Проектирование сталелитейного цеха

4. кантователь отливки (перехватывает отливку из зажимного устройства, переворачивает ее на 180° и снова опускает в зажимное устройство);

5. кисть для удаления с отливки оставшихся металлических опилок и стружки;

6. цеховую тару для отливок и отходов.

Технологический процесс очистки отливок

1. подготовленную отливку установить в зону действия выдвижной каретки, на которой смонтирован рабочий поворотный стол;

2. с помощью зажимного приспособления произвести крепление отливки на поворотном столе;

3. ввести выдвижной каретку с отливкой в рабочую зону манипулятора. При достижении кареткой конечного положения, двери манипулятора автоматически закрываются, включается вытяжная вентиляция, гидропривод силовой бабки с вращающимся абразивным кругом или другим инструментом;

4. произвести четырехстороннюю зачистку отливки;

5. с помощью кантователя перевернуть отливку на 180° и опустить в зажимное устройство);

6. операции 4 и 5 производить до полной зачистки отливки;

7. вывести выдвижную каретку с отливкой из рабочей зоны манипулятора. При достижении кареткой конечного положения, двери манипулятора автоматически открываются, выключается вытяжная вентиляция, гидропривод силовой бабки с вращающимся абразивным кругом или другим инструментом;

8. снять отливку с поворотного стола;

9. произвести укладку отливки в цеховую тару

После проведения операций зачистки, короба с готовыми отливками с помощью мостового крана транспортируются для предъявления БТК.

2.6.9 Контроль качества приемки отливок

Обеспечение высокого качества отливок требует строгой системы контроля как исходных материалов (входной контроль), так и соблюдения технологических операций по всему циклу изготовления отливки. Для ответственных отливок производятся различные испытания на прочность, износостойкость, жаростойкость, герметичность и т.п. введением выборочной проверки от партии по установленному графику методами разрушающего контроля.

Методами неразрушающего контроля можно выявить:

Поверхностные дефекты:

Магнитный метод - присыпается порошком и помещается в магнитное поле.

Капиллярный метод - наносится специальная люминесцирующая жидкость и помещается в ультрафиолетовый свет.

Внутренние дефекты:

Проникающая радиация - "просвечивание" отливки рентгеновскими излучением или гамма-лучами с помощью рентгеновского аппарата или гамма-дефектоскопа.

Акустические методы - применение ультразвуковых колебаний и замер времени прохождения от одной до другой поверхности отливки.

Виды дефектов стальных отливок

1. Раковины газовые: открытые (наружные) или закрытые (внутренние) полости в отливке с чистой и гладкой поверхностью, иногда покрытые окислами, одиночные, гнездовые или в виде сыпи происходят от повышенной насыщенности металла газами и в процессе заливки формы от диссоциации влаги формы. Необходимо удалять влагу сушкой форм.

2. Раковины песчанные - открытые или закрытые полости в теле отливки, заполненные полностью или частично формовочными материалами. Причина образования этого вида порока является разминание стенок формы или стержня струей жидкой стали, а также обвалы форм и стержней при сотрясении, ударах и транспортировке.

3. Раковины шлаковые - открытые или закрытые полости в геле отливки, заполненные шлаком. Шлаковые раковины в отливках образуются в результате попадания в полость литейной формы шлака вместе с металлом в процессе заливки формы (последние порции металла).

4. Раковины усадочные, рыхлота и пористость - открытые в виде утяжки па поверхности отливки или закрытые полости в теле отливки, располагаются они обычно в утолщённых местах перехода от толстого сечения отливки к тонкому. Усадочные раковины результат усадки стали при переходе из жидкого состояния в твёрдое (предотвратить усадку надо дополнительным питанием жидким металлом, увеличением прибылей, обеспечением направленного затвердевания отливки, установки холодильников).

5. Трещины горячие - разрывы в теле отливки со стенками, покрытыми слоем окислов. Устранить резкие переходы и острые углы, придание плавных переходов от топких сечений к массивным, установка холодильников.

6. Трещины холодные - сквозные или несквозные разрывы в теле отливки с зернистым изломом и чистой поверхностью. Причинами образования холодных трещин являются внутренние напряжения в отливках, возникающие в области упругих деформаций и превосходящие предел прочности стали. Снять внутренние напряжения.

7. Трещины термические - образованы во время автогенной резки, электросварки или термической обработки. Необходимо избегать резкого перепада температур.

8. Пригар - слой формовочных материалов, оплавленный или пропитанный сталью, не поддающийся очистке обычными способами или приварившийся к поверхности отливки. Причинами пригара являются: несоответствие зернового состава формовочных песков; недостаточная плотность поверхностного слоя из-за слабой набивки формы и стержня, пересушка форм; излишне высокая температура заливки.

Но механизму образования пригар обычно разделяется на механический и химический. Механический пригар образуется путем проникновения жидкого металла между зернами формовочной или стержневой смеси с образованием металлической сечки в между зерновом пространстве, соединяющем слой формовочных материалов с поверхностно отливки.

Химический пригар образуется в результате химического взаимодействия материалов формы, состава смеси с окислами металла.

9. Спай немонолитное слияние потоков металла, имеющее вид шва с заваленными краями, уходящего в глубь тела отливом. Спай представляет собой залитую металлом поверхностную плёнку окислов, уходящую вглубь тела отливки и постепенно выклинивающуюся или же сквозную. Основной причиной возникновения спая является недостаточная температура потоков жидкой стали, покрытых плёнкой окислов в месте их слияния в теле отливки: заливка формы тонкой струёй, перерыв струи, меленная заливка.

10. Ужимины неглубокие канавки или впадины па теле отливки, прикрытые плёнкой металла, под которой имеется слой формовочной смеси. Под ужиминой обычно наблюдается нормальное металлическое тело отливки. Причины: наличие слоистости и трещины па поверхности формы: чрезмерная влажность или недостаточная сушка форм, местные уплотнения, приводящие к вспучиванию слоя формовочной смеси. Меры предупреждения: равномерная набивка форм, обеспечение газопроницаемости форм.

11. Плены это слой окислов металла, покрывающий часть поверхности отливок. Иногда плены проникают в тело отливки, нарушая её сплошность. Они появляются из-за окисления металла при заливке его в форму. Особенно часто это наблюдается при заливке жаропрочных металлов. Устранить плены можно увеличением скорости заливки металла в форму. Струя металла при заливке должна быть короткой.

12. Недолив случай неполного выполнения геометрии и размеров отливки при наличии отверстии в ней. Причины: недостаток металла в ковше, уход металла из формы, низкая скорость заливки и недостаточная температура заливаемого металла.

13. Перекос сдвиг одной части отливки относительно другой, а также сдвиг полостей и отверстии относительно наружного контура отливки. Причины: неправильная подгонка или износ соединительных шпилек или втулок; неправильная сборка форм (без штырей), монтаж модельного комплекта. Меры предупреждения: контроль за штырями, втулками, применение шаблонов для форм и стержней.

14. Заливы различные по величине и форме ребра, выступы и приливы на теле отливки, не предусмотренные чертежом, как в местах разъёма формы и вдоль стержневых знаков, так и в любом месте отливки. Возникают из-за изношенности модельной оснастки, зазоров между знаковыми частями модели и стержневых ящиков, коробления опок, заливки форм перегретым металлом. Необходимо устранение этих недостатком и постоянный контроль за температурой металла и креплениями.

15. Коробление и несоответствие конфигурации отливки чертежу вследствие ее изгиба и целом или частично. Неправомерная усадка толстых и тонких частей отливки, быстрое охлаждение после термообработки и др.

16. Несоответствие металла отливки по химическому составу несоответствие химического состава отливок требованиям стандарта или технических условий. Причины дефекта: неправильная шихтовка, нарушение технологического процесса плавки.

3. Организационно-технический раздел

Для выбора плавильного оборудования литейного производства необходимо обладать знаниями, широким кругозором, практическим опытом и навыками, знать программу производства (номенклатуру и объемы выпуска металлов, сплавов, отливок или изделий) по конкретной обоснованно выбранной технологии их получения. Качество подготовки, переработки и загрузки исходных материалов определяет решающую роль в выборе пла- вильного оборудования.

В подавляющем большинстве случаев при плавке металлов и сплавов стоимость шихты составляет до 85% от их себестоимости и оказывает на нее решающее воздействие.

Плавильное оборудование, позволяющее вести плавку с малыми безвозвратными потерями металла, обеспечивает наименьшую стоимость жидкого металла и максимальный выход годной продукции. Это главный принцип выбора плавильного оборудования.

Вторым принципом выбора плавильного оборудования является обеспечение требуемого качества жидкого металла или сплава, а точнее, качества отливок по выбранной технологии плавки.

Технологический регламент плавки является главным в определении требуемого плавильного оборудования и в предъявлении к нему вполне конкретных технических требований с учетом конкретных местных условий литейного производства для получения качественного металла и качественных отливок. Третьим принципом выбора плавильного оборудования является выбор производительности и количества плавильного оборудования для обеспечения заданной программы производства металла и отливок с заданным качеством, для обеспечения непрерывности и гибкости технологических процессов литейного производства.

Четвертым принципом выбора плавильного оборудования является выбор наиболее компактного оборудования, занимающего минимальную производственную площадь.

Пятым принципом выбора плавильного оборудования является определение затрат на обслуживание и эксплуатацию плавильного оборудования

Шестым принципом выбора плавильного оборудования является выбор стоимости плавильного оборудования с учетом обязательного выполнения предыдущих пяти принципов выбора оборудования.

При этом нельзя забывать главного условия выполнения всех шести принципов выбора плавильного оборудования: обеспечение максимальной безопасности ведения технологических процессов и экологической чистоты литейного производства при наиболее комфортных условиях работы на плавильном оборудовании.

Плавильное оборудование литейного производства относится к сложному и особо сложному технологическому оборудованию, так как управление технологическими процессами, осуществляемыми в нем, связано с получением и обработкой оперативной информации по большому количеству параметров и технологических показателей режимов плавки.

Современный уровень развития металлургии пока не позволяет получать совершенно чистые металлы, без примесей. Поэтому даже сверхчистые металлы в ряде случаев следует рассматривать как сплавы.

Технология плавления сплавов - это сложная химическая технология, в основе которой лежат физико-химические превращения веществ, реализуемые при высокой температуре в плавильной ванне, служащей термохимическим реактором.

Температура плавки самоустанавливается по результатам обеспечения технологическим регламентом плавки сложного равновесия (баланса) между энергопотребляющими и энерговыделяющими процессами химической электротермии и поэтому должна непрерывно контролироваться для эффективного управления процессами плавки и мощностью плавильного оборудования.

В настоящее время непрерывный и бесконтактный контроль температуры и управление температурой и мощностью плавильной ванны возможны только в индукционной плавильной ванне.

При плавлении ферросплавов, как правило, используется комбинированный (или смешанный) нагрев исходных материалов (шихты) с использованием прямого контактного дугового электрического разряда и внутреннего сопротивления шихты (сопротивления самой ванны).

В настоящее время основными видами плавильного оборудования в современных литейных производствах являются индукционные плавильные установки для черных и цветных металлов и сплавов промышленной и повышенной (средней) частоты тока, дуговые плавильные установки для черных сплавов переменного и постоянного тока и плавильные установки комбинированного (смешанного) нагрева (дугового нагрева и нагрева сопротивлением).

Эффективность выбранного плавильного оборудования зависит от суммы затрат на производство единицы жидкого металла или сплава с учетом капитальных затрат на подготовку основных и вспомогательных производственных помещений (их фундамента, стен, перекрытий, площадок обслуживания и переходов, всех необходимых коммуникаций, а также подъездных путей и трасс работы грузоподъемного и транспортного оборудования) с учетом энергетических затрат на энергоносители, материальных затрат на шихтовые и вспомогательные материалы (смазочные материалы, гидравлические жидкости, газы и т.п.), стоимости труда рабочего и обслуживающего персонала и прочих производственных расходов, включая расходы по обеспечению промышленной безопасности производства и экологической чистоты литейного производства.

Выбор плавильного оборудования для литейных производств - это большая и сложная работа, которая может быть выполнена с привлечением к ней ученых, инженеров-проектировщиков, инженеров-конструкторов, инженеров-технологов и других высококвалифицированных специалистов литейного производства.

Индукционные плавильные печи.

Плавка черных металлов в индукционных печах имеет ряд преимуществ перед плавкой в дуговых печах, поскольку исключается такой источник загрязнения, как электроды. В индукционных печах тепло выделяется внутри металла, а расплав интенсивно перемешивается за счет возникающих в нем электродинамических усилий. Поэтому во всей массе расплава поддерживается требуемая температура при наименьшем угаре по сравнению со всеми другими типами электрических плавильных печей. Индукционные плавильные печи легче выполнить в вакуумном варианте, чем дуговые.

Однако важнейшее достоинство индукционных печей, обусловленное генерацией тепла внутри расплавленного металла, становится недостатком при использовании их для рафинирующей плавки. Шлаки, имеющие очень малую электропроводность, нагреваются в индукционных печах от металла и получаются со сравнительно низкой температурой, что затрудняет проведение процессов рафинирования металла. Это обусловливает использование индукционных плавильных печей преимущественно в литейных цехах. Кроме того, высокая стоимость высокочастотных питающих преобразователей сдерживает применение высокочастотных плавильных печей.

Конструкция и схема питания индукционной печи существенно зависят от наличия или отсутствия железного сердечника. Поэтому индукционные печи рассматриваются далее в соответствии с этим признаком.

В индукционной плавильной печи главной частью является индуктор, выполняемый обычно из медной трубки и охлаждаемый протекающей по ней водой. Витки индуктора располагают в один ряд. Медная трубка может быть круглого, овального или прямоугольного сечения. Зазор между витками составляет 2-4 мм. Число витков индуктора зависит от напряжения, частоты тока и емкости печи. Витки закрепляют на изоляционных стойках, с помощью которых индуктор устанавливают в каркасе печи. Каркас печи должен обеспечивать достаточную жесткость конструкции; чтобы не нагревались вались его металлические части, они не должны образовывать электрически замкнутого контура вокруг индуктора.

Для выпуска металла из печи предусматривается возможность наклона печи, что осуществляется с помощью тельфера на малых печах или при помощи гидравлических цилиндров на крупных.

На средних и крупных индукционных плавильных печах тигель закрывается крышкой (сводом), выполняемой обычно набивной из того же огнеупорного материала, что и тигель. Для подъема и отвода крышки в сторону применяют простые рычажные механизмы или гидравлические цилиндры.

ВНИИЭТО разработаны индукционные печи серии ИСТ для плавки стали, работающие на токе повышенной частоты. Емкость печей, работающих на токе частотой 2400 Гц (обеспечиваемой машинными генераторами), составляет 60, 160, 250 и 400 кг при потребляемой мощности соответственно 50, 100, 250 и 237 кВт. Печь емкостью 1 т, питаемая током частотой 1000 Гц, потребляет мощность 470 кВт. Крупные печи емкостью 2,5; 6 и 10 т потребляют мощность соответственно 1500, 1977 и 2730 кВт и питаются током частотой 500 Гц либо от машинных генераторов, либо от полупроводниковых (тиристорных) преобразователей. Продолжительность плавки в печах серии ИСТ., колеблется от 50 мин (печь емкостью 60 кг) до 2 ч (печь емкостью 10 т).

Таким образом, диапазон производительностей всей этой серии печей весьма широк: от 70 кг/ч до 5 т/ч. Удельный расход электроэнергии на расплавление твердой завалки составляет в среднем 3600 кДж/кг (1,00 кВт-ч/кг) для малых печей и снижается до 2300 кДж/кг (0,64 кВт-ч/кг) для крупных печей.

Для плавки стали специально разработаны крупные индукционные печи без сердечника серии ИЧТ, работающие на токе промышленной частоты (50 Гц). Печь ИЧТ-2,5 имеет емкость 2,5 т при потребляемой мощности 718 кВт и производительности 11 т/ч; печь ИЧТ-6 имеет емкость 6 т при потребляемой мощности 1238 кВт и производительности 2,7 т/ч. Удельный расход электроэнергии составляет в обеих печах 2160 кДж/кг (0,6 кВт-ч/кг).

В схемы питания всех этих печей включены конденсаторные батареи с целью повышения cos ц. Отсутствие дорогостоящих преобразователей значительно снижает стоимость печей, работающих на токе промышленной частоты.

Потери тепла за плавку составляют на индукционных печах такого типа примерно 20-25%, а потери в токопроводах, конденсаторных батареях и преобразователях частоты достигают 30%. Поэтому общий к. п. д. индукционных плавильных установок (особенно печей небольшой емкости), работающих на токе высокой частоты, невысок и составляет примерно 0,4, возрастая с увеличением емкости печей до 0,6. Показатели работы крупных индукционных печей, работающих на токе промышленной частоты, выше и их общий к. п. д. достигает 0,8.

Улучшение показателей работы индукционных плавильных установок достигается правильной подготовкой шихты и ее рациональной загрузкой, снижением потерь тепла из печи и уменьшением времени простоев на ремонт футеровки, а также максимально возможным использованием мощности преобразователя частоты. Для этой цели обычно используют один общий преобразователь для питания двух печей.

3.1 Расчет производственной мощности плавильного отделения

3.1.1 Расчет количества печей, ШТ

Таблица баланса металла.

Таблица 3.1

Статьи баланса	% от металлозавалки	Масса, т
Годное литье Жидкий металл: 2. Возвратные отходы 2.1 Литники и прибыли 2.2 Брак 2.3 Сливы, сплески 3. Стальной лом ГОСТ 2787-75 Группы А Угар и безвозвратные потери Металлозавалка	52,4 95	12500 22662.2
	42,6	10162.2
	38,5	9184.1
	3,1	739.5
	1,0 95	229 22662.2
	5	1192.7
	100	23854.9

Необходимое количество плавильных агрегатов определяется по формуле:

N_расч =К_н В_г /Ф_д q_расч

N_расч - расчетное количество плавильных печей,

В_г - годовое количество жидкого металла по участку тон

К_н -коэффициент неравномерности потребления жидкого металла, равный 1-1,2 для крупносерийного и массового производства

Ф_д - действительный фонд времени работы оборудования, ч/год

q_расч - производительность плавильного оборудования, т/ч

Ф_д выбираем исходя из типа оборудования (индукционная печь) и количества смен работы (2 смены) - Ф_д = 3890 ч/год. Выбор количества смен зависит от характера производства, а последний в свою очередь определяется серийностью производства. Характер производства-паралельный производство крупносерийное. Устанавливается 2-х сменный режим работы.

роизводительность плавильного агрегата 2,5 т/ч.

N_расч=1,1*22662.2/3890*2,5=24928.4/9725=2,56

Принятое количество плавильных агрегатов N_пр получаем путем увеличения

N_расч до значения целого числа. Для проекта берем 3 печи.

Правильность выбора количества плавильных печей определяется путем расчета коэффициента загрузки.

К_з =N_расч /N_пр

К_з=2,56/3=0,85

Где К_з -коэффициент загрузки плавильного оборудования,N_расч-расчетное количество оборудования,N_пр-принятое количество оборудования.

Нормальная работа плавильного отделения обеспечивается при

К_з=0,7-0,85

Для расчетов использовал лит.1таб.9; 12 и лит.2

ЭЛЕКТРОПЕЧЬ ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ ТИПА ИСТ-2,5/1,6М4 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Электропечь индукционная плавильная тигельная типа ИСТ-2,5/1,6М4 ёмкостью 2,5т. предназначена для индукционной плавки и перегрева черных, цветных и драгоценных металлов токами средней частоты.

Электропечь ИСТ-2,5/1,6М4 может быть использована в литейных производствах промышленных предприятии всех отраслей народного хозяйства и для поставок на экспорт, в страны с умеренным и тропическим климатом.

Наиболее рациональный режим работы - трехсменный.

Электропечь изготавливается в климатическом исполнении УХЛ4 по ГОСТ 15150-69 и предназначена для работы в следующих условиях:

закрытое помещение;

высота над уровнем моря - не более 1000 м;

температура окружающей среды - от + 5 до + 40 С;

относительная влажность окружающей среды при температуре +20°С - до 90% и при +40°С - до 50%;

окружающая среда - невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и примесей, разрушающих изоляцию и металлы;

температура охлаждающей воды от + 5 С до + 25 С;

отсутствие в охлаждаемой воде примесей, образующих осадок;

температура охлаждающей воды не должна быть ниже температуры окружающего воздуха в помещении более, чем на 15 С (во избежание появления росы);

пары и пыль в концентрациях, не превышающих указанных в ГОСТ 2.1 005-88;

вибрация и удары в месте установки электропечи должны отсутствовать.

По технике безопасности установки индукционные плавильные соответствуют требованиям ГОСТ 12.2 003-74 (RUS) и 12.3 002-75 (RUS).

По пожарной безопасности установки индукционные плавильные соответствуют требованиям ГОСТ 12.1 004-76 (RUS).

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

В период выполнения заказа подготовит и передаст эксплуатационную документацию и инструкции:

Эксплуатационная документация:

эксплуатационные инструкции и описание функций оборудования;

инструкции по набивке и ремонту футеровки печи;

монтажные схемы, перечень оборудования, перечень кабелей.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Основные параметры и характеристики, необходимые для изучения и правильной эксплуатации изделия и его составных частей приведены (таблице 3.2).

Таблица 3.2

Наименование показателя	Норма параметра
	номинальная	допустимая
Ёмкость номинальная, т:	2,5
Мощность питающего преобразователя, кВт, не более:	1600
Число фаз: питающей сети контурной цепи	3 1
Частота тока, Гц: питающей сети контурной цепи	50 400	49-51 500
Номинальное напряжение, В: питающей сети преобразовательного трансформатора контурной цепи (индуктора)	6000 или 10000 от 1500 до 2000
Коэффициент мощности на входе тиристорного преобразователя частоты	0,92
Номинальная температура перегрева металла, С, не более:	1600	1500
Скорость расплавления и перегрева, т/ч	2,5	2,0
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев металла, кВт ч/т:	679	764
Удельная мощность, кВа · ч/т	841	991
Напряжение подогрева (расчётное), В	260	250
Расход воды для охлаждения, м3/час: индуктора и токоподвода конденсаторных шкафов тиристорного преобразователя частоты дросселя	21 16,8 6,0 0,24	21,5 17 6,0 0,26

В комплект поставки ИСТ-2,5/1,6 М4 входит:

Таблица 3.3

НАИМЕНОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ	Кол-во, шт.
Электропечь ИСТ-2,5	1
Шкаф управления (с конденсаторной батареей)	1
Тиристорный преобразователь ТПЧ-800	2
Тигель ИСТ-2,5	1
Трансформатор питающий	2
Станция водоохлаждения	1
Маслонапорная станция	1
ЗИП (с кабелями водоохлаждения и токоподводами)	1
Авторский надзор за проведением монтажных и наладочных работ	+

Индукционный плавильный комплекс ИСТ-2,5/1,6 М4 является надежным в своем классе устройств.

Надежная работа комплекса гарантируется многоступенчатой системой защиты комплекса от возможных внешних воздействий на уровне отдельных устройств и всего комплекса в целом.

ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ предназначена для плавки, перегрева и выдержки цветных и черных металлов.

Состав печи:

Каркас

Каркас печи представляет собой жесткую сварную раму, из нержавеющей стали. На диагоналях каркаса закрепляются оси, вокруг которых производится поворот печи для слива расплавленного металла. На изоляционных растяжках, в подине, выполненной из жаропрочного бетона, установлен индуктор. Применение жаропрочного бетона, повышает жесткость конструкции, позволяет отказаться от асбоцементных плит и обеспечивает гораздо больший срок службы печи по отношению к известным аналогам.

Индуктор

Индуктор печи выполнен из медной специально профилированной водоохлаждаемой трубки. Катушка индуктора снабжена жесткой сегментной межметковой изоляцией, охлаждающая вода разделена несколько цепей. Предусмотрена система измерения сопротивления тигля.

Энергоподвод

Электроэнергия и вода подводятся к индуктору по гибким водоохлаждаемых кабелям.

Узел контроля водоохлаждения

"Гребенка" представляет собой, сборный коллектор водоохлаждения, снабженный реле протока и контактными термометрами для каждой ветви охлаждения, специальным диагностирующим устройством, связанным с системой управления, индикации и диагностики установки. Узел контроля предназначен, для непрерывного контроля за наличием протока воды и её температуры в каждом контуре охлаждения установки.

Измеритель сопротивления тигля

Измеритель предназначен, для непосредственного измерения сопротивления стенки тигля индукционной печи, по величине которого можно судить о состоянии футеровки, сигнализации о снижении этого сопротивления относительно уровня регулируемой установки, сигнализации о перегрузке внутреннего источника прибора при уменьшении измеряемого сопротивления до значения, соответствующего разрушению футеровки.

Защита печного агрегата

многослойная изоляция индуктора, обеспечивает его высокую электрическую прочность;

система контроля футеровки, измеряет токи утечки через футеровку печи, обеспечивает индикацию нормальной работы печи, опасной зоны работы и аварийной, с выдачей аварийного сигнала и отключением установки;

контроль протока и температуры всех контуров охлаждения печи, включая индуктор печи.

ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Предназначен для преобразования трехфазной сети промышленной частоты (50 Гц) в однофазную сеть средней частоты (0,5 кГц) и служит источником питания индукционной плавильной печи.

Преобразователь с полностью управляемым выпрямителем, для бесступенчатого плавного регулирования мощности, а также с системой стабилизации уровня потребляемой мощности, полным автоматическим управлением инвертора, обеспечивает полное и постоянное потребление мощности при оптимальной системе загрузке шихты.

Питающая трехфазная сеть имеет равномерную нагрузку по 3-м фазам, с cos не менее 0,96.

Преобразователь состоит из следующих частей:

выпрямитель, с водоохлаждаемыми тиристорами и защитой от перенапряжения;

сглаживающий дроссель для сглаживания выпрямленного тока в выпрямительном промежуточном контуре и для отделения среднечастотного контура от питающей сети;

инвертор, с водоохлаждаемыми быстродействующими тиристорами и токоограничивающими защитными реакторами;

Преобразователь частоты оснащен:

встроенной системой оперативной и предпусковой диагностики, позволяющей контролировать состояние всех силовых приборов преобразователя на функциональную пригодность (пробой тиристоров и диодов, замыкание на "землю", обрыв и т.п.) не только во время работы преобразователя и перед его запуском;

системой автоматического регулирования, ограничивающей в автоматическом режиме выход преобразователя в критические режимы работы (К.З. или Х. Х), а также возможную перегрузку преобразователя;

система автоматического управления, регулирования, диагностики и защиты, обеспечивающая как режим потребления из сети оптимальной мощности, так и режимы стабилизации технологических параметров;

силовая схема преобразователя защищена трехступенчатой защитой, состоящей из быстродействующего автоматического выключателя на входе преобразователя и схемы защиты на основе запираемого выпрямителя и мощным токоограничивающим реактором;

системой теплового контроля теплонагруженных элементов схемы (больше 30 точек);

системой контроля охлаждающей воды, контролирующей проток воды во всех ветвях охлаждающего контура и температуру воды в каждом охлаждающем контуре;

блокировкой дверей преобразователя от несанкционированного доступа;

защитой от перезапуска преобразователя при пропадании питающего напряжения.

КОМПЛЕКТ ШИНОПРОВОДОВ

Состоит из водоохлаждаемых медных труб выполненных из специального медного профиля для соединения гибкого печного токоподвода с конденсаторной батареей, переключающим устройством и преобразователем. Комплект шинопроводов разрабатывается и изготавливается под условия Заказчика в ходе выполнения работ привязке комплекса.

БК И ШИНОПРОВОДЫ:

БК предназначены, для компенсации реактивной мощности печи и создания совместно с индуктивностью печи среднечастотного резонансного контура. Конденсаторная батарея выполнена в одном блочном конструктиве со смонтированным токоподводом и водоохлаждением и готова к подсоединению.

БК состоит:

конденсаторной рамы с установленным в ней набором приборов контроля водяного охлаждения;

печных среднечастотных конденсаторов с гибкими компенсаторами - токоподводами;

система охлаждаемых шинопроводов и контактных присоединений;

сборного коллектора водоохлаждения с датчиками протока и температуры охлаждающей жидкости.

Защита БК

контроль К.З. на землю;

контроль протока и температуры охлаждающей воды.

ГИДРОПРИВОД:

Гидропривод предназначен, для управления наклоном печи. Рабочее давление - 140 бар. Время наклона печи - 70 - 80 с.

Состав гидропривода:

стальной бак для масла сварной конструкции;

насос с электрическим двигателем, с возможностью его переключения на другую печь через вентильные клапаны в аварийном случае;

клапаны, ограничивающие давление;

клапаны с электрическим управлением для наклона печей и привода крышек;

манометр давления масла;

входной и вентиляционный фильтры;

масляный дренажный клапан;

различные трубопроводы и соединения внутри станции;

ручной насос для аварийного слива металла (может быть установлен насос с приводом от сжатого воздуха или электропривод с питания от аккумулятора).

Гидропривод оснащен:

системой контроля рабочего давления в системе;

резервным насосом для аварийного слива металла;

системой защиты с обратным клапаном для защиты от прорыва клапана гидросистемы.

ПУЛЬТ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

Предназначен для управления и регулирования процессами плавки и работой оборудования, установлен в непосредственной близости от печей. На пульт вынесены функции - включение, отключение печи и гидравлических насосов, управление, наклоном печей, кнопка аварийного отключения печей, индикацией основных параметров работы установки и состояния оборудования.

Отображает работу всего комплекса в режиме постоянного мониторинга.

Все системы защиты, диагностики и индикации отображают для обслуживающего персонала все режимы работы комплекса в нормальной, опасной или аварийной зоне.

По желанию Заказчика комплекс может быть оснащен автоматизированной микропроцессорной системой ведения плавок, в дополнительные функции которой входит автоматическое диагностирование комплекса, протоколирование режимов его работы с возможностью передачи данных по удаленному интерфейсу на "стол руководителя".

ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ БК

Предназначено для быстрого переключения источника питания с одной печи на другую (при поставке комплекса с двумя печами). Переключающее устройство может быть оснащено электрическим или пневматическим приводом.

ОТЛАДКА РЕЖИМОВ РАБОТЫ КАЖДОЙ ЕДИНИЦЫ ОБОРУДОВАНИЯ И ВСЕЙ УСТАНОВКИ В ЦЕЛОМ

установка (закрепление всех элементов установки на фундаментах или стальных конструкциях);

электромонтаж (монтаж силовых токовых трасс; прокладка, укрепление и подключение всех цепей электрических двигателей; подключение заземления установки);

монтаж системы водоохлаждения (линий водоснабжения и стока).

монтаж гидравлической системы (прокладка гидравлических линий, наполнение установки гидравлической жидкостью, спуск воздуха в системе).

футеровка печи (футеровка осуществляется согласно инструкций, предоставленных Исполнителем).

Для мелкого и разового литья возьмём индукционную электропечь ИСТ-0,4

И ковш емкостью 0,5т.

Крупное и разовое литье производим на кону, для остального литья используем автоматическую формовочную линию.

ЭЛЕКТРОПЕЧЬ ИНДУКЦИОННАЯ ТИГЕЛЬНАЯ

ТИПА ИСТ-0,4/0,32

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Электропечь индукционная плавильная тигельная типа ИСТ-0,4/0,32 ёмкостью 0,4 т. предназначена для индукционной плавки и перегрева стали, чугуна, цветных и драгоценных металлов токами средней частоты.

Электропечь ИСТ-0,4/0,32 может быть использована в литейных производствах промышленных предприятий всех отраслей народного хозяйства и для поставок на экспорт, в страны с умеренным и тропическим климатом.

Наиболее рациональный режим работы - трехсменный.

Электропечь изготавливается в климатическом исполнении УХЛ4 по ГОСТ 15150-69 и предназначена для работы в следующих условиях:

закрытое помещение;

высота над уровнем моря - не более 1000 м;

температура окружающей среды - от + 5 до + 40 С;

относительная влажность окружающей среды при температуре +20°С - до 90% и при +40°С - до 50%;

окружающая среда - невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и примесей, разрушающих изоляцию и металлы;

температура охлаждающей воды от + 5 С до + 25 С;

отсутствие в охлаждаемой воде примесей, образующих осадок;

температура охлаждающей воды не должна быть ниже температуры окружающего воздуха в помещении более, чем на 15 С (во избежание появления росы);

пары и пыль в концентрациях, не превышающих указанных в ГОСТ 2.1 005-88;

вибрация и удары в месте установки электропечи должны отсутствовать.

По технике безопасности установки индукционные плавильные соответствуют требованиям ГОСТ 12.2 003-74 (RUS) и 12.3 002-75 (RUS).

По пожарной безопасности установки индукционные плавильные соответствуют требованиям ГОСТ 12.1 004-76 (RUS).

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

В период выполнения заказа подготовит и передаст эксплуатационную документацию и инструкции:

Эксплуатационная документация:

эксплуатационные инструкции и описание функций оборудования;

инструкции по набивке и ремонту футеровки печи;

монтажные схемы, перечень оборудования, перечень кабелей.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Основные параметры и характеристики, необходимые для изучения и правильной эксплуатации изделия и его составных частей приведены (таблице 3.4).

Таблица 3.4

Наименование показателя	Величина показателя
	Стали	Чугуна
Ёмкость номинальная, т:	0,4
Мощность преобразовательного трансформатора, кВа:	320
Мощность, потребляемая от преобразовательного трансформатора, кВа:	308
Число фаз: питающей сети контурной цепи	3 1
Частота тока, Гц: питающей сети контурной цепи	50 от 800 до 1000
Номинальное напряжение, В: питание преобразователя контурной цепи (на индукторе) привода установки насосной цепей управления и сигнализации	380 700 380/220 220
Номинальный контурный ток, А	3000
Номинальная температура перегрева металла, С:	1600	1500
Скорость расплавления и перегрева, т/ч	0,465	0,475
Удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев, кВт ч/т:	663	645
Расход воды для охлаждения, м3/час: индуктора и конденсаторной батареи тиристорного преобразователя дросселя	0,75 2,0 2,0
Давление в системе водоохлаждения, МПа:	от 0,3 до 0,6
Давление в напорной линии установки насосной, МПа:	5,0
Тепловыделение, ккал/ч: От электропечи В контурной цепи	8000 2000

Примечание. Скорость плавки и удельный расход электроэнергии гарантируется при непрерывном режиме работы при прогретом тигле, номинальном его диаметре и мощности за период расплавления и перегрева шихты без учета вспомогательного времени (загрузка твердой шихты при отключенном нагреве шлака, отбор проб, измерение температуры, разлива и т.п.). Проектная часовая производительность определяется потребителем с привлечением специализированной проектно-технологической организации при учете вспомогательного времени и температуры перегрева металла.

В комплект поставки ИСТ-0,4/0,32 входит:

Таблица 3.5

НАИМЕНОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ	Кол-во, шт.
Электропечь индукционная ИСТ-0,4/032	1
Тиристорный преобразователь ТПЧ-320	1
Шкаф управления (с конденсаторной батареей)	1
Станция охлаждения	1
Дистанционный пульт управления	1
Гидронапорная станция	1
ЗИП	1
Техническая документация	1
Авторский надзор за проведением монтажных и наладочных работ	+

Индукционный плавильный комплекс ИСТ-0,4/0,32 является надежным в своем классе устройств.

Надежная работа комплекса гарантируется многоступенчатой системой защиты комплекса от возможных внешних воздействий на уровне отдельных устройств и всего комплекса в целом.

ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ предназначена для плавки, перегрева и выдержки цветных и черных металлов.

Рис.3.1 Габаритные, установочные размеры и рекомендуемое размещение комплектующего оборудования электропечи.1 - электропечь индукционная ИСТ-0,4/0,32; 2 - шкаф управления; 3 - токопровод; 4 - гидропривод; 5 - тиристорный преобразователь частоты.

Рис.3.2 Схема фундамента установки индукционной печи.

3.1.2 Расчет мостовых кранов по отделениям

Расчетное количество мостовых кранов для плавильного и шихтового пролетов определяется по формулам:

где: а_ж - количество крано-часов на 1тонну жидкого металла (0,2-0,3);

а_ш - количество крано-часов на 1тонну шихтовых материалов (0,1-0,2);

К_в - коэффициент выполнения краном вспомогательных работ (1,15);

К_и - коэффициент использования крана (0,8)

; .

Принимаем для шихтового пролета число кранов равное двум, а для плавильного пролета три.

Прочее технологическое оборудование принимается исходя из нормативов.

3.1.3 Потребное количество разливочных ковшей

Для конвейерного производства кроме емкости ковша необходимо также выполнять расчет числа ковшей или заливочных устройств, которые должны обеспечить заливку форм на непрерывно движущемся конвейере.

В первую очередь определяют полное время ф_ф, затрачиваемое на заливку одной литейной формы, по уравнению

ф_ф= ф_зал+60й/х_в + ф_п-з,

где ф_зал - время заливки формы, с; 60й/х_в - время, необходимое на возврат ковша в исходное положение для заливки следующей формы, с; й - расстояние между чашами двух форм, м; х_в - скорость возврата тележки с ковшом, м/мин; ф_п-з - время подготовительно-заключительное (включающее опускание и поднятие ковша при заливке), принимается равным 10 … 1 с.

Пример расчета. Производительность автоматической формовочной линии (АФЛ) составляет 240 форм/ч. Для определения скорости возврата тележки с ковшом необходимо определить скорость конвейера х_к, принимая следующие допущения. Определим производительность АФЛ в минуту - 240-60=4 формы/мин. Если расстояние й между чашами соседних форм для АФЛ с опоками размером 640*450 мм принять равным 1 м, то скорость конвейера составит х_к = 4 м/мин. Чтобы осуществить возврат тележки с ковшом в исходное положение, скорость возврата тележки х_в должна превышать скорость конвейера х_к, т.е. х_в = кх_к. Если принять, что коэффициент к = 1,5, то х_в = 1,5 х_к = 1,5*4=6 м/мин. Примем ф_зал =15 с, ф_п-з = 10 с и определим по приведенному в тексте уравнению время на заливку одной формы, с:

ф_ф = 15+60*1/6+10=35

Время цикла линии исходя из производительности 240 форм/ч равно ф_ц = 3600/240=15 с. Следовательно, для обеспечения производительности линии необходимое число заливочных ковшей (устройств) должно составить ф_ф/ ф_ц= 35/15=2,33. Округляя это значение в сторону больших чисел, получим, что заданную производительность АФЛ обеспечат три ковша (или устройства).

Потребное количество стендовых (раздаточных) и разливочных ковшей определяется по формуле:

;

где П_раб, П_рем, П_зап - количество ковшей, находящихся соответственно в работе, ремонте, запасе.

Для стендовых ковшей П_раб соответствует количеству плавильных печей; П_рем, принимается равным П_раб, П_зап берется в размере 50% - 100% от П_раб.

принимаем 3 ковша. Количество ковшей находящихся в работе и ремонте:

, ,

где t_см - продолжительность рабочей смены, 8ч;

t_раб - время стойкости ковша, 8ч;

t_рем - время ремонта ковша, 8ч;

, .

Количество ковшей в запасе 2шт. П_{к. с.} принимаем 8ковшей.

Характеристика технологического и подъемно-транспортного оборудования.

Таблица 3.6.

Наименование оборудования	Количество единиц	Мощность электродвигателя кВт	Цена оборудования, тыс. руб.
		На единицу	Всего	единицы	всего
1. Технологическое оборудование:
Индукционная печь ИСТ-2,5/1,6 м4 1.1.2Индукционная печь ИСТ-0,4/0,32	3 1	50 20	150 20	18000 15000	54000 15000
1.2 Печь для отжига ферросплавов	2	10	20	300	600
1.3 Стенд для подогрева шихты	1			100	100
1.4 Стенд для сушки и подогрева ковшей	3			80	240
1.5 Стенд набора сводов	1			60	60
1.6 Стенд для сушки стопоров	1			60	60
1.7 Стенд для разливки металла	2			150	300
1.8 Установка для приготовления футеровочной массы	1			30	30
1.9 Установка для грануляции шлака	1	10	10	40	40
1.10 Электросушилка 1.11 Весы для легирующих добавок	3 3			50 30	100 90
1.12 Бегуны для футеровочной массы	2			40	80
Итого			180		70700
2. Подъемно-транспортное оборудование:
2.1 Краны шихтового пролета	2	30	60	40	80
2.2 Краны плавильного пролета	3	65	130	70	210
2.3 Тележка для подачи шихты	1			20	20
2.4 Контейнер для добавок и флюсов	3			20	60
Итого			190		370
Всего			370		71070

3.1 4 Расчет плавильного участка

3.1.4.1 Расчет участка подготовки шихтовых материалов

При проектировании складов формовочных и шихтовых материалов следует руководствоваться следующими положениями. Расчет площадей и оборудования для приемки, хранения и транспортировки шихтовых, формовочных и огнеупорных материалов выполняется на основе потребностей плавильного и смесеприготовительного отделения в основных материалах на годовой выпуск.

Расход вспомогательных материалов на годовой выпуск заносят в сводную ведомость.

В проекте кроме складов шихтовых и формовочных материалов необходимо предусмотреть также склады или площади моделей (модельных плит с моделями), опок, стержней, отливок.

Необходимо дать характеристику организации цехового складского хозяйства, в том числе состава складов, их размещения, способа разгрузки, укладки и хранения материалов. При наличии на заводе двух и более литейных цехов следует проектировать базисные склады. Расположение базисных складов по отношению к литейным цехам должно обеспечить рациональные грузопотоки материалов. При этом возможно размещение складов формовочных и шихтовых материалов с участками их подготовки как в одном здании, так и в отдельных зданиях. Для подачи сухого песка в литейные цехи рекомендуется использовать пневмотранспорт или систему ленточных конвейеров; порошкообразных материалов - пневмотранспорт, а шихтовых материалов, кокса и флюсов в специальных контейнерах - автотранспорт.

Такое решение позволяет исключить железнодорожные вводы в шихтовые отделения, сократить их площадь и разрывы между цехами. Обеспечивает чистоту и порядок в цехах, но при этом увеличивается число грузоперевалок в связи с загрузкой контейнера на базисном складе. Для машиностроительных заводов с одним литейным цехом склады формовочных и шихтовых материалов проектируют при цехе. В этих случаях для подачи материалов к местам потребления используют внутрицеховой транспорт.

Общую площадь шихтового двора (пролета) определяю по формуле

F_скл = F_тех + F_закр + F_э + F_пу,

где F_тех - площадь технологических участков склада, включая площадь

под оборудование, проходами и железнодорожными вводами, м²;

F_закр - площадь закромов, м²;

F_э - площадь, занятая внутренними эстакадами и местами для разгрузки материалов, м²;

F_пу - площадь, занятая устройствами для подачи материалов в производство, м².

Расчет площади закромов складов шихтовых материалов ведется по формуле

F_зш = 1,1 (f₁ + f₂ + f₃ + … + f_n),

где F_зш - площадь закромов складов шихтовых материалов, м²;

1,1 - коэффициент увеличения расчетной площади закромов с учетом их фактического заполнения;

f₁, f₂, f₃,…, f_n - расчетные площади для соответствующих компонентов шихты взависимости от вида литья (стружка, чугунный лом, стальной лом и др.).

Площади закромов для отдельных компонентов шихты находятся по формуле

f_зш =100Мab/kT _дН

где f_зш - площадь закромов соответствующей составной части шихты, м^2,100М/k металлозавалка, т/год, где М - мощность цеха годного литья, в процентах от металлозавалки,%; a - норма расхода соответствующего компонента шихты от металлозавалки,%; b - норма хранения компонента шихты, дн.; Т_д - годовой фонд работы, дн.; Н - высота хранения компонента шихты, м; k - насыпная плотность компонента шихты, т/м³.

Согласно формуле находим f_зш

f₁ -для стального лома

=100*52,4*42,6*40/3*3790*4=8928960/45480=196,3 м².

f₂-для чугуна

=100*52,4*42,6*40/3*3790*4=8928960/45480=196,3 м².

f₃ -стальной лом (отходы производства)

=100*52,4*42,6*4/1,5*3790*4=892896/22740=39,2 м².

Находим F_зш - площадь закромов складов шихтовых материалов, м²;

F_зш =1,1* (196,3+196,3+39,2) =474,98 м².

Площадь, необходимая для приема и сортировки материалов, принимается из расчета 20 м² на 1 000 т годного литья.

F_э - площадь, занятая внутренними эстакадами и местами для разгрузки материалов, м²;

F_э =12т*20м²=240м².

F_тех - площадь технологических участков склада, включая площадь

под оборудование, проходами и железнодорожными вводами=10800 м²;

F_пу - площадь, занятая устройствами для подачи материалов в производство =1300м².

Отсюда находим площадь склада F_скл = F_тех + F_закр + F_э + F_пу,

Площадь на проходы и проезды составляет 10 - 15% полезной площади.

F_скл =10800+474,98+240+1300=12814,98+15% =14737,22?14800м².

Основные данные для расчетов складов шихтовых, а также способы хранения основных материалов приводятся в табл. (см. лит.1).

В фасонно-сталелитейных цехах с индукционными печами шихтовой двор обслуживается подъездным путем и мостовым магнитным краном. Шихтовые материалы хранятся в закромах.

Набор металлической шихты будут осуществлять с помощью транспортировки соответствующих сырьевых материалов (т.е. серый чугун, стальной лом и возврат) к конкретному загрузочному устройству печи с помощью мостового крана. Цикл и грузоподъемность этого крана достаточны для обеспечения подачи шихты на плавильный участок в количестве, обеспечивающем потребность в жидком металле для формовочных линий.

Загрузка шихты в электроплавильные печи производится лотками, установленными на автоматизированных весовых тележках. В лоток помещается шихта на всю плавку печи. Конец лотка вводится в загрузочное отверстие печи. Опрокидывание лотка происходит при помощи гидроцилиндра, выгружается вся шихта в печь и подваливается по мере расплавления металла, а введение необходимых легирующих добавок осуществляется с помощью дозатора. Навеску шихты как при ручной, так и при механизированной ее загрузке рационально производить на складе шихты на весовой тележке из суточных бункеров.

Расчет шихты на тонну жидкого металла сталь - 20

C=0,2% Si=0,2-0,52%

Cr=0,5% Mn=0,45-0,90=0,7%

P=до-0,05%S=до 0,05%

Al=0,05%Cu=до 0,4%

Si_ср=0,35%

1000 кг=100%

Х₁-0,35%

Х₁=3,5 кг чистого -Si

FeSi 45 содержитSi-45%

3,5кг-45%

FeSi-100%

FeSi=7,8кг+5%угар =8,2кг

Mn_ср=0,70%

1000кг=100%