Литейный цех литья круглых полых и сплошных слитков из сплавов 7175, АД1, 6082
Структура свойства алюминиевых сплавов. Способы производства слитков из них. Выбор и основные характеристики оборудования. Расчет себестоимость технологического процесса литья. Проектирование новая литейная установки - кристаллизатора с тепловой насадкой.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.10.2014 |
| Размер файла | 5,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Zn
Mg
Cu
43,69
18,59
12,11
Итого:
1012
В пересчете, учитывая коэффициент выхода годного (п.5.2 «Расчет запуска на одну тонну годных слитков») в расчете баланса металла, получаем состав шихты, указанный в таблице 16.
Таблица 16 - Состав шихты для сплава 7175 с учетом коэффициента выхода годного.
|
Марка |
Вес, кг |
||
|
Чушковый алюминий |
А 85А 95 |
281,741129,01 |
|
|
Отходы |
7175 |
425,53 |
|
|
Лигатура |
Al-Cr |
134,93 |
|
|
Чистые компоненты |
ZnMgCu |
91,8739,0925,47 |
|
|
Итого: |
2127,66 |
4.2.2 Расчет шихты для сплава АД1
Химический состав сплава АД1 (расчетный) приведен в таблице 17.
Таблица 17 - Расчетный химический состав сплава АД1
|
Содержание примесей, % |
|||||||
|
Fe |
Si |
Cu |
Mg |
Zn |
Mn |
Ti |
|
|
0,25 |
0,2 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
0,02 |
0,015 |
Количество каждого компонента в расплаве определяется по формуле (1):
ЭAl= 99,395 • 1000/100 = 993,95 кг; ЭZn= 0,04 • 1000/100 = 0,4 кг;
ЭFe= 0,25 • 1000/100 = 2,5 кг; ЭSi= 0,2 • 1000/100 = 2,0 кг;
ЭMn= 0,02 • 1000/100 = 0,2 кг; ЭCu= 0,04 • 1000/100 = 0,4 кг;
ЭTi= 0,015 • 1000/100 = 0,15 кг; ЭMg= 0,04 • 1000/100 = 0,4 кг.
Итого: 1000 кг.
С учетом угара, который в сплаве АД1 составляет 0,75%, количество каждого компонента определяется по формуле :
Эж*= Эж • (100+0,75)/100. (4)
ЭAl= 993,95 • 100,75/100 = 1001,4 кг; ЭMn= 0,2 • 100,75/100 = 0,2 кг;
ЭFe= 2,5 • 100,75/100 = 2,52 кг; ЭZn= 0,4 • 100,75/100 = 0,4 кг;
ЭSi= 2,0 • 100,75/100 = 2,02 кг; ЭCu= 0,4 • 100,75/100 = 0,4 кг;
ЭTi= 0,15 • 100,75/100 = 0,15 кг; ЭMg= 0,4 • 100,75/100 = 0,4 кг.
Итого: 1007,5 кг.
В сплаве АД1 первичного алюминия марки А6 при приготовлении должно быть не менее 40%, значит, остальные 60% составляют отходы сплава АД1.
Весовое количество компонентов, которое вводится в расплав с отходами, определяется по формуле
Qотх = Qш • 60/100, (5)
где Qотх - количество отходов;
Qш - количество шихты.
Qотх = 1007,5 • 0,6 = 604,5 кг
QAlотх = 1001,4 • 0,6 = 600,84 кг; QMgотх = 0,4 • 0,6 = 0,24 кг;
QFeотх = 2,52 • 0,6 = 1,51 кг; QZnотх = 0,4 • 0,6 = 0,24 кг;
QSiотх = 2,02 • 0,6 = 1,21 кг; QMnотх = 0,2 • 0,6 = 0,12 кг;
QCuотх = 0,4 • 0,6 = 0,24 кг; QTiотх = 0,15 • 0,6 = 0,09 кг.
Итого: 604,5 кг.
Рассчитаем количество вводимого чистого алюминия:
Al = 1007,5- 604,5= 403,0 кг.
Рассчитаем примеси, вводимые с алюминием:
Первичный алюминий марки А6.
Fe = 0,25 • 403,0/100 = 1,01 кг; Si = 0,18 • 403,0/100 = 0,73 кг.
Проверяем количественный состав примесей:
QFe = 1,51+ 1,01 = 2,52 = 2,52 кг; QMg = 0,24 < 0,4 кг;
QSi = 1,21+ 0,73 = 1,94 < 2,02 кг; QCu = 0,24 < 0,4 кг;
QMn = 0,12 < 0,2 кг; QZn = 0,24 < 0,4 кг.
QTi = 0,09 < 0,15кг;
Итоговый состав шихты по расчетам представлен в таблице 18.
Таблица 18 - Состав шихты для сплава АД1
|
Марка |
Вес, кг |
||
|
Чушковый алюминий |
А6 |
403,0 |
|
|
Отходы |
АД1 |
604,5 |
|
|
Итого: |
1007,5 |
В пересчете, учитывая коэффициент выхода годного (п.5.2 «Расчет запуска на одну тонну годных слитков») в расчете баланса металла, получаем состав шихты, указанный в таблице 19.
Таблица 19 - Состав шихты для сплава АД1 с учетом коэффициента выхода годного.
|
Марка |
Вес, кг |
||
|
Чушковый алюминий |
А6 |
512,82 |
|
|
Отходы |
АД1 |
769,23 |
|
|
Итого: |
1282,05 |
4.2.3 Расчет шихты для сплава 6082
Химический состав сплава 6082 (расчетный) приведен в таблице 20.
Таблица 20 - Расчетный химический состав сплава 6082
|
Содержание основных элементов и примесей, % |
||||||||
|
Основные компоненты |
Примеси |
|||||||
|
Si |
Mg |
Mn |
Cr |
Fe |
Zn |
Cu |
Ti |
|
|
1,0 |
0,9 |
0,6 |
0,15 |
0,4 |
0,12 |
0,05 |
0,04 |
Количество каждого компонента в расплаве определяется по формуле (1):
ЭAl= 96,74 • 1000/100 = 967,4 кг;
ЭSi= 1,0 • 1000/100 = 10,0 кг; ЭFe= 0,4 • 1000/100 = 4,0 кг;
ЭMg= 0,9 • 1000/100 = 9,0 кг; ЭZn= 0,12 • 1000/100 = 1,2 кг;
ЭMn= 0,6 • 1000/100 = 6,0 кг; ЭCu= 0,05 • 1000/100 = 0,5 кг;
ЭCr= 0,15 • 1000/100 = 1,5 кг; ЭTi= 0,04 • 1000/100 = 0,4 кг.
Итого: 1000 кг.
С учетом угара, который в сплаве 6082 составляет 0,75%, количество каждого компонента определяется по формуле (4):
ЭAl= 967,4 • 100,75/100 = 974,66 кг;
ЭSi= 10,0 • 100,75/100 = 10,08 кг; ЭFe= 4,0 • 100,75/100 = 4,03 кг;
ЭMg= 9,0 • 100,75 /100 = 9,07 кг; ЭZn= 1,2 • 100,75/100 = 1,21 кг;
ЭCu= 0,5 • 100,75/100 = 0,5 кг; ЭMn= 6,0 • 100,75/100 = 6,05 кг;
ЭCr= 0,15 • 100,75/100 = 0,15 кг; ЭTi= 0,4 • 100,75/100 = 0,4 кг.
Итого: 1007,5 кг.
В сплаве 6082 первичного алюминия марки yне ниже А0 при приготовлении должно быть не менее 10%. Берем с запасом 20% первичного алюминия, значит, остальные 80% составляют отходы сплава 6082.
Весовое количество компонентов, которое вводится в расплав с отходами, определяется по формуле
Qотх = Qш • 80/100, (6)
где Qотх - количество отходов;
Qш - количество шихты.
Qотх = 1007,5 • 0,8 =806,0кг
QAlотх = 974,66• 0,8 = 779,73 кг;
QZnотх = 1,21 • 0,8 = 0,97 кг; QFeотх = 4,03 • 0,8 = 3,22 кг;
QMgотх = 9,07 • 0,8 = 7,26 кг; QSiотх = 10,08 • 0,8 = 8,06 кг;
QCuотх = 0,5 • 0,8 = 0,40 кг; QMnотх = 6,05 • 0,8 = 4,84 кг;
QCrотх = 0,15 • 0,8 = 0,12 кг; QTiотх = 0,4 • 0,8 = 0,32 кг.
Итого: 806,0 кг.
Определим весовое количество основных легирующих компонентов:
Si = 10,08 - 8,06 = 2,02 кг; Mn = 6,05 - 4,84 = 1,21 кг.
Mg = 9,07 -7,26 = 1,81 кг;
Лигатурой вводим в шихту марганец. Химический состав лигатуры представлен в таблице 21.
Таблица 21 - Химический состав лигатуры Al-Mn.
|
Наименование |
Al |
Легир. |
Si |
Fe |
Cu |
Cr |
Mg |
Zn |
Ti |
|
|
Al-Mn |
88,42 |
9,0-12,0 |
0,15 |
0,35 |
0,05 |
0,03 |
0,05 |
0,08 |
0,02 |
Рассчитаем весовое количество лигатуры и её составляющих:
QAl-Cr = 1,21• 100/10,5 = 11,52 кг; QCrAl-Cr = 0,03• 11,52 /100 = 0,003 кг;
QSiAl-Cr = 0,15• 11,52 /100 = 0,017 кг; QMgAl-Cr = 0,05•11,52 /100 = 0,006 кг;
QFeAl-Cr = 0,35•11,52 /100 = 0,040 кг; QZnAl-Cr = 0,08• 11,52 /100 = 0,009кг;
QCuAl-Cr = 0,05• 11,52 /100 = 0,006 кг; QTiAl-Cr = 0,02•11,52 /100 = 0,002 кг.
Кремний и магний вводят в шихту чистыми компонентами. Рассчитываем количество чистых компонентов:
Si =2,02- 0,017 = 2,0 кг; Mg =1,81- 0,006 = 1,8кг.
Рассчитаем количество вводимого чистого алюминия:
Al = 1007,5- 806,0- 11,52- 2,0-1,8 = 186,18 кг.
Рассчитаем примеси, вводимые с алюминием:
Берём первичный алюминий марки А35 кг.
Fe = 0,35 •186,18 /100 = 0,65 кг; Si = 0,30 •186,18 /100 = 0,56 кг.
Проверяем количественный состав примесей:
QFe=3,22 + 0,04 + 0,65 = 3,91< 4,03 кг; QTi = 0,32 + 0,002 = 0,322 < 0,4 кг;
QCu = 0,4+ 0,006 = 0,406 < 0,5 кг; QZn = 0,97 + 0,009 = 0,979 < 1,21 кг;
QCr = 0,12 + 0,003 = 0,123 < 0,15 кг.
Итоговый состав шихты по расчетам представлен в таблице 22.
Таблица 22 - Состав шихты для сплава 6082
|
Марка |
Вес, кг |
||
|
Чушковый алюминий |
А35 |
186,18 |
|
|
Отходы |
6082 |
806,0 |
|
|
Лигатура |
Al-Mn |
11,52 |
|
|
Чистые компоненты |
SiMg |
2,01,8 |
|
|
Итого: |
1007,5 |
В пересчете, учитывая коэффициент выхода годного (п.5.2 «Расчет запуска на одну тонну годных слитков») в расчете баланса металла, получаем состав шихты, указанный в таблице 23.
Таблица 23 - Состав шихты для сплава 6082 с учетом коэффициента выхода годного.
|
Марка |
Вес, кг |
||
|
Чушковый алюминий |
А35 |
308,0 |
|
|
Отходы |
6082 |
1333,35 |
|
|
Лигатура |
Al-Mn |
19,04 |
|
|
Чистые компоненты |
SiMg |
3,32,98 |
|
|
Итого: |
1666,67 |
4.3 Приготовление сплавов 7175, АД1, 6082
4.3.1 Выбор типа печи
Для дальнейшей разработки технологического процесса необходимо выбрать тип печи [13]. Печи для плавки алюминиевых сплавов должны отвечать ряду требований:
1. максимальная скорость плавления шихты;
2. оптимальные геометрические характеристики рабочего пространства печи - увеличение отношения глубины ванны к поверхности расплава для уменьшения поверхности контакта печной атмосферы с зеркалом расплава;
3. равномерный прогрев ванны с целью исключения недопустимого перегрева;
4. полная механизация трудоемких работ;
5. печи должны обеспечивать максимальную производительность и наименьший удельный расход топлива;
6. получение высоких технико-экономических показателей: расход топлива, минимальное использование производственных площадей, удельная трудоемкость, минимальная себестоимость тонны литья, минимальные безвозвратные потери металла и ряд других.
Всем вышеперечисленным показателям в наибольшей степени отвечает печь газовая пламенная отражательная. Печь состоит из следующих основных частей: рабочего пространства, сжигающих устройств и установки для использования тепла отходящих продуктов горения - рекуператора [14]. Рабочее пространство и рекуператор соединены вертикальными дымоотводами - опусками.
При рекуперации тепла на плавильной печи емкостью 40 тонн, обогреваемой природным газом, при подогреве воздуха до 400-500єС расход газа на тонну металла снижается примерно на 20-30%.
Особое внимание уделяется футеровке рабочего пространства печи. В качестве футеровки используют следующие материалы:
1. Кирпич прямой шамотный ША-1 ГОСТ 390-96 №5 230х114х65 ГОСТ 8691-73 в количестве 32,5м3 ( 68250 кг);
2. Кирпич прямой диатомовый Д700 ГОСТ 2694-78 №8 250х125х65 ГОСТ 8691-73 в количестве 7,85м3 (5500 кг);
3. Войлок муллитокремнеземистый МКРВ-200 ГОСТ 23619-79 в количестве 5,0м3 (1000 кг);
4. Кирпич прямой шамотный легковесный ШЛА-1,3 ГОСТ 5040-96 №5 230х114х65 ГОСТ 8691-73 в количестве 14,5м3 (18850 кг);
5. Бетон жаростойкий ЖБФ-2 ТИ 29-002-2000 в количестве 6,3м3 (12600 кг);
6. Кирпич прямой высокоглиноземистый МЛС-62 ГОСТ 24704-94 №5 230х114х65 ГОСТ 8691-73 в количестве 12,8м3 (30720 кг);
7. Картон муллитокремнеземистый МКРКГ-400 ТУ 14-8-537-93 в количестве 35м3 (875 кг);
8. Кирпич диатомовый ПДК-400 ТУ 5764-002-22531044-99 №5 230х114х65 ГОСТ 8961-73 в количестве 2,7м3 (1080 кг);
9. Бетон жаростойкий ЖБФ-7 ТИ 29-002-2000 в количестве 1,8м3 (4860 кг);
10. Кирпич пятовый шамотный ША-1 ГОСТ 390-96 №68 ГОСТ 8961-73 в количестве 22 шт (250 кг);
11. Клин торцовый шамотный ША-1 ГОСТ 390-96 №23 230х114х65/45 ГОСТ 8961-73 в количестве 0,4м3 (840 кг);
12. Клин ребровый шамотный ША-1 ГОСТ 390-96 №44 230х114х65/55 ГОСТ 8691-73 в количестве 0,3м3 (580 кг).
Стенки ванны футеруют высокоглиноземистым кирпичом с содержанием А10 62%. Подину печи выкладывают в несколько слоев: сначала кладут шамот, на него насыпают магнезитовый порошок, а рабочий слой подины укладывают магнезитовым кирпичом.
Так как на подину печи загружается твердая шихта больших габаритов, то ее выкладывают из блоков больших размеров, что повышает стойкость подины до 1000 и более плавок.
Недостатками отражательных печей является повышенный процент угара металла (5%) и местный перегрев. Трудность тщательного перемешивания расплава затрудняет получение однородного распределения легирующих компонентов и качественного рафинирования.
Таблица 24 - Техническая характеристика рекуператорной печи.
|
Наименование |
Единица измерения |
Числовая величина |
|
|
Емкость ванны |
т |
40 |
|
|
Температура сплава на выдаче |
єС |
714-740 |
|
|
Время плавки |
ч |
4,5 |
|
|
Время цикла |
ч |
8 |
|
|
Производительность печи по расплаву |
кг/ч |
8900 |
|
|
Технологическая производительность печи |
кг/ч |
5000 |
|
|
Топливо (природный газ), Q |
ккал/м3 |
10300 |
|
|
Расход газа за период плавки |
м3/ч |
650 |
|
|
Удельный расход газа |
м3/т |
80 |
|
|
Расход воздуха для горения |
м3/ч |
8125 |
|
|
Температура подогретого воздуха |
єС |
400 |
|
|
Площадь поверхности металла |
м2 |
25,2 |
|
|
Количество горелок |
шт |
8 |
|
|
Производительность вентилятора |
м3/ч |
20000 |
|
|
Тепловыделения в цех |
ккал/ч |
850000 |
|
|
Давление у поверхности металла |
мм.вод.ст. |
0,1 |
|
|
Давление сжатого воздуха для подъема |
атм. |
3-4 |
|
|
Объем насадки рекуператора |
м3 |
36 |
4.3.2 Подготовка печи к плавке
Перед загрузкой печи шихтой для очередной плавки печь очищают от шлака и других загрязнений с обязательной уборкой шлака из кармана, подины, откоса и порога печи.
Промывка печи производится при переходе с одного сплава на другой, отличающийся от предыдущего по химическому составу, а также при возобновлении работы на агрегате после замены подины или капитального ремонта.
Промывная плавка готовится на чушковом алюминии, отходах алюминия и отходах сплавов последующей плавки.
4.3.3 Порядок загрузки шихты в печь, плавление, обработка расплава, присадка легирующих элементов
Порядок загрузки шихты впечь следующий:
1. мелкие отходы массой до 50 кг (кроме труб и полых заготовок);
2. чушковый алюминий, переплав, силумин;
3. крупный шихтовой материал массой более 50 кг;
4. лигатура, медь;
5. магний и цинк вводят в жидкий расплав.
Шихта загружается в печь при помощи мульдозавалочного крана в мульдах, поддонах [12].
Загрузка шихты в печь производится бадьями при температуре под сводом печи 720-820єС. Если температура под сводом печи перед загрузкой превышает 820єС, следует перевести горелки в режим контрольного факела, т.е. открыть окно печи. При этом свод печи должен быть закрыт [15]. Далее необходимо остудить печь до температуры, не превышающей 820єС, после чего отвести свод и произвести загрузку печи шихтой.
При проведении плавки строго контролируется температура жидкого металла. Она не должна превышать допустимой для каждого сплава температуры (таблица 25).
Таблица 25 - Температурный режим приготовления плавки для сплавов 7175, АД1, 6082.
|
Сплав |
Температура отбора проб на экспресс анализ, єС |
Верхний предел температуры металла в печи, єС |
Температура сплава перед сливом в миксер, єС |
|
|
7175 |
730 |
760 |
730-750 |
|
|
АД1 |
720 |
760 |
720-740 |
|
|
6082 |
730 |
760 |
720-740 |
В начальный период плавления температура регулируется по температуре отходящих газов. При появлении в кармане печи расплавленного металла достаточного уровня устанавливается термопара, и по истечении 3-5 минут регулирование печи переключается с температуры отходящих газов на температуру расплава.
После начала оплавления шихты рекомендуется покрывать ее флюсом из расчета 0,5% к массе шихты. После полного расплавления шихты и достижения расплавом температуры 710єС расплав выдерживается в течение 7-10 минут, а затем с поверхности расплава, без перемешивания, производится съем шлака. После снятия шлака производится перемешивание расплава при помощи газодинамического насоса (ГДИН). Далее, при достижении температуры 730єС производится присадка магния и введение чушкового цинка при помощи мульдовой коробки в верхние слои ванны печи с замешиванием в расплав. Затем с помощью титановой ложки отбирается проба расплавленного металла на экспресс-анализ для определения возможности слива плавки в миксер.
После получения результатов анализа производится рафинирование расплава печи, доводка химического состава.
4.3.4 Дегазация и очистка расплавов от неметаллических включений
Ввиду увеличенной активности алюминия и ряда легирующих элементов промышленная технология плавки и литья алюминиевых сплавов не обеспечивает получения чистых заготовок. В заготовках в том или ином количестве вселда присутствуют неметаллические включения (окислы, карбиды, нитриды, сульфиды, газ, шлаковые и флюсовые включения, кусочки кладки печи и т.д).
Рафинирование расплавов флюсами
Механизм очистки от взвешенных включений при помощи флюсов основан на извлечении их из расплава за счет адсорбции, растворения или химического взаимодействия с расплавленными солями. Эффективность очистки достигается лишь в том случае, когда флюсы смачивают неметаллические включения лучше, чем металл. В результате смачивания размер включений увеличивается и они осаждаются или всплывают. Часть включений удаляется также вследствие флотирующего действия пузырьков пара, образующегося в процессе диссоциации составляющих флюса [16].
Состав флюсов, применяемых при плавлении из расчета 3 кг на 1 тонну расплава: 30% NaCl, 47% KCl, 23% криолита .
Практика рафинирования флюсами состоит в следующем. Операцию рафинирования делят на два этапа. Сначала часть флюса наносят на поверхность расплава и замешивают в него. Перемешивание ведут до прекращения взаимодействия между металлом и флюсом. Вторую часть флюса вводят в расплав при помощи колокольчика погружением его на дно ванны.
Очистка продувкой газами
Очистка продувкой газами основана на двух процессах: диффузии растворенного газа в пузырьки продуваемого и флотирующего и адсорбирующего действия их по отношению к неметаллическим включениям и мельчайшим газовым пузырькам.
Дегазацию алюминиевых сплавов проводят смесью из 20% азота и 80% хлора. Рафинирование проводят через рабочее окно печи тремя металлическими трубками. Давление смеси 2-3 кгс/см2. Важным условием такого рафинирования является 10-15-минутная выдержка после продувки. Она необходима для всплытия мелких пузырьков. Затем с расплава снимается шлак. После выдержки отбирают пробы на газонасыщенность. Отбор производится титановой ложкой на глубине не менее 150 мм от поверхности расплава. При газосодержании выше требуемого сплав рафинируется повторно. После достижения необходимого уровня газов плавка переливается в миксер.
Время от конца процесса рафинирования до начала перелива плавки в миксер должно составлять не более 1,5 часа, время от начала загрузки шихты до начала слива в миксер - не более 14 часов.
Итак, технологические показатели расхода времени и металла при приготовлении расплава показаны в таблице 26.
Таблица 26 - Технологические потери металла и времени при плавлении и очистке расплавов.
|
Марка сплава |
Угар металла, % |
Металл в шлаке, % |
Сплесы, % |
Время рафинирования, мин |
Время отстоя, мин |
|
|
7175 |
1,2 |
0,8 |
0,5 |
45 |
60 |
|
|
АД1 |
0,75 |
0,7 |
0,5 |
10 |
30 |
|
|
6082 |
0,75 |
0,7 |
0,5 |
30 |
45 |
4.3.5 Перелив плавки в миксер
Перед переливом плавки в миксер с поверхности расплава удаляется шлак. Перелив плавки в миксер производится по лотку. Перед началом процесса перелива необходимо удостовериться в соответствии температуры металла в печи с температурой перелива в миксер.
4.4 Литье круглых слитков из сплавов 7175, АД1, 6082
4.4.1 Выбор типа миксера
Качество расплава во многом зависит от литейных миксеров. Их атмосфера должна содержать минимальное количество водяных паров. Глубина ванны должна быть по возможности большая. Необходимую температуру нужно поддерживать с большой точностью, а перепад температур по объему расплава должен быть минимальным [17].
В этой связи целесообразным является применение газовых пламенных или вакуумных миксеров. Для обогрева газовых миксеров, как правило, применяют инжекционные горелки. В целях равномерного прогрева ванны и создания избытка тепловой мощности, необходимой для поднятия температуры металла, вдоль боковых стенок устанавливают ряд горелок небольшой производительности. Горелки устанавливают под углом с направлением вверх, под свод, что исключает воздействие факела на поверхность расплава.
Тепловую нагрузку регулируют по температуре металла. Внедрение автоматизации позволило получить колебание температур в пределах 10-14єС. При этом температура поверхности ванны не поднимается выше 725-730єС. Перепад температур по зеркалу ванны составляет 8єС, а максимальный градиент температур находится в пределах 15-25єС.
Рисунок 11 - Газовый пламенный миксер.
Корпус газового миксера изготовлен из стальной обшивки, усиленной стальными прокатными профилями. Изнутри миксер футерован огнеупорными и теплоизоляционными материалами. Свод миксера плоский, выполнен из огнеупорного кирпича с заливкой жаростойким бетоном. Для выхода продуктов сгорания в миксере предусмотрен канал дымоудаления в своде миксера. Также с задней стороны миксера предусмотрены 4 двери, предусмотренные для обработки и рафинирования расплава, снятия шлака, осмотра и чистки самого миксера.
4.4.2 Подготовка миксера к литью
После каждого слива металла миксер должен быть очищен от шлака с помощью гребков. При работе агрегата на одной марке сплава разрешается оставлять в миксере расплав предыдущей плавки количеством не более 8 тонн.
Слив «насухо» проводится в следующих случаях:
· при переходе с одного сплава на другой;
· через каждые 25 плавок при запуске на агрегате одной марки сплава;
· перед остановкой агрегата.
В начале и конце литья производится отбор проб на экспресс-анализ. Металл, сливаемый из миксера «насухо», является промывкой. Промывной металл выдерживается в миксере не менее 3 часов при температуре 700-730єС с обязательным перемешиванием через каждый час. При сливе металла «насухо» разрешается отливать последние порции в слитки, увеличив их длину на 1,5 метра.
Капитальная чистка миксеров и доливочных печей от наростов шлака производится в холодном или горячем состоянии с помощью шлакоуборочной машины (ШУМ), гребков, пик и пневмоинструмента один раз в месяц во время остановки агрегата на планово-производственный ремонт (ППР) или по указанию старшего мастера отдела литья.
В миксере разрешается проводить подшихтовку первичными металлами (Al, Mg, Zn) и лигатурами в количестве до 200 кг.
После отливки слитков каждой плавки поверхность остатка расплава в миксере, стены и карманы миксера должны быть очищены от наростов шлака.
Перед переливом плавки миксер должен быть разогрет в автоматическом режиме нагрева согласно температурному заданию под сводом. Температурное задание под сводом миксера устанавливается на 100єС выше верхнего предела температуры литья.
Температура расплава в миксере измеряется на уровне летки термопарой ХА в защитном чехле по ГОСТ 6616-74.
4.4.3 Рафинирование расплава в миксере
По истечении 10 минут после перелива металла в миксер с поверхности расплава собирается шлак к порогу, который затем отводится гребком на порог рабочего окна миксера, выдерживается 5-8 минут и сбрасывается на сухую площадку или в лайбу перед рабочими окнами миксера.
После снятия шлака сплав рафинируется смесью аргон + 5% хлора по ГОСТ 10157-79 с влажностью не более 0,03 г/м3 в течение 45 минут. Целью рафинирования является очистка расплава от взвешенных включений и дегазация. температура начала рафинирования должна быть в пределах температуры литья + 20є. После операции рафинирования с поверхности расплава повторно снимается шлак и дается отстой.
4.4.4 Подготовка и установка литейной оснастки
К литейным машинам предъявляют следующие требования: простота и надежность конструкции; высокая производительность; обеспечение получения качественного литья с высоким выходом годного [18].
Литейные машины состоят из механизма движения (поддона) и кристаллизатора. Поддон передвигается с помощью тросов и лебедки. Каждая машина имеет индивидуальный привод, расположенный в приямке. При рабочем ходе машины обеспечивается регулирование скорости литья слитков, а также быстрый подъем и опускание поддона. Порядок установки литейной оснастки следующий: поддон устанавливается на литейной машине и фиксируется. Подкристаллизаторная плита устанавливается на литейный стол горизонтально по уровню. Кристаллизатор устанавливается в отверстие подкристаллизаторной плиты на двух поворотных плитах, которые в момент выгрузки слитков поворачиваются с помощью гидравлического цилиндра и устанавливаются в вертикальное положение.
Недостатком машины является сравнительно быстрый выход из строя тросов, также не предусмотрена механизированная выгрузка слитков.
Кристаллизатор - основной элемент литейной оснастки. Для литья слитков из сплавов 7175, АД1, 6082 будем применять кристаллизаторы скольжения. Эти кристаллизаторы открыты с обеих торцевых сторон, и слиток в них перемещается под действием собственной массы. Кристаллизатор состоит из двух основных частей: корпуса и гильзыСмазку гильз проводят до начала литья маслом вапор - Т.
Вода к кристаллизатору подводится при помощи штуцеров, соединенных шлангами с системой водооборота. Обычно для подвода воды к кристаллизатору применяют штуцеры диаметром от1 до 2 дюймов. Число их на один кристаллизатор может колебаться от 1 до 4 в зависимости от диаметра слитка, диаметра штуцера и количества и площади отверстий в нижней части кристаллизатора. Шаг между отверстиями принимают от 4 до 10 мм в зависимости от диаметра слитка.
При отливке полых слитков допускается эксцентриситет осей конуса и нижней части в пределах 2,0 мм. Пояс охлаждения водой внутренней поверхности слитка должен быть на уровне пояса охлаждения наружной поверхности или выше, но не более, чем на 10 мм. Подача металла осуществляется в середину стенки слитка. Допускается отклонение на 1/5 толщины слитка.
При отливке сплошных слитков литейная оснастка устанавливается так, чтобы подача металла осуществлялась в центральную зону слитка.
Для обеспечения качественного литья с высокими выходами годного слиток должен опускаться со строго постоянной скоростью во все время литья. Движение слитка должно быть плавным, без проскоков и остановок.
Рисунок 12 - Вакуумный миксер, раздача металла в кристаллизатор.
Таблица 27 - Технические характеристики литейной машины
|
Наименование характеристики |
Числовая величина |
|
|
Наибольшая масса отливаемых слитков, т |
40 |
|
|
Габариты литейной платформы в плане, мм |
2800х2800 |
|
|
Диаметр отливаемых слитков, мм |
в пределах габаритов литейной платформы |
|
|
Скорость отливки, мм/мин |
8 - 210 |
|
|
Количество одновременно отливаемых слитков, шт |
не ограничено |
4.4.5 Порядок литья слитков
При завершении обработки расплава производится подача расплава из миксера в кристаллизатор через летки, изготовленные из шамота. Расход металла регулируют стальным ломиком . От летки расплав по открытому желобу подается к кристаллизатору. На пути от летки до кристаллизатора не допускаются перепады и бурление металла. Большое значение имеет поддержание постоянного уровня расплава в кристаллизаторе в процессе литья. Регулировка его проводится автоматически.
При литье нескольких слитков с использованием одной летки металл подают сначала в распределительную коробку, а затем в кристаллизаторы. Число отверстий для подачи расплава из коробки в слиток должно быть таким, чтобы расплав равномерно распределялся по всему сечению слитка. Наиболее распространены распределительные коробки, футерованные теплоизоляционным картоном. Всю литейную оснастку перед литьем тщательно просушивают.
Сплав 7175 имеет наиболее низкие литейные свойства по сравнению с остальными алюминиевыми сплавами. При отливке слитков из сплава 7175 на начальном этапе производится подлив жидкого алюминия в кристаллизатор для образования донной части слитка, которая служит «замком» для слитка, предотвращая растрескивание. Также проводят самоотжиг литниковой части слитка. До начала литья на поддон в кристаллизаторе, заливают расплав алюминия на высоту 30-40 мм. Расплаву алюминия дают затвердеть на 30-40%, после чего начинают литье основного сплава. Самоотжиг литниковой части слитка осуществляют следующим образом: после прекращения подачи металла слиток опускают на 2/3высоты кристаллизатора. Затем отключают подачу воды и останавливают литейную машину. При этом кристаллизация последних порций металла происходит без интенсивного отбора тепла, и верхняя часть слитка разогревается до нужной температуры. Для сплавов АД1 и 6082 подлив в донную часть осуществляется металлом собственного сплава.
При литье важными параметрами являются скорость литья и температура расплава. Увеличение скорости литья должно сопровождаться снижением температуры расплава в миксере, и наоборот. Температуру расплава в миксере поднимают на 50-100єС выше температуры ликвидуса.
Технологические режимы литья указаны в таблице 28 [1].
Таблица 28 - Технологические режимы литья слитков из сплавов 7175, АД1, 6082
|
Марка сплава |
Диаметр слитка, мм |
Высота кристаллизатора, мм |
Технологическая скорость литья, мм/мин |
Количество одновременно отливаемых слитков, шт |
Температура литья, єС |
Давление воды, am |
||
|
перед вводом в кристаллизатор |
перед вводом в стержень |
|||||||
|
7175 |
635 |
180 |
14 |
2 |
720-740 |
0,5-1,2 |
- |
|
|
АД1 |
480 |
180 |
75 |
3 |
710-730 |
0,8-1,0 |
- |
|
|
6082 |
789х350 |
180 |
34 |
1 |
690-710 |
0,6-1,0 |
0,4-0,8 |
Выход на технологическую скорость осуществляется в автоматическом режиме при помощи регулятора начальной скорости литья и расхода охлаждающей жидкости.
4.4.6 Модифицирование сплавов
Процесс модифицирования представляет собой операцию по добавлению в сплав специальных компонентов, которые придают ему необходимые свойства. В основном, целью модифицирования является повышение у сплавов прочностных и пластических свойств, а также измельчение зерна.
Модификатором служит титан, при добавлении которого в количестве 0,002-0,005% происходит измельчение зерна. Присадка титана осуществляется во время литья подачей лигатурного прутка Al-Ti-B в промежуточный канал. Подача прутка осуществляется специальным разматывающим устройством с определенно заданной скоростью. Такой метод дает ряд преимуществ: равномерное распределение присаживаемых компонентов по объему расплава и максимальное использование свойств модификатора.
4.4.7 Фильтрация расплава
Сущность метода состоит в пропускании жидкого расплава через фильтр, изготовленный из нейтральных или активных по отношению к металлу материалов. При этом взвешенные включения задерживаются механически или в результате физического или химического взаимодействия с материалом фильтра.
В нашем случае при литье фильтрацию расплава производят с помощью пенокерамического фильтра (ПКФ). ПКФ устанавливают перед кристаллизатором, а фильтрацию производят непосредственно во время слива расплава из миксера в кристаллизатор. Также для фильтрации при сливе плавки из миксера используют специальную стеклосетку. Схема фильтрации с помощью ПКФ показана на рисунке 11.
Рисунок 13 - Схема процесса фильтрации через пенокерамический фильтр.
Рисунок 14 - Схема процесса фильтрации через пенокерамический фильтр.
4.5 Гомогенизация слитков
Гомогенизация слитков позволяет устранить или уменьшить дендритную ликвацию, повысить способность материала к горячему и холодному деформированию, улучшить механические свойства полуфабрикатов, а также снять внутренние напряжения, т.е. приводит к большей химической и структурной однородности литого сплава.
Печи для гомогенизации алюминиевых сплавов должны отвечать ряду требований: иметь высокую производительность; обеспечить удобство загрузки и выгрузки тяжелых садок, имеющих в период выгрузки высокую температуру; обеспечивать равномерность скорости нагрева.
Практически все печи гомогенизации строят по одной тепловой схеме - с принудительной циркуляцией теплоносителя (воздух), подогреваемого в электрокалориферах. Различают шахтные вертикальные печи (колодцы) и печи с выкатным подом.
Слитки из сплавов 7175 и 6082 гомогенизируют в электрических колодцах гомогенизации. Колодцы гомогенизации не требуют промежуточной кантовки слитков в случае непосредственной перегрузки их из литейных машин и позволяют сравнительно просто захватывать и выгружать слитки из нагретой печи без ее охлаждения. Это имеет особое значение для слитков крупных размеров. Максимальная садка колодцев гомогенизации составляет 60 тонн.
Слитки из сплава АД1, если из них изготавливаются детали ответственного назначения, обрабатывают в печах гомогенизации с выкатным подом. Максимальная садка печи 40 тонн. На под этих печей можно укладывать слитки и стеллажи любых размеров и конфигураций. Загрузка и выгрузка садки имеет то удобство, что выкатной под находится на уровне пола цеха и свободна для подхода со всех сторон.
В таблицах 29, 30 и 31 представлены режимы термообработки, характеристики шахтного колодца и печи гомогенизации слитков из сплавов 7175, АД1 и 6082 соответственно.
Таблица 29 - Рекомендуемые режимы гомогенизации слитков [1].
|
Марка сплава |
Температурный интервал гомогенизации, єС |
Длительность выдержки, ч |
|
|
7175 |
450-465 |
36 |
|
|
АД1 |
610-630 |
6 |
|
|
6082 |
500-520 |
18 |
Таблица 30 - Технические характеристики колодца гомогенизации.
|
Наименование характеристики |
Числовая величина |
|
|
Количество колодцев в блоке, шт |
4 |
|
|
Максимальная температура нагрева, єС |
560 |
|
|
Установленная мощность колодца, кВт |
1080 |
|
|
Максимальная садка из круглых слитков, т |
10 |
|
|
Напряжение питания, В |
500 |
|
|
Количество зон в колодце, шт |
4 |
|
|
Номинальный ток фазы нагревателей зоны, А |
180 |
|
|
Мощность фазных нагревателей зоны, кВт |
270 |
|
|
Количество вентиляторов в зоне, шт |
1 |
|
|
Тип вентилятора |
Ц9-55 №10 |
|
|
Производительность вентилятора, м3/ч |
57000 |
|
|
Частота вращения вентилятора, об/мин |
630 |
|
|
Мощность электродвигателя вентилятора, кВт |
40 |
|
|
Скорость воздуха в рабочем пространстве колодца, м/с |
11-12 |
Таблица 31 - Технические характеристики печи гомогенизации.
|
Наименование характеристики |
Числовая величина |
|
Размер рабочего пространства печи, мм: длинаширинавысота |
10,74,21,6 |
|
|
Максимальная температура нагрева, єС |
650 |
|
|
Исполнение печи |
левое |
|
|
Максимальная садка из круглых слитков, т |
40 |
|
|
Напряжение питания, В |
500 |
|
|
Термическая мощность печи, кВт |
1650 |
|
|
Номинальный ток фазы нагревателей зоны, А |
180 |
|
|
Мощность фазных нагревателей зоны, кВт |
270 |
|
|
Количество зон |
6 |
|
|
Тип вентилятора |
Ц9-55 №10 |
|
|
Производительность вентилятора, м3/ч |
56100 |
|
|
Частота вращения вентилятора, об/мин |
630 |
|
|
Мощность электродвигателя вентилятора, кВт |
40 |
|
|
Скорость воздуха в рабочем пространстве печи, м/с |
5 |
|
|
Тепловыделение в цех, ккал/час |
200000 |
Контроль над процессом гомогенизации ведется по температуре рабочего пространства печи стационарными термопарами, установленными в каждой нагревательной зоне печи. Отсчет времени выдержки начинается с момента достижения нижнего предела температуры гомогенизации. Если во время выдержки произошло отклонение одной или более зон ниже нижнего предела температуры гомогенизации, то время процесса увеличивается на время, в течение которого температура была ниже температурного интервала гомогенизации.
4.6 Механическая обработка слитков
Резка заготовок на мерные заготовки производится на специальных линиях. Для слитков сплавов, склонных к растрескиванию, перед механической обработкой необходимо произвести гомогенизацию.
Резка слитков идет согласно сменному заданию. Слитки режутся без раскроя по заданию длин заготовок в карте плавки (см. приложение Б). Резка слитков на мерные заготовки начинается с литника. Резка идет с применением смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) .
Таблица 32 - Длины отрезаемых концов, ширина резов, размеры вырезаемых темплетов из сплавов 7175, АД1, 6082.
|
Марка сплава |
Размеры слитков, мм |
Длина отрезаемых концов, мм |
Ширина реза, мм |
Толщина темплетов, мм |
||
|
литник |
донник |
|||||
|
7175 |
635х1450 |
300 |
350 |
20 |
30 |
|
|
АД1 |
480х1600 |
120 |
200 |
20 |
30 |
|
|
6082 |
789х350х1200 |
300 |
350 |
20 |
40 |
Длины отрезаемых концов, ширина резов, размеры темплетов в зависимости от марки сплава приведены в таблице 32.
Отбор темплетов идет в следующем порядке:
1. литниковый темплет отбирается после отрезки литника и клеймится номером первой заготовки;
2. донный темплет отрезается после последней заготовки и клеймится номером, следующим за последней заготовкой или буквой «Д».
Заготовки, требующие обточки или расточки направляются по рольгангам к линии механической обработки.
Для сплава 7175 линия обработки состоит из отрезного станка модели МП6-716, обточного станка модели КЖ1614ОФI и торцефрезерного станка модели КЖ 6905.
Линия механической обработки для сплава АД1 состоит из отрезного станка мод. МП6-716 и торцефрезерного станка мод. КЖ 6905.
Для сплава 6082 линия обработки состоит из отрезного станка мод. МП6-716, обточного станка мод. КЖ1614ОФI, расточного станка мод. КЖ-1904 и торцефрезерного станка мод. КЖ 6905.
Рисунок 15 - Слиток после механической обработки.
Характеристики указанных станков приведены в таблицах 33-36 соответственно их перечислению.
Таблица 33 - Станок отрезной модели МП6-716.
|
Наименование характеристики |
Числовое значение |
|
Габаритные размеры станка, ммдлинаширинавысота |
443086003130 |
|
|
Масса станка, кг |
20000 |
|
|
Диаметр разрезаемых слитков, мм |
500-850 |
|
|
Регулирование подачи |
бесступенчатое |
|
|
Подача бабки пильного диска, мм/мин |
90-1000 |
|
|
Частота вращения шпинделя, об/мин |
184 |
|
|
Скорость резания, м/мин |
1200 |
|
|
Наибольшая длина хода бабки пильного диска, мм |
900 |
|
|
Длина отрезаемой заготовки, мм |
550-1800 |
|
|
Скорость отвода бабки пильного диска, мм/мин |
2500 |
|
|
Производительность, шт/час |
15 |
Таблица 34 - Станок расточной модели КЖ 1904.
|
Наименование характеристики |
Числовая величина |
|
Диаметр обрабатываемого изделия, ммнаибольшийнаименьший |
860380 |
|
Диаметр растачивания, ммнаибольшийнаименьший |
650300 |
|
Длина обрабатываемого изделия, ммнаибольшаянаименьшая |
1800550 |
|
|
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг |
2500 |
|
|
Частота вращения шпинделя, об/мин |
300-1500 |
|
|
Рабочая подача, мм/мин |
200-1000 |
|
|
Регулирование |
бесступенчатое |
|
|
Разностенность,мм |
до 0,4 |
|
|
Шероховатость обработки Rz, мкм |
20 |
|
|
Наибольшая глубина резания, мм |
до 20 |
|
|
Производительность, шт/час |
8-12 |
Таблица 35 - Станок обточной мод. КЖ 1614ОФI.
|
Наименование характеристики |
Числовое значение |
|
Диаметр обрабатываемого изделия, мм:наибольшийнаименьший |
860400 |
|
|
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг |
3500 |
|
|
Точность позиционирования, мкм |
50 |
|
|
Частота вращения шпинделя, об/мин |
120-590 |
|
|
Регулирование |
бесступенчатое |
|
|
Рабочая подача, мм/мин |
406-312 |
|
|
Усилие зажима, тс |
100 |
|
Габаоиты станка, ммдлинаширинавысота |
1150070005350 |
|
Длина устанавливаемых заготовок, ммнаибольшаянаименьшая |
2000500 |
|
|
Производительность, шт/час |
15 |
Таблица 36 - Станок торцефрезерный мод. КЖ -6905.
|
Наименование характеристики |
Числовое значение |
|
Диаметр обрабатываемого изделия, мм:наибольшийнаименьший |
1100480480 |
|
Длина обрабатываемого изделия, мм:наибольшаянаименьшая |
2000500 |
|
|
Длина при двухсторонней обработке, мм |
1000-2000 |
|
|
Частота вращения шпинделя, об/мин |
585 |
|
|
Подача, мм/мин |
1000 |
|
|
Наибольший осевой ход шпинделя, мм |
525 |
|
|
Наибольший ход автоматического калибра, мм |
70 |
|
|
Наибольший ход стола, мм |
2000 |
|
Наибольший ход зажимной призмы, мм:правойлевой |
360470 |
|
|
Диаметр фрезы, мм |
1300 |
|
|
Косина реза, мм |
0,4-0,7 |
|
|
Отклонение по длине изделия, мм |
±(8-10) |
|
|
Шероховатость обработки, Rz, мкм |
- 20 |
|
|
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг |
4500 |
|
|
Производительность, шт/час |
12-20 |
4.7 Правила приемки слитков
Слитки предъявляются контролеру участка технического контроля (УТК) на сдаче. Каждый слиток подвергают контролю качества поверхности и размеров. При арбитражной проверке контролю размеров и качества поверхности подвергается каждый слиток, проверке кривизны не менее 10% слитков от каждой партии, контролю химического состава и внутренних дефектов не менее 3%. Содержание водорода в расплаве при литье слитков определяют периодически, но не менее одного определения в сутки из каждой разливочной печи. Результаты указываются в документе о качестве, удостоверяющем качество слитков. При получении удовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей, по нему ведут повторное испытание на удвоенном количестве образцов, взятой из той же плавки.
В таблице 37 приведены требования, предъявляемые к готовым слиткам.
Таблица 37 - Нормы допустимых дефектов в слитках из сплавов 7175, АД1, 6082
|
Сплав |
Назначение |
Размер допустимых дефектов в поперечине и их количество, не более |
||||||
|
Шлак, окисные плены |
Светлые пятна |
Интерметаллиды |
||||||
|
мм2 |
шт |
мм2 |
шт |
мм2 |
шт |
|||
|
7175 |
Экспорт |
не допускаются |
||||||
|
АД1 |
Для прессования профилей и прутков, ковки и штамповки |
0,5 |
3,0 |
10,0 |
6,0 |
- |
- |
|
|
6082 |
Экспорт |
не допускаются |
К слиткам из алюминиевых сплавов предъявляют следующие требования и контролируют: химический состав; размер слитка (длина, поперечные размеры , кривизна); поверхность на наличие окислов, трещин; контроль макроструктуры на наличие шлаков, окисных включений, интерметаллидов, крупного зерна; содержание водорода.
Контроль качества производится: визуально, химическими анализами, травлением микрошлифа, ультразвуковым исследованием.
4.8 Контроль качества слитков
Контроль качества металла производится металлографической лабораторией по изломам с помощью измерительной линейки по ГОСТ 427-75.
Контроль качества слитков проводят следующим образом:
внешний осмотр поверхности;
контроль химического состава по ГОСТ 4784 - 97;
контроль размеров слитка с замером с помощью линейки металлической измерительной по ГОСТ 427 - 75;
контроль косины реза - линейкой измерительной и угольником проверочным по ГОСТ 3749 - 77;
контроль кривизны заготовки - линейкой проверочной ГОСТ 8026-75;
контроль излома и макроструктуры - визуально на наличие дефектов.
5. Экономико-организационные расчеты
5.1 Классификатор производимой продукции
В проектируемом цехе производятся сплошные и полые слитки круглого сечения из сплавов 7175, АД1, 6082. Их классификация представлена в таблице 38.
Таблица 38 - Размеры слитков в проектируемом цехе.
|
Сплав |
Внешний диаметр слитка D, мм |
Внутренний диаметр слитка d, мм |
Длина слитка L, мм |
Программа выпуска, тонн/год |
|
|
7175 |
635 |
- |
1450 |
20000 |
|
|
АД1 |
480 |
- |
1600 |
30000 |
|
|
6082 |
789 |
350 |
1200 |
25000 |
5.2 Определение типа производства
Создание поточного производства при полунепрерывном литье обеспечивается характером используемого оборудования, механизацией всех транспортных операций, а также характером самой продукции.
Продукция проектируемого цеха носит характер заготовительной и далее идет на обработку и получение из неё необходимых полуфабрикатов и изделий в цехах обработки металлов давлением.
Производство в цехе является крупносерийным, так как оно характеризуется относительно ограниченной номенклатурой продукции с переналадкой оборудования при переходе с одной операции на другую.
5.3 Нормирование технологических операций
Технологический процесс изготовления слитков состоит из следующих операций:
1. Подготовка шихты к плавке;
2. Подача шихты к печи;
3. Плавление;
4. Литьё слитков;
5. Чистка миксера;
6. Термообработка слитков;
7. Резка слитков на мерные заготовки;
8. Сдача заготовок на склад готовой продукции.
Трудоёмкость производства по всем операциям приведена в таблице 39.
Таблица 39 - Распределение трудоемкости работ на одну тонну годного в нормочасах.
|
Сплав |
Подготовка шихты |
Подача шихты |
Плавление |
Литьё |
Чистка миксера |
Гомоге-низация |
Резка |
Сдача |
У, н/ч |
|
|
7175 |
0,724 |
0,322 |
0,317 |
0,188 |
1,13 |
0,084 |
0,405 |
0,201 |
3,37 |
|
|
АД1 |
0,724 |
0,322 |
0,317 |
0,188 |
1,13 |
0,084 |
0,42 |
0,201 |
3,39 |
|
|
6082 |
0,724 |
0,322 |
0,317 |
0,188 |
1,13 |
0,084 |
0,405 |
0,201 |
3,37 |
Трудоемкость годовой программы выпуска в нормочасах определяется по формуле:
Тпр = Q • ТУ, (7)
где Q - годовая программа,
ТУ - суммарная трудоёмкость одной тонны годного в нормочасах.
Для сплава 7175: Тпр = 20000 • 3,37 =67400,0 н/ч;
Для сплава АД1: Тпр = 30000 • 3,39 = 101700,0 н/ч;
Для сплава 6082: Тпр = 25000 • 3,37 = 84250,0 н/ч.
Найдем общую трудоёмкость на всю программу выпуска:
Тпробщ = 67400,0 + 101700,0 + 84250,0 = 253350,0 н/ч.
5.4 Расчет баланса металла
Целью расчета является:
· Определение количества шихтовых материалов, которые необходимо загрузить в печь, чтобы получить 1 тонну заготовок;
· Определение выхода годного на каждой операции технологического процесса;
· Определение потерь на каждой операции технологического процесса изготовления слитков в весовом и процентном отношениях;
· Составление технико-экономической карты.
Исходные данные, размеры слитков и заготовок для расчета баланса металла приведены в таблице 40.
Таблица 40 - Исходные данные, размеры слитков и заготовок для расчета баланса металла.
|
Исходные данные |
Сплав |
|||
|
7175 |
АД1 |
6082 |
||
|
Диаметр кристаллизатора dкр, мм |
720 |
495 |
840 х 305 |
|
|
Диаметр слитка dсл, мм |
706 |
480 |
823 х 305 |
|
|
Диаметр заготовки dзаг, мм |
635 |
480 |
789 х 350 |
|
|
Длина заготовки Lзаг, мм |
1450 |
1600 |
1200 |
|
|
Количество заготовок nзаг, мм |
3 |
3 |
4 |
|
|
Длина литника Lл, мм |
300 |
120 |
300 |
|
|
Длина донника Lд, мм |
350 |
200 |
350 |
|
|
Ширина темплета Lт, мм |
30 |
30 |
40 |
|
|
Количество темплетов nт, мм |
3 |
2 |
3 |
|
|
Ширина торцовки Lтор, мм |
30 |
30 |
30 |
|
|
Ширина реза Lрез, мм |
20 |
20 |
20 |
|
|
Количество резов nрез, мм |
7 |
6 |
8 |
|
|
Длина слитка Lсл, мм |
5410 |
5480 |
5970 |
Длина слитка определяется по формуле:
(8)
5.4.1 Определение величины потерь на технологических операциях при производстве слитков
1. Металлургические потери:
· на операции «плавление».
Потери металла на угар определяются по формуле:
(9)
где Мз - металлозавалка на операции «плавление».
Тогда для сплава 6082 Мз = 1007,5 кг;
для сплава АД1 Мз = 1007,5 кг;
для сплава 7175 Мз = 1012 кг.
Тогда потери металла на угар для сплава 6082 = 0,75%;
для сплава АД1 = 0,75%;
для сплава 7175 = 1,2%.
Потери металла в шлаке для сплава 6082 составляют 0,7%;
для сплава АД1 - 0,7%;
для сплава 7175 - 0,8%.
Общие потери составят:
для сплава 6082 - 1,45 %;
для сплава АД1 - 1,45 %;
для сплава 7175 - 2.0 %.
· на операции «литье».
Потери металла на сплесы, съемы шлака для сплава 6082 составляют 0,5%;
для сплава АД1 - 0,5 %;
для сплава 7175 - 0,5 %.
2. Геометрические потери:
2.1 Потери на операции «резка»:
· потери металла при отрезке литниковой и донной частей слитка определяются по формуле:
(10)
где Lл и Lд - размеры отрезаемых величин;
%мет.пот. - общие металлургические потери сплава.
Для сплава 6082 %мет.пот. = 1,95 %;
для сплава АД1 %мет пот. = 1,95 %;
для сплава 7175 %мет.пот. = 2,5%.
Тогда для сплава 6082
для сплава АД1
для сплава 7175
· потери металла при отборе темплетов составляют:
(11)
Тогда для сплава 6082
для спдава АД1
для сплава 7175
· потери металла на стружку при разрезке слитков на мерные заготовки определяются по формуле:
(12)
Тогда для сплава 6082
для спдава АД1
для сплава 7175
Общие потери на операции «резка»:
для сплава 6082 составляют 15,26%;
для сплава АД1 - 8,95%;
для сплава 7175 - 15,85%.
2.2 Потери металла на операции «обточка»:
(13)
где mп.м.сл. - вес одного погонного метра слитка;
mп.м. обт. - вес одного погонного метра обточенной заготовки.
Для сплава 6082 mп.м.сл. = 1486,12 кг;
mп.м. обт. =1346,82 кг;
для сплава 7175 mп.м.сл. = 1537,5 кг;
mп.м. обт. =1243,81 кг.
Тогда для сплава 6082
для сплава 7175
2.3 Потери металла на операции «расточка»:
(14)
где mп.м.раст. - вес одного погонного метра расточенной заготовки.
Для сплава 6082 mп.м.раст. = 1271,75 кг.
Тогда
2.4 Потери металла на операции «торцовка»:
(15)
Тогда для сплава 6082
для сплава АД1
для сплава 7175
3. Технологические потери.
Общие потери определяются по формуле:
П = 100 - Употерь - ПВГ, (16)
где ПВГ - плановый выход годного по сплаву.
Для сплава 6082 ПВГ = 60%;
для сплава АД1 ПВГ = 78%;
для сплава 7175 ПВГ = 47%.
Тогда для сплава 6082 П = 100 - 32,93 - 60 = 7,07%.
для сплава АД1 П = 100 - 14,1 - 78 = 7,9%;
для сплава 7175 П = 100 - 36,51 - 47 = 16,49%.
Из общих потерь 75% расходуется при литье слитков, а 25% при мех обработке.
5.4.2 Расчет запуска на одну тонну годных слитков
Металлургические, геометрические и технологические потери при производстве слитков указаны в таблице 41.
Таблица 41 - Потери на технологических операциях при производстве слитков из сплавов 6082, АД1 и 7175.
|
Вид потерь металла |
Сплав |
|||
|
6082 |
АД1 |
7175 |
||
Металлургические потери, %? при плавлении? при литье |
1,450,5 |
1,450,5 |
2,00,5 |
|
Геометрические потери, %? на операциях резки? на операции «обточка»? на операции «расточка»? на операции «торцовка» |
15,267,394,393,94 |
8,93--3,22 |
15,8514,92-3,24 |
|
Технологические потери, %? при литье слитков? при сдаче слитков |
5,31,77 |
5,931,97 |
12,374,12 |
|
|
Итого: |
40 |
22 |
53 |
Запуск металла на одну тонну годных заготовок определяется по формуле:
(17)
Где Е - сумма всех потерь.
Тогда для сплава 6082
для сплава АД1
для сплава 7175
Состав шихты с учетом выхода годного перечитывается с помощью коэффициента выхода годного, который определяется по формуле:
(18)
Где У - угар металла.
Для сплава 7175 У = 25,53 кг; для сплава АД1 У = 9,62 кг; для сплава 6082 У = 12,5 кг.
Тогда для сплава 7175
для сплава АД1
для сплава 7175
Итоговые технологические параметры для сплавов 7175, АД1 и 6082 приведены соответственно в таблицах 42, 43,44.
Таблица 42 - Технико-экономическая карта сплава 7175.
|
Наименование операции |
Шихта, кг |
Отходы |
Выход годного, % |
||||
|
запуск |
выпуск |
наименование |
вес, кг |
% |
|||
|
Подготовка шихты |
2127,66 |
2127,66 |
100,0 |
||||
|
Подача шихты |
2127,66 |
2127,66 |
100,0 |
||||
|
Плавление, рафинирование |
2127,66 |
2085,11 |
угар, шлак |
42,55 |
2,0 |
98,0 |
|
|
Литье слитков |
2085,11 |
1821,92 |
наладка |
263,19 |
12,37 |
85,63 |
|
|
Чистка миксера |
1821,92 |
1811,28 |
сплесы |
10,64 |
0,5 |
85,13 |
|
|
Гомогенизация |
1811,28 |
1811,28 |
85,13 |
||||
|
Резка слитков |
1811,28 |
1474,05 |
стружка, темплеты, литники, донники |
337,23 |
15,85 |
69,28 |
|
|
Обточка заготовок |
1474,05 |
1156,6 |
стружка |
317,45 |
14,92 |
54,36 |
|
|
Торцовка заготовок |
1156,6 |
1087,66 |
стружка |
68,94 |
3,24 |
51,12 |
|
|
Клеймение |
1087,66 |
1087,66 |
51,12 |
||||
|
Сдача заготовок на склад |
1087,66 |
1000,00 |
наладка |
87,66 |
4,12 |
47,00 |
|
|
Транспортировка |
1000,00 |
1000,00 |
47,00 |
||||
|
Итого: |
2127,66 |
1000,00 |
1127.66 |
53,00 |
47,00 |
Таблица 43 - Технико-экономическая карта сплава АД1.
|
Наименование операции |
Шихта, кг |
Отходы |
Выход годного, % |
||||
|
запуск |
выпуск |
наименование |
вес, кг |
% |
|||
|
Подготовка шихты |
1282,05 |
1282,05 |
100,0 |
||||
|
Подача шихты |
1282,05 |
1282,05 |
100,0 |
||||
|
Плавление, рафинирование |
1282,05 |
1263,46 |
угар, шлак |
18,59 |
1,45 |
98,55 |
|
|
Литье слитков |
1263,46 |
1187,43 |
наладка |
76,03 |
5,93 |
92,62 |
|
|
Чистка миксера |
1187,43 |
1181,02 |
сплесы |
6,41 |
0,5 |
92,12 |
|
|
Гомогенизация |
1181,02 |
1181,02 |
92,12 |
||||
|
Резка слитков |
1181,02 |
1066,54 |
стружка, темплеты, литники, донники |
114,48 |
8,93 |
83,19 |
|
|
Торцовка заготовок |
1066,54 |
1025,26 |
стружка |
41,28 |
3,22 |
79,97 |
|
|
Клеймение |
1025,26 |
1025,26 |
79,97 |
||||
|
Сдача заготовок на склад |
1025,26 |
1000,00 |
наладка |
25,26 |
1,97 |
78,00 |
|
|
Транспортировка |
1000,00 |
1000,00 |
78,00 |
||||
|
Итого: |
1282,05 |
1000,00 |
282,05 |
22,00 |
78,00 |
Таблица 44 - Технико-экономическая карта сплава 6082.
|
Наименование операции |
Шихта, кг |
Отходы |
Выход годного, % |
||||
|
запуск |
выпуск |
наименование |
вес, кг |
% |
|||
|
Подготовка шихты |
1666,67 |
1666,67 |
100,0 |
||||
|
Подача шихты |
1666,67 |
1666,67 |
100,0 |
||||
|
Плавление, рафинирование |
1666,67 |
1642,5 |
угар, шлак |
24,17 |
1,45 |
98,55 |
|
|
Литье слитков |
1642,5 |
1554,17 |
наладка |
88,33 |
5,3 |
93,25 |
|
|
Чистка миксера |
1554,17 |
1545,84 |
сплесы |
8,33 |
0,5 |
92,75 |
|
|
Гомогенизация |
1545,84 |
1545,84 |
92,75 |
||||
|
Резка слитков |
1545,84 |
1291,51 |
стружка, темплеты, литники, донники |
254,33 |
15,26 |
77,49 |
|
|
Обточка заготовок |
1291,51 |
1168,34 |
стружка |
123,17 |
7,39 |
70,1 |
|
|
Расточка заготовок |
1168,34 |
1095,17 |
стружка |
73,17 |
4,39 |
65,71 |
|
|
Торцовка заготовок |
1095,17 |
1029,5 |
стружка |
65,67 |
3,94 |
61,77 |
|
|
Клеймение |
1029,5 |
1029,5 |
61,77 |
||||
|
Сдача заготовок на склад |
1029,5 |
1000,00 |
наладка |
29,5 |
1,77 |
60,00 |
|
|
Транспортировка |
1000,00 |
1000,00 |
60,00 |
||||
|
Итого: |
1666,67 |
1000,00 |
666,67 |
40,00 |
60,00 |
5.5 Расчет оборудования
Целью расчета является определение количества оборудования, необходимого для выполнения годовой производственной программы проектируемого литейного цеха.
Подобные документы
Механические свойства, обработка и примеси алюминия. Классификация и цифровая маркировка деформируемых алюминиевых сплавов. Характеристика литейных алюминиевых сплавов системы Al–Si, Al–Cu, Al–Mg. Технологические свойства новых сверхлегких сплавов.
презентация [40,6 K], добавлен 29.09.2013Применение деформируемых алюминиевых сплавов в народном хозяйстве. Классификация деформируемых алюминиевых сплавов. Свойства деформируемых алюминиевых сплавов. Технология производства деформируемых алюминиевых сплавов.
курсовая работа [62,1 K], добавлен 05.02.2007Изучение технологии переплава шихтовых заготовок в литейном цехе. Требования к процессу плавки жаропрочных сплавов при литье лопаток. Описание вакуумной плавильной установки с подогревом форм, принцип ее работы, параметры и технические характеристики.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 13.06.2012Проектирование современного цеха по производству отливок из сплавов черных металлов. Выбор оборудования и расчет производственной программы этого цеха. Особенности технологических процессов выплавки стали. Расчет площади складов для хранения материалов.
курсовая работа [125,6 K], добавлен 13.05.2011Разработка проекта конкурентоспособного литейного цеха на основе отливки "ванна купальная". Выбор используемого оборудования. Режим работы цеха сантехнического литья и фонды времени. Расчет оборудования и баланса материалов. Строительное проектирование.
курсовая работа [34,3 K], добавлен 05.01.2014Технология процесса непрерывного литья заготовок. Особенности и задачи управления непрерывной разливкой стали. Динамическая вычислительно-управляющая система отвердевания. Система определения теплосъема с кристаллизатора. Система маркировки слитков.
курсовая работа [98,2 K], добавлен 14.10.2014Технологические понятия в литейном производстве. Дефекты отливок, их получение в песчано-глинистых формах. Структура литниковой системы. Литье в оболочковые формы, в кокиль, по выплавляемым моделям. Основы центробежного литья. Литейные свойства сплавов.
контрольная работа [813,7 K], добавлен 20.08.2015Зависимость свойств литейных сплавов от технологических факторов. Основные свойства сплавов: жидкотекучесть и усадка. Литейная форма для технологических проб. Графики зависимости жидкотекучести, линейной и объемной усадки от температуры расплава.
лабораторная работа [44,6 K], добавлен 23.05.2014Основные сварочные материалы, применяемые при сварке распространенных алюминиевых сплавов. Оборудование для аргонно-дуговой сварки алюминиевых сплавов. Схема аргонно-дуговой сварки неплавящимся электродом. Электросварочные генераторы постоянного тока.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 20.05.2015Сущность процессов литья. Основные свойства литейных сплавов и влияние их на качество отливок. Анализ технологичности детали. Выбор эффективного способа получения заготовки. Разработка технологии получения детали резанием. Контроль размеров детали.
курсовая работа [512,5 K], добавлен 07.10.2012
