Тугоплавкие соединения

К факторам, определяющим условия труда, относятся также рациональные методы технологии и организации производства; в частности, большую роль играет содержание труда, формы построения трудовых процессов, степень специализации работающих при выполнении производственных процессов,  выбор режимов труда, психологический климат в коллективе, организация санитарно – бытового обеспечения работающих в соответствии со СНиП II – 92 – 76.

В формировании безопасных условий труда большое значение имеет учет медицинских противопоказаний к использованию персонала в отдельных технологических процессах, а также обучение и инструктаж по безопасным методам ведениям работ. К лицам, допускаемым к участию в производственном процессе, должны предъявляться требования соответствия их физиологических, психофизиологических, психологических и в отдельных случаях антропометрических данных характеру работы. Проверка состояния здоровья работающих  должна проводится как при допуске их к работе, так  и периодически.

Лица, допускаемые к участию в производственном процессе, должны иметь профессиональную подготовку (в том числе по безопасности труда), соответствующую характеру работ. Обучение работающих безопасности труда проводят на всех предприятиях и в организациях независимо от характера и степени опасности производства.

Основными направлениями обеспечения безопасности труда должны быть комплексная механизация и автоматизация производства. Их реализация создает условия для коренного улучшения условий труда, роста производительности труда и качества продукции, способствует ликвидации различия между умственным и физическим трудом. Однако при автоматизации необходимо учитывать психофизиологические факторы, т.е. согласование функций автоматических устройств с деятельностью человека – оператора. В частности, необходим учет антропометрических данных последнего и его возможностей к восприятию информации [23].

 

6 Технико-экономическое обоснование производства огнеупорных

карбидокремниевых плит на нитридной связке

 

Техническая целесообразность применение футеровки в виде карбидокремниевых плит на нитридной связке в ваннах с расплавами металлов значительно повышает их производительность. Благодаря повышенной теплоотдаче через стенки возрастает срок службы футеровки, так как на стенках образуется гарнисаж из застывшего электролита, который защищает футеровку.

Огнеупорную футеровку в виде плит из карбида кремния на нитридной связке можно изготавливать методом порошковой металлургии как с применением технологий печного обжига или спекания при высоких температурах, так и с применением технологии нового поколения – получения перспективных огнеупорных материалов с применением процессов технологического горения или самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

В качестве объекта изучения были выбраны огнеупорные карбидокремневые плиты. Объектом замены выступают карбидокремневые плиты на кремнеземистой связке (базовый вариант), которые будут заменены на карбидокремниевые плиты на нитридной связке (новый вариант).

Основным критерием функционирования выбирается долговечность (стойкость) работы.

Для реализации замены потребуются капитальные вложения в размере 300.000 рублей для организации участка по производству плит на нитридной связке. Расчет годового экономического эффекта от производства огнеупорных карбидокремниевых плит на нитридной связке производится по следующей формуле:

                                        Эг =                                 (1)

где  n – количество изделий в партии, шт;

C1, C2 – цена изделий базового и нового варианта, руб.;

L – коэффициент повышения стойкости;

EH – нормативный коэффициент эффективность капитальных вложений;

K – капитальные вложения на освоения изделий по новому варианту, руб.

Коэффициент повышения стойкости определяется по формуле:

                                                    L =                                                     (2)

где  T2, T1 – срок службы изделия по базовому и новому варианту.

Таблица 15 – Исходные данные для расчета годового экономического эффекта

Показатели	Условные обозначения	Базовый вариант (1)	Новый вариант (2)
Срок службы, ч	T	20160	75600
Цена, руб	C	1121	3086
Капитальные вложения, руб	K		300.000
Нормативный коэффициент эффективности капвложений	EH		0,15
Количество изделий в партии, шт	n	1000	1000

 

Рассчитаем коэффициент повышения стойкости     

L = 75600 / 20160 = 3,75

Определяем годовой экономический эффект

Эг = 1000 × (1121 × 3,75 – 3086) – 0,15 × 300000 = 1072750 руб.

Таким образом, произведенные расчеты позволяют сделать вывод о том, что производство огнеупорных карбидокремниевых плит на нитридной связке является экономически выгодным. Годовой экономический эффект составит 1072750 рублей.

Заключение

 

1 В настоящее время в различных отраслях техники широко применяются разнообразные материалы на основе карбида кремния. Большинство этих материалов представляют собой гетерогенные композиции, в которых отдельные зерна SiC цементированы связками, отличающимися по своему составу и физико-химическими свойствами от основной фазы.

Эти связки необходимы для облегчения условий получения материала                             из него или для достижения заданных физических свойств и эксплуатационных характеристик. В последнем случае свойства материала зависят от содержания фазовых составляющих, их размеров, характера распределения, природы межфазного взаимодействия. В свою очередь указанные факторы определяются технологическими особенностями получения тех или иных материалов.

2 Условия эксплуатации определяют  выбор того или иного материала, обладающего требуемым комплексом физико-химических свойств, которые реализуются при определенной технологии, приводящей к образованию заданного состава и структуры.

          3 Разработка новых технологических процессов и синтез материалов с особыми структурами связаны с улучшением свойств и побуждают к изысканию новых областей применения таких материалов. Это указывает на тесную связь между структурой, свойствами, методом получения и областями использования различных материалов, в частности карбидокремниевых. В этой связи, можно классифицировать известные карбидокремниевые материалы по способам получения, составам, типам микроструктур и свойствам.

4 Карбидокремниевые материалы делятся на 10 основных типов, отличающихся друг от друга составами, структурой, технологическими особенностями получения и свойствами.

5 Проведены комплексные  исследования карбидокремниевых  огнеупоров отечественного и импортного производства. Проведен количественный микроскопический анализ на содержание пор в поверхности шлифа по методу А.А. Глаголева – определение фазового состава  сплавов точечным методом, при этом сделаны допущения, что поры – это одна фаза, а все другие составляющие – вторая фаза.

6 В результате проведения комплекса совместных исследований ОАО ВАЗ и ВИСТех ВолгГАСУ разработаны технологические рекомендации для изготовления карбидокремниевых изделий на нитридной связке. Определены основные требования к выпускаемой продукции.

7 Выданы практические рекомендации по применению 

карбидокремниевых огнеупоров на нитридной связке:

- результаты полупромышленных и промышленных испытаний карборундовых огнеупоров на нитридной связке свидетельствуют об их пригодности для боковой футеровки алюминиевых электролизеров.

8 Проведено технико-экономическое обоснование производства огнеупорных карбидокремниевых плит на нитридной связке. В качестве объекта изучения были выбраны огнеупорные карбидокремневые плиты. Объектом замены выступают карбидокремневые плиты на кремнеземистой связке (базовый вариант), которые будут заменены на карбидокремниевые плиты на нитридной связке (новый вариант). Основным критерием функционирования выбирается долговечность (стойкость) работы.

Произведенные расчеты позволяют сделать вывод о том, что производство огнеупорных карбидокремниевых плит на нитридной связке является экономически выгодным. Годовой экономический эффект составит 1072750 рублей.

 

 

 

Список литературы

 

1 Самсонов, Г. В. Тугоплавкие соединения / Г. В. Самсонов, И. М. Виницкий. – Москва, 1976. – 560 с.

2 Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов. – Обнинск : Технология, 1998. – 106 с.

3 Павлов, П. В. Механизм перехода α- в β-Si3N4 при отжиге / П. В. Павлов, Н. В. Белов // Доклады АН СССР. – 1978. – Т. 241. – С. 825 – 827.

4 Анциферов, В. Н. О «перескоковом» механизме перехода в Si3N4 /   В. Н. Анфиногенов, В. Г. Гилеев // Кристаллография. –  1986. – Т. 31. – №6. – С. 1212 – 1213.

5 Marhad P. R., Lautent Y., Lang I. Structure de nitride de silicium α //Acta Crust. – 1969. – V. 25. – P. 2157 – 2160.

6 Неметаллические тугоплавкие соединения / Т. Я. Косолапова [и др.]. – М. : Металлургия, 1985. – 224 с.

7 Шаяхметов, У. Ш. Композиционные материалы на основе нитрида кремния и фосфатных связующих / У. Ш. Шаяхметов. – М. : СП Интермет Инжиниринг, 1999. – 128 с.

8 Андриевский, Р. А. Нитрид кремния и материалы на его основе /       Р. А. Андриевский, И. И. Спивак. – М. : Металлургия, 1984. – 136 с.

9 Хейдемане, Г. М. Неорганические материалы / Г. М. Хейдемане,       Я. П. Грабис, Т. Н. Миллер // Изв. АН СССР. – 1979. – Т. 15. – № 4. – С. 595 – 598.

10 Андриевский, Р. А. Получение порошков и изделий из нитрида кремния / Р. А. Андриевский, И. И. Спивак. – М. : Цветметинформация, 1980. – 48 с.

11 Ходаков, Г. С. Тонкое измельчение строительных материалов /       Г. С. Ходаков. – М. : Стройиздат, 1972. – 240 с.

12 Herbell T. P., Glasgow T. K. // Amer. Soc. Bull. 1979. V. 58. № 12. P. 1172 – 1174; 1184.

13 Акунов, В. И. Струйные мельницы / В. И. Акунов. – М. : Машиностроение, 1967. – 136 с.

14 Ершова, Н. И. Исследование возможности применения материала Si3N4 – BN в сепараторах подшипников / Н. И. Ершова, И. Ю. Келина,           З. В. Павлова // Конструкции из композиционных материалов. – М. : НПО прикладной механики. – 1993. - № 4. – С. 36 – 39.

15 Исследование применимости нитридной керамики в деталях пресс-форм формования стекол / Н. И. Ершова // Конструкции и технология получения изделий из неметаллических материалов. – Обнинск : Технология, 1992. – С. 11.

16 Нитрид кремния в электронике / Белый В. И. [и др.]. – Новосибирск: Наука, 1982. – 180 с.

17 Japan Ind. And Technol. Bull. 1979. V. 7. № 3. P. 8 – 12, (цит. По РЖ Химия. 1980. № 1М41).

18 Конструкции и технологии получения изделий из металлических материалов. Обнинск: ОНПО Технология, 1998. – 106 с.

19 Ткачев, И. И. Горячепрессованная керамика из ультрадисперсных крмпозиционных порошков / И. И. Ткачев // Огнеупоры. – 1994. - № 2. – С. 13 – 20.

20 Микроволновое спекание керамики на основе нитрида кремния / Параносенков В. П. [и др.] // Огнеупоры и техническая керамика. – 1997. - № 1. – С. 11 – 13.

21 Гаршин, А. П. Изучение механизма взаимодействия нитрида кремния с кислородом и азотом при нагревании и процессы дефектообразования в системах Si3N4 – газ / А. П. Гаршин, В. Е. Швайко-Швайковский // Огнеупоры и техническая керамика. – 1998. - № 9. – С. 7 – 12.

22 Келина, И. Ю. Микроструктура и свойства композиционных керамических материалов на основе Si3N4 / И. Ю. Келина, В. А. Дробинская,       Л. А. Плясункова // Огнеупоры и техническая керамика. – 1998. – С. 23 – 26.

23 Безопасность производственных процессов : справочник / под ред. С. В. Белова. – М. : Машиностроение, 1985. – 448 с.   

24 Технология керамики и огнеупоров / П. П. Будников [и др.]. – М. : Строительные материалы, 1962. – 709 с.

25 Заявка № 49 – 39888 Япония, МКИ С 04 В 35/58. Способ изготовления огнеупорного материала, содержащего нитрид кремния./ Опубл. 1974г., 29 октября, № 2 – 998.

26 Заявка № 49 – 44090 Япония, МКИ С 04 В 35/56. Изготовление карборундовых огнеупоров./ Опубл. 1974г., 26 ноября, № 2 – 1103.

27 Заявка № 50 – 27852 Япония, МКИ С 04 В 35/58. Огнеупорный материал на основе нитрида кремния./ Опубл. 1975г., 10 сентября, № 2 – 697.

28 Заявка № 57 – 34234 Япония, МКИ С 04 В 35/56. Огнеупор на основе карбида кремния./ Опубл. 1982г., 21 июля, № 3 – 856.

29 Заявка № 58 – 18346 Япония, МКИ С 04 В 35/56, 41/04.  Карбидокремниевый огнеупор, обладающий повышенной термостойкостью в атмосфере азота./ Опубл. 1983г., 12 апреля, № 3 – 459.

30 Заявка № 58 – 18347 Япония, МКИ С 04 В 35/56. Способ изготовления карбидкремниевого обожженного огнеупора./ Опубл. 1983г., 4 декабря, № 3 – 459.

31 Заявка № 58 – 57391 Япония, МКИ С 04 В 35/56, 35/66. Карбидокремниевая огнеупорная смесь./ Опубл. 1983г., 20 декабря, № 3 – 1435.

32 Заявка № 60 – 26074 Япония, МКИ 4 С 04 В 35/56, 35/38.  Способ изготовления огнеупорных изделий на основе карбида кремния./ Опубл. 1985г., 21 июня, № 3 – 652.

33 Патент № 4 039 340 США, МКИ С 04 В 35/58.  Высокопрочные термостойкие огнеупорные материалы./ Опубл. 1977г., 2 августа, т. 961, № 1.

34 Патент № 4 578 363 США, МКИ С 04 В 35/36.  Карборундовые огнеупоры, содержащие модифицированную связку на основе нитрида кремния./  Опубл. 1986г., 25 марта, т. 1064, № 4.

35 Патент № 4 836 965 США, МКИ С 04 В 35/36.  Способ изготовления огнеупоров для печей./ Опубл. 1989г., 6 июня, т. 1103, № 1.

36 Патент № 4 836 965 США. Способ изготовления огнеупоров для печей.

37 Патент № 892 340 Великобритания, МКИ С 04 В 35/58. Огнеупоры из карбида кремния./ Опубл. 1957г., 12 августа, № 25 208.