирования.
Назначение ванныКоличество пози
ций в ваннеВнутренние размеры ванн, мм.Количество ванн в линии Рабочий объем ванны, м3. Условия работы Особые требования НагревОхлаждениеПодвод воздухаВентиля
ция Футеровка 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Ванна
химического обезжирива
ния 6 42606301000 1 2,15 + - _Двухсторонние бортовые отсосы _ _ Ванна трехступенчатой каскадной промывки (теплая) 1
16006301000
2 0,8 + - + - - _ Ванна нитритной
обработки 1
16006301000 1 0,8 + - -Двухсторонние бортовые отсосы - _ Ванна фосфатиро
вания 10120006301000 1 6,048 + - - Двухсторонние бортовые отсосы - _ Ванна пропитки фосфатной пленки 1
16006301000
1 0,8 + - + - -
_ Ванна стекания 214306301000 1 0,72 - - - _ _ _ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 сушка 1 5660630
1000 1 2.85 _ _ + _ _ _ 2.2 Источники постоянного тока.
Напряжение на электролизере с нерастворимым анодом Uв рассчитывается
по уравнению:
(46) где и - равновесные потенциалы соответственно анода и катода, В;
и - перенапряжение соответственно для анода и катода, В;
- перенапряжение электролита, В;
- коэффициент, учитывающий падение напряжения в проводниках первого рода, 1,1 - 1,15 В [2, с.6].
Разность между равновесными потенциалами анода и катода:
(47) При электролизе с растворимым анодом разность между равновесными потенциалами анода и катода равна нулю. Расчет падения напряжения в электролите ведут по формуле:
(48) где - плотность тока, А/м2 ;
- удельное электросопротивление электролита, Ом*м;
- расстояние между электродами, м;
- коэффициент газонаполнения.
Выбор выпрямительного агрегата производится с учетом напряжения на ванне и максимальной силы тока:
(49) где - коэффициент падения напряжения в шинах (=1,1).
1) Расчет выпрямителя для ванны электрохимического обезжиривания.
Сила тока на ванну:
(50) где - максимальная плотность тока, А/м2;
- поверхность загрузки ванны, м2
- единовременная загрузка на подвеску, м2;
- количество катодных рядов, шт.;
- количество позиций в ванне, шт.
Падение напряжения в электролите.
Т.к. соотношение площадей катода и анода не 1:1, то при расчетах используют проходную плотность тока:
iпр=(ia-ik)1/2=(200*400)1/2=282,84 А (51)
Падение напряжения на ванне:
где 0,27 и 0,5 - перенапряжение водорода и кислорода соответственно;
0,45 0,22 - катодный и анодный потенциал (методические указания 2571, с.8, табл.3).
Напряжение на источнике тока:
(52)
Выбор выпрямительного агрегата производится с учетом напряжения
на ванне и максимальной силы тока.
Выбирается выпрямительный агрегат Пульсар [Про]-1250/12-54
КПД: 85-93
Коэффициент мощности: 0,92
Номинальный выпрямленный ток: 1600 А
Номинальное выпрямленное напряжение: 12 В
Потребляемая мощность: 22 кВт Расход воды на охлаждение 0,48 м3/ч
Характеристика источников тока приведена в таблице 17.
Таблица 17 - Источники постоянного тока
Наименова-
ние автоматаНазна-
чение
ванны№
по плануКол-во
ваннТребуемые
параметрыХарактеристика принятого источника Сила тока, АНап-
ряже-
ние, ВНаиме-
нованиеТипСила тока,
АНапряже-
ние,
ВМощность,
кВтТип охлаждения 123456789101112 Автоматиче-
ская линия цинкования Ванна электрохими
чес-
кого обез-
жиривания
2
720
7,9Выпря-митель-
ный агрегатПуль-
сар
[Про]
1600
12
22
водный Ванна цинкования
1
3600
4,31Выпря-
митель-
ный агрегатПуль-
сар
[Про]
[Р]
6000
12
54
водный 2.3 Вспомогательное оборудование.
Использование централизованной системы приготовления, раздачи и корректирования электролитов делает необходимым применение вспомогательного оборудования.
Централизованные системы приготовления, раздачи и корректировки растворов применяются для автоматических линий. Данная система позволяет стабилизировать состав раствора, снизить количество вспомогательных рабочих, повысить культуру производства.
Централизованно раздаются растворы обезжиривания, травления, активации, растворы покрытий. Для приготовления растворов покрытий предусмотрены ванны приготовления и запасная емкость. Корректируемый раствор готовят в ванне приготовления в виде концентрата и насосом - дозатором перекачивается в запасную емкость.
Кислоты хранят в специальных сборниках, специальных помещениях, кислотохранилищах. Кислотохранилище выделяется в отдельное помещение из-за выделения ядовитых веществ и возможности пролива. На каждый вид кислоты выделяется два сборника: один рабочий, другой аварийный.
Объем сборника рассчитывается по формуле:
(53)
где G - годовой расход кислоты, кг
H - норма запаса хранения, 3 - 5 суток;
T - действительный годовой фонд работы в днях, 250 дней;
- плотность кислоты, кг/дм3.
Запасные емкости применяются для слива растворов из ванн покрытий автоматических линий с целью их корректировки. Объем емкости выбирают с учетом ее заполнения на 0,75 - 0,8. Объем ванны приготовления должен быть не менее 10 - 15% от объема ванны покрытия. Если в линии несколько ванн, то объем ванны приготовления 10 - 15% от суммы всех ванн. В ванне приготовления готовят концентраты (т.е. растворы, в которых концентрация компонентов основной ванны в 2 - 3 раза превышает концентрацию компонента в каждой ванне).
Фильтровальные установки могут быть периодическими или непрерывными. Производительность фильтра определяется скоростью фильтрации и характеристикой фильтра. Для растворов для защитных покрытий скорость фильтрации - один объем в час, для защитно-декоративных покрытий - три объема в час.
Буферные емкости предназначены для непрерывной очистки растворов обезжиривания от масла, жира. На каждую ванну обезжиривания ставится своя буферная емкость.
Растворы обезжиривания готовят в виде концентратов, в которых концентрации компонентов в 2 - 3 и больше превышают концентрацию компонентов в растворе в специальных ваннах приготовления. Количество ванн приготовления зависит от разнообразия состава раствора. В состав входят: NaOH, Na2CO3, Na3PO4, Na2SiO3 и другие. Отдельные составляющие готовят в виде концентратов в емкостях растворения, которые должны быть общими для всех видов покрытия.
Установка растворения NaOH работает следующим образом
Барабан с каустической содой при помощи захвата транспортируется электроталью к станку для вырезания днищ и устанавливается на призмах поворотного стола. После закрепления барабана вращением маховика механизм вырезания днищ подводится к днищу барабана. Днище вырезается.
При помощи тали электрической и захвата барабан с каустической содой переносится со станка в растворитель и укладывается на седловинах. Затем крышки растворителя закрываются. После открытия вентиля растворитель заполняется водой. После наполнения растворителя водой включением насоса осуществляется циркуляция растворяющейся жидкости, которая через форсунки подается в зону растворения, осуществляя при этом струйный размыв твердой каустической соды. После приготовления раствора его перекачивают в емкость-накопитель.
Принцип работы установки для растворения хромового ангидрида аналогичен работе для установки растворения NaOH. Только вскрытие барабана происходит в самой установке с помощью сжатого воздуха. Для концентрированного хромового ангидрида (600г/л) перекачки в емкость для хранения нет, ее перекачивают сразу в ванну приготовления или запасную емкость. При выборе вспомогательного оборудования предпочтение отдается стандартизованному, нормализованному и серийно выпускаемому оборудованию. В особых случаях оборудование проектируют из унифицированных узлов деталей.
Спецификация вспомогательного оборудования приведена в таблице 18.
Таблица 18 - Спецификация вспомогательного оборудования
№
по
плану Наименование оборудованияХарактеристика оборудованияКоличество, шт. 1234 1Емкость для растворения NaOHЕмкость стальная, сварная с крышкой; рабочий объем 1,005 м3; температура 60 ºС; расход пара 97 кг/ч; габаритные размеры 164510301634 мм.
1 2Емкость для хранения NaOHЕмкость стальная, сварная с крышкой; рабочий объем 1,2 м3; температура 90 ºС; расход пара 220 кг/ч; габаритные размеры 161514001280 мм.1 3,4Емкость для растворения солей для обезжиривания (Na3PO4, Na2CO3,) Емкость стальная, сварная с крышкой и мешалкой; рабочий объем 0,56 м3; температура 60 ºС; расход пара 40кг/ч; габаритные размеры 97311001933 мм.
2 5
Емкость для приготовления раствора обезжиривания Емкость стальная, сварная с крышкой и мешалкой; рабочий объем 3 м3; темпе-ратура 90 ºС; расход пара 170 кг/ч; га-баритные размеры 270014002312 мм. 1 6,7Емкость для хранения и раздачи серной кислоты, запасная емкостьСборник чугунный эмалированный с нижним спуском (СЧЭН) рабочий объем 0,4 м3;габаритные размеры 11051270 мм (диаметрвысота)2 8Емкость для приготовления раствора цинкованияЕмкость стальная, сварная с крышкой, перемешиванием, футерованная плас-тикатом ; рабочий объем 2 м3; темпера-тура 70 ºС; расход пара 123,8 кг/ч; га-баритные размеры 32509202150 мм1 9Буферная емкость для раствора обезжириванияТип 1.Масса 202 кг. Габаритные разме-ры 45006651170
1 10Запасная емкость для раствора цинкованияРезервуар горизонтальный с плоским днищем, футеровка - полуэбонит. Объем номин./ полезный 31,4/25 м3. Габаритные размеры 1100015001900 мм 3
11Емкость для растворения композиции Фосфотех Ц1"
Емкость стальная, сварная с крышкой и мешалкой; рабочий объем 0,56 м3; температура 60 ºС; расход пара 40кг/ч; габаритные размеры 97311001933 мм.1 12Емкость для растворения композиции Волгол-300Емкость стальная, сварная с крышкой и мешалкой; рабочий объем 0,56 м3; температура 60 ºС; расход пара 40кг/ч; габаритные размеры 97311001933 мм.1 Насос - дозаторМощность 3 кВт/ч9 Насос - центробежныйМощность 2,8 кВт/ч6 Таблица 19 - Расчет потребного количества автоматов и полуавтоматов для процесса цинкования
№
По
плану
Наименова-
ние
автомата, его тип
Габа
риты
подвески
Загруз
ка на 1
подвес
ку, м2
Кол-во
катод-ных
рядовКол-во
одновременно
выдаваемых
подвесок
Ритм расчетный,
мин
Ритм рабо-
чий, минПроизво-
дительность автомата, м2/год, м2/час
Коэффи-циент загрузки
Габаритные размеры оборудования, м 1234567891011 Автоматичес-кая линия цинкования на подвесках 600
х
600
0,9
1
2
1,82
1,61
123 950
33,5
0,89
18,6х5,6 Таблица 20 - Расчет потребного количества автоматов и полуавтоматов для процесса фосфатирования
№
По
плану
Наименова-
ние
автомата, его тип
Габа
риты
бара
бана
Загруз
ка на 1
подвеску, м2
Кол-во
катод-ных
рядовКол-во
одновременно
выдаваемых
барабанов
Ритм расчетный,
мин
Ритм рабо-
чий, минПроизво-
дительность автомата, м2/год, м2/час
Коэффи-циент загрузки
Габаритные размеры оборудования, м 1234567891011 Автоматичес-кая линия фосфа
тирования в барабане
340
х
1140
2,156
1
2
3,41
3,0
155 400
42
0,91
18,6х5,6 2.4 Энергетические затраты участка.
2.4.1 Электрическая энергия
Потребляемая мощность проектируемых участков определяется для каждой линии суммированием мощностей индивидуальных источников тока гальванических ванн, электроподогревателей и умножением на коэффициент (1,2 - 1,4), учитывающий дополнительный расход электроэнергии (освещение, вентиляция, привод гальванической линии и т.д.).
Годовые затраты электрической энергии определяют умножением потребляемой мощности на годовой фонд времени оборудования с учетом коэффициента его загрузки.
Удельные затраты электроэнергии на единицу покрытия данного вида определяются делением годовых затрат электрической энергии данной линии на годовую программу.
Электричество расходуется на (кВт):
Выпрямитель для обезжиривания 52
Выпрямитель для цинкования 54
Сушка 1,5
Насос - центробежный 6 шт. 2,8
Насос - дозатор 9 шт. 3
Результаты расчета представлены в таблице 21.
Таблица 21- Затраты электрической энергии
Вид покрытияГодовая программа,
м2Потребляемая
мощность,
кВт*чГодовые
затраты,
кВт·чУдельные затраты,
кВт·ч/м2 12345 Цинкование 110000113,34192103,81 Фосфатиро-вание1414008,832 5600,23 2.4.2 Водоснабжение.
Вода расходуется в основном на промывку деталей. Расход воды на составление растворов является периодическим и составляет небольшую часть общего расхода. Основное назначение промывки - снижение концентрации раствора на поверхности обрабатываемых деталей, выносимого из технологических ванн. Существует две схемы промывки: одноступенчатая и многоступенчатая. Одноступенчатая промывка применяется в тех случаях, когда растворы имеют низкую концентрацию или после какой-то операции не требуется тщательной промывки. Многоступенчатую промывку применяют после химического или электрохимического обезжиривания, перед нанесением покрытий в кислых электролитах, после анодного окисления, химического оксидирования стали, электрохимического полирования, в других случаях.
Многоступенчатая промывка делится на прямоточную и противоточную. Методы промывки могут быть различными: погружной, струйный и комбинированный. При обработке деталей на подвесках, имеющих пазы, углубления и т. п., а также при обработке деталей насыпью применяется погружной способ; при обработке деталей простой конфигурации - струйный; при обработке деталей сложной конфигурации без пазов и углублений и после обработки в трудносмываемых растворах - комбинированный.
Расчет воды на промывку производится с использованием критерия промывки по ГОСТ 9.305-84. Расход воды на приготовление и корректировку электролитов принимают в количестве 15-20 % от расхода воды на промывку.
Удельный расход воды на промывку:
(54) где - количество промывных ванн с самостоятельной подачей воды;
- удельный вынос электролита (раствора) поверхностью детали, л/м2 [2, с.15, табл.9];
- критерий окончательной промывки деталей;
N - количество ступеней промывки.
Критерий окончательной промывки К0, показывающий во сколько раз снизить концентрацию основного компонента электролита (раствора), выносимого поверхностью деталей до предельно допустимого значения в последней - ванне данной операции промывки, вычисляют по формуле:
(55) где - концентрация основного компонента в электролите, применяемой для операции, после которого производится промывка, г/л;
- предельно допустимая концентрация основного компонента в воде после операции промывки, г/л [2, с.15, табл.10].
Если перед промывкой проводят улавливание электролита, то величину К0 уменьшают введением коэффициентов: 0,4 -при одной ванне улавливания; 0,15 - при двух ваннах улавливания; 0,06 - при трех ваннах улавливания.
Часовой расход воды:
(56) где Пч - часовая производительность автомата, м2/ч.
Годовой расход воды:
(57) где - эффективный фонд времени работы оборудования, ч;
- коэффициент загрузки оборудования.
Годовой расход воды на охлаждение ванны:
(58) где - расход воды на охлаждение ванны, л/ч.
(59) где - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг·0С) (=4,187 кДж/(кг·0С));
- плотность воды, кг/м3 (=1150 кг/м3);
- температура воды на входе в теплообменный аппарат, 0С;
- температура воды на выходе из теплообменного аппарата, 0С.
Расход воды на охлаждение выпрямителей Gгод(в) берем по паспортным данным на выпрямители.
Общий годовой расход воды:
(60) С учетом расхода воды на прочие нужды увеличивается на 20 - 30 %, т.е. К=1,2...1,3.
Расчет воды на промывки после электрохимического обезжиривания:
(61) где - коэффициенты пересчета щелочных компонентов на NaOH.
Критерий окончательной промывки:
Для наиболее часто встречающихся схем промывок расчет часового расхода воды проводят по формулам из [2, с.16, табл. 11].
(62) Аналогично рассчитывается расход воды после других промывок.
Часовой расход воды на промывки(для э/хобезжиривания):
(63)
Годовой расход воды на промывку после э/х обезжиривания:
Общий годовой расход воды для процессов фосфатирования и цинкования:
Gг=535,046+349,72+473,27+661,89+821,1+751,78=3592,81 м3/год. Расчет воды на промывки для каждой операции процессов цинкования и фосфатирования представлен в таблице 22,23 и 24.
Таблица 22 - Расход воды на промывки для процесса цинкования.
№
по
плану Назначение промывкиКоличество потребителейУдельный вынос раствора,
л/м2Критерий отмывкиЧасовая производительность по покрытию, м2/чУдельный расход воды,
лм2Часовой расход воды,
лм2/чКачество воды 123456789 После электрохими
чес-
кого обезжиривания 2
0,3
528
33,5
4,85
162,48Техническая После травления10,2400033,53,17106,2Техническая Цинкование 10,3136533,54,29143,72Техническая Хромитирова
ние10,340033,56201Техническая Таблица 23 - Расход воды на промывки для процесса фосфатирования.
№
по
плануНазначение промывкиКоличество потребителейУдельный вынос раствора,
л/м2Критерий промывкиЧасовая производительность по покрытию, м2/чУдельный расход воды,
л/м2·чЧасовой расход воды,
л/чКачество воды 1234567 89 После химического обезжирива-ния1
0,6
1028
42
6,06
254,33Техническая После фосфатирова-
ния 10,42596425,5230,89Техническая Таблица 24- Годовой расход воды.
Вид покрытияГодовая программаФонд времени,чГодовой расход воды, м3Удельный расход
воды, м3/м2 1234 Цинкование110 00037002019,930,018 Фосфатирование1414003700771,390,0055 2.4.3 Расход сжатого воздуха
Сжатый воздух используется для интенсификации основного процесса, для улучшения отмывки деталей, для улучшения отрыва жировых загрязнений в ваннах химического и электрохимического обезжиривания, для улучшения снятия травильного шлама, для улучшения растворения в ваннах приготовления.
Расчет сжатого воздуха производится по формуле:
(64) где - норма расхода сжатого воздуха на 1 м3 вместимости ванны;
- объем ванны, м3;
- количество катодных рядов.
Расчет сжатого воздуха на операцию промывки для процесса цинкования:
Расчет сжатого воздуха на операцию сушки для процесса фосфатирования:
Результаты расчета сжатого воздуха представлены в таблице 25.
Таблица 25 - Расход сжатого воздуха для процессов цинкования и фосфатирования.
№
по плануГодовая программа, кв.м.Характеристика потребителяКол-во потре-
бителейЧасовой расход м3/чГодовой фонд времени чГодовой расход, м3Удельный расход, м3/м2 1234567 110 000Промывка1066,003 7002442002,22 э/х обезжирива-
ние 252,323 7001935841,76 цинкование1112,43 7004160283,78 141400сушка134,237001265400,90 2.4.4 Расход пара
В гальванических производствах пар используют в основном для предварительного разогрева растворов, для поддержаниятребуемой температуры растворов во время работы, в сушильных камерах и вспомогательном оборудовании.
Расход пара на разогрев растворов рассчитывают по укрупненным показателям. При этом учитываем число разогревов в год, которое определяется делением фонда времени работы оборудования с учетом коэффициента загрузки на число часов работы в день.
Расчет расхода пара на поддержание рабочей температуры во время работы ванны проводим на основе расчета теплового баланса ванны.
Тепловой баланс процесса цинкования: (65) где - общий расход тепла, кДж/ч;
-тепловые потери открытым зеркалом электролита ванны, кДж/ч;
- тепловые потери через стенки ванны, кДж/ч;
- расход тепла на нагрев деталей, загружаемых в ванну, кДж/ч;
- расход тепла на нагрев вновь поступающего электролита, кДж/ч;
- расход тепла на нагрев воздуха для перемешивания, кДж/ч;
- тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока
через электролит, кДж/ч;
- поправочный коэффициент, учитывающий неподдающийся
расчету расход тепла, (=1,1).
При отрицательном значении величины раствор необходимо нагревать, при положительном значении - охлаждать.
Тепловой баланс для ванны электрохимического обезжиривания
с рабочей температурой 80 0С.
Тепловые потери открытым зеркалом электролита ванны определяются
по формуле:
(66) где - площадь поверхности открытого зеркала электролита, м2;
- удельные потери с 1 м2 поверхности открытого зеркала электролита, кДж/(м2·ч) (=38,54 МДж/(м2·ч)) [1, с.128, рис.1].
Скорость движения воздуха над ваннами без вентиляции принимается 0,3 м/с, над ваннами с вентиляцией 0,5 м/с.
Тепловые потери через стенки ванны определяются по формуле:
(67) где - площадь поверхности стенок и дна ванны, м2;
- удельные тепловые потери через 1 м2 поверхности стенок и дна ванны, кДж/(м2·ч) (=3014,5 кДж/(м2·ч)). (68) где l, b, h - геометрические размеры ванны, м.
Q2=11,84*3014,5=35691,68 кДж/ч
Расход тепла для нагрева деталей, загружаемых в ванну, определяется по формуле:
(69) где - масса деталей, загружаемых в ванну, кг/ч;
- удельный расход тепла на нагрев деталей, кДж/ч (=20 кДж/кг при tн=20 ºС) (70) где m - масса одной детали, кг;
n - количество деталей на подвеске, шт
Q3=0, т.к. детали перед поступлением в ванну не нагревают. Расход тепла на нагрев вновь поступающего электролита определяется
по формуле:
(71) где - объем электролита поступающего в ванну, м3/ч;
- удельный расход тепла, кДж/м3. Определяется в зависимости
от конечной и начальной температуры воздуха и удельной плотности электролита. Циркуляции электролита нет, Q4=0. Расход тепла на нагрев ванны для перемешивания сжатым воздухом определяется по формуле:
(72) где - масса воздуха для перемешивания электролита, кг;
- удельный расход тепла на нагрев 1 кг воздуха, кДж/кг.
Масса воздуха рассчитывается по формуле:
(73) где 1,29 - удельная плотность воздуха при стандартных условиях, кг/м3;
12,0 - расход сжатого воздуха на 1 м3 вместимости ванны, м3
(2571, c.15 таблица 9);
Vв - вместимость ванны, м3.
q5=2580 кДж/м3
Q5=46,29*2580=119428,2 кДж/ч
Количество тепла, выделяющееся в течение 1 часа при прохождении электрического тока через электролит, следует определятьпо формуле:
(74) где - сила тока, А;
- напряжение на ванне, В;
- тепловое напряжение разложения соответственно для 1, 2, ... , n - го параллельно протекающего электрохимического процесса,В;
- выход по току соответственно для 1, 2, ... ,
n - го параллельно протекающего электрохимического процесса, долей единицы.
При практических расчетах количество тепла, выделяющеесяпри прохождении электрического тока, следует принимать: Для нерастворимых анодов:
(75) Для растворимых анодов:
(76) Расчет расхода подводимого тепла для ванны электрохимического обезжиривания:
Q=(-66674,2-35691,68-119428,2+17210,88)*1,1=-225041,52 кДж
Q < 0 → ванну необходимо нагревать.
Тепловой баланс для ванны цинкования с рабочей температурой
18-35 0С.
Расход подводимого и отводимого тепла рассчитывается по формуле:
(77)
Q1 ,Q2 ,Q3 = 0, т. к. электролит работает при 20-300С
Q4= 0, т. к. циркуляции электролита нет.
Расход тепла на нагрев воздуха для перемешивания:
Где 161,54 кДж/кг - удельный расход на нагрев 1 кг воздуха [нормы, с.125].
Количество тепла, выделяющееся в течение 1 часа при прохождении электрического тока через электролит, следует определять по формуле:
(78)
Расход подводимого тепла для ванны цинкования:
Расчет температуры, на которую ванна нагреется в течение часа:
Ванна нагревается на 0,910С в час,за две смены ванна нагревается на 14,60С,охлаждения не требуется.
Расход тепла на нагрев ванны.
(79) где - тепло на нагрев материала корпуса ванны, кДж;
- тепло на нагрев материала футеровки, кДж;
- тепло на нагрев электролита (раствора), кДж;
- тепловые потери открытым зеркалом электролита ванны, кДж/ч;
- тепловые потери через стенки ванны, кДж/ч.
(80) где - удельная теплоемкость материала ванны, кДж/(кг·ºС);
- площадь стенок и днища ванны, м2;
- толщина стенок и днища ванны, м;
- плотность материала ванны, кг/м3;
- разность рабочей и начальной температур, ºС.
Q2 рассчитывается также в соответствии с формулой для Q1,но для материала футеровки.
(81) где - удельная теплоемкость электролита (раствора), кДж/(кг·ºС) (=4,13 кДж/(кг·ºС)) [2, с.20 табл.13];
- рабочий объем электролита (раствора), м3;
- плотность электролита (раствора), кг/м3 (=1060 кг/м3)
[2, с.20 табл.13].
Расход тепла на нагрев ванны электрохимического обезжиривания.
Расход тепла на нагрев ванны производится по формуле:
(82)
Тепло на нагрев материала корпуса ванны:
Тепло на нагрев материала футеровки =0, ванна из углеродистой стали, ванну не футеруют.
Тепло на нагрев электролита (раствора):
Расход тепла на нагрев ванны цинкования.
Ванна цинкования работает при комнатной температуре, следовательно, в нагреве не нуждается.
1) Расчет греющей площади змеевика.
Для определения греющей площади поверхности нагревательного элемента сравнивают площади греющих поверхностей, необходимых для нагрева ванны до рабочей температуры и для поддержания
рабочей температуры ванны, и выбирают наибольшую.
Площадь греющего элемента при нагреве:
(83) где - тепло на нагрев ванны с учетом времени разогрева, кДж;
- коэффициент теплопередачи через стенку нагревателя от пара к раствору, Вт/(м2·ч·ºС). Коэффициенты теплопередачи можно брать в пределах от 814 до 3489 Вт/(м2·ч·ºС).
- средняя разность температур в период нагрева, ºС.
(84) где и - соответственно рабочая и начальная
температура раствора, ºС;
- температура насыщенного пара, 130 ºС.
Площадь поверхности греющего элемента для поддержания
рабочей температуры раствора рассчитывается по формуле , только средняя разность температур в период работы tср(раб)
определяется как:
(85) Длина змеевика:
(86) где - площадь поверхности теплообмена, м2;
- наружный диаметр трубы змеевика, м.
Расчет греющей площади змеевика для ванны электрохимического обезжиривания.
Площадь греющего элемента при нагреве:
(87)
Qн берется с учетом времени разогрева 2 часа. Средняя разность температур в период нагрева, ºС:
Средняя разность температур в период работы:
Площадь греющего элемента при работе:
выбираем наибольшую, следовательно греющая площадь поверхности нагревательного элемента S=2.13м2
Длина змеевика:
Расчет расхода пара.
Расчет расхода пара на нагрев ванны Gн и поддержания рабочей температуры Gр производится по формуле:
(88) где - количество тепла на нагрев ванны или на поддержание
рабочей температуры, кДж;
r - скрытая теплота парообразования, кДж/кг (2 164,6 кДж/кг).
При расчете расхода пара на поддержание рабочей температуры электрохимической ванны по справочным данным, величину расхода пара Gp уменьшают на величину, учитывающую выделяющееся Джоулевое тепло:
(89) где - удельная норма расхода пара, кг/(м3·ч);
- объем ванны, м3;
- количество выделившегося джоулева тепла, кДж.
Число разогревов в год:
Расход пара на ванну электрохимического обезжиривания.
Расход пара на нагрев ванны:
Расход пара на поддержание рабочей температуре:
G > 0 → требуется дополнительный подвод тепла.
Годовой расход пара:
(90)
Результаты расчетов расхода пара представлены в таблице 26 .
Суммарные затраты пара представлены в таблице 27.
Таблица 26- Расход пара.
№
по
плануХарактеристика
потребителя
Кол-во
Потре-бителейРасход пара на разогревРасход пара на работу Удель-ный
рас-
ход,
кг/м3·чРас-
ход
часо-
вой,
кг/чЧисло разо
гре-
вов в
годГодо-
вой рас-
ход,
кгУдель-ный рас-
ход,
кг/м2Удель-ный рас-
ход,
кг/м3·чЧасо-
вой расход,
кг/чГодо-
вой фонд време-
ни,
чГодо-
вой расход,
кгУдель-ный расход,
кг/м2 12345678910111213 Цинкование Ванна э/х обезжиривания
на катоде,V=2,99м3,t=800C,τ=2 ч170418,62501046500,9522,5-3 700-- Ванна э/х обезжиривания на аноде, V=1,37м3,t=800C,τ=2 ч170191,8250479500,4322,5-3 700-- Ванна трехступенчатой каскадной промывки ТХХ, V=0,55м3,t=600C,τ=2 ч147,552,252501306230,1215,527,093 7001002330,91 Сушка, V=3.4м3,t=600C,4 ч1-----608163 700301920027.44 Фосфатирование Ванна химического Обезжиривания, V=2,15м3,t=800C,τ=2 ч170301250722500,6822,5-3 700-- Ванна трехступенчатой каскадной промывки ТХТ, V=0,9м3,t=600C,τ=2 ч247,585,5250213750,1515,542,193 7001561031,1 Фосфатирование, V=6,1м3,t=600C,τ=2 ч147,5579,52501448751,02511-3 700-- Нитритная обработка, V=0,9м3,t=400C,τ=2 ч125452501125000,85,5-3 700-- Пропитка фосфатной пленки, V=0,9м3,t=500C,τ=2 ч13563250157500,1110-3 700-- Таблица 27 - Суммарные затраты пара
Вид покрытияГодовая программаОбщий годовой
расход пара, кгУдельный расход
пара, кг/м2 1234 Цинкование110 000311943.328.36 Фосфатирование1414003122062.21 Примечание: общий годовой расход пара для процесса фосфатирования рассчитан с учетом всех ванн промывки.
2.5 Расход сырья и материалов
2.5.1 Расход химикатов
Вследствие корректировки растворов при расчете расхода химикатов учитывают первоначальное приготовление растворов исходя из вместимости ванны с коэффициентом заполнения 0,7 - 0,9 ,среднего состава и годовой расход по нормам расхода и годовой программе с учетом использования химикатов на бракованные покрытия.
(91) где - норматив расхода растворов и электролитов, л/м2; - годовая программа с учетом брака, м2/год;
- максимальная концентрация компонента, г/л;
- рабочий объем ванны, м3.
Расчет химикатов для ванны электрохимического обезжиривания:
Компонент NaOH: Компонент Na3PO4: Компонент Na2CO3: Результаты расчета химикатов для процессов цинкования и фосфатарования приведены в таблице 28.
2.5.2 Расход электродов
При расчете расхода анодов учитывают первоначальную завеску, определяемую условиями процесса, и расходы на годовую программу с учетом бракованного покрытия. Расход на годовую программу определяют расходными нормами для растворимых анодов в зависимости от толщины покрытия и для нерастворимых анодов независимо от толщины покрытия.
Расход электродов на первоначальную загрузку определяется в соответствии с по формуле:
(92) где - загрузка деталей на подвеску, м2;
- отношение анодной и катодной площадей;
- число позиций в ванне;
- коэффициент, =1 для одного катодного рядя;
- толщина электрода, мкм;
- коэффициент, учитывающий выступающую из раствора часть анода;
- плотность материала, кг/м3.
Расход электродов на работу:
Для растворимых анодов:
(93) Для нерастворимых анодов:
(94) где - норма удельного расхода анодов, г/(м2·мкм);
- толщина покрытия, мкм.
Расчет электродов для ванны электрохимического обезжиривания:
Расход электродов на первоначальную загрузку:
Расход электродов на работу:
Общий расход электродов:
Результаты расчета электродов для процесса цинкования приведены в таблице 29.
Таблица 28- Расход химикатов.
Наименование
покрытияГодовая программа, м2/гНаименование операцииСостав раствораРабочий объем ванны,м3
Расход химикатов на первоначальную загрузку, кгРасход химикатов
на годовую программуУдельный расход,
кг/м2 компонентКонцентрация,
г/лНорма расхода,
лм2Годовой расход,
кг 12345678910 Цинкование
фосфатирование
110 000
141 400э/х обезжирива
ние на катодеNaOH5-102,9929,90,480557,90,0051 Na3PO4·12Н2О20-40119,60,4802231,60,0203 Na2СO320-40119,60,4802231,60,0203 "Экомет
П-10"0,8-1,20,4800,1371,3*10-6 э/х обезжирива
ние на анодеNaOH5-101,3713,70,480541,70,0049 Na3PO4·12Н2О20-4054,80,4802231,60,0203 Na2СO320-4054,80,4802231,60,0203 "Экомет
П-10"0,8-1,20,4800,1371,3*10-6 травлениеH2SO4150-2003,436860,680156460,142 цинкованиеZnO10-179,37159,290,115374,340,0034 NaOH90-1201124,40,1152642,40,024 "Экомет Ц1"0,004-0,0060,1150,1321,2*10-6 Хромитирва-
ние"Liconda 3Cr-5"20,551,10,00123,743,4*105 Обезжирива
ние химическое NaOH40-602,151290,4805423,020,038 Na3PO4·12Н2О20-40860,4803615,340,023 Na2СO320-40860,4803615,340,023 Нитритная обработкаNaNO25-70,96,30,881138,630,0081 Продолжение таблицы 28
12345678910 фосфатирование141 400Фосфатиро-
ваниеКонцентрат
"Фосфотех Ц1"30-756,048453,60,8812585,720,089 Пропитка фосфатной пленкиВолгол - 30080-1000,9900,88161760,1144 Таблица 29 - Расход электродов для процесса цинкования.
Наименова-ние покрытияТолщина покрытия
мкм.Наименова-ние операцииМатериал электродов
(ГОСТ, ТУ)Годовая программа, кв.м.Норма расхода,
г/кв.м.Расход, кг.Суммарный рас-ход на годовую программу, кг.Удельный расход, кг./кв.м. на первоначаль-ную загрузкуна годовую программу 12345678910 Цинкование 9Обезжирива-ние
(для двух ванн)Сталь ГОСТ 103-76110 0001,15234,8253487,80,0044 ЦинкованиеЦинк ГОСТ 1180 - 71 110 0007,9113,178217934,10,072 3. Монтажно-строительные решения проекта В цеха металлопокрытий детали поступают из различных цехов завода: механообрабатывающих, прессовых, термических, литейных и др. В настоящее время всю химическую и электрохимическую обработку деталей производят в большинстве случаев в одном цехе. В этом случае исключается дублирование инженерных сооружений и коммуникаций, что значительно сокращает эксплуатационные затраты и амортизационные отчисления и в конечном счете удешевляет выпускаемую продукцию.
Размещение цехов металлопокрытий в системе завода определяется главным образом грузопотоком деталей. Их располагают вблизи сборочных цехов или цехов-изготовителей основной части продукции (механических, прессовых, литейных и пр.). Поскольку цеха металлопокрытий относятся к категории вредных производств, их размешают, как правило, у наружных стен здания. Учитывая специфику производства, все крупные цеха металлопокрытий проектируют обязательно с подвалом или в два этажа. При размещении цеха металлопокрытий в два этажа первый этаж делают техническим, а на втором этаже размещают всё производственное оборудование. Технический этаж даёт возможность значительно упростить разводку воздуховодов и всех трубопроводов, которые располагают по потолку технического этажа, где они доступны для осмотра и ремонта. Кроме того, при наличии технического этажа упрощается слив растворов из основных ванн покрытий в запасные ёмкости, который в этом случае производится самотёком. Всё это дает возможность значительно облегчить строительство и монтаж цеха, а также его дальнейшую эксплуатацию.
С производственной и технологической точек зрения оба варианта размещения цехов металлопокрытий с подвалом или в два этажа являются равнозначными. Некоторое преимущество имеет двухэтажное расположение цеха, так как на первом этаже могут быть расположены вспомогательные участки и службы, требующие дневного освещения. При размещении цехов металлопокрытий в корпусе с высокими пролетами (12,6 м) двухэтажное расположение цехов считатся наиболее целесообразным. При высоком уровне грунтовых вод строительство подвала трудно осуществимо, и, как правило, цеха металлопокрытий в этом случае располагают только в два этажа. Выбор размеров пролётов обуславливается размещением цехов металлопокрытий в общем здании с другими производственными цехами завода. Ширину пролётов выбираю 24 м, шаг колонн - 12 м, сетка колонн на техническом этаже - 612 м.
Высота цехов металлопокрытий (при двухэтажном расположении - второго этажа) составляет 6,6 м. Высоту цеха устанавливают в зависимости от высоты оборудования и высоты подъёма его над уровнем пола. При этом расстояние от верха автомата до фермы перекрытия должно быть не менее 1 м. Для размещения всех коммуникаций высота технического этажа составляет 6,0 м. По взрывопожарной и пожарной опасности цеха металлопокрытий относятся к категории Д, по классу помещений по взрывоопасности являются не взрыво- и не пожароопасными. Цеха металлопокрытий отгораживают от остальных цехов корпуса сплошными стенками до перекрытия, межферменное пространство не перекрывают. Участки, расположенные в технологическом потоке изготовления деталей, как правило, не выгораживают, но обеспечивают мощной вентиляцией, не допускающей загрязнения воздушной среды цеха.
К производственной площади следует относить:
- площадь под производственным оборудованием, контрольной аппаратурой и напольным транспортным оборудованием с комплектом организационной оснастки;
- площадь под неотгороженными складскими участками;
- площадь, занятую наземными электротехническими устройствами, обслуживающими технологическое оборудование цеха, установленное открыто (не огорожено) на производственных участках (выпрямители);
- площадь цеховых проходов и транспортных проездов между оборудованием и рядами оборудования (кроме магистральных проездов).
К вспомогательной площади следует отнести площади отгороженных помещений:
- отделения приготовления растворов и электролитов, аварийного слива и фильтрации растворов и электролитов;
- участка изготовления, ремонта и изоляции подвесок;
- вентиляционных камер;
- насосной;
- кладовых кислот, химикатов, вспомогательных материалов, поступающих и готовых деталей;
- экспресс-лаборатории.
В состав общей площади цеха не следует включать:
- отгороженные помещения для энергетических и санитарно - технических установок;
- площади технических этажей, предназначенные для размещения инженерных устройств и коммуникаций;
- площади цеховых контор и бытовых помещений;
- площади магистральных проездов.
При укрупненных расчетах потребная производственная площадь может быть определена по нормам площади на единицу оборудования [5]. Норма площади под вспомогательное оборудование для цеха нанесения твёрдого покрытия применяется 110 - 130% от площади, занятой производственным оборудованием.
Таблица 30 - Нормы удельной площади на единицу оборудования
Наименование оборудованияУдельная площадь на единицу производственного оборудования, м2 Автоматическая линии
Гидропескоструйная установка
Выпрямители:
- до 3200 А (с встроенным трансформатором)
- более 3200 А (с вынесенным трансформатором)Площадь, занимаемая линией, с площадкой оборудования с коэффициентом 3,0 - 3,5 10 - 12
8 - 10
18 - 20 Расчётная площадь участка примерно составляет 368,52 м2.
В технологическом зале размещается только технологическое и транспортное оборудование. Оборудование вентиляционное, электротехническое, автоматика, вспомогательное оборудование, служба ремонта, складские помещения для материалов и другие подразделения отделены от технологического зала стенами, обеспечивающими необходимую звукоизоляцию и пожаровзрывобезопасность. Экспресс-лаборатории располагается у наружной стены с окнами.
Производственные отделения цехов металлопокрытии размещаются при двухэтажном решении с техническим этажом - на втором.
Размещение технологического зала на втором этаже требует установки грузовых и пассажирских лифтов, позволяет более рентабельно использовать площадь первого этажа.
Приточные вентиляционные камеры располагают у наружных стен для обеспечения возможности забора свежего воздуха. Вентиляционные камеры располагаются на техническом этаже. На территории гальванического цеха предусматривается сбор всех видов стоков, а очистные сооружения располагают в отдельно стоящем здании. Сбор сточных вод располагается на техническом этаже, желательно у наружных стен.
Участки приготовления растворов, оборудование которых непосредственно связано с автоматами металлопокрытий трубопроводами централизованной раздачи растворов, размещают на первом этаже по возможности ближе к потребителям. Автоматы устанавливаются на высоте 0,5-1 м над полом. Это даёт возможность удобного размещения всех трубопроводов под подмостками автоматов, свободного обслуживания их при осмотре и ремонте. При этом возможно сокращение проемов в перекрытии путём прокладки сборных воздуховодов под ваннами. Автоматы устанавливают на специальные бетонные опоры. Высота подъёма над полом определяется конструкцией и размерами автоматов. Перед автоматическими линиями или со стороны их загрузки предусматривают площадки для монтажа деталей на подвески и складирования поступающих и готовых деталей и подвесок. При централизованном монтаже предусматривают площади для возможности размещения конвейера или автоматического устройства для навески и снятия подвесок с автомата.
Выпрямители располагаются непосредственно в отделении покрытий. В отделениях покрытий их размещают на полу около автоматов или на уровне подмостков (обслуживающих настилов у автоматов) около электролитических ванн. Выпрямители с силой тока выше 3200 А, имеющие отдельный трансформатор, на уровне подмостков автоматов не устанавливают. Конструкция и химическая защита полов зависят от характера применяемых растворов. Полы в отделениях покрытий и на других участках, где работы производятся с применением агрессивных растворов должны быть водонепроницаемыми и химически стойкими к воздействию агрессивных сред (кислот, щелочей и прочих химикатов). Обычно в качестве защитного покрытия применяется метлахская или керамическая плитка на битуминоле, при повышенном механическом воздействии на пол - кислотоупорный шамотный или клинкерный кирпич. На участках ванн хромирования вместо битуминоля используют кислотоупорный цемент. В качестве гидроизоляции рекомендуется использовать два слоя рубероида.
Полы должны иметь уклон для стока до 2°. Стены и колонны всех производственных помещений цеха и участков приготовления растворов на высоту 2,8-3,2 м от пола облицовывают керамическими или стеклянными плитками на кислото- и щелочестойкой мастике, а верх стен и колонн окрашивают синтетической, полимерцементной или масляной краской светлого тона. Окраске подлежат также металлические конструкции ферм, воздуховоды и все трубопроводы. В остальных помещениях стены на всю высоту окрашивают синтетическими, масляными или полимерцементными красками.
Естественное освещение обеспечивается световыми проёмами в стенах и кровле верхних этажей. Для удобства очистки от пыли и грязи световые проёмы должны быть оборудованы приспособлениями (площадками).
При искусственном освещении гальванических цехов применяют систему либо общего, либо комбинированного (общее плюс местное) освещения. 4. Охрана труда и экологическая безопасность проекта
4.1 Характеристика проектируемого производства
Во всех гальванических производствах используется большое количество разнообразных химических веществ, которые могут являться опасными для здоровья и жизни человека. Также неотъемлемой частью любого гальванического производства являются сточные воды, которые представляют огромную экологическую опасность. В процессе сброса сточных вод могут теряться дорогостоящие и редкие вещества. Пары и аэрозоли, отводимые от рабочего пространства с помощью вентиляции, могут нанести огромный вред окружающей среде. Исходя из вышесказанного, необходимо предусматривать меры по охране труда, технике безопасности, пожарной безопасности и т.д. проектируемого производства. 4.1.1 Токсические свойства веществ и материалов
Токсические свойства веществ и материалов представлены в таблице 31. Данные приведены на основании [19-23].
Таблица 31 - Токсические свойства веществ и материалов
Вещест-ва, приме-няемые в произ-водствеХарактер действия на человекаАгре-гатное состояниеПредель-но допусти-мая концент-рация в воздухе, мг/м3 ККласс опас-ностиСредства анализа воздушной средыСредства индиви-дуальной защиты 1234567 Сода кальцини-рованная Раздра-жающее действие на дыхатель-ные пути и кожуАэро-золь 2 3Фотометрический методСпецодежда из плотной ткани, резиновые перчатки, нарукавники, обувь Натр едкий Химичес-кий ожогАэро-золь0,52Титриметри-ческий методОбувь, фартук, резиновые перчатки, спецодежда, защитные очки Серная кислотаРаздраже-ние дыхатель-ных путей, ожоги кожиАэро-золь12Кулонометри-ческий методЗащитные очки, спецодежда, фартук прорезинен-ный, перчатки Тринатрий фосфатПары вызывают воспаление кожи, носовые кровотече-ния, раздраж. слизистых оболочек.Аэро-золь0,22Фотоколомет-рический методОдежда из плотной ткани, фартук, перчатки, обувь Продолжение таблицы 31
Оксид цинка При отравлении плохой аппетит, сильная жажда, усталость, боль в груди, сонливость, кашельАэро- золь 0,52Амперометри-ческий Противогазы, респираторы, защитные очки 3 Нитрит натрияВызывает расширение сосудов, пареза сосудодвигательного центра, гиперемию, трещины и цианоз кожиАэро-золь2,03Калориметрический методРезиновые перчатки 4.1.2 Санитарно - гигиеническая характеристика производства
Так как многие технологические операции являются вредными и опасными, то при проектировании гальванических производств необходимо предусмотреть меры по технике безопасности и производственной санитарии, которые позволили бы снизить производственный травматизм и уровень профессиональных заболеваний.
Данные для заполнения таблицы 32 взяты из источников [24, 25].
Таблица 32- Санитарно - гигиеническая характеристика производства
Санитарная классификация производства по СанПин 2.2.1/2.1.1. 1200-03Санитарно-защитная зона по
СанПин 2.2.1/2.1.1. 1200-03Группа производственного процесса по СНиП 2.09.04-87Основные меры предупреждения отравлений ІІІ 300м 3бОчистка вентиляционных выбросов, сточных вод. Соблюдение правил техники безопасности и использование средств индивидуальной защиты. 4.1.3 Взрыво - и пожароопасные показатели веществ и материалов
Взрыво - и пожароопасность гальванического производства в основном зависит от свойств используемых в нем веществ, сырья и промежуточных продуктов. Данные для заполнения таблицы 33 взяты из источников [26].
Таблица 33 - Взрыво - и пожароопасные показатели веществ и материалов
Наименова-ние веществ и материаловАгрегат-ное состояниеТемперату-ра кипения, 0СПлот-ность, кг/м3tвсп, tвоспл, tсамовосп, 0СПределы воспламенения Концентр.,%Температ., 0С Серная кислотажидкость3301934Негорючая жидкость в концентрированном виде вызывает самовоспламенение некоторых веществ Азотная кислотажидкость83,81502Неограниченно растворима в воде, в определенных условиях нитрует материалы, резко повышая их пожарную опасность. При контакте со многими горючими материалами вызывает их самовозгорание. Соляная кислотажидкость1031183,7Негорючая жидкость, при контакте со многими горючими материалами вызывает их самовозгорание. 4.2 Электробезопасность проектируемого участка
Все помещения по опасности поражения электрическим током делятся на три класса. Электробезопасность представляет собой систему организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность людей от поражения электрическим током.
Данные для заполнения таблицы 34 взяты из источников [27, 28].
Таблица 34 - Электробезопасность проектируемого производства
ПомещенияХарактеристика используемой электроэнергииКатегория помещения по опасности поражения электрическим токомСпособы защиты от поражения электрическим током Гальванический залПеременный и постоянный ток. Напряжение 220/380 В, частота 50 Гц 3Зануление, спецодежда, резиновый фартук, сапоги, перчатки. Деревянный настил в цехе. Кладовая химикатовПеременный ток. Частота 50 Гц, напряжение 220/380 В 2Зануление Участок регенерацииПеременный ток, Напряжение 220/380 В, частота 50 Гц 2Зануление Участок приготовления и корректирования электролитовПеременный ток, Напряжение 220/380 В, частота 50 Гц 3Зануление, спецодежда, резиновый фартук, сапоги, перчатки Экспресс - лаборатория Переменный ток, Напряжение 220/380 В, частота 50 Гц2Зануление Склад готовой продукцииПеременный ток, Напряжение 220/380 В, частота 50 Гц2Зануление Участок ремонта и изоляции подвесокПеременный ток, Напряжение 220/380 В, частота 50 Гц2Зануление Таблица 35 - Характеристика электрооборудования ПомещенияКлассификация помещения по ПУЭТип исполнения электрооборудования Гальванический зал влажноевлагозащищенный Участок приготовления и корректирования электролитов влажноевлагозащищенный Кладовая химикатов сухоепылезащищенный Участок регенерации влажноевлагозащищенный Экспресс - лаборатория сухоепылезащищенный Склад готовой продукции сухоепылезащищенный Участок ремонта и изоляции подвесок сухоепылезащищенный 4.3 Инженерно-технические мероприятия по устранению опасностей в технологическом процессе
Для технологического процесса подобраны наименее токсичные вещества (на сколько это возможно). Производственное и оборудование не должны выделять в воздух рабочей зоны вредные вещества. Для этого каждая из ванн обеих линий снабжена бортовыми отсосами. Должен осуществляться непрерывный контроль воздуха рабочей зоны на содержание вредных веществ. Все работники должны пользоваться средствами индивидуальной защиты.
В технологическом процессе олово - висмутного покрытия в промывных операциях применяются ванны каскадных промывок. Это приводит к снижению расхода воды на промывки приблизительно в пять-шесть раз.
Для того, чтобы обеспечить безопасность рабочих, обслуживающих технологические процессы применяется автоматизация производства, а также снижается время контакта с вредными и опасными веществами. Кроме этого предусмотрена комплексная автоматизация производства: автоматический контроль, сигнализация, регулирование, защита и блокировка. 4.4 Пожарная профилактика
На участке гальванопокрытий предусмотрены следующие противопожарные мероприятия и средства пожаротушения:
- система противопожарного водоснабжения;
- участки снабжены ручными и стационарными огнетушителями (пенные, порошковые, углекислотные).
Пенные огнетушители предназначены для тушения различных веществ и материалов, за исключением электроустановок, которые находятся под напряжением.
Порошковые огнетушители обеспечивают тушение нефтепродуктов и электроустановок под напряжением 1000В и загораний на автомобильном транспорте.
Углекислотные огнетушители предназначены для тушения веществ, горение которых происходит при доступе воздуха и электроустановок под напряжением 380В.
- щиты с противопожарным инвентарем;
- электрическая пожарная сигнализация.
По категориям взрыво - пожароопасности все участки, кроме кладовой химикатов относятся к категории Д, а кладовая химикатов - к категории Б. 4.5 Производственная санитария
Метеорологические условия в цехе гальванических покрытий зависят главным образом от особенностей технологических процессов: операции, в которых используются нагретые электролиты, ванны, где происходит нагрев электродов и электролитов в процессе работы.
Метеорологические условия на производстве
К метеорологическим условиям на производстве можно отнести: температуру, влажность, скорость движения воздуха. Именно от этих параметров зависят состояние организма человека, его здоровье и работоспособность.
Данные для заполнения таблицы 36 взяты из [29].
Таблица 36- Метеорологические условия на производстве.
ПомещенияДопустимые метеопараметрыОсновные рабочие профессииКатегории работ по степени тяжести Температура, 0СВлажность, %Скорость воздуха, м/с Ххолод. Ттепл.
холод. Ттепл. Ххолод. Ттепл. Гальванический зал 115-21 116-27не более 75не более 75 Нне более 0,4 00,2-0,5гальваник2б Участок приготовления и корректирова-ния электролитов 113-23 115-29
не более 75не более 65 Нне более 0,4 00,2-0,5корректи-ровщик2б Кладовая химикатов 113-23 115-29не более 75не более 65не более 0,30,2-0,4кладов-щик2б Участок регенерации 115-21 116-27не более 75не более 75не более 0,40,2-0,5гальваник2б Экспресс - лаборатория 220-24 219-28не более 75не более 55не более 0,10,1-0,2лаборант1б Склад готовой продукции
115-21 116-27не более 75не более 65не более 0,30,2-0,4кладов-щик2б Участок ремонта и изоляции подвесок 113-23 115-29не более 75не более 65не более 0,30,2-0,4гальваник2б Производственное освещение
Правильно спроектированное освещение у рабочих мест в гальваническом производстве - это одно из главных условий, обеспечивающих нормальные условия труда. При грамотном освещении рабочие меньше утомляются, а значит увеличится производительность труда. Когда недостаточно света на рабочем месте, рабочий вынужден будет приглядываться к предметам и быстрее устанет. Наилучшие условия для человека может создать солнечный свет. А когда его недостаточно, проектируют искусственное освещение.
Данные для заполнения таблицы 37 взяты из [30, 31].
Таблица 37 - Производственное освещение ПомещенияРазряд работыНормы КЕО, %Нормы искусственного освещения, лкИсполнение светильниковТип или марка светильников 123456 Гальванический залІІІб_300Светильники располагать в шахматном или ромбовидном порядке рядами. Осветительная аппаратура под ваннами должна быть герметичная, а над ваннами - полугерметичная. Проводка должна исполняться в кислотоупорной изоляции.освещение под ваннами допускается от сети напряжением 36 В. Полностью пылезащищенныеУПДДРЛ Кладовая химикатовIVа1,5300 ПВЛ-2×80 Участок приготовления и корректиро-вания электролитовIVа1,5300 УПДДРЛ Участок регенерацииІІІб_300 УПДДРЛ Экспресс - лабораторияIIв_500ПВЛ-2×80 Склад готовой продукцииIVа1,5300ПВЛ-2×80 Участок ремонта и изоляции подвесокVб1150ПВЛ-2×80 Мероприятия по защите от шума и вибраций
Некоторые процессы в проектируемом гальваническом производстве могут сопровождаться шумом или вибрацией. Источниками для них может быть различное оборудование с неуравновешенными вращающимися массами, установки и ванны, где происходит очень быстрое движение среды, системы вентиляции, транспорт и др.
В свою очередь повышенный уровень шума или вибрации негативно влияет на организм человека. И может привести к быстрой утомляемости, головной боли, ухудшению памяти и т.д.
Выделяют следующие методы по снижению уровня шума и вибрации:
- уменьшении вибрации и шума в источнике их образования;
- изоляция источников шума и вибрации;
- архитектурно-планировочные решения.
Наиболее эффективен второй вариант защиты. Вентиляция Для того, чтобы в обеспечить в рабочей зоне нормальные метрологические условия, необходимую степень чистоты воздуха на рабочих местах на предприятиях используют систему вентиляции. В гальваническом цехе предусмотрена комбинированная вентиляция. В нее входит общеобменная вентиляция, которая обеспечивает смену воздуха во всем помещении и местная - устанавливается для удаления вредных веществ в местах их образования.
В зависимости от способа перемещения воздуха вентиляцию можно разделить на:
- естественную (воздух движется под влиянием естественных факторов);
- механическую (воздух движется за счет работы вентиляторов).
Естественная вентиляция должна присутствовать во всех помещениях.
Также вентиляция подразделяется на приточную и вытяжную в зависимости от того, подается воздух в помещение или происходит его удаление. В данном случае предусмотрена приточно-вытяжная вентиляция, которая обеспечивает и удаление вредных веществ из рабочей зоны, и приток воздуха в помещение.
Водоснабжение и канализация Для промывных операций, а также для приготовления и корректировки электролитов используется вода первой категории.
Сточные воды идут на станцию нейтрализации, которая находится на территории завода.
4.6Защита окружающей среды
Газовые производственные выбросы
Все выбросы собираются с помощью вытяжной вентиляции и после улавливания из них вредных веществ выбрасываются в атмосферу.
Промышленные сточные воды
Сточные воды подразделяются на кислые и щелочные. Все они подаются на станцию нейтрализации, находящуюся на заводе, где подвергаются очистке. Очистку производят реагентным методом.
Преимуществами данного метода являются: простота эксплуатации, дешевое оборудование, возможность автоматизации полной очистки до ПДК. Среди недостатков данного метода можно выделить: невозможность использования очищенной воды в оборотном цикле, т.к. в ее составе содержится много различных солей.
4.7 Выбор и расчет необходимого количества средств пожаротушения
К средствам пожаротушения относятся:
- пожарные внутренние краны;
- песок;
- кошма;
- огнетушители.
Из них основным средством пожаротушения на гальваническом участке является огнетушитель.
Огнетушитель - это переносное или передвижное устройство для тушения пожара за счет выпуска запасенного огнетушащего устройства вещества.
Могут использоваться огнетушители следующих видов:
- водные;
- воздухо - пенные (ОВП - 10);
- ОХ - 2 (углекислотный);
- порошковый специальный (ОПС - 10);
- хладоновые (ОХ). Количество огнетушителей выбирается в зависимости от площади помещения.
Классификация пожаров и рекомендуемые средства пожаротушения:
А - горение твердых материалов: все средства пожаротушения;
В - горение ЯВЖ: хладоновые, порошковые огнетушители, огнегасительная пена;
С - горение газов: газовые составы, порошковые огнетушители;
Д - горение металлов и сплавов: порошковые огнетушители;
Е - горение электроустановок под напряжением: хладоновые, порошковые огнетушители.
В гальваническом зале возможно возникновение пожара класса Е, в других помещениях участка гальванопокрытий - класса А.
Данные для заполнения табицы 38 приведены на основании [32, 33].
Таблица 38- Средства пожаротушения
Тип помещенияПлощадь помещения, м2Класс пожараТип огнетушителяКоличество огнетушителей Гальванический зал631,24ЕПорошковый вместимостью 5л4 Участок приготовления и корректирования электролитов26,23АПенный, водный, порошковый вместимостью 10л, хладоновый вместимостью 2-3л2 Кладовая химикатов50,4АПенный, водный, порошковый вместимостью 10л, хладоновый вместимостью 2-3л2 Участок приготовления цианистых электролитов29,3АПенный, водный, порошковый вместимостью 10л, хладоновый вместимостью 2-3л2 Участок регенерации25,3АПенный, водный, порошковый вместимостью 10л, хладоновый вместимостью 2-3л2 Экспресс - лаборатория 50,22АПенный, водный, порошковый вместимостью 10л, хладоновый вместимостью 2-3л2 Склад готовой продукции 46,44АПенный, водный, порошковый вместимостью 10л, хладоновый вместимостью 2-3л2 Участок ремонта и изоляции подвесок30,8АПенный, водный, порошковый вместимостью 10л, хладоновый вместимостью 2-3л2 В гальваническом цехе определяется лицо, ответственное за приобретение, сохранность и контроль состояния огнетушителей.
Огнетушители следует располагать на проектируемом участке гальванопокрытий таким образом, чтобы они были защищены от воздействия прямых солнечных лучей, тепловых потоков, механических воздействий и т.д. они должны быть хорошо видны и легкодоступны в случае пожара. Предпочтительно размещать огнетушители вблизи мест наиболее вероятного возникновения пожара, вдоль путей прохода, а также - около выхода из помещения. Огнетушители не должны препятствовать эвакуации людей во время пожара. Расстояние от возможного очага пожара до ближайшего огнетушителя не должно превышать 30м - для помещений категорий Б, и 70м - для помещений категории Д.
5 Технико-экономический раздел
5.1 Расчёт плановых затрат по созданию и реализации технологического процесса цинкования штуцеров топливного насоса в кареточной автоматической линии
Раздел содержит теоретическую основу и расчёты, которые позволяют оценить объём инвестиций в разработку проекта процесса нанесения покрытия цинком на детали.
5.1.1 Балансовая стоимость зданий
Общую балансовую стоимость основных производственных фондов (ОПФ) участка нанесения покрытия рассчитываем суммированием стоимости отдельных групп ОПФ, к которым относятся здания, машины и оборудование, транспортные средства, а так же хозяйственный и производственный инвентарь.
Оценка балансовой стоимости здания цеха сводится к определению стоимости той его части, которую занимают основное и вспомогательное оборудование с зонами обслуживания, имеющие отношение к проектируемому технологическому процессу. Балансовая стоимость участка покрытия цинком рассчитывается по формуле:
(95)
где ПУ - площадь участка, м.кв.; Ц - цена за 1 кв.м. участка, руб./ кв.м, по данным ОАО "ЯЗДА".
Результат расчёта стоимости здания представлен в таблице 40.
5.1.2 Балансовая стоимость основного и вспомогательного оборудования
В состав основных производственных фондов предприятия, подлежащих амортизации, включается имущество, стоимость которого превышает стократный размер установленного минимума оплаты труда, полезный срок использования которого более одного года.
Амортизация основных фондов - это процесс постепенного перенесения их стоимости на себестоимость производимого продукта в целях накопления денежных средств для полного их восстановления. Денежным выражением размера амортизации является амортизационные отчисления. Их величина определяется на основе норм амортизации.
Амортизационные отчисления рассчитываются по формуле:
(96)
где ОПФ - стоимость основных производственных фондов, тыс. руб.;
На - норма амортизации, %.
Фактический срок использования основного и вспомогательного оборудования не превышает полезного срока использования, следовательно, амортизационные отчисления производятся.
Основное и вспомогательное оборудование, его балансовая стоимость, величина амортизационных отчислений представлены в таблице 39.
Таблица 39 - Расчёт балансовой стоимости и амортизационных отчислений по основному и вспомогательному оборудованию
№ на
Техно
логической
схеме
Наименование
оборудования
Кол-воБалансовая стоимость единицы оборудова-ния,
тыс.руб.Балансовая стоимость всего обо-рудования,
тыс.руб.Норма амортиза-ционных отчисле-ний, %Амортизационные отчисле-ния, тыс.руб. 1234567 Основное оборудование: 32Электрохимическая КОПЛ11037,91037,918186,82 Итого:11037,9186,82 Вспомогательное оборудование: 20Установка растворения серной кислоты
1
4,15
4,15
20
0,83 17Установка растворения едкого натра17,37,3201,5 16, 18, 19Ванна растворения22,95,8181,044 11, 12Емкость для приготовления22,95,8181,044 15, 21Запасная емкость32,98,77,50,6252 31Буферная емкость12,92,9110,319 Центробежный насос56,432258 Насос-дозатор76,444,8146,27 Итого:108,5519,14 Неучтенное оборудование:207,58207,582041,52 Итого:207,5841,52 Всего:1354,03247,480 Примечание:
Стоимости автоматической линии и вспомогательного оборудования взяты из прайс-листов [26].
В строку "Неучтённое оборудование" вносится стоимость приборов, автоматики, электрооборудования. Их балансовая стоимость принимается в размере 20 процентов от балансовой стоимости основного оборудования [22].
Таблица 40 - Балансовая стоимость и структура ОПФ
Группа ОПФБалансовая
стоимость,
руб.Фактическая
структура
ОПФ, %
Примечание 1234 1. Здания169519,26,75Раздел 5.1.1 2. Машины и оборудования1 354 03086,12Таблица 32, строка "Все-го", графа 5 3. Средства транспортные41974,932,663,1 % от графы 5, строки "Всего", таблицы 32 4. Хозяйственный и производственный инвентарь67740,430,5 % от графы 5, строки "Всего", таблицы 32 Итого:1572298,13100 Примечание: Нормы управляемости взяты в соответствии с [22, с. 24, табл.Б.2].
5.1.3 Объём капитальных вложений в разработку проекта технологического процесса покрытия цинком изделий на подвесках в автоматической кареточной линии и в основные производственные фонды
Объём инвестиций в проектирование технологического процесса покрытия цинком и создание основных фондов определяется по формуле [22]:
(97)
где - первоначальные разовые инвестиции в проектирование и основные фонды;
1,05 - коэффициент, учитывающий затраты на проектирование;
- объём капитальных вложений в основные производственные фонды. в данном случае принимаем равным балансовой стоимости вновь приобретаемых и создаваемых элементов ОПФ.
5.2 Текущие издержки проектируемых производств
Состав затрат на производство отдельных видов продукции, работ, услуг принято оценивать по калькуляционным статьям затрат. Калькулирование себестоимости является важным этапом производственного учета.
Данный раздел содержит результаты расчета текущих затрат по отдельным статьям калькуляции:
- затраты на основные и вспомогательные сырьё и материалы, топливо и энергию на технологические нужды;
- фонда оплаты труда отдельных категорий промышленно- производственного персонала;
- сметы затрат по содержанию и эксплуатации оборудования;
- сметы цеховых расходов;
- проектной калькуляции себестоимости продукции проектируемого процесса цинкования.
5.2.1 Расчет материальных затрат
Материальные статьи калькуляции отражают основные затраты, т.е. те, которые непосредственно связаны с производством продукции, работ, услуг. К ним, исходя из группировки затрат по статьям калькуляции, относятся сырье и материалы; возвратные отходы, которые вычитаются; покупные изделия, полуфабрикаты и услуги производственного характера сторонних организаций; топливо и энергия на технологические нужды.
При расчёте материальных затрат учитываем годовую программу с учётом брака. Она составит 141 400 м2/год.
Затраты по указанным статьям рассчитывается по формулам [22]:
(98)
(99)
где - цена физической единицы каждого вида затрат, руб.;
- норма расхода на 1 кв.м. покрытия;
- тариф физической единицы каждого вида затрат для энергоносителей, руб.
Результаты расчета представлены в таблице 41.
Таблица 41 - Затраты на основные и вспомогательные сырьё и материалы, топливо и энергию на технологические нужды
НаименованиеНорма расхо-да на 1 м2Цена (тариф) за указанную ед. сырья, матер., топлива, энер-гии, руб.Затраты
на 1 м2 покрытия, руб.Затраты на годо-вую программу технологическо-го процесса, тыс. руб. 12345 1. Основные сырье и матери-алы:
- аноды цинковые, кг
- оксид цинка, кг
- натр едкий технический, кг
- экомет Ц1, кг
- вода на приготовление электролита, м3
0,097
0,0031
0,0049
0,00074
0,00022
100,85
130,2
22,50
390
30,07
9,78
0,404
0,11
0,29
0,0066
1076,07
44,39
12,13
31,75
0,933 Итого:10,591165,27 2. Вспомогательные сырье и материалы:
- тринатрийфосфат, кг
- сода кальцинированная техн., кг
- натр едкий технический, кг
- кислота серная, кг
-Ликонда 3Cr-5,кг
- вода на промывку, м3
0,019
0,019
0,0066
0,137
0,012
0,0397
26
10,45
17,3
12,5
237,5
30,07
0,49
0,19
0,114
1,71
2,85
1,19
54,34
20,9
16,12
188,38
313,5
131,316 Итого:6,43708,44 3. Топливо и энергия на технологические нужды:
- пар, Гкал
- сжатый воздух, 1 000 м3
- электроэнергия, 1 000 кВт·ч
- вода на охлаждение выпрямителей, м3
0,0130
0,00523
0,0038
0,045
396
223,0
1 471,0
30,07
5,15
1,17
5,59
1,35
566,28
128,7
614,9
148,5 Итого:13,261 458,38 Примечание: В качестве катодов используются детали (штуцера топливного насоса), на которые наносят покрытие. В тех. процессе линии цинкования другие катоды не применяются. Стоимость детали при расчете себестоимости покрытия не учитывается.
Цены (тариф) за единицу сырья, материалов, топлива и энергии взяты в соответствии с [24].
5.2.2 Определение фонда оплаты труда отдельных категорий промышленно-производственного персонала
Расчёт фонда оплаты труда производиться по отдельным группам промышленно-производственного персонала - по категории "рабочие" и по категориям "руководители", "специалисты" и "служащие".
В качестве исходной информации для определения величины фонда оплаты труда выступают:
- тарифные ставки;
- численность работников предприятия;
- продолжительность основного и дополнительного отпусков;
- режим работы проектируемого объекта, включающий данные по полезному фонду времени работы одного рабочего за год;
- продолжительность очередного и дополнительного отпусков.
Режим работы. Проектируемый объект работает в две смены при пятидневной рабочей неделе.
1-ая смена: 7:00 - 15:30;
2-ая смена: 15:20 - 23:50.
Поскольку в настоящее время баланс рабочего времени одного рабочего не разрабатывается, в проекте полезный фонд рабочего времени одного рабочего за год может быть принят, в частности, равным его среднеотраслевой величине на текущий год (1 840 час.).
5.2.2.1 Состав и численность рабочих
На производстве рабочие работают в две мены, поэтому явочная численность рассчитывается как произведение количества рабочих в смену на количество смен.
Результаты расчета численности рабочих по профессиям (специальностям) представлены в таблице 42.
Таблица 42 - Состав и численность основных и вспомогательных рабочих
Наименование
профессии
(специальности)Разряд
рабочегоНорма
обслуживания ед. оборудов.Кол-во
рабочих
в сменуЯвочная
числен-ностьСписоч-ная чис-ленность 123456 1. Основные рабочие:
- гальваник-корректировщик
4
0,5 лин./чел
2
4
4 Итого:244 2. Вспомогательные рабочие:
по статье "Содержание и эксплуатация оборудования":
- наладчик
- электрик
4
3
5 линий/чел
20 ед.об./чел
0,2
0,1
0,4
0,2
0,4
0,2 Итого:0,30,60,6 по статье "Цеховые расхо-ды"
- уборщик
- лаборант
1
3
3500 м2/чел
25 - 30 ванн
0,13
0,2
0,13
0,2
0,13
0,2 Итого:0,330,330,33 Всего:2,634,934,93 Примечание: 1. Количество рабочих в смену рассчитывается делением числа единиц оборудования на норму обслуживания (графа 3);
2. Явочная численность рассчитывается как произведение количества рабочих в смену на число смен в рабочих сутках;
3. Норма обслуживания единиц оборудования взята [10, с.24, табл. 6; с.26. табл. 7];
4. Дробная численность означает не количество физических людей, а затраты труда по обслуживанию объекта.
5.2.2.2 Годовой фонд оплаты труда
Проектная величина фонда оплаты труда для производственных (основных) и вспомогательных рабочих определяется по данным, которые представлены в таблице 36.
Часовые тарифные ставки (таблица 36, графа 4) для соответствующих разрядов рабочих соответствуют ставкам, взятым на производстве [23]. Полезный фонд рабочего времени одного рабочего в год (таблица 36, графа 6) составляет 1 840 часов. Затраты по оплате отпуска планируются исходя из продолжительности основного и дополнительного отпусков и среднедневной заработной платы, определяемой как отношение тарифного фонда к полезному фонду времени, выраженному в рабочих днях. Продолжительность отпуска - 28 календарных дней основного отпуска и 6 календарных дней дополнительного за вредность. У гальваника, лаборанта, слесаря и наладчика отпуск 34 дня, у уборщицы - 28 дней. Единый социальный налог составляет 26% от сумы основной и дополнительной заработной платы. Для расчета величины премиального фонда в годовом фонде оплаты труда рабочих (таблица 36, графа 8) использовались данные предприятия [23].
Для расчета величины доплаты за работу в ночное время (таблица 36, графа 10) использовались данные предприятия [23]. Размер доплаты составляет 40% от часовой тарифной ставки.
Результаты расчета годового фонда представлены в таблице 43.
Таблица 43 - Расчет годового фонда оплаты труда рабочих
Профессия
(специаль-ность)Усло-вия
рабо-ты
Тари-фный
разрядЧасо-вая
тариф-ная
ставкаСписоч-ная чис-ленность,
чел.Полез-ный
фонд
време-ни, ч
Тариф-ный
фонд
Премия,
руб.
Оплата отпускаДоплат за работу в ночное времяИтого основная заработная плата 1234567891011 1. Основные рабочие: -гальваник
вр.
4
24,67
4
1 820
179597,6
71 839
26 840,9
8 216,6
286 494,1 Итого:4286 494,1 Итого на 1 м2 покрытия:
2,75 2. Вспомогательные рабочие: по статье "Содержание и эксплуатация оборудования": - наладчик
- электриквр.
вр.4
324,67
21,60,4
0,21 820
1 82017 959,76
7 862,43 591,95
1 572,482 684,1
1 175821
359,725 057,47
10 969,58 Итого:236 027,05 по статье "Цеховые расходы": - уборщик
-коррек
тировщиквр.
вр.1
311,76
21,60,13
0,21 820
1 802 782,4
7 862,4278
1 179,36342,45
1 175-
-3 403
10 216,76 Итого:
13 619,76
ЕСН Итого:
(34% от гр.11)114 287,91 Всего:336 140,91 Примечание:
1. Графа 7 = Графа 4 х Графа 5 х Графа 6.
2. Процент премии: гальваник - 40; наладчик, электрик - 20; лаборант - 15; уборщица - 10. 3. Графа 9 = Графа 7 / Графа 6 (выраженная в рабочих днях) х Кол-во дней отпуска.
4. Графа 10 = Графа 4 х Норматив доплаты х Кол-во часов работы в ноч. вр. х Графа 5 х Кол-во смен в году.
5. Графа "Итого дополнительная заработная плата" отсутствует, т.к. гальваническое производство является вредным и подростков, кормящих матерей и т.д. на производстве нет
5.2.2.3 Состав и численность руководителей и специалистов
В пределах производственного подразделения (цеха или участка) руководство всеми сторонами производственного процесса осуществляется по возрастанию степени ответственности сменными мастерами, старшим мастером, начальником смены и начальником цеха.
Вопросами организации производственного процесса занимаются специалисты - технологи и механики производственного подразделения.
Конкретный состав руководителей, специалистов производственного подразделения определяется его штатным расписанием.
Расчет численности указанных категорий промышленно-производственного персонала по объекту проектирования производится по нормам управляемости.
Расчет численности руководителей, специалистов по объекту проектирования представлен в таблице 44.
Таблица 44 - Определение численности руководителей и специалистов
ДолжностьНорма управляемостиЧисленность, чел. 123 1. Руководители:
- старший мастер
- сменный мастер
3 мастера
25 рабочих
0,07
0,2 Итого:0,27 2. Специалисты:
- инженер-технолог
15 основных рабочих
0,27 Итого:0,27 Всего:0,54 Примечание: Нормы управляемости взяты в соответствии с [22, с. 29, табл.Б.6].
5.2.2.4 Годовой фонд оплаты труда руководителей, специалистов и служащих
Фонд оплаты труда руководителей, специалистов и служащих рассчитывается исходя из следующих факторов:
- соответствующих месячных должностных окладов указанных категорий промышленно-производственного персонала предприятия;
- численности работников (таблица 37, графа 3);
- единого социального налога.
Месячные должностные оклады руководителей (таблица 40, графа 3) соответствуют окладам, взятым на производстве [23].
Результаты расчета представлены в таблице 45.
Таблица 45 - Расчет фонда оплаты труда руководителей и специалистов
ДолжностьУсловия
работыМесячный
должностной
окладЧисленность,
чел.Годовой
фондДоплата
за работу в
ночное время
Итого 1234567 1. Руководители: - старший мастер
- мастервр.
вр.8 000
6 5000,07
0,26 720
15 600-
699,76 720
16 299,7 Итого:0,2723 019,7 2. Специалисты: - инженер-технологвр.8 5000,2727 540-27 540 Итого:0,2727 540 ЕСН1 719,03 Всего:0,5450 559,7 Примечание:
1. Графа 5 = Графа 3 х Графа 4 х 12 мес.
2. Графа 6 = Графа 3 / 170 ч. х Норматив доплаты х Кол-во часов работы в ноч. вр. х 115 смен х Графа 4.
5.2.3 Смета затрат на содержание и эксплуатацию оборудования
Статьи расходов сметы затрат на содержание и эксплуатацию оборудования включают в себя:
- амортизационные отчисления по группам ОПФ "Машины и оборудование" и "Средства транспортные";
- заработную плату вспомогательных рабочих с отчислениями во внебюджетные фонды;
- стоимость вспомогательных материалов, необходимых для ухода за оборудованием и содержанием его в рабочем состоянии;
- стоимость услуг вспомогательных производств; затраты на текущий ремонт оборудования и т.д.
Статьи затрат на содержание и эксплуатацию оборудования и примерные нормативы для их расчета представлены в таблице 46.
Таблица 46 - Расчет затрат на содержание и эксплуатацию оборудования
Статья расходовНорматив, % (от стоимости машин, оборудования и
транспортных средств)
Сумма, руб. 123 1. Амортизационные отчисления по:
а) оборудованию
б) транспортным средствамТабл. 32, гр. 7, стр. "Всего" 20% от табл. 33, стр. 3, гр.2
247 480
8 394,99 2. Эксплуатация оборудования, всего
В том числе:
Основная и дополнительная заработная плата с отчислениями.20% от стоимости оборудования
Табл. 36, п. 2.1, стро-ка "Итого", гр. 13
207 580
48 276,25 3. Текущий ремонт оборудования и транспортных средств4,0% от стоимости оборудования и тран-спортных средств43 194,9 4. Внутризаводское перемещение грузов2,6%28 076,75 5. Износ малоценного и быстроизнаши-вающегося инструмента и приспособ-лений 6,0%64 792,5 6. Прочие расходы0,1%1079,5 Итого:648 875,26 Итого на 1 кв.м. покрытия5,89 Примечание: Норматив затрат на содержание и эксплуатацию оборудования (%) взят в соответствии с [22, с. 14, табл. 8].
5.2.4 Смета цеховых расходов
Смета цеховых расходов включает в себя расходы общецехового характера.
К ним относятся затраты по оплате труда с отчислениями во внебюджетные фонды; затраты, связанные с амортизацией и содержанием здания цеха; затраты по охране труда и т.д.
Расходы на охрану труда принимаются в размере 15 % от основной и дополнительной заработной платы всех работников производственного подразделения.
Результаты расчетов представлены в таблице 47.
Таблица 47 - Цеховые расходы
Статьи расходовНормативСумма, руб. 123 1. Содержание аппарата управленияТабл. , п. 1 "Итого", гр. 930 846,4 2. Содержание прочего цехового персоналаТабл. , п. 2.2. "Итого", гр. 13
Табл. , п. 2 "Итого", гр. 9
18 250,48
36 903,6
3. Амортизация зданий, сооружений, инвентаря2,6 % от сметной стоимости зданий, сооружений, инвентаря4 583,61 4. Содержание зданий, соору-жений, инвентаря8 % от сметной стоимости зда-ний, сооружений, инвентаря14 103,46 5. Текущий ремонт зданий, сооружений, инвентаря2 % от сметной стоимости зда-ний, сооружений, инвентаря3 525,86 6. Охрана труда15% от основной и дополнительной заработной платы всех работников67 564,33 7. Прочие расходы, включая износ малоценного и быстро изнашивающего инвентаря20 % от суммы статей цеховых расходов с 1 по 6
129 775,1 Итого:305 552,84 Итого на 1 кв. м. покрытия 2,78 Примечание:
Норматив (%) цеховых расходов принят по [22, с. 15, табл. 9].
5.2.5 Цеховая себестоимость нанесения 1 м2 цинкового покрытия
Себестоимость 1 м2 цинкового покрытия рассчитывается как сумма затрат по отдельным статьям калькуляции. Расчет представлен в таблице 48.
Таблица 48 - Калькуляция цеховой себестоимости нанесения 1 м2 цинкового покрытия
Наименование статей расходовСумма, руб.Примечание 123 1. Основное сырье и материалы10,59Табл. , п. 1, строка "Итого" 2. Вспомогательные материалы6,43Табл. , п. 2, строка "Итого" 3. Топливо и энергия на техно-логические цели13,26Табл. , п. 3, строка "Итого" 4. Основная заработная плата производственных рабочих2,03Табл. , п. 1, строка "Итого на 1 кв.м покрытия", гр. 11 5. Единый социальный налог0,69Табл. , п. 1, строка "Итого на 1 кв.м покрытия", гр. 12 6. Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования5,89Табл. , строка "Итого на 1 кв.м. покрытия" 7. Цеховые расходы2,78Табл. , строка "Итого на 1 кв.м. покрытия" Итого "Цеховая себестоимость"41,67Сумма строк с 1 по 8 5.3 Технико-экономические показатели проекта
В данном разделе представлены сводные данные по основным технико-экономическим показателям проекта.
Таблица 49 - Технико-экономические показатели процесса цинкования
Наименование показателейЗначение показателей 12 1. Годовая программа производства
а) в натуральном представлении, кв.м.
б) по цеховой себестоимости, млн. руб.
110 000
4,5837 2. Стоимость ОПФ, руб.1 572 298,13 3. Численность работающих чел.6 4. Численность производственных (основных) рабочих4 5. Производительность труда, кв.м./чел.
а) выработка на одного работника б) выработка на одного производственного (основного) рабочего 18 333
27 500 6. Цеховая себестоимость 1 кв.м. покрытия, руб41,67 Примечание:
1. п. 1б = п. 6 х п. 1а;
2. п. 2 = табл. , строка "Итого", гр. 2;
3. п. 3 = табл. , строка "Всего", гр. 6 + табл. , строка "Всего", гр. 3;
4. п. 4 = табл. , п. 1 "Итого", гр. 6;
5. п. 5а = п. 1а/п. 3;
6. п. 5б = п. 1а/п. 4;
7. п. 6 = табл. , строка "Итого", гр. 2.
В данном разделе рассчитаны следующие технико-экономические показатели:
- годовая программа производства продукции (в натуральном выражении и по себестоимости);
- численность рабочих;
- численность руководителей, служащих;
- цеховая себестоимость 1 кв.м. покрытия сплавом.
Цеховая себестоимость одного квадратного метра покрытия цинком с годовой программой 110 000 кв.м./год составляет 41,67 руб./ кв.м.
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
763
Размер файла
640 Кб
Теги
diplom, gotovy, диплом
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа