ВСТУП
Металургійне підприємство як виробнича система включає засоби праці як кооперацію (систему) машин, робочу силу як кооперацію робітників або систему спільної праці, економіку як систему економічних відносин усередині та поза підприємством та систему управління.
Весь процес загалом як система складної кооперації покупців, безліч застосовуваних ними машин, виробничих підрозділів предмет теорії організації виробництва.
Під організацією виробництва слід розуміти систему науково обґрунтованих заходів, спрямованих на створення найбільш раціональної структури підприємства та його підрозділів, на доцільне поєднання та поєднання у часі та просторі трудових та технологічних процесів, а також засобів виробництва з метою ефективного виконання планових завдань та досягнення найкращих кінцевих результатів . Таким чином, у межах підприємства організується єдиний виробничий процес, що є системою взаємопов'язаних, цілеспрямованих технологічних і трудових процесів.
ГЛАВА 1. ВИРОБНИЧІ ПРОЦЕСИ ТА ЇХ ОРГАНІЗАЦІЯ
1.1 Сутність, особливості та класифікація виробничих процесів
Основою діяльності підприємства будь-якої промислової галузі є виробничий процес. У найзагальнішому вигляді слово «процес» висловлює розвиток, перебіг розвитку, динаміку, зміни. У цьому світлі процес (процес виробництва) є ланцюгом послідовних змін становища чи стану будь-якого предмета, явища, у яких систематично проявляються певні об'єктивні закономірності. Отже, у виробництві виразником процесу є та чи інша цілеспрямовано рухається, тобто. функціонуюча система, а сам процес представляє послідовну зміну станів системи в координатах часу та простору.
Під функціонуючими системами у виробництві слід розуміти комплекси виробничого обладнання, сировини, матеріалів, енергоносіїв, транспортних засобів, а також людей, які безпосередньо беруть участь у системі як виконавці або керують нею за заздалегідь розробленими ними програмами.
Систематична та цілеспрямована зміна кількісних та якісних характеристик зазначених комплексів під впливом праці людей та використовуваних ними сил для отримання заданих програмою продуктів і представляє виробничий процес. Таким чином, виробничий процес на промисловому підприємстві можна охарактеризувати як органічно та системно пов'язану сукупність трудових, природних та автоматичних процесів, спрямованих на перетворення вихідних матеріалів на готову продукцію.
Природні процеси у разі розуміються як процеси, які відбуваються під впливом сил природи без безпосереднього участі у яких людини. У чорній металургії до природних процесів належать різні фізико-хімічні та фізико-механічні процеси – розплавлення, кристалізація, окислення, відновлення, нагрівання, остигання, спікання, автоматизовані процеси деформації металу та ін. Визначальними у виробничому процесі є трудові процеси.
Виходячи з наведеної характеристики та визначення поняття виробничого процесу, слід висновок про те, що саме виробничий процес є безпосереднім та головним об'єктом організації та управління на промисловому підприємстві.
Організація виробничого процесу передбачає найбільш раціональне поєднання у часі та просторі праці людини з речовими елементами виробництва. Кінцевою метою організації виробничого процесу є забезпечення неухильного зростання обсягу виробництва, усіляке зниження витрат усіх видів, досягнення високої якості продукції.
Сучасна вітчизняна чорна металургія є високорозвиненою в технічному плані комплексною промисловою галуззю. На основі спеціалізації, комбінування та кооперування низки виробництв інших галузей промисловості вона включає різноманітні, але органічно пов'язані технологічною, енергетичною, організаційною та економічною єдністю підприємства починаючи від рудників і кар'єрів з видобутку рудних і нерудних сировини і матеріалів і кінчаючи цехами і заводами з виробництва коксу, різних хімічних продуктів, готового прокату, металовиробів промислового призначення та товарів народного споживання. У цьому комплексі головна роль належить провідному виробництву - виробництву чавуну, сталі, прокату. Всі інші цехи та підприємства галузі покликані матеріально забезпечити безперебійний хід основного виробництва або переробляти його відходи та побічні продукти.
Металургійне виробництво та технологічні процеси мають низку своїх специфічних особливостей, що істотно відрізняють їх від інших промислових виробництв та накладають відповідний відбиток на вимоги до форм та методів організації виробництва.
До найважливіших галузевих особливостей сучасного металургійного виробництва відносять комплексність і структурну складність сучасних металургійних підприємств; високий рівень концентрації виробництва; масштабність та масовість виробництва; багатостадійність технології та високу матеріаломісткість; енерготехнологічний зв'язок основних переділів.
Зазначені особливості металургійного виробництва мають переважно галузевий характер чи характеризують підприємство загалом як систему. Облік цих особливостей важливий. Але ще більш необхідним є розгляд специфічних характеристик конкретних металургійних виробничих процесів усередині підприємства на різних переділах з метою визначення надалі їх структури, організаційних форм, методів їх дослідження та організації.
Розглянуті особливості металургійних виробничих процесів свідчать про те, що вони мають гетерогенний, тобто неоднорідний характер і відрізняються у зв'язку з цією великою різноманітністю, складністю та комплексністю. З метою систематичного вивчення, аналізу, нормування та вдосконалення організації виробничих процесів необхідна їхня класифікація. Виробничі процеси на металургійних підприємствах як системи залежно від мети їх дослідження можна класифікувати у різних аспектах із різних позицій.
По відношенню до випуску готової основної (кінцевої) продукції та технологічної значущості виробничі процеси поділяються на основні, допоміжні, підсобні та побічні.
Основні- це процеси якісної, тобто фізико-хімічної або фізико-механічної зміни предмета праці, спрямовані на отримання напівфабрикатів і готової кінцевої продукції (чавуну, сталі,
ката, труб, металовиробів).
Допоміжні- процеси, що мають своє призначення на обслуговування та забезпечення безперебійного протікання основних процесів (матеріально-технічне забезпечення, ремонти, транспорт).
Підсобніпроцеси спрямовані на видобуток та підготовку вихідної сировини та матеріалів, виробництво технологічного палива (агломерату, коксу, вогнетривів).
Побічні- це процеси виготовлення різних видів продукції з відходів основного виробництва (цегли, шлакобетону, цементу, виробів народного споживання з металообрізу у прокатному виробництві та ін.).
Залежно від способів на предмети праці, рівня технічної оснащеності процесу та ступеня участі у ньому робочого виробничі процеси поділяються на ручні, машинно-ручні, машинні, апаратурні.
Ручніпроцеси здійснюються робітником без допомоги механізмів із застосуванням простих інструментів та пристосувань (молоток, напилок, зубило, лещата та ін.), спрямовані головним чином на переміщення предмета праці або зміну його форми.
Машинно - ручніпроцеси виконуються машинами чи механізмами з участю у яких робочих. У таких процесах одночасно або зі зрушенням у часі використовуються енергія машини та зусилля робітника. Прикладами таких процесів можуть бути прокатка на не повністю механізованих станах, обробка деталей на верстатах при ручній подачі, встановлення заготовки та знімання готового виробу. Машинні процеси спрямовані як зміну якості, і головним чином зміну форми предмета праці; виконуються за допомогою спеціалізованих машин, повністю механізованих чи автоматизованих. Роль робітника у таких процесах полягає у здійсненні функцій контролю та управління.
Апаратурні- хімічніта фізико-хімічні процеси, спрямовані на зміну якісних ознак та властивостей предмета праці та протікають у спеціальних агрегатах (доменних, мартенівських та електросталеплавильних печах, конвертерах), оснащених спеціальними механізмами та засобами керуючої автоматики. У апаратурних процесах функції робітників входять контроль і управління роботою агрегатів.
З позицій безперервного вдосконалення організації виробництва розглянута класифікація відіграє істотну роль при проектуванні технічних заходів з механізації та автоматизації виробничих процесів, плануванні підготовки кваліфікованих робочих кадрів, при атестації робочих місць та розробці планів НЗТ, впровадженні прогресивних систем оплати праці.
За характером руху предмета праці у часі діляться на безперервні, напівбезперервні, перервні (дискретні).
Безперервні- це процеси, у яких протягом встановленого періоду часу (година, зміна, доба, рік і більше) відбувається безперервне перетворення вихідних матеріалів чи напівфабрикатів на готову продукцію. Прикладами безперервних процесів є процеси, що протікають усередині доменних печей, на станах нескінченної прокатки, а також внутрішньоциклові на МНЛЗ, безперервних прокатних станах, сталеплавильних агрегатах. За інших рівних умов найбільш продуктивними є безперервні процеси, оскільки тут майже весь робочий час витрачається виготовлення продукції. Тому технологічна безперервність процесу викликає необхідність створення стабільних умов роботи агрегату, а також забезпечення організаційної безперервності та поточності процесу.
Напівперервні- це процеси, у яких цикли операцій з характеру технології обробки предметів праці відділені друг від друга, а, по принципу дії агрегату можуть здійснюватися безперервно. Прикладами агрегатів, в яких можуть здійснюватися напівбезперервні процеси, є конвертери, мартенівські та електричні ночі.
Перервні(дискретні) або періодичні процеси відрізняються тим, що в них цикли операцій за характером технології обробки предметів праці розділені міжцикловими інтервалами і дія агрегату (машини) також періодично протікає з відповідними інтервалами.
За характером перебігу у часі виробничі процеси, і навіть частини їх поділяють на циклічні і нециклічні.
Циклічниминазиваються процеси, що систематично повторюються при отриманні кожної одиниці продукції. Циклічні процеси спрямовані безпосередньо на обробку предмета праці або здійснення тих функцій, які сприяють виконанню основного завдання цеху або агрегату.
Нециклічніє процеси, що виникають у часі періодично чи епізодично. Такі процеси зазвичай пов'язані з обслуговуванням агрегатів та робочих місць. Прикладом їх можуть бути перевалка валків, ремонт устаткування, заправка інструменту тощо.
У зв'язку з тим, що основна продукція виробляється в ході циклічних процесів, загальна організаційна задача при дослідженні та проектуванні виробничих процесів полягає в максимальному скороченні нециклічних процесів (без шкоди їх якості) та у збільшенні в результаті цього частки циклічних.
Зв'язок між продуктивністю агрегату (ділянки) та витратами часу на циклічні та нециклічні процеси може бути представлений наступною формулою:
де Р- продуктивність агрегату (дільниці), т;
Т-заданий календарний робочий час, добу, зміна, год, хв, с;
Сумарний час нециклічних процесів протягом заданого календарного робочого часу, год (хв, с);
Сумарний час перерв протягом календарного робочого часу, год (хв, с);
tц- Тривалість циклу обробки одиниці виробленої продукції, год (хв,с).
При розподілі процесів на циклічні та нециклічні особливу увагу приділяють витратам часу на перерви та нециклічні операції для вжиття технічних та організаційних заходів щодо їх усілякого скорочення.
За ступенем можливості безпосереднього спостереження за перебігом виробничих процесів з метою їх вивчення та регулювання вони диференціюються на процеси закриті, відкриті та напівзакриті. Розглянута класифікаційна ознака важлива для вибору методів дослідження при проектуванні та аналізі організації виробничих процесів.
Закритимиє фізико-хімічні процеси, які у закритих агрегатах, зміна предметів праці у яких піддається безпосередньому (візуальному) спостереженню (процес у доменних печах). Дослідити хід закритих процесів можна за низкою непрямих ознак, що фіксуються контрольно-вимірювальними приладами, а також хіманалізом та температурою чавуну, хіманалізом шлаку, його в'язкістю, тиском, складом та температурою колошникового газу та ін.
відкритимиє процеси, які пов'язані з фізико-хімічними перетвореннями, а зміни предметів праці у своїй піддаються безпосередньому спостереженню. До них відносяться посадка заготовок в піч, установка виливниць, оздоблювальні роботи в прокатних цехах, транспортування та ін. До відкритих процесів можна віднести прокатку металу, хоча зміна внутрішньої структури металу при його обтисненні і витяжці не піддається безпосередньому спостереженню.
Напівзакритимиє процеси, у яких якісна зміна предметів праці піддається лише частковому спостереженню, наприклад, плавка сталі в мартенівській печі.
За характером виробничих зв'язків між агрегатами та ділянками мають місце процеси пов'язані (багатоступінчасті) та замкнуті (одноступінчасті).
До пов'язанихвідносяться процеси, в яких результат праці однієї виробничої ділянки є безпосереднім вихідним предметом праці іншої ділянки внаслідок характеру технології та організації перебігу процесу. В основному в металургійному виробництві всі процеси пов'язані: доменні печі забезпечують сталеплавильні агрегати рідким чавуном, сталеплавильні - гарячими злитками прокатні цехи. Систематичне забезпечення зазначених зв'язків у часі та обсягах - запорука ритмічної роботи металургійного підприємства. Для цього при проектуванні організації пов'язаних процесів необхідно будувати графіки протікання процесу не тільки по кожному окремому ступеню, а й комплексні графіки, що передбачають узгодження та ув'язування роботи всіх взаємопов'язаних ланок усередині цеху та між цехами.
Замкнуті- це процеси, у яких результат праці тому чи іншому виробничому ділянці є кінцевим і безпосередньо пов'язані з наступними процесами. Прикладами замкнутих процесів можуть бути робота доменних печей і розливних машин при відправленні чушкового чавуну на склад, при відправленні злитків зі сталеплавильних цехів на склад злитків, фінішна обробка деталі на верстаті.
По виду руху предмета праці в процесі, тобто за способом передачі його від однієї операції до іншої, розрізняють процеси з послідовним перебігом, паралельним та паралельно-послідовним. Розглянута класифікаційна ознака з погляду організації виробництва є дуже важливою, оскільки значною мірою визначає продуктивність виробничого процесу.
ПослідовнийВид руху предмета праці характеризується тим, що з виготовленні партій виробів (злитків, заготовок, готового прокату) чи окремих одиниць (цілої плавки у багатоступінчастому технологічному процесі) кожна наступна операція починається лише після виконання попередньої.
При паралельномувигляді руху кожна наступна операція або одиниця виробу може здійснюватися або оброблятися до закінчення попередньої з більшим або меншим зрушенням у часі, наприклад, прокатка на багатоклітьових станах лінійного і послідовного розташування.
При паралельно-послідовномуметод поєднання руху (виконання операцій) передача предмета праці наступну операцію виробляється частковими партіями до закінчення обробки всієї партії попередньої щаблі. Прикладом цього виду процесу є розливання плавки сталі з двох ковшів в два півскладу з подальшою передачею в стрипперное відділення.
1.2 Структура виробничих процесів та методи підвищення їх
продуктивності
Результати виробничої діяльності металургійних підприємств, напрями та методи вдосконалення технології та організації виробництва безпосередньо пов'язані зі структурою основних виробничих процесів.
Різноманітні особливості металургійних процесів характеризують їх як складні у структурному відношенні процеси, що складаються з великої кількості взаємопов'язаних часткових процесів, що протікають послідовно та паралельно на ряді ділянок виробництва. У технологічному та організаційному відносинах виробничий процес на металургійному підприємстві має принципово загальну ієрархічну структуру (рисунок 1), різними рівнями якої є стадії процесу, щаблі, операції. Останні у свою чергу мають власну «мікроструктуру», що включає різні переходи, прийоми, дії, руху.
|
Стадії процесу
Щаблі процесу
Операції процесу
Рисунок 1 – Схема структури виробничого процесу на металургійному підприємстві
Оскільки будь-який виробничий процес відбувається в координатах простору та часу, остільки структура його поряд із технологією визначається також і факторами, пов'язаними з розміщенням обладнання, транспортними комунікаціями та тимчасовими характеристиками його протікання.
Таким чином, ступінь представляє частину виробничого процесу, що включає регламентований комплекс технологічно однорідних виробничих операцій. Комплекси операцій здійснюються робітниками на окремих агрегатах чи спеціалізованих ділянках цеху. Характер операцій, їх зміст, послідовність та методи виконання визначаються кінцевим виробничим завданням для кожного агрегату чи ділянки цеху.
У доменних цехах ділянками (східцями) процесу виробництва є: рудний двір із бункерною естакадою, доменні печі, ділянка збирання продуктів плавки разом із ковшовим господарством, грануляційний басейн, шлаковий відвал, розливні машини.
У мартенівських виділяють такі ділянки: шихтовий двір, пічний проліт, розливний проліт, стриперне відділення, відділення підготовки складів, склад холодних злитків.
У прокатних цехах ділянками є склад металу, ділянка нагрівання (колодязі, методичні печі), прокатні стани, оздоблювальні відділення (ад'юстаж), склад готової продукції.
Щаблі виробництва нерівнозначні щодо їх із різних позицій. Тому серед усіх ступенів процесу з погляду організації виробництва виділяється основний ступінь - ступінь, на якому безпосередньо здійснюється основний технологічний процес виробництва, тобто процес з якісної зміни предмета праці та перетворення його на готову продукцію. У металургійному виробництві основними його щаблями є: доменні, мартенівські та електросталеплавильні печі, конвертери, обтискні та чистові прокатні стани.
Основні ступені в загальному ланцюзі виробництва визначають тимчасові та об'ємні характеристики процесу на всіх інших його щаблях, а також в цехах і господарствах, що їх обслуговують.
З позиції послідовності розміщення в загальному процесі розрізняють вхідний, проміжний, вихідний щаблі. Така позиція важлива визначення матеріальних і організаційних зв'язків за всіма параметрами між вихідними потоками попередньої стадії чи щаблі і вхідними потребами і можливостями наступних.
Дуже важливою з позиції швидкостей перебігу процесу та темпів виготовлення готової продукції є заключна – вихідний ступінь. Не будучи основним ступенем, вона своїми діями коригує у часі роботу всіх попередніх, зокрема й основних щаблів, зменшуючи чи збільшуючи здачу наступну стадію вироблених напівфабрикатів чи готової продукції. У аспекті вихідний щабель у виробничому процесі цеху є дуже відповідальною, що задає ритм його роботи.
З позицій виробничих можливостей «вузький» ступінь - це такий ступінь, який за рівнем інтенсивності своєї роботи не відповідає вимогам провідного основного ступеня. Вивчення виробничого процесу на «вузьких» щаблях дозволяє встановити причини їх низької продуктивності та намітити заходи щодо підвищення їх виробничих можливостей.
Безпосереднє здійснення виробничого процесу кожному його щаблі досягається виконанням відповідних операцій. Операція - це закінчена цьому ступені частина виробничого процесу, що характеризується єдністю технологічних ознак, виконувана однією чи кількома робітниками на певному робочому місці спеціалізованими засобами праці.
При просторовому розміщенні основного і допоміжного стаціонарного обладнання в тому чи іншому цеху особливий інтерес з позицій найбільш ефективного його використання представляє побудова виробничого процесу в часі. Ефективність побудови процесу у часі визначається його організаційною структурою, що залежить від виду та ступеня складності самого процесу та тривалості виробничого циклу. У найбільш загальному вигляді тривалість виробничого циклу представляє період часу між запуском вихідних матеріалів або напівфабрикатів у виробництво та випуском його у вигляді готового продукту, наприклад, період часу між завданням заготівлі в робочу кліть прокатного стану та виходом з неї готового прокату.
Слід розрізняти тривалість виробничого циклу виготовлення одиничного виробу, наприклад сталевого листа зі слябу, підготовки одиночного піддону з виливницями на сталерозливному складі та ін. підготовка під плавку сталерозливного складу, навантаження шихтового, мульдового складу і т. д.). Таким чином, виробничий цикл являє собою замкнутий комплекс операцій або робіт, що здійснюються у певній послідовності у часі над кожною (багатьма) одиницею продукції.
Виробничий цикл має місце всіх рівнях, т. е. стадіях і щаблях виробництва, розрізняючись у своїй змістом робіт і просторово-часової масштабністю. Так, на якомусь робочому місці, агрегаті виробничий цикл у часі збігається або просто є робочим циклом (плавка сталі, прокату кожного зливка або заготовки тощо). У масштабі цеху виробничий цикл включає комплекс часткових циклів всіх ступенів виробництва. Якщо на будь-якому ступені процесу протягом кожного робочого циклу обробляється одиниця продукції, то в цеху (стадії) протягом усього виробничого циклу паралельно можуть проходити обробку багато одиниць або партії продукції (конвертерні та мартенівські плавки, нагрівання злитків у колодязях та ін.) . У масштабі підприємства виробничий цикл охоплює всі стадії та щаблі виробничого процесу виготовлення кожної одиниці та всіх партій продукції від початкової виробничої операції до останньої.
Тимчасова структура виробничого циклу в загальному випадку включає наступні компоненти (рисунок 2):
Технологічний цикл, що складається з часу виконання основних технологічних операцій, робіт, часткових процесів, які систематично повторюються з кожною одиницею або партією виробів;
Час допоміжних операцій та робіт, що циклічно або не циклічно виникають з виробництвом кожної одиниці продукції, партії або в одному процесі (конвертерна або мартенівська плавка);
Час технологічних відстоїв, регламентованого простеження предмета праці (відстій сталі у виливницях до її кристалізації, остигання прокату на холодильниках та інших.);
Час технічно неминучих міжциклових та внутрішньоциклових перерв.
У загальному випадку тривалість виробничого циклу не може відповідати простій сумі його тимчасових компонентів. Його зумовлено тим, що абсолютна величина будь-якого тимчасового компонента залежить від організаційної форми, процесу, що характеризується певним видом його протікання (послідовний, паралельний, паралельно-послідовний) та характером поєднання операцій усередині робочого часу циклу, часу транспортування та допоміжних операцій.
Рисунок 2 – Тимчасова структура виробничого циклу
При існуючій (заданій) технології процесу ефективність тимчасової структури виробничого циклу, безпосередньо пов'язана з його тривалістю, визначається рядом таких параметрів, як абсолютна тривалість кожного структурного компонента, кількість компонентів та елементів у них, їх питомі співвідношення та організаційна форма процесу.
Ефективність структури виробничого циклу при рівності інших умов буде тим вищою, чим менша кількість компонентів, чим коротша тривалість кожного з них у часі, чим більша частка технологічного циклу, чим раціональне поєднання компонентів та їх елементів у часі, що забезпечує максимально можливе паралельне протікання операцій.
Головну роль тривалості виробничого циклу грає технологічний цикл, оскільки інші компоненти значною мірою перекриваються під час виконання основних виробничих операцій процесу.
Відповідно до класифікаційних характеристик виробничі процеси на металургійному підприємстві поділяються на процеси прості, що протікають без перекриття циклів, і складні, що протікають з перекриттям циклів у часі. Важливість розгляду цих видів виробничих процесів обумовлена тим, що їх продуктивність дуже різна і методи її підвищення мають свої особливості.
У найпростіших процесах має місце послідовне у часі здійснення циклу, коли кожен наступний цикл починається після закінчення попереднього. Особливістю таких процесів є те, що всі операції циклу виконуються на тому самому робочому місці або агрегаті, наприклад на блюмінгу.
Прості процеси здійснюються у двох модифікаціях: з перервами, коли наступний цикл починається після закінчення попереднього не безпосередньо, а через певний проміжок часу (рисунок 3, а), і без перерв, коли наступний цикл починається відразу після закінчення попереднього (рисунок 3,б ). З аналізу даних малюнка 3 випливає, що продуктивність процесів різна й у другий випадок вона вища, оскільки відсутні міжциклові перерви.
Продуктивність процесу за даних організаційно-технічних умов - це потенційна можливість робочого устаткування виробництва у одиницю часу певної кількості продукції. У чорній металургії виразом продуктивності різних основних процесів можуть бути тонни чавуну, сталі, прокату. Одиницями часу, до яких належить продуктивність, є година, зміна, доба, місяць, рік. Продуктивність процесу визначається по відношенню до операцій, часткових процесів та виробничого процесу в цілому.
 |
|||||||
T ц а t ц б
Малюнок 3 - Графіки простих перервного (а) та безперервного (б) процесів-(t 0 - тривалість операції, tц - тривалість циклу)
Основними факторами, що визначають продуктивність процесів, є:
Технічна характеристика агрегатів (корисний обсяг доменних печей, ємність сталеплавильних агрегатів, кількість клітей, діаметр робочих валків прокатних станів та ін.);
Інтенсивність основних процесів (швидкості, тиску, температури, інтенсифікатори – кисень, природний газ);
Сортамент продукції та трудомісткість її виготовлення;
Вихідні матеріали та режими їх обробки;
Організаційні фактори (методи ув'язування виробничих процесів на всіх їх щаблях, характер їх поєднання та організаційна структура процесів, організація праці та ін.).
На практиці кількість факторів, що впливають на продуктивність процесів, значно більша, але не всі вони враховуються у виробництві, крім того, їх сутність та спрямованість відрізняються різноманітністю та ступенем сталості. Значна частина з них носить не детермінований, а імовірнісний стохастичний характер, що визначає металургійні процеси в цілому як процеси імовірнісні. Для можливості чіткої організації процесів, прогнозування їх ходу та управління необхідні глибокі дослідження, виявлення на цій основі закономірностей перебігу процесів та залежностей результатів виробництва від кількісних значень відповідних факторів при різних їх поєднаннях.
Для розрахунків продуктивності процесів будуються економіко-математичні моделі, що відображають у функціональній або стохастичній формі зв'язку між результативними та факторіальними ознаками досліджуваних процесів.
Так, продуктивність процесів, що протікають з перервами, можна визначити з виразу:
Р = Tn/(t 0 + t n) = ТпП ц, (2)
де Р - продуктивність за одиницю часу, т/год (шт/ч);
Т - прийнята одиниця часу, год (зміна, добу);
to - тривалість операції, год (хв);
t n – тривалість перерви (хв – усередині циклу);
t ц -тривалість циклу, год (хв);
п - число одиниць продукції, що виготовляється за один цикл, шт. або обсяг продукції, т.е.
Для процесів, що протікають без перерв між циклами, в яких тривалість операції відповідає тривалості циклу, продуктивність процесу визначається за такою формулою:
р = Tn/t 0 = Tn/t ц v (3)
Для розглянутих видів процесів змінна їхня продуктивність з урахуванням різних внутрішньозмінних перерв розраховується за формулою:
(4)
де t в.п - Внутрішньозмінні перерви (тривалість підготовчо-заключних робіт, регламентованих перерв з технічних причин, на відпочинок).
У металургійному виробництві всі основні металургійні процеси здійснюються не на одній, а на багатьох щаблях, що характеризує їх як складні. Багатоступінчастість процесів та можливість здійснення їх у різних організаційних формах зумовлюють і можливість паралельного в часі виконання операцій на окремих щаблях, а отже, і одночасне з більшим або меншим зрушенням у часі перекриття суміжних виробничих циклів.
Перекриття представляє період одночасного перебігу двох суміжних циклів, тобто період часу між початком наступного циклу та закінченням попереднього. Виконання операцій суміжних циклів на окремих щаблях може здійснюватися безперервно без інтервалів, якщо операції рівні за своєю тривалістю, або з перервами у разі, якщо тривалість операцій на різних ступенях процесу різна.
Виробничі процеси з перекриттям циклів залежно від характеру виконання операцій на окремих щаблях можуть мати такі організаційні форми:
З послідовним протіканням операцій на всіх щаблях;
З випередженням операцій, які відбуваються на наступних щаблях, по відношенню до аналогічних операцій на попередніх щаблях;
з паралельним виконанням операцій на окремих щаблях.
Продуктивність процесів, що протікають з перекриттям суміжних циклів у часі незалежно від їхньої організаційної форми, визначається тривалістю такту (ритму).
Часто практично визначення такту прокатки лише розрахунковим шляхом викликає труднощі, у зв'язку з тим що тривалість допоміжних операцій різних станах може істотно различаться.
Спростити розрахунок допомагає графік Адамецького та його види. На ньому по горизонтальній осі відкладається час у секундах, по вертикальній – номер кліті табору. Тривалість прокатки в аналізованому проході на графіці відзначається жирною горизонтальною лінією на осі, що відповідає прокатній кліті. Вільні ділянки між двома лініями становлять паузи між сусідніми проходами. Передача смуги з однієї кліті до іншої зображується похилою лінією, та її проекція на горизонтальну вісь відповідає паузам передачу.
За допомогою графіка Адамецького можна простежити за послідовністю виконання технологічного процесу та простежити елементи машинного часу прокатки. Отже, з'являється можливість аналізувати завантаженість робочих клітей, виявляти їх пропускну здатність і намітити можливий перерозподіл обтискань смуги, що прокочується, між клітями або зміна швидкісних умов по клітях з метою більш рівномірного їх завантаження відповідно до вимог максимальної продуктивності стану.
Тривалість такту процесу представляє період від початку попереднього циклу до початку наступного і визначається різницею між тривалістю циклу і величиною випередження (перекриття). На малюнку 4 показані графіки процесів з безперервним послідовним виконанням операцій на двох та трьох щаблях. Так як у цих процесах тривалість операцій на всіх щаблях однакова, то і такт процесу дорівнюватиме тривалості операцій на будь-якій з них:
,
(5)
де R - Такт (ритм) процесу, хв;
П- Величина перекриття, хв;
п- Число ступенів процесу;
Як видно на малюнку 4, продуктивність процесу в обох випадках однакова у зв'язку з рівністю тактів процесу і незважаючи на різну тривалість циклів.
 |
 |
0 4 8 12 0 4 8 12 16
Час, хв
Малюнок 4. Графіки процесів з безперервним послідовним виконанням операцій із рівною тривалістю циклів: а- два щаблі виробничого процесу; б- те ж, три ступені
На малюнку 5 представлені графіки з перервним перебігом процесів при нерівній тривалості операцій на окремих щаблях та перерв між ними.
У процесах, здійснюваних з випередженням операцій, обробка кожної одиниці виробленої продукції на наступної щаблі починається до закінчення операції обробки тієї ж одиниці продукції попередньої щаблі, т. е. процес протікає з випередженням операцій на щаблях.
Рисунок 5 – Графіки процесів із перервним перебігом операцій на щаблях: а – два щаблі виробничого процесу; б – те ж, чотири ступені
На малюнку 6 зображено процес, що протікає безперервно на всіх щаблях. У цьому випадку тривалість операцій на різних щаблях однакова. Для процесу з перервним перебігом операцій на щаблях тривалість операцій на сходах різна. Оскільки в обох випадках процес протікає з перекриттям циклів, продуктивність визначатиметься тільки тактом процесу.
Рисунок 6 – Графік процесів, що протікають з випередженням операцій
У процесах, що протікають з випередженням операцій, тривалість циклу не збігається за величиною із сумарною тривалістю операцій на всіх щаблях. У таких процесах такт (ритм) визначають як різницю між календарною тривалістю циклу (час від початку циклу до закінчення) і часом перекриття: R = t ц – П.
При безперервному перебігу операцій на щаблях такт дорівнює тривалості операцій на будь-якому ступені процесу. Якщо операції на щаблях протікають з перервами, то такт визначається як сума тривалості операцій та інтервалу на будь-якому ступені.
У багатьох процесах тривалість операцій на окремих щаблях може значно відрізнятися, у зв'язку з чим у процесі утворюються вузькі місця, збільшується такт і знижується продуктивність. У таких процесах організується паралельна у часі обробка двох і більше одиниць продукції на сходах із найбільшою тривалістю операцій.
На малюнку 7 показаний графік процесу з паралельним виконанням операцій при їх безперервному перебігу. Безперервність процесу досягається тоді, коли кожна одиниця продукції надходить на кожну щабель через однаковий проміжок часу, що дорівнює такту процесу. У цьому випадку такт дорівнює операційному часу на щаблях з послідовним перебігом операцій. Такт для щаблі з паралельним перебігом операцій визначається за такою формулою:
R = t i / n пр,
де t i - Тривалість операцій на даному ступені, год (хв);
n пр - кількість одночасно оброблюваних одиниць продукції, т (шт).
Важливою умовою досягнення максимальних перекриттів є вдосконалення структури процесу шляхом забезпечення мінімальної сумарної тривалості операцій у кожній ланці того чи іншого ступеня. Реалізація цієї умови забезпечує загальне скорочення тривалості всього циклу та відповідно такту процесу. Останнє матиме місце навіть за постійної тривалості циклу, але зі збільшенням у ньому числа ланок.
Рисунок 7 – Графік процесу з паралельним перебігом операцій при безперервному їх протіканні
На малюнку 8 як приклад представлені графіки процесу з постійною тривалістю циклу та різними величинами перекриттів, визначених числом ланок у циклі.
У випадку, зображеному на малюнку 8,а, цикл операцій складається з однієї ланки, перекриття відсутнє, такт прокатки максимальний, що дорівнює тривалості циклу. У випадку, зображеному на малюнку 8, б цикл розділений на дві ланки, у зв'язку з чим тривалість операцій в кожній ланці скоротилася вдвічі. На малюнку 8, цикл процесу здійснюється вже в чотирьох ланках. Сумарна тривалість операцій усередині кожної ланки вчетверо менша, ніж у першому випадку. Продовжуючи дроблення до максимально можливої кількості ланок отримаємо максимально можливу величину перекриття.
Рисунок 8 – Графік зміни величини перекриття при зміні тривалості та кількості ланок у процесі
ГЛАВА 2. МЕРЕЖЕВЕ ПЛАНУВАННЯ І УПРАВЛІННЯ
2.1 Системи планування та управління
Створення складних виробничих систем, освоєння нової техніки та технології, будівництво та реконструкція підприємств вимагають залучення виконавців, які працюють у різних галузях науки та сфери виробництва. У умовах все важче стає координувати роботу різних фахівців, ув'язувати терміни виконання різних робіт. Зростаюча складність планування, організації та управління різними виробничими програмами, як-от будівництво підприємств, цехів, ремонти агрегатів, з використанням традиційних методів координації робіт стала призводити до систематичним зривам термінів виконання всього комплексу робіт і перевищенням заздалегідь розрахованих витрат за створення виробничого комплексу.
Аналіз фактичного стану показав, що причини таких зривів криються у застосовуваних методах планування комплексу робіт та оперативного управління їх перебігом, які не забезпечують необхідної координації робіт ні за часом, ні за ресурсами (витратами). У той же час вважалося, що вся справа в недоліках застосовуваної технології та особистості керівника. Один із традиційних, класичних способів планування комплексу робіт, застосовуваний у будівництві, передбачає представлення плану робіт у вигляді так званого стрічкового графіка (графіка Ганта). Будь-який графік як елемент системи планування та управління повинен бути моделлю комплексу, адекватною моделюваній системі. У цьому плані представлення плану робіт як стрічкового графіка має такі істотні недоліки:
1. Відсутність (неможливість уявлення) взаємозв'язків між роботами комплексу;
2. На стрічковому графіці не видно основні роботи, тобто. ті роботи, що визначають виконання всього комплексу у визначений термін;
3. При плануванні робіт як стрічкового графіка обмежені можливості оптимізації плану як у стадії розробки плану, і на стадії оперативного управління;
4. При використанні стрічкового графіка не розглядається та не забезпечується рівномірне завантаження виконавців на всіх етапах виконання плану.
Зазначені вище недоліки повністю або значною мірою виключаються при використанні для координації робіт систем мережевого моделювання виробничих процесів, відомих під назвою систем планування та управління мережами. Системи мережного планування та управління дозволяють найбільш комплексно вирішувати всі поставлені організаційні завдання, оцінювати план із позиції кінцевого результату.
2.2 Оперативне управління комплексом робіт за допомогою мережного графіка
Моделью комплексу робіт, що адекватно відбиває його зміст, є мережа. Під мережею розуміється орієнтований граф, з допомогою якого відображаються взаємні зв'язок між роботами комплексу. Граф є сукупністю дуг і вершин. Кожній дузі відповідає певна пара вершин. Граф називається орієнтованим, якщо кожної дуги зазначено, яка з її вершин є початкової, яка кінцевої.
Можлива й різна форма уявлення мереж – цифрова та графічна. Цифрове уявлення мережі може бути у списковій та матричній формі. Графічне уявлення мережі (рисунок 9) називається мережевим графіком. Воно є найбільш наочним, зручним та знайшло широке застосування. Однак це перевага втрачається для мереж з великою кількістю елементів (з кількістю робіт понад 300).
Малюнок 9 – Мережевий графік
У мережевому графіку дуги мережі зображуються стрілками, а вершини – геометричними фігурами (гуртками). Мережеві графіки можуть бути двоякого типу:
1. мережеві графіки, у яких роботи зображуються стрілками, події – кружками, як показано малюнку;
2. мережеві графіки, у яких роботи зображуються кружками (чи інші фігурами), а залежно між роботами – стрілками.
Зображувальні роботи стрілки є безмасштабними. Напрямок та довжина стрілок не відображають жодних характеристик робіт. Важливо лише взаємне розташування стрілок (робіт). Кожна стрілка поєднує дві події. отже, кожної роботи є початкове і кінцеве події. Спочатку кожної цієї роботи необхідно закінчення всіх безпосередньо попередніх робіт, тобто. Необхідно закінчення робіт, які закінчуються початковою подією цієї роботи.
Кожній події мережного графіка надається певний номер і іноді всім чи деяким подіям дається визначення (найменування). Номери початкового та кінцевого подій роботи утворюють код (шифр) даної роботи.
p align="justify"> Важливим поняттям мережевого графіка є поняття шляху. Шлях у мережевому графіку - це така послідовність робіт, коли кінцева подія кожної попередньої роботи збігається з початковою подією наступної роботи. Шлях називається повним, якщо він є ланцюгом взаємопов'язаних робіт від початкової до кінцевої події мережного графіка. Неповний шлях – це шлях від початкового до проміжного між двома проміжними або від проміжного до кінцевої події мережного графіка.
Якщо за умовами виробництва всі роботи комплексу потрібно виконати в строго заданій послідовності, мережевий графік такого комплексу є одним ланцюжком робіт (є один повний шлях). Застосування мережевих систем управління таким комплексом недоцільно. Таким чином, мережевий графік має мати не менше двох повних шляхів. Повний шлях, що має максимальну тривалість, називається критичним. Поняття критичного шляху є центральним у системі мережевого планування та управління. Критичний шлях мережного графіка визначає термін виконання всього запланованого комплексу робіт. Будь-яка, навіть найменша затримка у виконанні робіт критичного шляху обов'язково призведе до зриву терміну виконання всього комплексу робіт, тоді як затримки на роботах некритичних шляхів можуть не позначитися на виконанні всієї програми.
Функціонування системи мережного планування та управління включає такі стадії:
Розробку технічного завдання та проектування системи мережевого планування та управління;
функціонування системи в режимі вихідного планування;
Функціонування системи як оперативного управління.
Ефективність усієї системи мережевого планування значною мірою визначається ефективністю її функціонування на стадії оперативного управління. Процес оперативного управління включає:
1. збирання оперативної інформації про хід робіт;
2. обробку інформації, що надходить, та оновлення на її основі мережевої моделі;
3. розрахунок параметрів оновленого мережного графіка;
4. аналіз мережного графіка та прийняття на його основі рішень щодо реалізації плану;
5. розробку календарного плану робіт та доведення конкретних термінів виконання до виконавців.
ВИСНОВОК
Основою діяльності кожного підприємства є виробничий процес, кінцева мета якого – випускати продукцію.
Виробничий процес - це процес праці, що має певний технічний та організаційний зміст, спрямований на створення конкретних матеріальних благ і характеризується сталістю головного предмета праці.
Для оцінки значення окремих виробничих процесів та складових елементів в єдиному процесі виробництва їх групують за такими основними ознаками:
1. ролі процесу у випуску готової продукції,
2. ступеня оснащеності праці та ролі людини,
3. характеру перебігу процесів,
4. ступеня на предмет праці.
По ролі процесу у випуску готової продукції на підприємстві виділяються основні, допоміжні та обслуговуючі виробництва.
До основних відносяться ті процеси, які безпосередньо спрямовані на випуск основної продукції або на виконання виробничих завдань, які є цільовими для цього виробництва.
Обслуговуючі процеси сприяють нормальному виконанню основних та допоміжних процесів. Зазвичай для підприємства до обслуговуючих виробництвам відносять центральні ремонтні майстерні, транспортно-складські підрозділи, культурно-побутові установи.
Залежно від рівня оснащеності праці та ролі людини виділяють немеханізовані, частково механізовані, машинні процеси.
Немеханізованими є процеси, які здійснюються без застосування будь-яких видів енергії та механізмів. Вони спрямовані зміну становища предметів праці чи його форми з допомогою ручного інструмента. У допоміжних та обслуговуючих виробництвах частка ручної праці все ще значна.
До частково механізованих належать процеси, що виконуються такою машиною або механізованим інструментом, управління якими вимагає ручної праці людини.
При машинних процесах знаряддям праці є машина, дії якої лише направляються людиною безпосередньо робочому місці чи дистанційно.
Для підприємств велике значення має комплексна механізація виробничого процесу, при якій ручна або частково механізована праця замінюється системою машин, що взаємно доповнюють один одного, що забезпечують високу продуктивність праці і створюють умови для автоматизації виробництва.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Організація та планування підприємств чорної металургії: підручник / за ред. А.Ф. Метс - М: Металургія, 1986. - 560 с.
2. Ребрін Ю.І. Основи економіки та управління виробництвом Ю.І. Ребрін - М.: Владос, 2002. - 329с.
3. Карастелева О.М. Економіка, організація та планування виробництва Е.М.Карастелова - М.: Економіка, 1986. - 343с.
Металургійне виробництво - це галузь науки, техніки та галузь промисловості, що охоплює різні процеси одержання металів із руд чи інших матеріалів, а також процеси, що сприяють поліпшенню властивостей металів та сплавів.
Введення в розплав у певних кількостях легуючих елементів дозволяє змінювати склад та структуру сплавів, покращувати їх механічні властивості, одержувати задані фізико-хімічні властивості.
Воно включає -
шахти та кар'єри з видобутку руд та кам'яного вугілля;
гірничо-збагачувальні комбінати, де збагачують руди, готуючи їх до плавки;
коксохімічні заводи, де здійснюють підготовку вугілля, їх коксування та вилучення з них корисних хімічних продуктів;
енергетичні цехи для одержання стисненого повітря (для дуття доменних печей), кисню, очищення металургійних газів;
доменні цехи для виплавки чавуну та феросплавів або цехи для виробництва залізорудних металізованих котунів;
заводи для виробництва феросплавів; сталеплавильні цехи (конвертерні, мартенівські, електросталеплавильні) для виробництва сталі;
прокатні цехи, в яких зливки стали переробляють на сортовий прокат: балки, рейки, прутки, дріт, лист.
Основна продукція чорної металургії:
чавуни
передільний, що використовується для переділу на сталь,
ливарний – для виробництва фасонних чавунних виливків на машинобудівних заводах;
залізорудні металізовані котуни для виплавки сталі;
феросплави (сплави заліза з підвищеним вмістом Мп, Si, V, Ti тощо) для виплавки легованих сталей;
сталеві зливки для виробництва сортового прокату, листа, труб тощо;
сталеві зливки для виготовлення великих кованих валів, роторів турбін, дисків і т.д., звані ковальськими зливками.
Продукція кольорової металургії:
зливки кольорових металів для виробництва сортового прокату (куточка, смуги, прутків);
зливки (чушки) кольорових металів для виготовлення виливків на машинобудівних заводах;
лігатури - сплави кольорових металів з легуючими елементами, необхідних виробництва складних легованих сплавів для виливків;
зливки чистих та особливо чистих металів для приладобудування, електронної техніки та інших галузей машинобудування.
2. МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА МЕТАЛІВ І СПЛАВІВ
Для виробництва чавуну, сталі та кольорових металів використовують руду, флюси, паливо та вогнетривкі матеріали.
Промислова руда - це природна мінеральна освіта, що містить будь-який метал або кілька металів у концентраціях, при яких економічно доцільне їх вилучення. Руда складається із рудного мінералу, що містить один цінний елемент(наприклад, залізо, марганець) або кілька ціннихметалів-комплексні руди (поліметалічні), наприклад, мідно-нікелеві руди, залізомарганцеві, хромонікелеві та ін. Крім рудних мінералів до складу руди входить порожня порода – мінералиякі відокремлюються від рудних мінералів при збагаченні або переходять у шлаки при плавці.
Залежно від вмісту металу, що видобувається, руди бувають багаті та бідні.Перед використанням руди збагачують, тобто. видаляють із руди частину порожньої породи. В результаті отримують концентрат з підвищеним вмістом металу, що видобувається. Використання концентрату покращує техніко-економічні показники роботи металургійних печей.
Флюси - це матеріали, що завантажуються у плавильну піч для освіти йшла ків - легкоплавких сполук із порожньою породою руди або концентратом та золою палива.
Зазвичай шлак має меншу щільність, ніж метал, тому він розташовується в печі над металом і може бути вилучений у процесі плавки. Шлак захищає метал від пічних газів та повітря. Шлак називають кислим, якщо у його складі відношення основних оксидів (CaO, MgO та ін.) до кислотних оксидів (SiO 2 , Р 2 Про 5) не більше 1,5, і основним, якщо це відношення становить 2,15...4.
Паливо- це горючі речовини, основною складовою яких виявляєся вуглець, які застосовуються з метою одержання при їх спалюванні теплової енергії. У металургійних печах іскористують кокс, природний газ, мазут, домінний (колошниковий) газ.
Коксотримують на коксохімічних заводах в коксових печах сухою перегонкою при температурі > 1000 ° С (без доступу повітря) кам'яного вугілля сортів, що коксуються. У коксі міститься 80...88% вуглецю, 8...12% золи, 2...5% вологи, 0,5...0,8% сірки, 0,02...0,2% фосфору і 0,7...2% летких продуктів. Для доменної плавки кокс повинен містити мінімальну кількість сірки та золи. Шматки коксу повинні мати розміри 25...60 мм. Кокс повинен мати достатню міцність, щоб не руйнуватися під дією шихтових матеріалів.
Природний газмістить 90...98 % вуглеводнів (СН 4 і З 2 Н 6) та 1 % азоту. Мазут містить 84...88 % вуглецю, 10...12 % водню, невелику кількість сірки та кисню. Крім того, використовують доменний чи колошниковий газ – побічний продукт доменного процесу.
Вогнетривкі матеріали - це матеріали та вироби переважно на основі мінеральної сировини, що володіють вогнетривкістю не нижче 1580 °С. Їх застосовують для виготовлення внутрішнього облицювального шару (футерування) металургійних печей та ковшів для розплавленого металу. гнівність матеріалу - це здатність протистояти, не розплавляючись, впливу високих температур. За хімічнимивластивостям вогнетривкі матеріалиляють на
кислі,(динасові, кварцеглинисті), Матеріали, що містять велику кількість кремнезему SiO 2, наприклад кварцовий пісок (95 % SiO 2), динасова цегла, вогнетривкість яких до 1700 °С
основні,містять основні оксиди (CaO, MgO), - основними (магнезитова цегла і металургійний порошок, магнезитохромітова цегла, вогнетривкість якої більше 2000 ° С).
нейтральні. (шамотна цегла-А1 2 Оз, )
ВИРОБНИЦТВО чавуну
Історія людства налічує не одну тисячу років. Протягом усього періоду існування нашої раси відзначається стабільний технічний прогрес, важливу роль у якому відіграло вміння людини поводитися з металом, створювати та добувати його. Тому цілком логічно, що металургія - це те, без чого неможливо уявити наш побут, нормальне виконання робочих обов'язків та багато іншого.
Визначення
Насамперед варто розібратися з тим, як по-науковому, з технічного погляду, називають сучасну сферу виробництва.
Отже, металургія - це розділ науки, техніки, що охоплює процес отримання різних металів із руди чи інших матеріалів, і навіть всі процеси, що мають зв'язок із трансформацією хімічного складу, властивостей та структури сплавів.
Структура
На сьогоднішній день металургія – це найпотужніша галузь промисловості. Крім того, вона - широке поняття, яке включає:
- Безпосереднє виробництво металів.
- Обробку металевих виробів як у гарячому, так і холодному вигляді.
- Зварювання.
- Нанесення різноманітних металевих покриттів.
- Розділ науки – матеріалознавство. Даний напрямок у теоретичному вивченні фізико-хімічних процесів орієнтується на пізнання поведінки металів, сплавів та інтерметалідів.
Різновиди
У всьому світі існує дві основні галузі металургії – чорна та кольорова. Така градація склалася історично.
Чорна металургія полягає в обробці заліза та всіх сплавів, у якому воно присутнє. Також ця галузь має на увазі витяг з надр землі та подальше збагачення руд, сталеливарне та чавуноливарне виробництво, прокат заготовок, виробництво феросплавів.
До кольорової металургії відносять роботу з рудою будь-якого металу, крім заліза. До речі, умовно поділяють на дві великі групи:
Тяжкі (нікель, олово, свинець, мідь).
Легкі (титан, магній, алюміній).
Наукові рішення
Безперечно, що металургія - це діяльність, яка потребує впровадження інноваційних технологій. У зв'язку з цим багато країн нашої планети активно ведуть дослідницькі роботи, метою яких є вивчення та застосування на практиці найрізноманітніших мікроорганізмів, які б допомогли вирішити, наприклад, таке злободенне питання, як очищення стічних вод, що є обов'язковою складовою металургійного виробництва. Крім цього, вже стали реальністю такі процеси, як біологічне окиснення, осадження, сорбція та інші.
Поділ з технологічного процесу
Заводи металургії можна умовно зарахувати до двох основних груп:
Пірометаллургії, де процеси протікають за дуже високих температур (плавка, випал);
Гідрометалургія, яка полягає у вилученні металів з руд за допомогою води та інших водних розчинів з використанням хімічних реактивів.
Принцип вибору місця будівництва металургійного заводу
Щоб зрозуміти, на основі яких висновків приймається рішення про зведення підприємства в тому чи іншому місці, варто розглянути основні фактори розміщення металургії.
Зокрема, якщо питання стосується дислокації заводу кольорової металургії, то тут на перший план виходять такі критерії, як:
- Наявність енергоресурсів.Виробництво, пов'язане з обробкою легких кольорових металів, потребує колосальної кількості електричної енергії. Тому подібні підприємства будують максимально близько до гідроелектростанцій.
- Необхідна кількість сировини.Зрозуміло, що чим ближче знаходяться поклади руди, тим краще.
- Екологічний чинник.На жаль, країни пострадянського простору не можуть бути віднесені до категорії, де підприємства металургії є екологічно безпечними.
Таким чином, розміщення металургії - найскладніше питання, вирішенню якого слід приділяти найпильнішу увагу з урахуванням різноманітних вимог та нюансів.
p align="justify"> Для формування максимально докладної картини в описі обробки металів важливо вказати на ключові ділянки даного виробництва.
Підприємства чорної металургії мають у своєму складі кілька про переділів. Серед них: аглодоменний, сталеплавильний, прокатний. Розглянемо кожен із них детальніше.
Доменне виробництво
Саме цьому етапі здійснюють звільнення заліза безпосередньо з руди. Відбувається це в доменній печі та при температурі понад 1000 градусів Цельсія. Таким чином відбувається виплавка чавуну. Властивості його безпосередньо залежатимуть від протікання процесу плавки. Регулюючи плавлення руди, можна зрештою отримати один із двох передільний (використовують надалі для виробництва сталі) і ливарний (з нього відливають чавунні заготовки).
Виробництво сталі
З'єднуючи залізо з вуглецем і, при необхідності, з різними легуючими елементами, в результаті одержують сталь. Методів її виплавлення достатньо. Особливо відзначимо киснево-конверторний та електроплавильний, які є найсучаснішими та високопродуктивними.
Конверторна плавка характеризується своєю швидкоплинністю та отриманням у результаті сталі з необхідним хімічним складом. Основу процесу складає продування киснем через фурму, внаслідок чого чавун окислюється і трансформується в сталь.
Електросталеплавильний спосіб – найефективніший. Саме завдяки використанню дугових печей можна виплавити якісні леговані марки сталі. У подібних агрегатах нагрівання завантаженого в них металу відбувається дуже швидко, при цьому можна додавати необхідну кількість легуючих елементів. Крім того, сталь, що отримується таким методом, має низький вміст неметалевих включень, сірки і фосфору.
Легування
Цей процес полягає у зміні складу сталі за допомогою впровадження в неї розрахованих концентрацій допоміжних елементів для подальшого надання їй певних властивостей. Серед найчастіше застосовуваних легуючих компонентів значаться: марганець, титан, кобальт, вольфрам, алюміній.
Прокат
Багато заводів металургії мають у своєму складі прокатну групу цехів. Вони виробляють як напівфабрикати, і вже повністю готову продукцію. Сутність процесу полягає в пропуску металу в зазорі між тими, що обертаються в протилежних напрямках стану. Причому ключовим моментом є те, що відстань між валками має бути меншою, ніж товщина заготовки, що пропускається. Завдяки цьому метал втягується в просвіт, переміщається й у результаті деформується до заданих параметрів.
Після кожного перепустки зазор між валками роблять менше. Важливий момент - найчастіше метал недостатньо пластичний у холодному стані. І тому для обробки його заздалегідь підігрівають до необхідної температури.
Споживання вторинної сировини
У сучасних умовах ринок споживання вторинної сировини як чорних, так і кольорових металів неухильно розвивається. Багато в чому це обумовлено тим, що ресурси руди, на превеликий жаль, не є відновлюваними. Щороку їх видобування суттєво знижує запаси. Враховуючи той факт, що потреби в металопродукції в машинобудуванні, будівництві, авіабудуванні, суднобудуванні та інших галузях народного господарства неухильно зростають, цілком розумним виглядає рішення розвивати переробку деталей і виробів, що вже відпрацювали свій ресурс.
Можна з упевненістю стверджувати, що розвиток металургії до певної міри пояснюється і позитивною динамікою сегмента галузі - використанням вторинної сировини. При цьому переробкою брухту займаються і великі, і дрібні компанії.
Світові тенденції розвитку металургії
В останні роки спостерігається чітке підвищення обсягів випуску металопрокату, сталі та чавуну. Багато в чому це пояснюється справжньою експансією Китаю, який став одним із провідних планетарних гравців на ринку металургійного виробництва.
При цьому різні фактори металургії дозволили Піднебесній відвоювати практично 60% всього світового ринку. Решту десятки основних виробників склали: Японія (8%), Індія та Сполучені Штати Америки (6%), Росія та Південна Корея (5%), Німеччина (3%), Туреччина, Тайвань, Бразилія (2%).
Якщо ж розглядати окремо 2015 рік, то спостерігається тенденція до зниження активності виробників металопродукції. Причому найбільший спад відзначений в Україні, де був зафіксований результат, який на 29,8% нижчий за минулорічний.
Нові технології у металургії
Як і будь-яка інша промисловість, металургія просто немислима без розробки та впровадження практично інноваційних розробок.
Так, співробітники Нижегородського державного університету розробили та почали впроваджувати у практику нові наноструктуровані зносостійкі тверді сплави, в основі яких лежить карбід вольфраму. Основний напрямок застосування нововведення – виробництво сучасного металообробного інструменту.
Крім того, в Росії модернізували колосниковий барабан зі спеціальною кульовою насадкою з метою створення нової технології переробки рідкого шлаку. Цей захід було виконано на основі державного замовлення Міністерства освіти та науки. Такий крок повністю себе виправдав, оскільки його результати перевершили всі очікування.
Найбільші підприємства металургії у світі
- Arcelor Mittal- компанія з головним офісом у Люксембурзі. Її частка становить 10% від усього світового виробництва сталі. У Росії компанії належать шахти Березовська, Первомайська, Анжерська, а також "Сєвєрсталь-груп".
- Hebei Iron & Steel- Гігант із Китаю. Він повністю належить державі. Крім виробництва, компанія займається видобутком сировини, її транспортуванням та проведенням науково-дослідних робіт. На заводах компанії використовуються виключно нові розробки, і найсучасніші технологічні лінії, що дозволило китайцям навчитися виробляти ультратонкі сталеві плити та надтонкий холоднокатаний лист.
- Nippon Steel- Представник Японії. Менеджмент компанії, яка розпочала свою роботу ще в 1957 році, прагне об'єднання з іншим підприємством, що називається Sumitomo Metal Industries. На думку експертів, таке злиття дозволить досить швидко вийти японцям на перше місце у світі, обігнавши всіх своїх конкурентів.
Метал з давніх-давен став незамінним елементом у повсякденному житті людини. Завдяки йому ми маємо можливість використання електроенергії, транспорту, гаджетів та інших благ цивілізації. Саме тому металургію можна вважати ключовою галуззю промисловості кожної держави. Металургія – це галузь важкої промисловості, до якої залучено безліч фінансових, матеріальних, енергетичних та людських ресурсів.
Сучасна металургія досягла значного розвитку. Завдяки досягненням науки, ми маємо можливість використовувати не тільки метали, дані нам природою, а й інноваційні композитні матеріали та сплави. Вони мають покращені властивості та характеристики.
Класифікація різновидів металургії
Виплавка металів потребує колосального обсягу енергії та ресурсів, тому більшість гірничодобувних підприємств працюють саме для забезпечення потреб металургії.
Для вивчення особливостей цієї галузі слід виділити її основні види. На сьогоднішній день виділяють дві основні галузі: чорну та кольорову металургію.
Чорна відповідає за виробництво сплавів на основі заліза. У той же час до неї відносять інші елементи, такі як хром та марганець. Решта виробництва виробів з інших металів називають кольоровим.
Технологія виробництва має схожий цикл, незалежно від типу сировини, і складається з кількох етапів, наведених нижче:
- Видобуток сировини та її переробка. Більшість металів не міститься в природі у чистому вигляді, а входить до складу різних руд, переробка яких називається збагаченням. У процесі збагачення руду дроблять на дрібні складові, з яких у процесі сепарації відокремлюють елементи металу та порожню породу. З виділених елементів виробляють сплави.
- Переділ. Металургійною межею називають процес виготовлення напівфабрикатів, які у свою чергу використовуються для виготовлення готових продуктів. У процесі переділу змінюється склад, структура та властивості сплавів, а також агрегатний стан. До переділу можна віднести прокат і обтискання, трубне виробництво, плавлення та розливання.
- Переробка відходів. Більшість відходів металургійного виробництва або утилізують або переробляють, отримуючи інші корисні продукти. Деяка частина порожньої породи та шлаків складаються біля великих сховищ під відкритим повітрям. Але на сьогоднішній день виробники намагаються максимально ефективно переробляти побічну продукцію. Деякі шлаки повторно обробляють, отримуючи додатковий продукт, деякі використовують для виробництва сільськогосподарських добрив, але більшість йде на виготовлення будівельних матеріалів, які широко використовуються у повсякденному житті.
Більшість виробленого металу проходить стадію прокату, тобто виготовлення напівфабрикатів для готової продукції. Подібну операцію виконують на спеціальному пристрої, який є системою обертових валків. Між ними пропускають метал, який під високим тиском змінює товщину, ширину та довжину.
Виділяють холодний і гарячий прокат, відмінності яких полягають у різній температурі сировини, що обробляється. Холодний прокат застосовується для сировини, що має високий рівень пластичності, що дозволяє зберігати структуру металу та не змінювати його фізичні властивості.
Процес прокату який завжди є кінцевим етапом виробництва напівфабрикатів. Наприклад, для виробів чорної металургії можуть застосовуватись такі методи обробки, як покриття захисним шаром або загартування. Це дозволяє покращити стійкість до корозії, підвищити міцність та знизити ступінь зносу.
Слід зазначити, що більшість продукції, виробленої металургійної галуззю, становлять сталеві труби. На другому місці розташувався листовий та сортовий метал, що застосовується у машинобудуванні.
Серед головних споживачів продукції цієї сфери варто виділити будівельну сферу, машинобудування та металообробку.
При цьому практично кожна сфера народного господарства не може уникнути використання продукції металургії, а також заготовок і напівфабрикатів з нього.
Чорна металургія ґрунтується на переробці заліза, а саме руд, у яких воно міститься. Більшість залізняку є природними оксидами. Саме тому першим етапом виробництва є виділення заліза із оксиду. Для цього використовують великі доменні печі. Цей спосіб виробництва чавуну проводиться при температурі понад 1000 градусів.
При цьому властивості одержаної сировини безпосередньо залежать від температури доменної печі та часу плавлення. При подальшій обробці чавуну одержують сталь або ливарний чавун, за допомогою якого виконують відлив заготовок та виробів.
Для виробництва сталі використовують залізо та вуглець, додавання якого надає отриманому сплаву бажаних властивостей. Також можуть застосовуватися різні легуючі компоненти, необхідні отримання певних особливостей сталі.
Існує кілька способів виробництва сталі, що ґрунтуються на виплавці металу в рідкому стані. Слід виділити такі: мартенівський, киснево-конверторний та електроплавильний.
Кожен вид сталі називається маркою, яка вказує на її склад та властивості. Для зміни властивостей сталі використовують метод легування, тобто додавання до сплаву додаткових компонентів. Найчастіше для таких цілей використовують такі елементи, як хром, марганець, бор, нікель, вольфрам, титан кобальт, мідь та алюміній. Зазвичай такі компоненти додають розплавлену сталь.
Але існує інший спосіб, який полягає в пресуванні дрібнозернистого порошку компонентів з наступним запіканням при високих температурах.
Виробництво такої продукції мало чим відрізняється від технологій чорної металургії. Цикл кольорової металургії також складається з збагачення руд, плавки металів, переробки та прокату. Але в деяких випадках може застосовуватись також рафінування металів, тобто очищення первинного продукту від домішок.
Очищення руди кольорових металів складніше завдання, оскільки вона містить набагато більше сторонніх домішок, у тому числі інших корисних компонентів. Як і в чорній металургії, побічна кольорова продукція широко застосовується в переробній промисловості, особливо в хімічному виробництві.
Слід виділити дві підгалузі: металургію важких та легких металів. Принцип подібного поділу ґрунтується на різних властивостях кольорових металів, що обробляються. При виробництві важких металів потрібно значно менше енергії.
Іноді виділяють третю групу, так званих, рідкісноземельних металів. Така назва пов'язана з тим, що раніше такі елементи були маловивчені та рідко перебували в природних умовах. Хоча насправді їх кількість не поступається багатьом важким чи легким кольоровим металам. Їх використовують зазвичай під час виробництва високотехнологічних приладів.
Вироби цієї галузі широко застосовуються в машинобудуванні, космічній сфері, хімічній промисловості та приладобудуванні.
Добувна металургія
Це сфера промисловості, що відповідає за вилучення цінних металів з руд переплавки отриманої сировини і отримання готового продукту. Відділення металу від порожньої породи та інших шлаків може здійснюватися шляхом хімічного, електролітичного чи фізичного впливу.
Головне завдання цієї галузі металургії – оптимізація процесу виділення чистого металу, якісне відокремлення корисних компонентів від порожньої породи та мінімізація втрат.
Метали використовують у різних цілях, як виготовлення різних коштовностей і біжутерії, і у високотехнологічних сферах. Наприклад, у будові високоточних приладів, сучасних гаджетів, комп'ютерів та інших електроприладів. А також у космічній сфері, авіабудуванні та інших сферах, де потрібні особливі властивості, які мають тільки цінні метали.
Слід зазначити, що раніше металургія орієнтувалася суворо на переробку сировини, що видобувається. Але останнім часом, у зв'язку з тим, що метали не відновлюють ресурс, гострою стала проблема переробки вторинної сировини.
Повторній переробці схильні кольорові та чорні метали. Тому виробники намагаються максимально ефективно та повною мірою збирати та переробляти металеві вироби, що вийшли з експлуатації. Ринок металобрухту постійно зростає, у зв'язку з чим зростає кількість великих та малих переробних підприємств. Їх завдання полягає в очищенні металів від супутніх матеріалів та подальшого переплавлення. Для збереження якісної структури та властивостей, вторинну сировину плавлять разом зі свіжодобутою сировиною.
Подальший розвиток неможливий лише з використанням природних ресурсів, кількість яких постійно зменшується. Тому головним завданням на сьогоднішній день можна вважати переробку вторинної сировини та пошук аналогів, здатні повноцінно замінити метали.
Розвиток металургії безпосередньо з інтелектуальним розвитком людства та її потреб. Так як нові технології вимагають від вже існуючих металів покращених властивостей та характеристик, а також створення інноваційних сплавів, які раніше не мають аналогів.
Металургія одна із ключових галузей російської промисловості. Незважаючи на період економічної нестабільності, на підприємства чорної металургії припадає близько 10 мільярдів доларів експорту до країн Євросоюзу та США. А частка компаній металургійної промисловості у російському експортному портфелі становить близько 15% сукупної виручки. Крім великого значення для вітчизняної економіки, металургія — це ще й наука про те, як з'являються метали та як під впливом різних процесів змінюються їхній хімічний склад, структура та властивості.Мистецтво металургії
Насправді наукове значення металургії сформувалося набагато раніше, ніж економічне. Металургією спочатку називалося мистецтво вилучення металів із руд, і лише у наші дні металургія стала самостійної індустрією та галуззю народного господарства.
Металургія - наука про промисловий видобуток металів. Ще в XVI столітті вчений та лікар Георг Агрікола (справжнє ім'я – Георг Бауер) заклав основи сучасної науки, написавши «12 книг про метали». Вони, зокрема, йдеться у тому, головним завданням металургії є плавлення видобутої руди «з користю справи». Це означає, що за допомогою різних процесів потрібно відокремлювати від руди шлаки та одержувати з неї чисті метали.
У уривку з праць Агриколи сказано: «Зазнаючи руду нагрівання, випалення та прожарювання, видаляють цим частину речовин, примішаних до металу. Багато забирається домішок при дробленні руди в ступах, ще більше при промиванні, гуркотінні та сортуванні. Однак цим шляхом ще не можна відокремити все, що приховує метал від очей. Плавка необхідна, тому що тільки за допомогою її гірські породи та затверділі соки відокремлюються від металів, які набувають властивого їм кольору, очищаються і стають багато в чому корисні людині».
Справді, плавка — цей фізико-хімічний процес сьогодні називається пірометаллургічним — і в наші дні є частиною металургії, проте це не єдиний метод і єдина можлива технологія видобутку металів. На пірометаллургічних процесах базується отримання найбільших за обсягом виробництва металургійних продуктів — чавуну та сталі, також виплавляється низка інших цінних металів та сплавів. Однак наприкінці XIX століття з'явилася і ще одна технологія, що набула поширення, — гідрометалургія.
Загалом вважається, що гідрометалургійні процеси необхідні видобутку рідкісних, розсіяних, особливо цінних металів, але такий принцип діє який завжди. Наприклад, навіть мідь часто добувають за допомогою гідрометалургії.
Пірометалургійні процеси засновані на хімічних реакціях випалу. При цьому випал може бути окислювальним (так з'являється сталь), відновним, сульфатизуючим (так з'являються мідь, свинець, цинк) і т. д. Процеси гідрометалургії - вилуговування та осадження металів із розчинів, екстракція, сорбція металів. Так, скажімо, за допомогою сірчаної кислоти вилуговують мідь, цинк, уран, за допомогою соди – молібден, вольфрам.
Незважаючи на те, що гідрометалургія — пізніша за часом виникнення технологія, пірометаллургічний та гідрометалургійний процеси не варто протиставляти. Вони нерідко супроводжують або передують один одному (гідрометалургійні процеси - пірометалургійним). Після того, як метали отримані тим чи іншим шляхом, вони проходять стадії очищення (рафінування) та термічної обробки з метою поліпшення їх фізико-хімічних властивостей, найчастіше міцності.
Особливими видами металургійних процесів сьогодні також є електрометалургія, порошкова металургія та металотермія. Наприклад, порошкова металургія полягає в застосуванні порошків металів. Їхні частки дуже маленькі — розміром від 0,1 мкм до 0,5 мм; їх спочатку спресовують, а потім спікають. Також у багатьох країнах відбувається вивчення та впровадження різних новітніх металургійних технологій, наприклад біовилужування, біоокислення, біосорбції, біоосадження, очищення розчинів.
Історія металургії
Сліди розвитку металургії знаходять у різних культурах і цивілізаціях у різні часи, аж до 7-6 тисячоліть до нашої ери.
Перші свідчення того, що людина видобувала метали, були виявлені археологами на теренах нинішньої Сербії, Болгарії, Іспанії, Великобританії. Вчені знаходили там, зокрема, мідні сокири. Пізніше люди навчилися добувати не лише мідь, а й олово з гірської породи, і в 3500-х роках до нашої ери настав так званий бронзовий вік. Після міддю люди почали використовувати і залізо. Вважається, що технологія видобутку цього металу була винайдена народом хетів (індоєвропейський народ Малої Азії) приблизно в 1200 до нашої ери, і це стало початком залізного віку.
Згодом з'являлися нові технології: із заліза та інших металів і домішок виготовляли різні знаряддя війни та сільського господарства, використовувалися метали й у будівництві міст. У зв'язку з цим повсюдно розвивалася і металургійна індустрія — від східних кочівників, яким було відоме мистецтво ковальського ремесла, і жителів Китаю, які навчилися отримувати рідкий чавун, до Індії, де з металів створювалися колони, на яких досі немає іржі. і стародавніх римлян, які займалися гірським видобутком та куванням. При цьому вважається, що засновниками металургії як промисловості є китайці, оскільки багато методів, пристрої та технології цієї науки були придумані саме в Стародавньому Китаї, а потім європейці освоїли це ремесло, винайшовши доменні печі, чавун, сталь та ін.
Сучасна історія розвитку металургії в Росії починається з будівництва на Уралі перших металургійних заводів на початку XVIII століття та створення гірничозаводських округів, що включали не тільки заводи, а й копальні, копальні, ліси, каменоломні, допоміжне виробництво.
Індустрія металургії
Сьогодні до металургії належать:
- Виробництво металів;
- Отримання сплавів;
- Обробка металів;
- Зварювання;
- Нанесення покриттів з металів;
- матеріалознавство, або вивчення фізико-хімічних властивостей металів та сплавів.
Сумежні з металургією галузі - розробка, виробництво та експлуатація машин, апаратів, обладнання, що використовуються у металургії. Також з металургією тісно пов'язане виробництво вогнетривких матеріалів, коксохімія та ін.
Металургія поділяється на чорну та кольорову. Це пов'язано з тим, що метали прийнято ділити на чорні (залізо та сплави) та решту. Неважко здогадатися, що чорна металургія включає видобуток руд чорних металів, виробництво чавуну, сталі, феросплавів, прокат чорних металів, сталевих, чавунних та інших виробів. До кольорової металургії відносять виробництво важких кольорових (мідь, свинець, цинк, олово, нікель) та легких кольорових (алюміній, титан, магній) металів.
Освіта металургів
Для видобутку різних видів металів підприємства використовують різні методи та технології, і вони постійно розвиваються та вдосконалюються, як і в інших галузях промисловості. Більшість процесів автоматизується, застосовується ІТ-моделювання та аналіз. Це не може не відбиватися і на процесі навчання фахівців металургійної індустрії, причому не лише у профільних вишах, а й безпосередньо на виробництві. Нерідко великі металургійні підприємства розробляють та впроваджують подібні освітні програми.