Проектирование цеха ремонтного литья серого чугуна мощностью 17000 тонн в год

Исходными данными для проектирования являются: производственная программа, чертежи, спецификации и технические условия на литые изделия. Проектируемый цех является цехом массового производства, с ограниченной номенклатурой отливок. Распределение годовой программы отливок по весовым группам представлено в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Распределение годовой программы отливок по весовым группам

1.5 Годовая программа цеха

Годовая программа цеха представлена в таблице 1.3

Таблица 1.3 - Годовая программа цеха

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Плавильное отделение

2.1.1 Плавильное отделение

Расчет плавильного отделения начинается с расчета металлозавалки по маркам сплава. В серийном производстве при постоянной номенклатуре изделий расход металла определяется подетальным расчетом. Вес металлозавалки определяется из веса годного литья на программу, веса металла литниковых систем, расхода металла на угар и безвозвратных потерь.

В данном литейном цехе будет выплавляться серый чугун марки: СЧ20.

Баланс металла приведен в таблице 2.1

Таблица 2.1 - Баланс металла

2.1.2 Выбор и расчет плавильных агрегатов

При проектировании литейных цехов сравнительно небольшой мощности лучшими агрегатами для выплавки чугуна являются индукционные печи.

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

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

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

Установка индуктора состоит из индуктора, магнитопроводов, сварного корпуса, футеровки подины, набивного тигля и верхнего футеровочного пояса-воротника. Индуктор состоит из двух катушек - рабочей и холостой. К рабочей катушке подводится напряжение, она передает энергию металлу в тигле. Тигель печи выполняется из набивной огнеупорной массы специального состава.

Рабочее пространство печи закрывается футерованной крышкой (рис. 2.1), имеющей гидравлический привод. Открывание и закрывание крышки производится с пульта управления.

1 - крышка; 2 - узел поворота; 3 - индуктор;

4 - магнитопроводы; 5 - металлоконсрукции;

6 - подводы водяного охлаждения; 7 - тигель;

8 - площадка.

Рисунок 2.1 - Схема индукционной печи типа ИЧТ - 10

Слив расплавленного металла осуществляется путем наклона печи в одну сторону на любой угол до 100 град с помощью двух гидравлических плунжеров. Для привода механизма открывания крышки и механизма наклона печи масло поступает от маслонапорной установки высокого давления через специальную гидравлическую панель.

Печь питается от высоковольтной сети 6 кВ через трехфазный специальный многоступенчатый трансформатор. Для равномерного распределения однофазной нагрузки электропечи по фазам установка снабжена автоматическим симметрирующим устройством. С целью компенсации низкого естественного коэффициента мощности (сosц) параллельно индуктору печи включается батарея конденсаторов, позволяющих поддерживать коэффициент мощности близким к единице.

Для полного и эффективного использования мощности печи применяется автоматический регулятор электрического режима (АРЭР), который автоматически поддерживает заданную мощность на протяжении всего периода плавки в целях безопасной эксплуатации. Электропечь снабжается устройством контроля и сигнализации состояния изоляции и футеровки печи, которое дополнительно к визуальному контролю позволяет постоянно контролировать состояние футеровки и при опасности проедания ее металлом отключает питание печи и подает аварийный сигнал. Измерение температуры металла производится в конце плавки и с помощью кратковременного погружения термопары.

Плавка чугуна в тигельных индукционных печах промышленной частоты имеет ряд преимуществ: возможность получения точного химического состава, низкий угар элементов, высокий перегрев металла, возможность использования в шихте большого количества стальных отходов и стружки. Также существенно улучшаются условия труда, так как обслуживающий персонал не подвергается вредным воздействиям тепла, шума, пыли.

Расчет плавильных агрегатов проводим по жидкому металлу. Количество печей на годовую программу рассчитываем по формуле:

где n - количество печей, шт;

Q - потребное количество жидкого металла, т/г;

kн - коэффициент неравномерной потребления жидкого металла, равный для серийного и мелкосерийного 1,1-1,3;

ФД - действительный годовой фонд работы печи, ч;

q - производительность печи, т/ч.

Расчетное количество печей ИЧТ-10:

Принимаем для плавки чугуна СЧ20 ? 3 печи ИТЧ-10.

Коэффициент загрузки плавильного оборудования обеспечивает нормальную работу плавильного отделения, kЗ = [0,7; 0,85]:

где n1 - количество оборудования, полученное по расчету, шт.;

n2 - количество оборудования, принятое в проекте, шт.

.

Возле печей устанавливаем миксеры для выравнивания металла по химическому составу и для выдержки металла применяем три индукционных канальных миксера ИЧТМ-10 для сплава СЧ20.

Техническая характеристика печей приведена в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Характеристики индукционных тигельных печей и электромиксеров для плавки, перегрева и выдержки чугуна.

2.1.3 Технологический процесс выплавки чугуна в печи ИЧТ-10.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2.1.4 Контроль процессов плавки, качества металла

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

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

2.1.5 Характеристика применяемых сплавов

В цехе применяется одна марка чугуна - СЧ20. Для конструкционных чугунов важнейшим является механические свойства, а определяющим - временное сопротивление при растяжении.

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

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

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

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

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

Механические свойства чугуна СЧ20 приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Механические свойства чугуна

Основные литейные свойства и химический состав сплавов приведен в таблице 2.4 по ГОСТ 1412-85.

Таблица 2.4 - Литейные свойства и химический состав чугуна

2.1.6 Расчет шихтовых материалов

Химический состав шихтовых материалов компонентов для сплава СЧ20 приведен в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Химический состав компонентов шихтовых материалов

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

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

ЭШ

где Эш - допустимое содержание расчетного элемента;

Э - требуемый состав жидкого чугуна, %;

Д - угар элементов, %.

ЭС;

ЭSi;

ЭMn .

С учетом шихтовых материалов и химического состава подбираем массу отдельных компонентов металлозавалки. Содержание элементов металлозавалки проверяем расчетом (табл. 2.6).

Таблица 2.6 - Расчет содержания элементов

Из таблицы видно, что:

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

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

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

На основании расчета шихтовых компонентов методом подбора записываем состав шихты металлической завалки массой 1000кг. Годовое количество шихтовых компонентов приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 - Годовое количество шихтовых компонентов

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

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

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

2.1.7 Расчет количества ковшей

Для транспортировки жидкого металла применяем барабанные ковши. Количество ковшей определяем по формуле:

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

Тд - действительный годовой фонд времени работы участка, ч;

Р - емкость ковша, т.

Расчеты приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Расчет ковшей

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

Для футеровки разливочных ковшей применяются смеси следующего состава:

- кварцевый песок;

- глина формовочная огнеупорная;

- шамотный порошок.

2.1.8 Контроль качества

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

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

- по химическому анализу (ГОСТ 3443-87).

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

2.2 Формовочное отделение

2.2.1 Программа формовочного отделения

Программа формовочного отделения представлена в таблице 2.9.

Таблица 2.9 - Программа формовочного отделения.

Все формы изготавливаются из единой повышенной прочности формовочной смеси.

Формовочное отделение цеха снабжено одной комплексной автоматической линией типа Л651 (рис. 2.2).

Линия создана на базе одной многопозиционной формовочной установки с “ плавающей” модельной оснасткой и роликовыми конвейерами.

1 - сталкиватель; 2 - пресс выбивки; 3 - съемщик залитых форм; 4 - выбивная решетка; 5 - стол подъемный; 6 - распаровщик; 7 - механизм очистки опок; 8 - кантователь опок низа; 9 - механизм сборки; 10 - дозатор; 11 - пресс дифференциальный; 12 - кантователь полуформ; 13 - механизм вытяжки; 14 - кантователь моделей; 15 - тележка передаточная; 16 - кантователь полуформ верха; 17 - сборщик форм; 18 - перекладчик грузов и поддонов; 19 - механизм очистки поддонов; 20 - стол поворотный; участки линии: I - формовки; II - сборки форм; III - заливки; IV - охлаждения; V - выбивки.

Рисунок 2.2 - Типовая планировка комплексной автоматической линии Л651

Линия разделена на четыре самостоятельных участка: формовки, выбивки, транспортировки на заливку и охлаждение, формовочной установки.

Технологический цикл изготовления отливок включает следующие операции: последовательную формовку верхних и нижних полуформ, фрезерование литниковой чаши в верхней полуформе, кантование верхней полуформы, сборку формы, установку форм на поддон и нагружение грузами, заливку, снятие грузов и уборку поддонов, охлаждение, выдавливание кома, передачу кома на выбивку и отделение отливок от смеси, разъединение комплекта опок, очистку внутренних поверхностей опок от остатков смеси, кантование нижней опоки и подачу опок на формовку.

Формовочная установка обеспечивает предварительное встряхивание с последующим одновременным встряхиванием и дифференциальным прессованием.

Применение до восьми комплектов «плавающей» модельной оснастки расширяет возможность изготовления мелких серий отливок и повышает технологическую гибкость линии. Предусмотрена также возможность установки литниковой чаши в формах в трех различных местах.

Дистанционное управление линией осуществляется с центрального пульта и вспомогательных пультов, расположенных на участках. Режимы работы линии - наладочный, автоматический.

Характеристика линии представлена в таблице 2.10.

Таблица 2.10 - Техническая характеристика линии типа Л651

2.2.2 Расчет количества формовочных линий

Количество формовочных линий рассчитываем по формуле:

,

где n - количество форм в год, шт.;

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

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

Р - производительность формовочной линии, форм/ч.

шт.

Принимаем одну линию мод. Л651.

Коэффициент загрузки равен КЗ=0,836/1=0,836

2.3 Стержневое отделение

2.3.1 Программа стержневого отделения

Объем производства стержневого отделения представлен в таблице 2.11.

Таблица 2.11 - Объем производства стержневого отделения

Применяем изготовление стержней из холодно твердеющих смесей (ХТС). Эти стержни отличаются высокой прочностью и точностью, легко удаляются из отливок при выбивке форм. Для изготовления стержней применяют деревянные стержневые ящики, окрашенные эпоксидными красками. ХТС приготовляют и сразу же выдают в ящик шнековыми смесителями, установленные у рабочих мест в стержневом отделении. При формовке стержней смесь уплотняют в ящике в помощью вибростола. Совокупность всех операций выполняют на комплексно-механизированной линии Л40Х (рис. 2.3).

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

Рисунок 2.3 - Типовая планировка стержневой линии Л40Х

Характеристика стержневой комплексно-механизированной линии Л40Х представлена в таблице 2.12

Таблица 2.12 - Техническая характеристика стержневой линии Л40Х

2.3.2 Расчет количества стержневых линий

Количество стержневых линий рассчитываем по формуле:

,

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

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

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

Р - производительность стержневой линии, форм/ч.

шт.

Принимаем 2 стержневых линии Л40Х.

Зачистка, покраска контроль стержней осуществляются в этом же отделении.

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

2.4 Смесеприготовительное отделение

2.4.1 Составы формовочной и стержневой смесей и их основные свойства

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

Таблица 2.13 - Состав и свойства формовочной смеси

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

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

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

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

Таблица 2.14 - Состав и свойства стержневой смеси

2.4.2 Определение расхода смесей

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

Таблица 2.15 - Расчет формовочной и стержневой смеси по числу форм

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

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

Таблица 2.16 - Годовой расход компонентов единой смеси

С учетом просыпи расход формовочной смеси составит 10 %, отсюда годовой расход равен 192610 тонн, а для стержневой смеси просыпь 5%, т.е. всего стержневой смеси 6086,85 тонн.

Таблица 2.17 - Годовой расход компонентов стержневой смеси

2.4.3 Приготовление формовочной и стержневой смеси

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

Основным компонентом глинистых формовочных смесей является оборотная смесь, а стержневых - кварцевый песок. Смесеприготовительное отделение выпускает только один вид смеси, но имеется возможность менять ее состав. Для единой формовочной смеси в отделении установлены двое одинаковых смесителей периодического действия с вертикально-вращающимися катками модели 15107, предназначены для приготовления формовочных смесей с большим количеством освежающих добавок (рис. 2.4).

Рисунок 2.4 - Смешивающие бегуны модели 15107

Технические характеристики смесителя модели 15107 представлены в таблице 2.18.

Таблица 2.18 - Техническая характеристика смесителя 15107

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

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

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

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

Технические характеристики смесителя модели 19653 представлены в таблице 2.19.

Таблица 2.19 - Техническая характеристика смесителя 19653

Расчет смесителей производится по формуле:

,

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

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

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

Р - производительность смесителя, т/ч.

Для бегунов модели 15107:

шт.

КЗ= =0,773

Для бегунов модели 19653:

шт.

КЗ= =0,743

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

2.5 Расчет количества оборудования термообрубного отделения

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

Рисунок 2.6 - Очистной галтовочный барабан периодического действия модели 41114

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

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

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

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

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

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

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

Отделение литников от стального литья осуществляется электрорезкой.

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

Отливки в обрубном отделении цеха проходят обработку в следующем порядке: предварительная очистка, обрезка и отбивка прибылей, выпоров, термическая обработка, очистка поверхности, разметка и исправление дефектов.

При предварительной очистке с отливок удаляют легкоотделяемые формовочную и стержневую смеси, каркасы, а также производится очистка мест отрезки литников и прибылей. Затем отливки подаются на участок обрезки литников и удаление выпоров и легкоотделимых прибылей.

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

Расчет количества галтовочных барабанов проводится по формуле:

,

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

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

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

Р - производительность галтовочного барабана, т/ч.

шт.

Принимаем 4 очистных галтовочных барабанов периодического действия. КЗ= 2,82/4 = 0,705

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

Таблица 2.21- Техническая характеристика дробеметного барабана непрерывного действия модели 42223

Расчет количества дробеметных барабанов проводится по формуле:

,

где n - годовая программа отливок, т;

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

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

Р - производительность дробеметного барабана, т/ч.

шт.

Принимаем 2 дробеметный барабан непрерывного действия.

КЗ= = 0,707

Далее отливки подвергаются искусственному старению в камерных термических тупиковых печах с выдвижным подом (рисунок 2.7). Технические характеристики камерной термической тупиковой печи с выдвижным подом представлены в таблице 2.22

1 - тележка выдвижного пода; 2 - экран выдвижного пода; 3 - установка вентиляторная; 4 - каркас камеры; 5 - экраны камеры; 6 - нагреватели; 7 - футеровка камеры; 8 - плита; 9 - футеровка выдвижного пода; 10 - конечные выключатели; 11 - токоподвод; 12 - соединение контактное; 13 - система водоохлаждения вентилятора.

Рисунок 2.7 - Электропечь сопротивления каменная с выдвижным подом

Таблица 2.22 - Техническая характеристика камерной термической тупиковой печи с выдвижным подом модели ТДО-45.100.28/11-160

Расчет количества печей для термообработки рассчитываем по формуле:

,

где n - годовая программа отливок, т;

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

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

Р - производительность печи с выдвижным подом, т/ч.

шт.

Количество печей принимаем 3 штуки, КЗ= = 0,776

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

2.6 Контроль литья

2.6.1 Контроль исходных формовочных материалов

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

2.6.2 Контроль шихтовых материалов

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

2.6.3 Пооперационный контроль

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

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

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

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

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

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

2.6.4 Дефекты отливок

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

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

Исправляются дефекты замазками или мастиками, газовой и электрической заваркой.

3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

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

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