Архитектурно–конструкционное решение по проектированию цеха ремонтного литья

Таблица 1.3 - Годовая программа цеха

2. Технологическая часть

2.1 Плавильное отделение

Расчет плавильного отделения заключается в составлении баланса металла по выплавляемым маркам, выборе типа и определения количества плавильных агрегатов, расчете расхода шихтовых материалов на годовой выпуск и планировке участка. Подбор типа и конструкции плавильного агрегата зависит от рода металла, развеса отливок, количества шихты. Объема производства, режима работы и вида топлива. В данном отделении цеха будет выплавляться серый чугун следующих марок: СЧ15, СЧ20, СЧ25.

Потребность металлозавалки определяем по каждой весовой группе.

Расчет металлозавалки приведен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Баланс металла

Выбор и расчет плавильных агрегатов

Для проектируемого плавильного отделения выбираем индукционные тигельные печи номинальной вместимостью 6т (ИЧТ-6). Главное преимущество индукционной плавки чугуна состоит в возможности управлять процессом перегрева чугуна в широком интервале по температуре и времени, осуществлять более глубокую металлургическую обработку расплава, точно выдерживать химический состав и получать чугун высокого качества. Также существенно улучшаются санитарно-гигиенические условия труда, так как обслуживающий персонал не подвергается вредным воздействиям тепла, пыли, шума, газов от сжигания топлива. Техническая характеристика печи приведена в таблице 2.3. Схема печи приведена на рисунке 2.1.

Таблица 2.5 - Техническая характеристика индукционной печи ИЧТ-6

Рисунок 2.1 - Схема индукционной тигельной печи

Печь ИЧТ-6 представляет собой своеобразный воздушный трансформатор, у которого первичной обмоткой является водоохлаждаемая катушка-индуктор, а вторичной и одновременно нагрузкой является, находящийся в тигле, металл. Нагрев и расплавление происходит за счет протекающих в металле токов, которые возникают под воздействием электромагнитного поля, создаваемого индуктором. При этом возникают также электродинамические силы, которые создают интенсивное перемешивание. Обеспечивая равномерность температуры и однородность расплавленного металла.

Установка печи состоит из электропечи и комплекта оборудования, необходимого для ее работы.

Электропечь состоит из следующих сборочных единиц: установки индуктора, поворотной рамы, опорной рамы, крышки с механизмом и двух плунжеров.

Установка индуктора состоит из индуктора, магнитопроводов, сварного корпуса, футеровки подины, набивного тигля и верхнего футеровочного пояса-воротника.

Индуктор состоит из двух катушек - рабочей и холостой. К рабочей катушке подводится напряжение, она передает энергию металлу в тигле.

Тигель печи выполняется из набивной огнеупорной массы специального состава.

Необходимое количество плавильных агрегатов рассчитывается по формуле:

;

n= 14417 * 1,1 = 1,72 шт.

5840 * 1,58

Где n - количество печей, шт.;

Q - потребное количество жидкого металла, т/год;

К_н - коэффициент неравномерности потребления жидкого металла;

Т_д - действительный годовой фонд времени работы печи, ч;

q - производительность печи, т/ч.

Коэффициент загрузки определяем по формуле :

.

Данные расчета сведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Данные расчета печей

Процесс плавки состоит из нескольких этапов. В начальный период плавки, при отсутствии в цехе жидкого металла, производится наплавление его из твердой шихты. Этот процесс малопроизводителен: для его ускорения предварительно заготавливают пусковой болван массой 0,50-0,66 емкости печи, что позволяет наплавить тигель жидкого металла в течение 8-10 часов. В дальнейшем процессе плавки применяется режим плавки на "болоте", когда после каждого выпуска жидкого металла в печи оставляют 30-40 % расплава и в него загружают соответствующее количество твердой шихты. Этот режим - растворение твердой шихты в жидкой ванне - является наиболее производительным и обеспечивает максимальную скорость плавки.

Перед каждой плавкой необходимо произвести осмотр тигля. Тигель не должен иметь трещин, выпуклостей, провалов. Износ стенок тигля не должен превышать 30 %. Шихтовые материалы взвешивают на весах с пределом взвешивания 0-150 кг. На дно тигля укладывают мелкие куски шихты, электродный бой и бой стекла. Чушки стального лома во избежание зависания и образования мостов загружают в вертикальном положении. После загрузки шихты приступают к расплавлению, для чего включают печь, устанавливают режим работы. Расплавление ведут с максимальной скоростью, включив печь на максимальную мощность.

Крупные куски лома стального рекомендуется загружать после того, как количество расплавленного металла будет достаточно для полного погружения крупных кусков лома во избежание зависания. Крупные куски перед загрузкой в печь подогревают на краю тигля в течение 10-15 минут.

Все операции, связанные с дозагрузкой шихты, производят, прикрывая тигель листом асбестокартона, во избежание потерь теплоты и выплеска металла.

В расплавленный металл загружают при необходимости ферросплавы, затем нагревают расплав до температуры 1530-1550 °С. Замер температуры производят термопарой.

При достижении заданной температуры печь отключают, производят выдержку чугуна в течение 5-10 минут и выпускают металл в ковш. Температура выпуска чугуна из печи 1520-1540 °С.

Перед заливкой металла в формы снимают шлак с зеркала металла в печи. При выпуске металла из печи производят модифицирование. Перед модифицированием чугуна на дно пустого ковша к стенке, противоположной сливному носку, загружают модификатор и прикрывают листом железа толщиной 1-3 мм, вырезанного по контуру днища ковша.

Ковш разворачивают так, чтобы струя металла из печи попадала в основание сливного носка, затем при заполнении ковша на 1/2 объема, не прерывая струю, вводят при необходимости ферросилиций в количестве 0,2-0,3 % от массы металла. Допускается производить модифицирование металла на струе.

После заполнения ковша производят замешивание лигатуры и снимают шлак с поверхности металла. Для качественного удаления шлака поверхность металла покрывают боем стекла 0,1-0,5 % от массы металла.

Заливку форм производят непрерывной струей. Литниковую чашу держат заполненной, чтобы избежать попадания шлака в форму и спаев на отливке. При заливке носок ковша располагают над чашей на высоте не более 200 мм. В начале заливки при полном объеме металла в ковше допускается высота струи до 400 мм. Остаток металла из ковша сливают в изложницу.

Определение химического состава производится для корректировки состава металла. Отбор проб на механические испытания производят от партии отливок одной плавки.

Технологический контроль в плавильном отделении осуществляют сменный мастер; технолог; контролер ОТК. Контролируются следующие параметры: качество подготовки футеровки печи и желоба к ведению плавки; правильность отбора пробы; химический состав сплава на соответствие НД; температура металла.

Температура металла контролируется в печи перед выпуском вольфрам-ремиевой термопарой погружения через потенциометр КСП-4. На заливочном участке температура контролируется фотометрическим пирометром.

Плавильный участок располагается в торце здания.Основное плавильное оборудование располагается так, чтобы обеспечить минимальное расстояние транспортировки жидкого сплава к заливочному участку. Гидравлическая насосная станция из соображения техники безопасности выносится за пределы участка печей.

Характеристика применяемых сплавов.

В цехе применяются три марки чугуна - СЧ15, СЧ20 и СЧ25. Для конструкционных чугунов важнейшим является механические свойства, а определяющим - временное сопротивление при растяжении.

Серый чугун с пластинчатым графитом является наилучшим литейным сплавом. Благодаря высоким литейным свойствам из него можно получать отливки различных размеров, массы и конфигурации без прибылей или с малыми прибылями с наибольшим выходом годного литья.

Технология изготовления отливок из серого чугуна отличается простотой, высокими технико-экономическими показателями, не требует дефицитных материалов и больших энергозатрат.

Структура и свойства серого чугуна определяются процессом графитизации, от которого зависят не только количество и характер графитовых включений, но в значительной степени и структура матрицы. Сравнительная интенсивность влияния элементов на графитизацию характеризуется следующим их расположением:

Si, Al, C, Ti, Ni, Cu, P, Zr | Nb | W, Mn, Cr, V, S, Mg, Ce, Te, B.

Слева от Nb - графитизирующие элементы, способствующие образованию графита и феррита, справа - карбидообразующие элементы (антиграфитизаторы), способствующие образованию карбидов, перлитизации структуры матрицы.

Химический состав, физические и механические свойства чугунов регламентируются ГОСТ 1412-85 и приведены в таблицах 2.1, 2.2 соответственно.

Таблица 2.1 - Химический состав чугуна

Таблица 2.2. - Характеристика физико-механических свойств чугуна

Расчет шихтовых материалов.

Для расчета шихты исходными данными служат:

- требуемый химический состав сплава;

- химический состав компонентов металлозавалки;

- угар (пригар) элементов при плавке.

Основные литейные свойства и химический состав сплава СЧ20 приведен в таблице 2.5. по ГОСТ 1412-95

Таблица 2.5 - Литейные свойства и химический состав сплава СЧ20

Шихтовые материалы для плавки черных сплавов состоят из первичных, или свежих, материалов промежуточных сплавов и полупродуктов, поступающих с металлургических заводов; лома и отходов, поступающих с предприятий вторичного черного металла, и возврата собственного производства: литников, сплесков и брака литейного цеха, отходов обрабатывающих цехов.

К первичным, или свежим, шихтовым материалам относятся литейные или передельные чугуны всех марок, ферросплавы, чистые цветные сплавы, лигатуры, модификаторы. Эти материалы, характеризуемые стабильностью химического состава и геометрической формы, являются наиболее дорогой частью шихты. Полупродукты металлургического производства применяют при плавке чугуна в электропечах вместо стального лома. Стальной лом повышает качество чугуна при электроплавке, путем снижения содержания в нем углерода. Серы и неметаллических включений, но может быть источником случайного попадания в чугун легирующих элементов (Cr, Mn, Si и др.). Чугунный лом (машиностроительный) по химическому составу мало отличается от выплавляемого в литейных цехах чугуна.

При индукционной плавке можно применять стружку только стабильного химического состава, не окисленную и не содержащую масел, эмульсий и других органических веществ и влаги. Химический состав шихтовых материалов компонентов для сплава СЧ20 приведен в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Химический состав компонентов шихтовых материалов

Угар металлов при заливке в индукционной тигельной печи промышленной частоты составляет, %: 10 С; 4 Si; 15 Mn.

Расчетное содержание кремния, марганца, углерода с учетом угара рассчитываем по формуле:

Э_Ш

где Э_ш - допустимое содержание расчетного элемента;

Э - требуемый состав жидкого чугуна, %;

Д - угар элементов, %.

Э_С;

Э_Si;

Э_Mn .

С учетом шихтовых материалов и химического состава подбираем массу отдельных компонентов металлозавалки. Содержание элементов металлозавалки проверяем расчетом (табл. 2.7).

Таблица 2.7 - Расчет содержания элементов

Из таблицы видно, что:

- недостаток углерода в выплавляемом чугуне 3,77 - 2,584 = 1,167%, или кг. Недостаток углерода восполняем введением электродного боя с усвоением 80%, кг;

- недостаток кремния в выплавляемом чугуне 1,875 - 1,669 = 0,206 % или кг. Недостаток кремния восполним введением в расплав ферросилиция ФС45 содержание кремния, в котором 45%, кг.

- недостаток марганца в выплавляемом чугуне 0,941 - 0,729 = 0,212 % или кг. Недостаток марганца восполняем введением ферромарганца ФМн75 содержание марганца, в котором 75%, кг.

Металлическая шихта поступает на участок навески со склада навески шихтовых материалов ж/д вагонами (раз в 15 дней) и с помощью электрических кранов подается в расходные закрома.

Набор и взвешивание металлической шихты выполняется специальными мостовыми кранами, оборудованными электромагнитами с изменяющейся подъемной силой и тензометрическими крановыми весами. Набранная навеска подается в бункерные весы для контрольного взвешивания и регистрации расхода шихтовых материалов.

Шихта для индукционных печей взвешивается с помощью таких же крановых весов и загружается в бадью с раскрывающимся днищем, установленную на передаточной тележке. Загруженная бадья мостовым краном подается к электротележке, а электротележкой передается к тигельным индукционным печам. В печи шихта загружается консольными передвижными кранами, которые устанавливают бадью с шихтой над тиглем индукционной печи и раскрывают ее днище.

Расчет количества ковшей

Для транспортировки жидкого металла применяем чайниковые ковши - емкостью 5 тонн и раздаточные чайниковые ковши на монорельсе - емкостью 500 кг. Количество ковшей определяем по формуле:

где Q - годовое количество жидкого металла, т; t - время оборота ковша, ч;

Т_д - действительный годовой фонд времени работы участка, ч;

Р - емкость ковша, т.

Расчеты приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Расчет ковшей

При футеровании чайниковых ковшей металлическая стенка выкладывается асбестовым картоном с толщиной слоя 10-20 мм. Толщина рабочего слоя для этих ковшей составляет 65 мм. Основная футеровка ковшей делается из стабилизированного доломита. Одной из основных функций ковшей является удержание шлака, который снимается с поверхности чугуна после заполнения ковша и перед заливкой металла в форму.

Для футеровки разливочных ковшей применяются смеси следующего состава:

- кварцевый песок;

- глина формовочная огнеупорная;

- шамотный порошок.

Контроль качества

В плавильном отделении предусмотрены экспресс - лаборатории производящие контроль качества выплавляемого металла:

- по пробе на твердость (ГОСТ 24805-81);

- по химическому анализу (ГОСТ 3443-87).

Если металл не соответствует требуемому химическому составу, то производится корректировка.

2.2 Формовочное отделение

Программа формовочного отделения

Программа формовочного отделения представлена в таблице 2.9.

Таблица 2.9 - Программа формовочного отделения.

Все формы изготавливаются из единой повышенной прочности формовочной смеси.

Комплексные автоматические линии типа Л653 (с привязкой к конкретным условиям заказчика: Л653С, Л653С1, Л653Н) предназначены для изготовления стальных и чугунных отливок в песчано-глинистых формах в условиях мелкосерийного и серийного производства. Линии компонуют на базе формовочной установки с "плавающей" оснасткой и роликовых конвейеров. Планировка линии Л653Н приведена на рис. 14.

Рисунок 14. Планировка комплексной автоматической линии Л653Н:

1 - поворотный стол; 2 - механизм съема форм с поддона; 3 - выбивная решетка бракованных форм; 4 - механизм очистки поддонов; 5 - сталкиватель кома; 6 - выбивной пресс; 7 - выбивная решетка; 8 - механизм вытяжки; 9 - механизм срезания излишков смеси; 10- механизм встряхивания и прессования; 11 - механизм очистки и распаровки опок; 12 - дозатор формовочной смеси; 13 - кантователь опок; 14 - механизм сборки опок с моделью; 15 - дозатор облицовочной смеси; 16 - механизм установки полуформ на поддоны; 17 - механизм фрезерования отверстия для чаши; 18 - рольганги; 19 - механизм сборки форм

Технические характеристики линий типа Л653Н

На линии в зависимости от устанавливаемых технических требований могут выполняться операции: очистка внутренней поверхности опок; очистка штырей, втулок, лада и контрлада опок; покрытие модельного комплекта облицовочными (в том числе жидкостекольными) смесями; сборка модельного комплекта с опокой; наполнение опоки формовочной смесью; уплотнение смеси; удаление излишков формовочной смеси с контрлада опок; кантовка собранной опоки с подмодель-ной плитой; вытяжка модели с поворотом полуформ ладом вверх; кантовка под-модельной плиты; установка нижней полуформы на поддон; сверление литниковой чаши или площадки под нее; кантовка верхней полуформы; сборка формы; транспортирование форм под заливку; охлаждение залитых форм; съем залитой формы с поддона; очистка поверхности поддона; распаровка форм; выдавливание кома из нижней опоки; отделение смеси от отливки на выбивной решетке; кантование нижней опоки.

В формовочной установке смесь уплотняется встряхиванием с последующим прессованием. Встряхивающий механизм имеет амортизацию ударов. Применение "плавающей" оснастки обеспечивает одновременное использование до восьми ее комплектов. В линиях такой конструкции обеспечена "полярность" опок, т. е. их движение только базовой стороной вперед.

Система управления линией построена на программируемых комплексах КМ3412 с современной элементной базой и предусматривает два режима работы: основной автоматический и вспомогательный "местный", предназначенный для производства ремонтных и наладочных работ, а также для установки механизмов в исходное положение, необходимое для включения автоматического режима.

Управление линией может осуществляться с местных пультов, установленных в непосредственной близости от управляемых ими механизмов. Отказ в работе того или иного механизма автоматически фиксируется и высвечивается на дисплее комплекса КМ3412.

Расчет количества формовочных линий

Количество формовочных линий рассчитываем по формуле:

,

где n - количество форм в год, шт.;

K_Н - коэффициент неравномерности (1,1 - 1,3);

Ф_Д - действительный фонд времени работы оборудования, ч/год;

Р - производительность формовочной линии, форм/ч.

шт.

Принимаем одну линию мод.Л653Н.

Коэффициент загрузки равен К_З=0,68/1=0,68

2.3 Стержневое отделение

Программа стержневого отделения

Объем производства стержневого отделения представлен в таблице 2.11.

Таблица 2.11 - Объем производства стержневого отделения

Применяем изготовление стержней из холодно твердеющих смесей (ХТС). Эти стержни отличаются высокой прочностью и точностью, легко удаляются из отливок при выбивке форм. Для изготовления стержней применяют деревянные стержневые ящики, окрашенные эпоксидными красками. ХТС приготовляют и сразу же выдают в ящик шнековыми смесителями, установленные у рабочих мест в стержневом отделении. При формовке стержней смесь уплотняют в ящике в помощью вибростола. Совокупность всех операций выполняют на комплексно-механизированной линии Л16Х (рис. 2.3).

1 - смеситель; 2, 3, 6, 7, 9 - роликовые конвейеры; 4 - штанговый конвейер; 5 - камера очистки сушильных плит; 8 - поворотно-вытяжная машина; 10 - вибростол; 11 - стол передаточный; I, II - участок отделки и отверждения стержней; III - участок кантования и вытяжки стержней; IV - участок съема стержней; V - участок очистки сушильных плит.

Рисунок 2.3 - Типовая планировка стержневой линии Л16Х

Характеристика стержневой комплексно-механизированной линии Л16Х представлена в таблице 2.12

Таблица 2.12 - Техническая характеристика стержневой линии Л16Х

Расчет количества стержневых линий

Количество стержневых линий рассчитываем по формуле:

,

где n - необходимое количество съемов в год, шт.;

K_Н - коэффициент неравномерности (1,2 - 1,3);

Ф_Д - действительный фонд времени работы оборудования, ч/год;

Р - производительность стержневой линии, форм/ч.

шт.

Принимаем 1 стержневую линию Л16Х.

Коэффициент загрузки К_з = 0,75/1 = 0,75.

Зачистка, покраска контроль стержней осуществляются в этом же отделении.

Для предотвращения пригара стержни окрашиваем водной графитной краской. Состав краски: 33% - графит кристаллический; 13,5% - тальк; 2,5% - бентонит; 1% - декстрина; 50% - вода.

2.4 Смесеприготовительное отделение

Составы формовочной и стержневой смесей и их основные свойства.

Для изготовления форм на формовочных линиях применяется единая песчано-глинистая формовочная смесь с повышенной прочностью. Состав смеси приведен в таблице 2.13.

Таблица 2.13 - Состав и свойства формовочной смеси

Процесс приготовления любой песчаной смеси сводится к следующим операциям: отвешивание или отмеривание всех компонентов, включая жидкие крепители и воду, необходимых для получения заданной смеси; загрузка компонентов в определенной последовательности; перемешивание для обеспечения однородности и заданных свойств смесей; доводка формовочных смесей.

Для дозирования сыпучих составляющих смеси применяются весовые бункерные дозаторы типа ДПЛ-800-И для песка и оборотной смеси и ДГЛ-50 для глины. Для обслуживания бегунов непрерывного действия дозирование отработанной смеси и песка осуществляется весовым ленточным дозатором непрерывного действия; остальные сухие компоненты дозируются весовыми бункерными дозаторами. Для отмеривания жидких составляющих применяются объемные дозаторы.

Единая смесь служит для набивки всего объема формы и применяется при машинной формовке мелких отливок массой до 500 кг. От наполнительной она отличается несколько большим содержанием свежих материалов и добавками.

Для изготовления стержней применяется холоднотвердеющая смесь на основе жидкого стекла. Состав стержневой смеси приведен в таблице 2.14.

Таблица 2.14 - Состав и свойства стержневой смеси

Определение расхода смесей

Общий годовой расход формовочных смесей определяем расчетом, исходя из размеров и числа изготовляемых форм для всей номенклатуры отливок, за вычетом объема, занятого отливкой с литниковой системой и стержнями. Эти данные приведены в таблице 2.15. По итоговой графе определяем годовой расход смеси на программу производства отливок в опоках данного размера с учетом брака, отливок и форм. Эти данные являются основой для расчетов расхода формовочных материалов.

Таблица 2.15 - Расчет формовочной и стержневой смеси по числу форм

Имея годовой расход формовочных и стержневых смесей по размерам форм и их составы, рассчитываем расход компонентов по таблице 2.16 с учетом потерь при транспортировке и в процессе формообразования. Итоги используем в расчетах складов и смесеприготовительного оборудования. Количество смеси, определяемое разностью между суммой годовых расходов всех смесей и общей массой использованной отработанной смеси, должно удаляться из цеха системами удаления отходов в отвал, на регенерацию и вентиляцией в виде газов и пыли. В расчетах принимаем, что системами вентиляции из цеха удаляется до 10% отходов.

Количество поступающих отходов в отделение регенерации принимаем равным количеству используемого регенерата с учетом КПД регенерационной установки (0,75-0,8) и транспортных потерь (5%). [1]

Таблица 2.16 - Годовой расход компонентов единой смеси

С учетом просыпи расход формовочной смеси составит 10 %, отсюда годовой расход равен 125114 тонн, а для стержневой смеси просыпь 5%, т.е. всего стержневой смеси 4319,7 тонн.

Таблица 2.17 - Годовой расход компонентов стержневой смеси

Приготовление формовочной и стержневой смеси

Процесс приготовления смеси состоит из дозирования всех компонентов смеси, включая жидкие связующие и воду, загрузки их в бегуны в определенной последовательности, перемешивания для обеспечения однородности и заданных свойств готовых смесей.

Основным компонентом глинистых формовочных смесей является оборотная смесь, а стержневых - кварцевый песок. Смесеприготовительное отделение выпускает только один вид смеси, но имеется возможность менять ее состав. Для единой формовочной смеси в отделении установлены два одинаковых смесителя периодического действия с вертикально-вращающимися катками модели 15107, предназначены для приготовления формовочных смесей с большим количеством освежающих добавок.

Рисунок 2.4 - Смешивающие бегуны модели 15107

Технические характеристики смесителя модели 15107 представлены в таблице 2.18.

Таблица 2.18 - Техническая характеристика смесителя 15107

Лопастные смесители непрерывного действия модели 19653 (рисунок 2.5) предназначены для приготовления холоднотвердеющих смесей (ХТС) и заполнения ими литейных форм и стержней в разносерийном производстве отливок.

Рисунок 2.5 - Схема смесителя непрерывного действия для приготовления ХТС модели 19653

Основным агрегатом лопастных смесителей непрерывного действия является горизонтальный вал, вращающийся в корытообразном желобе-корпусе. При вращении вала лопасти, закрепленные на нем, захватывают перемешиваемые материалы и перемещают их по окружности и вдоль корпуса смесителя. Благодаря постоянному ворошению, перебрасыванию, трению о лопасти и стенки корпуса материалы перемешиваются. Изменением угла установки лопастей и частоты вращения валов обеспечивается подбор режимов практически для всех существующих типов смесей.

Лопастные смесители имеют один или два смешивающих вала в одном корпусе (одножелобные одновальные или одножелобные двухвальные), а также отдельные изолированные желоба для каждого вала при двухвальном исполнении. Преимущество такой компоновки заключается в возможности ускоренного перемешивания многокомпонентных смесей. В каждом из желобов смешиваются не реагирующие между собой компоненты, например, песок и связующее - в одном, и песок, и отвердитель - в другом. Окончательное смешивание происходит в вихревой головке. Значительно облегчается также последующая чистка смесителя и переход с одного состава на другой. Для очистки вихревой головки от налипшей смеси достаточно двукратной продувки сжатым воздухом через встроенный коллектор.

Технические характеристики смесителя модели 19653 представлены в таблице 2.19.

Таблица 2.19 - Техническая характеристика смесителя 19653

Расчет смесителей производится по формуле:

,

где n - необходимое количество формовочной смеси в год, шт.;

K_Н - коэффициент неравномерности (1,2 - 1,3);

Ф_Д - действительный фонд времени работы оборудования, ч/год;

Р - производительность смесителя, т/ч.

Для бегунов модели 15107:

шт.

К_З= 1,1/2=0,55

Для бегунов модели 19653:

шт.

К_З= 0,57/1=0,57

Количество бегунов модели 15107 равно 2; модели 19653 равно 1.

2.5 Расчет количества оборудования обрубного отделения

Очистка отливок производится на первой стадии в галтовочном барабане периодического действия модели 41114 (рисунок 2.6). Техническая характеристика приведена в таблице 2.20.

1 - обечайка барабана; 2 - замок крышки; 3 - цапфы; 4 - опорные подшипники барабана; 5 - редуктор привода барабана; 6 - патрубок подключения пылеотсоса; 7 - скиповый подъемник; 8 - пульт управления барабаном и скиповым подъемником

Рисунок 2.6 - Очистной галтовочный барабан периодического действия модели 41114

Таблица 2.20 - Техническая характеристика очистного галтовочного барабана периодического действия модели 41114

Очистка производится путем взаимного трения и соударения отливок друг о друга при вращении. Отливки, загруженные в барабан, увлекаются вращающейся поверхностью, поднимаются на некоторую высоту и, свободно перекатываясь по нижележащим отливкам, очищают друг друга -- галтуются. При этом для повышения производительности процесса частота вращения барабана выбирается достаточно высокой, но так чтобы центробежная сила не могла нейтрализовать силу тяжести, так как в этом случае процесс очистки прекращается. Для усиления эффекта очистки в барабан вместе с отливками могут загружаться звездочки, отлитые из белого чугуна, которые своими острыми углами дополнительно скребут отливки. Размер звездочек обычно принимают 20-65 мм.

Основные узлы: барабан, левая и правая опоры, пылевая коробка, рама, привод, электрооборудование, защитная решетка, скиповый загрузчик, разгрузочная выкатная тележка.

Обечайка барабана изготовлена из листа толщиной 25 мм, с торцов закрыта литыми крышками. К крышкам прикреплены пустотелые цапфы, обеспечивающие вентиляцию полости барабана в процессе работы. Для снижения шума наружные поверхности обечайки и крышек покрыты толстолисто вой губчатой резиной, которая предохраняется от повреждения металлическим кожухом из тонкого листа.

Крышка загрузочного люка надежно запирается зажимами. На опорах установлены корпуса со сферическими роликоподшипниками, которые защищены от засорения лабиринтными уплотнениями. Цапфы входят в подшипники и позволяют барабану легко вращаться вокруг горизонтальной оси. Привод состоит из электродвигателя, клиноременной передачи, редуктора, открытой зубчатой передачи вращения на цапфу барабана и электромагнитного тормоза. Защитная решетка в поднятом положении блокирует электросхему, не допуская включения привода.

В барабане происходит отделение литниковой системы от чугунных мелких и средних отливок. Отливки очищаются от горелой земли и стержней.

Обрезка литников, выпоров производится воздушно-дуговой резкой. В отличие от газовой она не ухудшает поверхности отливок. Воздушно-дуговая резка значительно улучшает условия труда, снижает трудоемкость.

Отливки в обрубном отделении цеха проходят обработку в следующем порядке: предварительная очистка, обрезка и отбивка прибылей, выпоров, термическая обработка, очистка поверхности, разметка и исправление дефектов. При предварительной очистке с отливок удаляют легкоотделяемые формовочную и стержневую смеси, каркасы, а также производится очистка мест отрезки литников и прибылей. Затем отливки подаются на участок обрезки литников и удаления выпоров и легкоотделимых прибылей.

Остатки от литников на необрабатываемых поверхностях удаляются заподлицо. Очистка поверхности отливок от остатков земли и стержней производится в галтовочных барабанах, в очистных барабанах с дробеметной установкой и в очистной дробеметной камере с поворотным кругом. В очистной барабан должны поступать отливки, охлажденные до температуры ниже 60 °С. Загружаемое в очистной барабан литье должно быть примерно одной весовой категории и толщины стенки.

Расчет количества галтовочных барабанов проводится по формуле:

,

ремонтный литье цех стержневой

где n - годовая программа отливок с литниками и прибылями, т;

K_Н - коэффициент неравномерности (1,2 - 1,3);

Ф_Д - действительный фонд времени работы оборудования, ч/год;

Р - производительность галтовочного барабана, т/ч.

шт.

Принимаем 2 очистных галтовочных барабана периодического действия.

К_З= 1,4/2 = 0,7

Далее очистка отливок осуществляется в очистных дробеметных барабанах модели 42223 для мелкого и среднего литья. Техническая характеристика барабана приведена в таблице 2.21.

Таблица 2.21- Техническая характеристика дробеметного барабана непрерывного действия модели 42223

Расчет количества дробеметных барабанов проводится по формуле:

,

где n - годовая программа отливок, т;

K_Н - коэффициент неравномерности (1,2 - 1,3);

Ф_Д - действительный фонд времени работы оборудования, ч/год;

Р - производительность дробеметного барабана, т/ч.

шт.

Принимаем 2 дробеметных барабана непрерывного действия.

К_З= 1,23/2=0,6

Контроль отливок проводится в процессе обрубки, очистки с целью изъятия из технологического потока бракованных и дефектных отливок. Окончательный контроль проводится на постах наружного осмотра отливок.

2.6 Контроль литья

Контроль исходных формовочных материалов

Контроль исходных формовочных материалов проводит лаборатория формовочных материалов, входящая в систему центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ). Кварцевые пески проверяют на содержание глинистой составляющей, определяют их зерновой состав, что дает возможность установить класс песка, группу его зернистости и категорию по ГОСТ 2138 - 85. Формовочные глины контролируют на содержание SiO₂, глинистой составляющей и серы, на прочность при сжатии в сухом и влажном состояниях.

Контроль шихтовых материалов

Контроль шихтовых материалов проводят руководители групп входного контроля на основе сертификата и паспорта на поступающие на склад завода основные и вспомогательные материалы. Отбираются пробы металлов, которые доставляют в ЦЗЛ для установления химического состава. Контролируют степень подготовки шихтовых материалов к плавке (размеры и массу кусков чугунного и стального лома и др.).

Пооперационный контроль

Контроль формовочных и стержневых смесей проводит цеховая лаборатория по ГОСТ 23409.0-85 - ГОСТ 23409.26-85. Смеси, твердеющие в холодном состоянии, дополнительно контролируют на сжатие.

Контроль песчано-глинистых форм проводят на основе технологических инструкций технологи и мастера. При машинной формовке контрольные операции заключаются в наладке механизмов формовочного автомата.

Контроль процессов плавки проводят технолог и мастер плавильного отделения. Контроль процесса плавки начинается с проверки правильности взвешивания исходных шихтовых материалов и составления шихты; температура контролируется с помощью термопар погружения.

Контроль расплава заключается в определении химического состава, литейных свойств, склонности к усадке, отбелу, образованию трещин.

Контроль заливки литейных форм включает проверку готовности разливочных ковшей и формы к заливке, проверку температуры заливаемого в форму расплава.

Пооперационный контроль позволяет снизить брак литейного цеха, который мог образоваться за счет нарушения технологической дисциплины при выполнении описанных выше операций.

Дефекты отливок

Согласно ГОСТ 19200-85, различают дефекты отливок по несоответствию геометрии (недолив, перекос, коробление и др.) или несплошности металла отливок (горячие трещины, холодные трещины, газовая пористость, песчаные раковины и др.), по несоответствию металла отливок требуемой структуре (отбел, ликвация и др.) и наличию включений [9].

Дефекты делят на две группы - неисправимые и исправимые. Неисправимые дефекты исправить невозможно или невыгодно, поэтому отливку с такими дефектами считают бракованной и направляют на переплавку. Исправимые (обычно мелкие) дефекты устраняют с целью сделать отливку пригодной для дальнейшей обработки и использования. Наиболее распространенными дефектами отливок являются раковины и трещины.

Исправляются дефекты замазками или мастиками, газовой и электрической заваркой.

3. Специальная часть

Модифицирование является одним из наиболее эффективных методов воздействия на кристаллизацию с целью получения благоприятной структуры графита и матрицы, а, следовательно, и высоких свойств отливок и применяется поэтому для всех чугунов повышенных марок [28]. Применяемые модификаторы можно классифицировать как графитизирующие, стабилизирующие и сфероидизирующие (глобуляризирующие). Механизм действия модификаторов весьма разнообразен и заключается либо в образовании поверхностной пленки на вынужденных зародышах (модифицирование I рода), что уменьшает скорость их роста, увеличивает переохлаждение ?Т и количество зародышей и измельчает, а также изменяет форму растущего графита, либо в образовании дополнительных вынужденных зародышей (модифицирование II рода), что увеличивает их количество и измельчает графит, несмотря на уменьшение ?Т, а значит, и увеличение их критического размера, либо в образовании карбидов, легко распадающихся во время или после затвердевания (так называемый "карбидный эффект" или "самоотжиг"), что ведет к образованию шаровидного графита.

Количество современных модификаторов очень велико; например, одних только графитизирующих присадок насчитывается около 150 [23], причем наиболее эффективные из них являются комплексными (даже применяемый ферросилиций по существу тоже является комплексным модификатором, так как, кроме кремния, содержит еще и некоторое количество алюминия и кальция). То же можно сказать и о сфероидизирующих модификаторах. Однако не все составляющие сложных модификаторов являются по существу модифицирующими; некоторые из них только повышают эффективность модифицирующего воздействия других составляющих путем раскисления, десульфурации, дегазации и иных процессов или являются просто легирующими элементами. Различить их возможно по влиянию при присадке элемента чугуну, чистому по примесям, или по "живучести", т. е. длительности действия после их присадки [6]. Модифицирующее действие обычно полностью исчезает в течении 10 - 15 мин. Сохранение этого действия присадок важно, особенно при крупном литье, где длительность транспортировки, заливки и затвердевания металла сравнительно велики, и живучести модификатора может не хватить. В таких случаях применяются разные меры, в том числе и модифицирование непосредственно в форме. Поэтому при выборе модификаторов следует принимать во внимание не только прямую их эффективность, но и живучесть, а также, конечно, их дефицитность и стоимость.

Модифицирование серого чугуна.

Основными факторами, определяющими структуру чугуна, являются химический состав и жидкое состояние расплава, которое, в свою очередь, зависит от состава и природы шихтовых материалов (структуры составляющих фаз, содержания газов, примесей, неметаллических включений и т.д.), условий плавки и характера внепечной обработки расплава, включающей термовременное воздействие, рафинирование, модифицирование.

Модифицирование (инокулирование) исходного расплава различными добавками является наиболее эффективным, простым и легко осуществимым способом улучшения физико-механических и эксплуатационных свойств отливок из чугуна. Это достигается благодаря изменению пластинчатых включений графита и характера их распределения, а также воздействию на процесс кристаллизации и структурообразования металлической основы.

Структура и уровень механических свойств чугуна в литом состоянии зависят не только от исходного химического состава расплава (в основном от содержания углерода и кремния или углеродного эквивалента), но и во многом от эффективности модифицирующей обработки, оказывающей основное влияние на процесс кристаллизации, формирование литой структуры и, следовательно, на свойства металла отливок.