Проектирование новых и реконструкция действующих литейных цехов: Методические указания к выполнению курсового проекта

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Северо-Западный государственный заочный технический университет Кафедра металлургии и литейного производства

ПРОЕКТИРОВАНИЕ НОВЫХ И РЕКОНСТРУКЦИЯ ДЕЙСТВУЮЩИХ ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ Методические указания к выполнению курсового проекта

Факультет технологии веществ и материалов Специальность 150104 (110400) – литейное производство черных и цветных металлов Специализация – литейное производство и экономика металлургии

Санкт-Петербург 2006

2

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК- 621.74

Проектирование новых и реконструкция действующих литейных цехов: Методические указания к выполнению курсового проекта. - СПб: Изд-во СЗТУ, 2006- 62 с. Методические указания к выполнению курсового проекта составлены для студентов VI курса на основании рабочей программы настоящей дисциплины и соответствуют требованиям государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. В методических указаниях приведены данные по основному оборудованию литейных цехов и рекомендации по его выбору; показаны расчетные формы для определения производственной программы, расхода материалов, количества оборудования; приведены данные по основному продъемно-транспортному оборудованию. Методические указания полезны при выполнении дипломного проекта. Рассмотрено на заседании кафедры металлургии и литейного производства от 21.11.05, одобрено методической комиссией факультета технологии веществ и материалов 01.12.2005 г. Рецензенты: кафедра металлургии и литейного производства СЗТУ (и.о. зав. кафедрой М.А.Иоффе, д-р техн. наук., проф.); С.С.Ткаченко, д-р техн. наук., генеральный директор ОАО «ПТИлитпром». Составители: Ю.Н.Зинин, канд. техн. наук, доц.; А.В.Серебряная, доцент.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2006

3

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Цель выполнения курсового проекта – усвоение будущим специалистом основных положений теоретической части дисциплины "Проектирование новых и реконструкция действующих литейных цехов", подготовка к творческому решению конкретных технологических задач, приобретение навыков проектирования литейных цехов с использованием последних достижений науки и техники, средств вычислительной техники, проведение инженерных расчетов потребности технологического и транспортного оборудования, оформление графической части проекта. При оформлении курсового проекта необходимо руководствоваться нормативными документами: "Проекты (работы) дипломные и курсовые. Правила оформления (РД40, PСФСР-50-87)». Курсовой проект включает пояснительную записку и графическую часть. Пояснительная записка должна быть оформлена на листах формата А4 или потребительского формата, близкого к нему, и сброшюрована в папку формата А4. На папке должна быть наклеена этикетка с указанием: аббревиатуры вуза, вида документа (курсовой проект), дисциплины, кода специальности, исполнителя проекта, наименования города, года выполнения проекта. Текст следует выполнять с соблюдением размеров полей: левое - 20мм, правое -10 мм, верхнее – 20 мм, нижнее – 20 мм (ГОСТ2. 105-79). В тексте пояснительной записки должны быть ссылки на использованные литературные источники, например / I /, а в списке использованной литературы: 1.3айгеров И. Б. Машины и автоматизация литейного производства. - Минск: Высшая школа,1969. - 493 с. Оформление списка литературы согласно ГОСТ7.1-84. Порядок размещения материала в пояснительной записке: 1.Титульный лист пояснительной записки. 2. Задание на курсовой проект (выдается преподавателем). 3.Содержание: в соответствии с выданным заданием. В зависимости от рассматриваемого отделения следует ответить на следующие вопросы: - материал изготавливаемых отливок, его состав и свойства, баланс металла, расход шихтовых материалов на годовую программу, обоснование и выбор плавильного агрегата, расчет количества плавильных печей, подготовка шихты, выбор способа набора и транспортировки шихты, загрузки шихты в печь, определение емкости и парка ковшей, занимаемые

4

площади (плавильное отделение); - тип смеси и обоснование выбора, состав смеси и её свойства, расход формовочных материалов и смесей на программу, оборудование для подготовки формовочных материалов и приготовления смеси, обоснование выбора типа смесителя, устройство, принцип работы и его техническая характеристика, механизация и автоматизация процесса, в том числе: способы дозирования сыпучих и жидких компонентов смеси, определение влажности смеси в процессе её автоматического приготовления, описание работы смесителя периодического действия в автоматическом режиме, способ автоматического распределения смеси по бункерам формовочных машин (смесеприготовительное отделение); - обоснование и выбор способа изготовления форм (стержней), описание технологического процесса, материал отливок, тип и состав смеси, расчет количества форм (стержней), масса отливок и размеры опок (стержневых ящиков), технологическое и транспортное оборудование (линии) для изготовления форм (стержней), расчет его количества, техническая характеристика, механизация и автоматизация процессов, тип и количество сушил для сушки форм (стержней), расчёт площади формовочного плаца (формовочное и стержневое отделения); - мощность отделения финишной обработки отливок; технологические потоки очистки отливок по массе; технологическое и транспортное оборудование (по каждому потоку) для удаления стержней, литников, выпоров, прибылей, очистки поверхности, обрубки и зачистки заливов, его техническая характеристика, расчет количества, механизация и автоматизация очистки отливок (отделение финишной обработки отливок). Графическая часть проекта выполняется на одном - двух листах формата A1 (594 х 841мм); первый лист - план отделения, второй лист – разрезы. Чертежи чаще всего выполняются в масштабе 1:100, 1:200. Приводится спецификация основного технологического и транспортного оборудования по стандартной форме. Обозначение разбивочных осей здания производят в следующем порядке: по оси ординат - снизу вверх заглавными буквами русского алфавита (кроме букв «З» и «О»), по оси абсцисс - слева направо последовательно арабскими цифрами. На плане проставляются основные размеры здания (длина, ширина, шаг колонн и другие). Разрез должен проходить по характерным участкам с вертикальной привязкой оборудования к конструктивным элементам здания.

5

2. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОГРАММА

Перечень изделий: 1) изделие А 2) изделие В 3) изделие С ………………… Итого ……… Запасные части Поставка по кооперации Отливки для нужд завода (цеха) Итого (например)

на годовую программу, т

на одно изделие, кг

на годовую программу, т

на одно изделие, кг

Производственная программа является основанием для разработки технологической части проекта. Имея программу, приступают к её анализу, цель которого - определение характера намечаемого производства. Для этого все отливки разбивают на группы по массе и сложности их изготовления. Расчет программы может производиться по формам 1 и 2. Выбор способа изготовления отливок производится после тщательного анализа программы и зависит от габаритов, массы отливок, рода металла, серийности, масштаба производства. Форма 1 Программа литейного цеха Масса готовых Масса отливок деталей Годовой Изделия выпуск, шт

32000

6

Форма 2 Распределение программы по группам массы Группа Количество отливок в год % к общей массе отливок по наименова штук тонн отливок массе, кг ний Легкие: до 5 св. 5 « 10 « 10 « 50 « 50 « 100 Средние: « 100 « 500 « 500 « 1000 Крупные: «1000 «5000 ……… Итого (например)

32000

Примечание. Полученный выпуск 32000 т годных отливок должен быть увеличен на процент брака по вине механического и литейного цехов. Рекомендуется величину суммарного брака брать 2 – 3 %. Различаются три вида производственной программы: точная, приведенная, условная. Точная программа применяется при проектировании литейных цехов крупносерийного и массового производства с устойчивой и ограниченной номенклатурой литья. К ней прилагаются спецификация и чертежи с указанием рода металла. Расчеты в этом случае удобно вести по формам 3, 4 и 5, если число наименований отливок не более 40 [2].

7

Форма 3 Точная (подетальная) программа выпуска отливок Годовая программа выпуска отливок Наименование отливок

Масса одной отливки, кг

на основную программу шт

на запасные части (принять в %)

т

шт

т

всего

шт

т

Модель (тип) формовочного оборудования

на одну форму, кг

на годовую программу, т

Размер опок в свету, мм

Количество форм на годовую программу, шт

Количество отливок в форме, шт

Наименование отливок

Количество отливок на годовую программу с учетом брака, шт

Форма 4 Подетальная ведомость расчета формовочного отделения массового производства Расход формовочной смеси

в год, т

на один стержень, кг

Тип стержневой машины

Годовое количество съемов, шт

Количество стержней в одном ящике, шт

в год с учетом брака

в форме

Форма 5 Подетальная ведомость расчета стержневого отделения массового производства Расход Количество стержневой стержней, шт смеси Наименование отливки

8

Приведенная программа характерна для цехов серийного производства номенклатурой до 500 наименований при повторяемости не ниже 200 шт. в год по одной отливке. Расчёт проекта по приведенной программе производится в случаях: 1) номенклатура известна, но очень обширна; 2) чертежи и спецификация имеется только на часть подлежащих изготовлению отливок. В таких случаях приведенная программа включает не всю номенклатуру, а так называемые типовые детали-представители, имеющие наибольшую долю (25...50 %) в программе выпуска, аналогичные по массе, сложности, трудоемкости, технологическому процессу. Пересчет заданной программы на приведенную производится по группам массы с помощью переводных коэффициентов. Переводной коэффициент определяется отношением суммарной массы всех отливок заданной программы к массе отливки, принятой за типовую. В табл. 1 приведен пример пересчета на заданную программу в 32 тыс.т отливок в год. Группа отливок массой до 25 кг имеет 4 наименования с годовым выпуском по заданной группе 75 т. В качестве детали – представителя выбран кронштейн массой 20 кг с выпуском 1500 шт. и 30 т в год. Переводной коэффициент 75:30 =2,5. Приведенное годовое количество по данной группе равно 3750 шт. Так, при необходимости рассчитывается каждая группа отливок по массе. Условная программа характерна для литейных цехов единичного и мелкосерийного производства при обширной номенклатуре и отсутствии чертежей и спецификаций по отливкам. В таких случаях производственная программа представляется примерным распределением отливок по массе. Расчеты производятся на основании укрупненных технико-экономических показателей по данным передовых заводов, типовых и экономичных проектов, справочным литературным данным. В курсовом (дипломном) проекте может быть принята точная или приведенная программы.

9

3. РЕЖИМ РАБОТЫ ЦЕХОВ В литейных цехах применяют два режима работы: последовательный (ступенчатый) и параллельный. При последовательном режиме работы основные технологические операции выполняются последовательно в различные периоды суток на одной и той же площади. Существует несколько видов последовательных режимов работы в течение суток: 1) двухсменный - в первую смену производятся формовка и сборка, а во вторую - заливка и выбивка. Этот режим применяют для мелкого и среднего тонкостенного литья, требующего немного времени на заливку, остывание, выбивку при небольшой площади цеха и невысоком уровне механизации основных технологических процессов. 2) трехсменный - в первую смену производятся формовка и сборка; во вторую - заливка; в третью - выбивка и подготовка рабочих мест. Применяется при изготовлении крупных отливок в мелкосерийном и единичном производстве; 3) трехсменный с двухсменной формовкой и сборкой и односменной заливкой – при плацевой и кессонной формовке крупных и тяжелых отливок. При параллельном режиме все технологические операции выполняются одновременно на различных производственных участках. Применяется в механизированных литейных цехах крупносерийного и массового производства. Наибольшее распространение получил двухсменный параллельный режим, при котором третья смена отводится для профилактики и ремонта оборудования. Основным условием применения параллельного режима является обеспечение непрерывной работы формовочных линий жидким металлом. При проектировании выбор оптимального режима работы литейного цеха зависит от производственной мощности, серийности производства и технологической сложности литья, рода металла, типа плавильного агрегата и других факторов. При единичном и мелкосерийном производстве чаще применяется последовательный режим, при крупносерийном и массовом производстве параллельный. Для чугунолитейных цехов наиболее рациональным является двухсменный параллельный режим работы. В фасонносталелитейных цехах, где производственный процесс связан с непрерывной

10

работой плавильных печей, чаще используется трехсменный режим. В зависимости от производственной программы и объема производства в одном цехе могут применяться разные режимы работы на различных участках.

11

4. ФОНДЫ ВРЕМЕНИ Различают календарный, номинальный и эффективный (действительный) фонды времени. Календарный фонд Тк для оборудования и рабочих составляет Tк = 365 · 24 = 8760 ч/год. Время, в течение которого по принятому режиму должны работать оборудование и рабочие без потерь, составляет номинальный фонд Тн. При 40-часовой рабочей неделе для оборудования Тн =2070 ч/год при односменном режиме; Тн == 4140 ч/год при двухсменном режиме; Тн = 6210 ч/год при трехсменном режиме цеха. Эффективный (действительный) годовой фонд времени Тэ (Тд) равен номинальному за вычетом потерь. Плановые потери для оборудования - это время на проведение капитальных, средних и планово-предупредительных ремонтов. Плановые потери времени для рабочих связаны с отпусками, отпусками по учебе, болезнями, отпусками по беременности, с кормлением грудных детей, сокращенным днем для подростков. Расчетное количество оборудования определяется по эффективному фонду времени. Для рабочих, пользующихся отпуском 24 дня с учетом десяти праздничных дней в году и других потерь по уважительным причинам, фонд времени составляет 1820 ч/год. Эффективный фонд времени работы по видам оборудования при пятидневной рабочей неделе с двумя выходными днями приведен в табл. 2 [3]. При других режимах работы (шестидневной рабочей недели, непрерывном графике и др.) определение действительного фонда времени оборудования производится расчетом, либо принимается по справочным таблицам, нормам.

12

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФОРМОВОЧНО-ЗАЛИВОЧНОВЫБИВНОГО ОТДЕЛЕНИЯ Проектирование отделения начинается с выбора и обоснования технологического процесса формовки, заливки, охлаждения и выбивки. При выборе метода формовки следует иметь в виду, что основная масса отливок (80 %) изготавливается в песчаных разовых формах. Литье в разовые формы может производиться в сырые и сухие формы. Применение сырых форм позволяет резко сократить цикл производства отливок, расход топлива, капитальные вложения, повысить производительность при формовке и выбивке. Сырые формы применяют для отливок в основном массой до 500 кг. При массовом и крупносерийном производстве в одном и том же цехе рекомендуется выделять в самостоятельные потоки отливки различной массы, например: до 10 кг; от 10 до 50 кг; св. 50 до 500 кг и др. В сухие и подсушиваемые формы отливают средние и крупные отливки со значительными по массе и количеству стержнями, большим объемом механической обработки, требующие высокой чистоты поверхности отливок. Следует иметь в виду, что применение сухих форм вызывает потребность в установке сушильных печей, удлиняет цикл изготовления отливок, увеличивает парк опок, площади цеха, что приводит к удорожанию отливок. Для изготовления отливок средней (от 100 до 1000 кг) и большой (от 1000 до 5000 кг) массы в условиях мелкосерийного, серийного и единичного производства характерно применение различного вида упрочняемых форм из самотвердеющих смесей. Следует учитывать, что: - безопочная формовка рациональна для массового и крупносерийного производства; - СО2 - процесс применяют при изготовлении форм для стальных отливок; - пластичные самотвердеющие смеси (ПСС) используют в основном для производства средних и крупных отливок; - холоднотвердеющие смеси (ХТС) рационально использовать в условиях серийного, мелкосерийного и единичного производства (чугунное, стальное литье), как альтернативу применению сухих форм; - жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС) - для крупных и тяжелых отливок. Желательно, чтобы они были не на жидком стекле, ухудшающем выбиваемость формы. Подсушка форм из ЖСС, помимо ускорения процесса и повышения прочности стенок формы, обуславливает возмож-

13

ность применения водных красок. При проектировании формовочных отделений важно увязать технологические операции так, чтобы обеспечить поточность производства. Для этого необходимо: - разбить номенклатуру отливок на технологические группы и закрепить за каждой группой единый габарит опок; - расчленить процесс изготовления форм на операции и закрепить за каждой операцией то или иное оборудование; - выбрать оснастку. Минимальные мощности групповых потоков для всех видов производства отливок из черных сплавов, изготовляемых в песчаных формах, приведены в [3]. При массовом и крупносерийном производстве для расчётов используют данные из форм 4 и 5 (раздел 2). В случае приведённой или условной годовой программы отливок число форм для каждого потока или участка рассчитывают исходя из средней металлоёмкости форм. В этом случае рекомендуемой формой для расчёта является сводка количества форм, например, форма 6. Форма 6 Сводка количества форм Групповой Группа Размер Средняя Годовой выпуск Часовое число поток, отливок опок в металлоформ участок, по свету, емкость отливок, форм, среднее с учетом отделение массе, мм формы, брака т шт кг кг форм Годовое число форм, их размеры, средняя и максимальная металлоемкость являются основными параметрами для проектных расчетов по цеху. Можно принять, что при использовании формовочных смесей с механическим уплотнением формы для отливок массой до 1000 кг должны изготовляться на линиях, формовычных машинах, свыше – пескометом. В условиях поточного производства машины могут устанавливаться как снаружи, так и внутри конвейера, если размеры опок не превышают 800 х 700 х 300 мм, или снаружи - при больших размерах опок. В первом случае сборку форм производят на конвейерных тележках, во втором - на рольгангах, с которых собранные формы передают на конвейер. Как правило, формовочные машины устанавливаются парами, для верхних и

14

для нижних полуформ. Число формовочных машин, в том числе необходимых для оснащения конвейеров, можно рассчитать по формуле

np =

Ф (Т д − m ) ,,

(1)

где Ф – количество форм, необходимое на годовую программу (с учётом брака); Тд – эффективный (действительный) годовой фонд времени работы машины, час; т – время смены модельных плит и настройки машин, ч;

q – производительность машины, полуформ/ ч. Потери времени на смену плит определяются по формуле

т = н·р·в,

(2)

где н – число наименованийе деталей, формуемых в год на машинах; р – число партий в год по каждому наименованию; в – потери времени на смену одной модельной плиты, ч, принимается по данным табл. 3. Таблица 3 Группы формовочных машин и время на смену плит Размеры опок в Потери времени на смену Группа машин свету, мм одной плиты, ч I II III IV

500 х 400 800 х 700 1200 х 1000 Св. 1200 х 1000

0,066...0,10 0,13 …0,20 0,25 …0,33 0,41 …0,50

Число партий в год определяется из расчета смены модельной оснастки не чаще чем один раз в 2 часа (4 раза в смену). Коэффициент загрузки оборудования К3 определяется отношением расчетного числа оборудования nр к принятому n по формуле

К3 =

np n

.

(3)

Коэффициент загрузки формовочного оборудования принимается равным 0,75 ... 0,85. Рабочие места машин I и II группы оборудуются местными подвесными путями с пневмоподъемниками, рольгангами и транспортерами.

15

Машины III и IV группы обслуживаются мостовыми и консольными кранами, приводными рольгангами и транспортерами. Необходимое число пескометов для набивки форм определяют по формуле

n=

V ⋅t , Q⋅k

(4)

где n – количество пескометов, шт; \/ – объем формы по размерам опоки, м3; t – производительность участка, форм/час; Q – производительность пескомета, м3/час; k – коэффициент, учитывающий время установки опок и снятия форм. Пользуясь формулой (4), при необходимости можно рассчитать потребную производительность пескомета. Далее в табл. 4, 5, 6 приведены основные данные по некоторым формовочным машинам, пескометам, вибростолам, выпускаемым отечественной промышленностью [4]. В этих таблицах приводятся данные по производительности формовочного оборудования, реально достигнутые в литейных цехах с различной степенью механизации технологических процессов [5]. Таблица 4 Основные технические характеристики некоторых формовочных машин Габаритные Наименование Модель Размеры опок в Произворазмеры, мм дительность свету, расчетная, мм полуформ/ч 1 2 3 4 5 1380×810×1740 50-70 Машина 500×400×200 22111 формовочная пневматическая 22112 1400×840×1700 40-60 600×500×250 встряхивающепрессовая без 1860×1220×2120 25-40 800×700×300 22113 поворота полуформ

16

Окончание табл. 4 5 2080×1090×2045

1 2 3 4 45-60 Машина 500×400×200 22211 формовочная пневматическая 22212 2201×1200×2270 35-55 600×500×250 встряхивающеепрессовая с 2850×1100×2525 23-35 800×700×300 22213 поворотом полуформ 3680×2100×3110 Машина 15-25 233М 1000×800×400 формовочная 4365×3115×3300 5-10 234М 1600×1200×600 встряхивающая 235М 2000×1600×700 5145×3450×3700 3-7 без допрессовки 236С 2500×2000×800 5580×5246×4600 2-4 с поворотом полуформ Примечания: 1. Нижний предел производительности принимается для наиболее сложных отливок. 6. При серийном производстве производительность ближе к верхнему значению, при мелкосерийном и единичном – ближе к нижнему.

Таблица 5 Основные технические характеристики пескометов для набивки форм Производи- Общий Угол пово- Мощность, тельность, вылет рота рукава, кВт Наименование Модель м3/ч при рукава, град, плотности мм ⎛ большой ⎞ ⎜ ⎟ 3 1,6 т/м ⎝ малый ⎠ 1 2 3 4 5 6 Пескомет 2Б93М 12,5 4600 180 25,9 формовочный стационарный консольный Пескомет формовочный консольный передвижной

296М2

25

7000

180 270

80

17

1 Пескомет формовочный мостовой передвижной

2

3

4

24512М

50

3000

Окончание табл. 5 5 6 ―

90

Таблица 6 Основные технические характеристики вибростолов для уплотнения ХТС Наибольший Мощность, Габариты, ГрузокВт мм Наименование Модель подъем- размер опоки ность, кг в свету, мм 1000×800 0,7 800×700 600 Стол вибрацион- 21422 ×650 ный с неприводным 1200×1000 1,3 1000×800 1250 21423 рольганом ×670 1600×1250 2,0 1200×1000 2000 21424 ×675 2050×1650 3,2 1600×1200 3000 21425 ×675 В формовочном отделении может приниматься последовательный и параллельный режимы работы. При последовательном режиме формы под заливку накапливаются на плацу, конвейере или рольгангах-накопителях. При параллельном режиме связь технологических операций осуществляется конвейерным транспортом тележечного, подвесного, пульсирующего, роликового и других типов. Длина конвейера, от которого зависит площадь формовочно-заливочно-выбивного отделения, складывается из участков формовки, заливки, охлаждения и выбивки форм. Общая длина конвейера определяется суммированием отдельных участков. Длина формовочного участка определяется количеством и типом установленных формовочных машин (М), организацией рабочих мест у машин по формуле Lф = M · l0 + lпс , (5) где l 0 – расстояние между осями машин или пар, м;

18

lпс – длина участка для простановки стержней, м. Машины располагаются около конвейера группой или попарно. Величина разрыва между группами машин, предназначенная для простановки стержней, зависит от количества стержней в форме, сложности их сборки и находится по формуле Lпс = Vк · tус , (6) где Vк – скорость конвейера, м/мин; t ус– время установки стержней, мин. При парном расположении машин сборка форм может производиться на рольганге или непосредственно на конвейере. Пустые опоки возвращаются на конвейере либо на специально устанавливаемом транспортире. Длина заливочного участка конвейера рассчитывается по формуле Lзал = t р ·Vк ·m, (7) где t р – время разливки одного ковша, мин; m – число одновременно работающих ковшей, шт. Продолжительность заливки формы в зависимости от массы отливки приведена в ([7], табл. 4.17). Обычно длина заливочного участка составляет 6… 12 м. Длина участка охлаждения находится по формуле Lохл = T охл ·Vк , (8) где Tохл – время охлаждения отливки в форме до выбивки, мин. Vк – скорость движения конвейера, м/мин. Продолжительность выдержки отливок в форме для расчета охладительных ветвей литейных конвейеров и естественного охлаждения в опочных и кессонных формах приведена в ([3], табл. 13, 14). Зная общую длину конвейера и габариты опок, рассчитывают количество тележек в тележечном конвейере. Скорость движения конвейера определяется по формуле

Vk =

Q⋅l , 60Z ⋅ n

(9)

где Z – число форм на площадке конвейера, шт; Q – часовое количество форм, поступающих от формовочных машин, шт; l – шаг платформ конвейера, м; n – коэффициент заполнения тележек, обычно равен 0,8. Практически скорость литейного конвейера составляет от 1 до 7 м/мин. Основные данные, по которым можно подобрать литейный тележечный

19

конвейер, приведены в табл. 7. Таблица 7 Характеристики напольных горизонтально-замкнутых конвейеров ГрузоШаг Минималь- Максимальный Длина Ширина подъемразмер платформы, платфор- платфор- ный радиус ность мы, закругления, опок в свету, мм мы, мм мм мм мм Длина Ширина платформы, т 0,25 320 400 1000 640 500 400 0,5 400 550 1250 800 650 500 1,0 500 700 1600 1000 800 650 2,0 650 900 2000 1260 1000 800 4,0 800 1140 2500 1600 1250 1000 8,0 1200 1400 3200 2000 1600 1250 Примечание. При указанной ширине платформы тележечного конвейера возможна другая длина, шаг платформы и минимальный радиус закругления. В условиях крупносерийного и массового производства целесообразно использовать автоматические формовочные линии с различными методами уплотнения форм, а также для безопочной формовки. В серийном и мелкосерийном производстве для изготовления форм применяются комплексно-механизированные линии, проектируемые на базе серийно изготавливаемых отдельных узлов и механизмов. При проектировании формовочных отделений в зависимости от заданной годовой программы производительность и компоновка формовочных линий может быть изменена по сравнению с приведенными в каталогах данными. Для мелкосерийного и единичного производства прогрессивным способом формообразования является вакуум-пленочная формовка (ВПФ). Комплексы оборудования для ВПФ с различными размерами опок включают в себя формовочную установку, литейный конвейер, участок выбивки, участок охлаждения и подготовки песка, вакуумную систему. Производительность комплекса от 4 до 8 форм/ч, зависит от размеров опок [4]. В табл. 8 и 9 приведены основные данные по некоторым формовочным линиям, используемым в литейных цехах.

20

Таблица 8 Линии формовочные для серийного и мелкосерийного производства ПроизводиМодель Размеры опок, мм тельность, Габаритные Примеразмеры, м чание форм/ч КЛ91265СМ 800×700×300/300 60…120 50,6×20,0 КЛ22821 500×400×150/150 240 72,0×11,0 АЛ1012 500×400×100 300 28,2×5,6 Стопоч ная формовка Л651 1200×1000×400/400 80 96,3×27,1 Прессо вая Л453С 1600×1200×500/500 25 109,2×21,4 Комбинированное уплотнение Л665 2000×1600×300..600 10 41,6×15,5 Ф637С 5000×700×200/350 12 42,4×14,0 Пескометная Ф665 2250×1600×600/600 10 41,6×15,5 ХТС ИФЛ-70С 1000×800×350/350 25…30 45,5×15,6 ХТС ИФЛ-71С 1200×1000×400/400 12…15 132×13,8 ХТС ИФЛ-73С 1600×1200×200..500 8..10 132×13,8 ХТС Л666 2500×2000×700 2 80,2×15,7 ЖСС ЛН240 3000×2500×300..900 5 43,5×18,1 Пескометная Примечания: 1. Расчетная производительность линий уточняется в зависимости от номенклатуры отливок. 2. Габаритные размеры изменяются при привязке линии в конкретной планировке, в таблице приведены размеры при стандартной планировке.

21

Таблица 9 Автоматические формовочные линии для массового и крупносерийного производства ПроизводиМодель Размер опок, мм тельность, Габаритные размеры, м форм/ч ИЛ-225 900×600×250/250 240 62435×10660×6625 ИФЛ-225 900×600×350/350 250 60000×14500×5395 ИФЛ-IIС 800×700×130/130 360 58500×15500 (в плане) Л450 1000×800×300/300 240 10500×15800×6150 Л541 1200×1000×300/350 220 110000×18500 (в плане) Л453 1600×1200×400/400 200 114500×25000 (в плане) КЛ22813 800×700×300/300 240 75000×9100×4610 КЛ2002 600×450×180-300 300 39150×4285×5540 АЛ23714 800×600×250-500 300 54000×4100×6500 800×600×900-300 150-200 58580×7250×7350 1000×800×80-200 420-480 2700042004300 600×500×120-300 200-300 2600046053455 В формовочных линиях с высокой часовой производительностью для выбивки форм используются решетки выбивные транспортирующие. Необходимое количество линий для производства данного ряда отливок можно рассчитать по формуле

Np =

1000 ⋅ Q q ⋅ m ⋅ Tд ⋅ k ,

(10)

где Q – проектная мощность размерного ряда, т/год; q – производительность формовочной линии, форм/ч; m – средняя масса отливок в форме, кг; Тд – действительный годовой фонд времени работы линии, ч; k – коэффициент загрузки линии (k =0,85-0,90). Площади механизированных формовочных отделений определяются по фактическому расположению оборудования с учетом проходов и норм обслуживания, мест для оперативного складирования оснастки, а также площадей, находящихся в необслуживаемых кранами зонах (по 1 -1,5 м вдоль каждого ряда колонн и по 3 -4 м с торцов пролетов). При плацевой формовке производится расчет необходимой площади плаца.

22

Площадь плацевого отделения рассчитывают раздельно для формовочновыбивного участка и сборочно- заливочного участка. Общая площадь плацевого отделения определяется как сумма площадей, полученных в результате расчетов для каждого размера форм. Площадь рабочего места для формовки и сборки одной формы принимают как произведение габаритной площади опоки (с добавлением по 0,4 м с каждой стороны) и коэффициента 2,5 (две раскрытые полуформы и место для модели и стержней); для ожидания форм под заливку – по габаритам одной формы (плюс 0,4 м с каждой стороны); для комплекта пустых опок и для остывания отливок в форме – по габаритам опок. Метод расчета площадей плацевого отделения приведен в [3] (с.101 – 103). Там же приводится методика расчета площади и размеров кессонов при изготовлении крупных и тяжелых отливок. В расчет формовочного отделения включается определение типа, количества и размера сушильных печей и установок, требуемых согласно принятому технологическому процессу. Расчет количества камерных сушил производится по формуле

Рр =

W ⋅ tс ⋅ kн Tэ ⋅ V ⋅ s ,

(11)

где Pp – расчетное количество камерных сушил; W – годовой объем форм, подвергаемых сушке, м3; tc – время цикла сушки с учетом времени загрузки и выгрузки сушила, ч; кн – коэффициент неравномерности; Тэ – эффективный фонд времени работы сушила, ч; V – внутренний объем сушила, м3; s – коэффициент использования объема сушила, принимается для форм 0,15…0,20; для стержней – 0,08…0,12. Время загрузки и выгрузки сушила принимается равным 2 часам. Пользуясь этой формулой, можно рассчитать необходимый объем камерных сушил для сушки форм и стержней. Если применяют проходные сушила для сушки формы, то их длину определяют как произведение необходимого времени сушки и скорости движения линии, в которой расположено данное сушило.

23

Выбивка форм в механизированном отделении сосредотачивается на небольшом участке литейного конвейера рядом с формовочным отделением. Операция выбивки осуществляется на полуавтоматических и автоматических установках, конструкция которых зависит от принятого технологического процесса изготовления форм и организации работ на конвейере. Виды установок для автоматической выбивки форм отличаются компоновкой отдельных узлов, конструкцией выбивных решеток (эксцентриковые, инерционные, выдавливающие), а также возвращением опок на рабочие места формовки. Возврат пустых опок может осуществляться тем же литейным конвейером или отдельным транспортным устройством. Автоматическая выбивка требует одного размера опок (лучше без крестовин). Наличие крестовин затрудняет организацию автоматической выбивки. Распаровка опок после выбивки может осуществляться либо у формовочных машин, либо механизмом для разделения верхних и нижних опок. Выбивка отливок из опок с крестовинами может производиться раздельно из верхней и нижней полуформ. Для этого вдоль конвейера располагаются две установки. На первой снимается и выбивается верхняя полуформа и опока возвращается на формовку. Затем извлекается отливка, а нижняя полуформа переворачивается и выбивается на другой выбивной решетке ([6], табл. 4.22, 4.23). Для выбивки крупных форм устанавливаются блоки выбивных решеток (сдвоенные, счетверенные и т. д.) в зависимости от габаритов формы и требуемой грузоподъемности решеток. Техническая характеристика выбивных решеток приведена в табл. 10. Таблица 10 Наимено вание машины 1 Решетка выбивная инерционная

Машины для выбивки литейных форм Размеры, мм Модель ГрузоМощность, Масса, подъем- рабочего габаритные кВт т ность, полотна кН 2 3 4 5 6 7 31211 10 1250×1000 1600×1200 2,2 1,1 ×675

24

1 То же

2 31212

3 16

4 1600×1250

«

31213

25

2000×1600

«

31214

40

2240×1800

«

31215

63

2500×2000

«

31216

100

3150×2000

«

31217

160

3550×2500

«

31218

250

4000×3150

«

31219

400

4500×3550

Окончание табл. 10 5 6 7 2100×1650 4,4 1,9 ×770 2460×2040 8,0 3,0 ×770 2950×2300 15,0 4,9 ×1045 3170×2550 22,0 5,9 ×1065 3850×3200 37,0 10,0 ×1126 4040×3600 60,0 14,0 ×1466 5100×4180 110,0 25,0 ×1550 5660×4800 180,0 36,5 ×1910

Нормативы размеров пролетов и грузоподъемность транспортных средств формовочно-сборочных-заливочных отделений приведены в [3], табл. 18; [6], табл. 4.28, 4.29.

25

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАВИЛЬНОГО ОТДЕЛЕНИЯ Расчет плавильного отделения заключается в составлении баланса металла по выплавляемым маркам, выборе типа и определении числа плавильных агрегатов, расчете расхода шихтовых материалов на годовой выпуск отливок и планировке участка. Подбор типа и конструкции плавильного агрегата зависит от рода металла, массы отливок, объема производства, режима работы цеха и вида топлива. При описании технологического процесса следует рассмотреть следующие вопросы: -обоснование выбора плавильного агрегата, его преимущества и недостатки; - конструктивные особенности (например, вагранки: коксовые, газовые; с копильником, без копильника; на холодном или горячем дутье, др.); - механизация и автоматизация подготовки, набора и загрузки шихты в плавильную печь; емкость ковшей; - выбор размеров пролетов, расстояний между печами; шаг колонн, грузоподъемность подъемно-транспортных средств. В чугунолитейном производстве для плавки применяют вагранки и электрические печи (индукционные, дуговые). Наиболее распространенным агрегатом является вагранка с очисткой отходящих газов от пыли и СО. Недостаток-трудность получения жидкого металла с точным химическим составом и его невысокая температура –1340-13800С. Современные ваграночные комплексы, оборудованные системами очистки ваграночных газов, дожигания и утилизации тепла ваграночных газов, подогрева дутья, системами дозирования и загрузки шихтовых материалов, поворотными обогреваемыми копильниками, устройствами для грануляции шлака и уборки отходов, являются сложным оборудованием, отвечающим высоким технологическим требованиям. Наличие в них системы водяного охлаждения плавильного пояса и фурм позволяет проводить плавильную кампанию без выбивки до нескольких недель. Подогрев дутья до 400 – 600 0С за счет вторичного тепла и дополнительного расхода топлива позволяет повысить температуру чугуна до 1400-14500С. В последние десятилетия на ряде отечественных и зарубежных заводов установлены газовые вагранки, имеющие ряд преимуществ перед коксовыми: более высокая экологическая чистота, высокое качество чугуна с низким содержанием серы и др. Преимуществами индукционных печей перед вагранками являются:

26

- возможность управления процессом перегрева чугуна в широком интервале по температуре и времени; точное выдерживание химического состава и получение чугуна высокого качества; - возможность переплава небрикетированной чугунной стружки до 40 % от массы металлозавалки, отходов тонколистового железа, что снижает расход чушкового чугуна и лома; - снижается угар кремния и марганца, удешевляются шихтовые материалы; - снижается содержание серы в расплаве; - снижается удельный расход огнеупорных материалов (для вагранки - 27 кг/т; для индукционной печи - 3 кг/т) ; - улучшаются условия труда. Распространенным плавильным агрегатом для плавки чугуна является индукционная тигельная печь промышленной частоты с установкой для подогрева шихты и миксерным режимом (особенно при работе на дешевой шихте при выплавке синтетического чугуна). Недостатком индукционных печей промышленной частоты является ограниченность возможности проведения металлургических процессов по удалению вредных примесей, поэтому следует применять шихту стабильного состава и не имеющую случайных и вредных примесей. При дорогой шихте и при высокой стоимости электроэнергии, при выплавке высоких и специальных марок чугуна целесообразно применять дуплекс-процесс: коксовая вагранка - индукционная печь промышленной частоты. Двухчастотные индукционные печи (плавка на высокой или средней частоте, доводка и выдержка на промышленной частоте) целесообразно устанавливать при реконструкции цехов, имеющих минимальные площади для установки плавильных агрегатов, а также в цехах, выпускающих ремонтное литье с частой сменой марок выплавляемого чугуна; создается возможность плавить, наряду с чугуном, и сталь. Для плавки чугуна применяются также дуговые электрические печи прямого действия, в которых в качестве шихты можно использовать низкосортные металлоотходы и нерассортированный по видам лом. Основным плавильным агрегатом для выплавки стали в литейных цехах являются электродуговые печи. Их применение обеспечивает быстрое ведение плавки, большую маневренность, широкую номенклатуру марок выплавляемой стали и используемых шихтовых материалов. Используются печи с кислой и основной футеровкой (кислый и основной

27

процессы). Кислый процесс более простой и дешевый, но шихта должна быть чистой по сере, фосфору и легирующим элементам. Основной процесс применяют для получения легированных и специальных сталей. По сравнению с кислым при основном процессе расход электроэнергии повышается на 40-50 %, увеличивается продолжительность плавки. Электропечи емкостью до 12 т устанавливаются в цехах мелкого и среднего литья, печи больших емкостей - при изготовлении крупных отливок, так как металл из печи должен выдаваться, как правило, в один ковш. В настоящее время разработан новый тип плавильных электродуговых печей, работающих на постоянном токе. По конструкции они близки к известным печам ДСП. Дуговые печи постоянного тока разработаны для плавки стали (ДППТС), чугуна (ДППТЧ), цветных сплавов на основе алюминия и меди (ДППТА, ДППТМ) и др. Использование ДППТ позволяет в 7…10 раз уменьшить количество пылевых и газовых выбросов, снизить угар, что увеличивает выход годного металла; значительно снижается расход ферросплавов и графитированных электродов, резко уменьшается шум в плавильных отделениях. Опыт работы на ряде отечественных заводов показал, что ДППТ являются перспективным оборудованием.. Возможно осуществлять переоборудование действующих печей переменного тока с переводом их на постоянный ток. В литейных цехах с небольшим объемом производства для плавки стали применяются индукционные печи повышенной частоты. В табл. 11 приведены данные по основным типам плавильных печей, используемых в литейных цехах.

28

Таблица 11 Основные технические данные плавильных печей для литейных сплавов Плавильное Тип печи или ее Производитель- Установленная оборудование основной параметр ность, т/час мощность, кВт 1 2 3 4 Ч У Г У Н Вагранка литейная Внутренний коксовая (ВЛК) диаметр шахты, мм 400 5 900 500 7 1100 500 10 1300 1500 15 1600 1500 20 1900 400 0,36 Индукционная ИЧТ-1/0,4 тигельная печь 100 1,25 ИЧТ-2,5/1 промышленной 1600 1,9 ИЧТ-6/1,6 частоты для плавки 2500 3,1 ИЧТ-10/2,5 2500 3,5 ИЧТ-16 5600 11,3 ИЧТ-21 9600 14,2 ИЧТ-31 180 2,0 ИЧТ-1/0,18 Индукционные тигельные печи для 630 9,5 ИЧТ-2,5/0,63 перегрева и 630 9,8 ИЧТ-6/0,63 выдержки 1000 12,4 ИЧТ-10/1 расплавленного 1600 28 ИЧТ-16/1,6 чугуна (миксеры)

29

1 Индукционные тигельные печи повышенной частоты

Дуговые электрические печи прямого действия для стали и чугуна

Дуговые печи постоянного тока для плавки чугуна и стали

2 СТАЛЬ ИСТ-0,06 ИСТ-0,16 ИСТ-0,25 ИСТ-0,4 ИСТ-1,0 ИСТ-2,5 ИСТ-6,0 ИСТ-10 Номинальная емкость, т ДСП-0,5 ДСП-1,5 ДСП-3 ДСП-6 ДСП-12 ДСП-25 ДСП-50 ДППТ-0,6 ДППТ-6 ДППТ-12 ДППТ-25

3

Окончание табл. 11 4

0,05 0,10 0,25 0,26 0,57 1,75 3,0 3,5

80 140 250 350 800 2000 2500 4000

0,33 0,94 1,56/1,65 2,7/2,8 4,2/5,1 6,6/8,0 11,4/14,0

630 1250 2000 4000 8000 12500 2000 600 4000 8000 16000

Кроме указанных в табл. 11 плавильных печей, в литейных цехах используется и другое оборудование. В настоящее время разработаны и изготавливаются индукционные плавильные установки (УИП) средней частоты для скоростной плавки черных и цветных металлов, отвечающие самым современным требованиям металлургического и литейного производства. Эти печи имеют ряд преимуществ перед другим плавильным оборудованием: - возможность плавки без «болота»; - активное перемешивание металла, что обеспечивает однородность расплава; - высокая скорость плавки и быстрая готовность печи к работе; - отсутствие угара легирующих добавок;

30

- широкий выбор типа футеровки; - низкие удельные показатели энергопотребления при плавке; - возможность плавки и выдержки металла в одном агрегате и др. Расчет плавильных агрегатов начинается с определения необходимого количества металлозавалки по отдельным маркам сплава. Масса металлозавалки слагается из массы годных отливок на программу, массы металла литниковых систем, расхода металла на брак, угар и безвозвратные потери. В массовом и крупносерийном производстве при известной номенклатуре расход металла определяют подетальным расчетом на основании годовой программы (например, приведенной в форме 3). При расчете оборудования плавильных отделений, прежде всего, определяют баланс металла по группам массы, маркам сплава (или составам шихты), технологическим потокам. Пример расчета для чугунолитейного цеха с годовым выпуском 20 тыс.т отливок приведен в форме 7. Форма 7 Расчетный баланс металла Участки цеха Статьи баланса Тяжелое литье Среднее литье Мелкое литье т/год % т/год % т/год % 1 2 3 4 5 6 7 60 4000 63 6000 65 10000 Годные отливки 26 1736 25 2381 23 3539 Литники, прибыли 6 400 5 477 5 769 Сливы и сплески 3 200 2 190 2 308 Брак (общий) 95 6336 95 9048 95 14616 Жидкий металл 5 334 5 477 5 769 Угар (безвозвратные потери Металлозавалка 15385 100 9525 100 6670 100 Расчет плавильных агрегатов производится по жидкому металлу. Средние величины выхода годного, угара и безвозвратных потерь приведены в табл. 12 [2].

31

Таблица 12 Выход годного, угар и потеря металла в процентах от металлической шихты Сплав Плавиль- Мелкие отливки Средние отливки Крупные отливки и тяжелые 100 -1000 кг ный от св.1000 кг агрегат 100 кг Выход Угар и Выход Угар и Выход Угар и годного, потери, годного, потери, годного, потери, % % % % % % 1 2 3 4 5 6 7 8 65…75 5…6 Серый ВЛК, 60…70 4…6 50…60 4…6 ИЧТ, чугун ДСП 5… − − 50…60 4…5 45-50 3-5 Ковкий ИЧТчугун ИЧТМ, 4…6 4-6 ДСПИЧТМ 45…55 5…6 50…60 5…6 35-45 3…5 Чугун с ИЧТшаро- ИЧТМ, 6…7 видным ДСПграфиИЧТМ том Сталь ДСП 40-50 5…7 50…60 5…7 55…65 5…7 ИСТ 4…5 4…5 − Данные из табл. 12 используются при отсутствии технологической документации на отливки. Состав и количество шихтовых материалов по видам определяется на основании ведомости шихт и баланса металла. В форме 8 приводится пример расчета для технологического потока изготовления отливок годовым выпуском 10 тыс. т.

32

Форма 8 Ведомость состава шихты Марка сплава 1 Состав шихты % т Чугуны чушковые 40 6154 Лом чугунный 20 3077 Лом стальной 8 1230 Отходы собственного 30 4616 производства (возврат)х) Ферросплавы 2 308 Итого 100 15385 Примечание: х)Отходы собственного производства учитывают литники, сливы, сплески, прибыли, брак, то есть все отходы металла, которые в литейном цехе используются как возврат производства. Ведомость расхода шихтовых материалов содержит данные о составе шихты по каждой марке выплавляемого металла. Необходимое число плавильных агрегатов рассчитывается по формуле

n=

Q ⋅ kн , Tэ ⋅ q

(12)

где Q – годовое количество жидкого металла, т; q – производительность плавильного агрегата, т/ч; kн – коэффициент неравномерности потребления металла, принимается равным 1,2…1,5. Рекомендуемый коэффициент загрузки плавильных печей составляет 0,75…0,85. При выборе плавильных агрегатов следует учитывать, что вагранки являются печами непрерывного действия, позволяющими производить отбор металла по мере необходимости. При этом для накапливания большого количества металла предусматривается установка обогреваемых копильников, печей-миксеров. Для дуговых и индукционных печей емкость печи определяется как возможностью снабжения металлом литейных конвейеров непрерывно сравнительно небольшими порциями, так и

33

необходимостью заливки крупных и тяжелых отливок. Для индукционных печей промышленной частоты, если емкость печи не обусловлена максимальной массой отливки, минимальная емкость печи может быть определена по формуле G=2,5Qч, (13) где Qч - часовая потребность в жидком металле. Данный метод расчета вызван тем, что стабильная работа индукционных печей промышленной частоты обеспечивается при работе с «болотом» , когда производится отбор металла в количестве 30…50 % от объема печи. В общем случае необходимая емкость садочной печи может быть рассчитана по формуле

G=

Q ⋅ t р ⋅ кн Тд

,

(14)

где Q – годовой расход жидкого металла для рассчитываемого технологического потока, tр – полное время одной плавки и разливки, ч; kн – коэффициент неравномерности потребления, связанный с колебаниями производственной программы; Тд – действительный фонд времени работы печи, ч. При заливке форм чугуном применяются поворотные ковши. Транспортировка чугуна на большие расстояния может осуществляться барабанными ковшами емкостью до двух тонн. Для сравнительно небольших ответственных чугунных отливок массой до одной тонны служат чайниковые ковши, которые можно использовать для разливки нелегированных марок стали, если их емкость не превышает 5 тонн. Большое количество стали разливается стопорными ковшами. При выдаче металла в раздаточные ковши емкость ковшей для мелких отливок принимают обычно 150-200 кг. Для электрических печей емкость ковша определяется емкостью печи. В чугунолитейных цехах с вагранками емкость разливочных ковшей выбирается в зависимости от массы и металлоемкости формы (табл. 13). При расчете парка ковшей сначала рассчитывают число разливочных ковшей, исходя из количества жидкого металла, необходимого для каждой технологической группы литья, емкости ковша и длительности одного оборота ковша.

34

Таблица 13 Выбор емкости ковша в зависимости от группы литья Группы литья по массе, кг Показадо 10 10…30 30…50 50…100100…250250…500 500… 2000… тели 2000 5000 2500 100 35 150 5 40 25 5 Средняя масса отливок, кг Емкость ковшей, кг: ― ― ― ― ― 20... 50… 80… -ручных 100 80 50 2000… 5000… 750… 350… 150… 150.. -крановых 10000 5000 1000 500 250 250 Число одновременно работающих ковшей определяется по формуле

n=

Q⋅t Tд ⋅ P ,

(15)

где Q – годовое количество жидкого металла, заливаемого из данного типа ковшей, т; t – оборот ковша, ч; Тд – действительный годовой фонд времени работы линии или участка, ч; Р – емкость ковша, т. Число ковшей, работающих в смену

N =

τc ⋅ n , τ

(16)

где n – число одновременно работающих ковшей, шт: τс – продолжительность рабочей смены, ч (τс=8 ч); τ – продолжительность работы ковша, ч. Парк ковшей рассчитывается по формуле

N1=K·K1·N,

(17)

где К – коэффициент, учитывающий число ковшей в ремонте (К=2); К1 – коэффициент запаса (К1=1,2). Время оборота и продолжительность работы одного ковша можно взять по данным табл. 14.

35

Таблица 14 Продолжительность работы и время оборота одного ковша Емкость ковша, кг 20-50 50-80 150-200 500 1000 свыше 1000 Продолжительность 2 2…3 3…4 6…8 8 8 работы, ч Время оборота 6 8…9 9…12 14…20 20 24 ковша, мин

ковшей, Парк шт

Число ковшей, работающих в смену, шт

Продолжительность работы одного кошва, ч

Число одновременно работающих ковшей

Оборот ковша

Годовое Количество жидкого металла

Емкость ковша

В ковшовых отделениях устанавливают оборудование для приготовления ремонтной смеси, сушила и подъемно-транспортные механизмы (кранбалки, тельферы). Ковшовое отделение располагают в одном пролете с плавильными печами. Для этого используют места в периферийных зонах плавильного пролета, обслуживаемых мостовыми кранами. Результаты расчета парка ковшей могут быть сведены в форму 9. Форма 9 Расчет парка ковшей

В плавильных отделениях необходимо предусматривать участки для взвешивания, загрузки шихты, кокса, флюсов в плавильные печи, подготовки огнеупорных материалов. Технологический процесс набора, дозировки и загрузки шихты состоит из следующих операций: набор и подача всех металлических и неметаллических компонентов шихты к массоизмерительным устройствам, взвешиваниеи всех этих компонентов, загрузка дозы шихты (колоши) в печь. Для подачи к массоизмерительным устройствам металлических компонентов используют две основные системы: расходные бункеры с траковыми или другими питателями и расходные закрома с мостовым краном и магнитной шайбой регулируемой грузоподъемности.

36

При подаче немагнитных компонентов (кокса, флюса. мелкораздробленных ферросплавов) из расходных бункеров пользуются вибрационными питателями и весовыми дозаторами. В условиях работы литейного цеха наиболее надежны массоизмерительные устройства на тензометрических и магнитоупорных датчиках. Они имеют достаточную точность и надежность в работе с ударными нагрузками и могут быть включены в систему набора и дозирования шихты в плавильную печь с местным, дистанционным или автоматическим управлением. Для загрузки шихты в вагранку наиболее широкое распространение получили бадьевые подъемники автоматического действия, а для набора и взвешивания шихты – трактовые и вибропитатели с последующим взвешиванием на подвижной весовой тележке; для загрузки шихты в индукционные печи – монорельсовые тележки, мостовые и консольные краны, корзины и бадьи с раскрывающимся днищем. При проектировании размеры пролетов и грузоподъемность мостовых кранов определяются по нормам технологического проектирования. Справочные данные приведены в табл. 15.

37

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТЕРЖНЕВОГО ОТДЕЛЕНИЯ Программой стрежневого отделения является годовое количество стержней, необходимое для обеспечения выпуска проектной программы годных отливок. Расчет количества стержней производится по имеющимся технологическим картам изготовления полной номенклатуры отливок при массовом или крупносерийном производстве либо отливок – представителей при серийном производстве. При отсутствии технологических разработок на часть или всю номенклатуру отливок (например, при мелкосерийном и единичном производстве) количество стержней определяют по нормам расхода на 1 т годового выпуска отливок, которые приведены в табл. 16, составленной по данным [3] и [5]. Таблица 16 Нормы расчетного количества стержней на 1 т годных отливок из чугуна и стали Норма, шт., для групп отливок по массе, кг Группа стержней, кг до 20 20- 100- 500- 1000- 2000- 5000- 10000- Св. 100 500 1000 2000 5000 10000 20000 20000 1,3 1,3 1,7 1,7 21,0 11,0 5,0 4,3 1,7 До 1 0,2 0,6 0,6 0,6 4,5 3,5 1,4 16,0 4,5 1…2,5 0,1 0,1 0,6 1,2 3,7 2,0 1,8 12,0 11 2,5…6,0 0,2 0,2 0,8 1,0 4,3 3,3 1,1 4,4 1,5 6,0…10 0,2 0,2 0,2 0,4 2,7 1,9 1,8 2,1 0,4 10…16 0,5 0,5 1,5 1,6 1,5 2,12 3,5 1,1 0,4 16…25 0,6 0,6 0,7 1,1 2,7 1,4 1,2 2,3 0,3 25…40 1,2 1,2 1,7 0,7 2,1 1,8 1,0 0,5 40…60 0,2 0,2 1,0 2,7 1,5 2,2 2,3 0,3 60…100 0,4 0,4 0,5 1,4 0,5 1,2 1,4 0,1 100…250 0,3 0,3 0,4 0,6 0,1 0,4 0,4 0,1 250…600 0,2 0,3 0,3 0,3 0,1 0,2 0,3 600…1000 0,3 0,3 0,2 0,1 0,1 0,1 1000…1600 0,1 0,1 0,1 0,1 1600…2500 Выбор технологических процессов и оборудования для изготовления стержней производится после разбивки всей номенклатуры по массе и размерам. При этом учитывается серийность производства, технология

38

изготовления форм для отдельных потоков отливок, возможность использования различных видов оборудования и стержневых смесей. В таблице 17 приведены усредненные данные по группам стержней в зависимости от типа производства [3]. Таблица 17 Группа разовых песчаных стержней по объему, массе и размерам Объем , дм3 Масса, кг Группа стержней

Мелкие

Массовое и крупносерийное производство

Серийное и единичное производство

≤3 ≤6

≤ 24 ≤ 40

3,5...15 6...25

24...150 40...250

> 15 > 25

> 150 > 250

Средние

Крупные

Усредненные максимальные размеры, мм стрежня стержневого ящика Серийное и Массовое и единичное крупносерийное производство производство

350 × 250 × 150 400 × 320 × 230...400 450...550 × 350...450 ×

150...200 630 × 550 × 300

600 × 450 × 200 800 × 630 × 500 700...1100 × 450...700 × 270...350 1200 × 800 × 500

600 × 450 × 220 800 × 630 × 500

1100 × 900 × 500 1300 × 1000 × 600

и более

и более

Пользуясь данными технологических карт либо табл. 16 и 17, все стержни разделяются на группы, для которых выбираются технологические процессы и оборудование. При расчетах принимается плотность стержней из песчано-глинистых смесей 1,65 кг/дм3 , из ХТС-1,5 кг/дм3, из ЖСС-1,35 кг/дм3. При выборе методов изготовления стрежней следует руководствоваться следующими основными положениями: - при массовом и крупносерийном производстве технологические процессы должны обеспечивать высокую производительность, например: пескодувные и пескострельные полуавтоматы; применение быстровысыхающих смесей и короткой сушки; холодно-твердеющие смеси с продувкой различными катализаторами отверждения и др.

39

- комплексные линии должны включать в себя оборудование как для изготовления стержней, так и для их отделки, окраски, сборки в блоки и др.; - для окраски и «подсушки» стержней в составе комплексных линий устанавливаются конвейерные горизонтальные или вертикальные сушила, вытяжные камеры для покрытий на основе спиртов, лаков; - при серийном, мелкосерийном, единичном производстве предпочтительно применять самотвердеющие смеси на основе смол, жидкого стекла, алюмофосфатных связующих, что способствует снижению трудоемкости изготовления и выбивки стержней, повышает их точность; - допустимо в отдельных случаях применение смесей, требующих тепловой сушки, например при изготовлении массивных стержней; - при проектировании следует стремиться свести к минимуму количество типоразмеров стержневых ящиков, используя многогнездные ящики для мелких стержней. Применяемые в настоящее время в литейном производстве связующие материалы и отвердители позволяют достаточно широко варьировать время отверждения смесей в оснастке, что обеспечивает механизированное изготовление как мелких, так и крупных стержней. Используя всевозможные комплексно-механизированные линии, следует иметь в виду, что для каждого конкретного цеха (отделения) компоновка линий может быть изменена с увеличением или уменьшением габаритов линий, отдельных ее участков (например, размеров участков отвердения смеси, подсушки краски, накопления готовых стрежней и др.) В табл. 18, 19, 20 приводятся данные по некоторым видам оборудования для изготовления стержней. Помимо этого могут использоваться формовочные машины, смесители для ХТС, ЖСС, вибростолы.

40

Таблица 18 Линии автоматические для изготовления стержней из песчаноглинистых смесей Габаритные Наиболь- ПроизвоМодель Наибольшие размеры линии, шая масса дительразмеры мм стержневого ящика, стержней, ность, съемов/ч кг мм Л9128Б5 630×500×300…445 16 25 5100×4100×3110 Л9128Б7 800×630×320…495 40 23 6050×4300×3330 Л9128Б9 1000×800×380…555 100 23 7000×4820×3530 ЛП013 630×500×300…445 16 23 20500×19620 ×3110 ЛП051 1000×800×380…555 100 23 14000×10500 ×3530

Таблица 19 Автоматизированные стержневые линии для массового и крупносерийного производства на базе пескодувных стержневых полуавтоматов с продувкой СО2 Габаритные Наибольшая ПроизводиМодель Наибольшие размеры линии, тельность, масса размеры мм съемов/ч стержней, кг стержневого ящика, мм 8000×5000×3500 90 16 Л16С 630×500×450 8500×5500×3700 90 40 Л40С 800×630×500 9500×6500×3700 60 100 Л100С 1000×800×560 13000×7000×3700 20 250 Л250С 1250×1000×750

41

Таблица 20 Автоматизированные стержневые линии для разносерийного производства на базе смесителей непрерывного действия для ХТС Габаритные Модель Наибольшие Наибольшая Производительность, размеры линии, мм масса размеры стержневого стержней, кг съемов/ч ящика, мм 20800×4220×3640 90 16 630×500×450 Л16Х 23000×4600×3640 90 40 800×630×500 Л40Х 16080×6060×3300 60 100 1000×800×560 Л100Х 1770×13200×3260 20 250 Л250Х 1250×1000×700 54000×15000×4225 10 600 Л600Х 1600×1250×750 На базе приведенных в табл. 20 линий можно спроектировать стержневые линий с другой производительностью и габаритами, рассчитав необходимые технические данные отдельных участков линий и производительность смесителя. Для изготовления мелких (до 10 кг) стержней из ХТС можно использовать комплект оборудования УС-6. Крупные стержни из ЖСС изготавливаются на линиях Л600Ж, параметры которой аналогичны линии Л600Х. Количество стержневых машин или линий, необходимых для выполнения программы, рассчитывается по формуле

n=

A ⋅ kН Tд ⋅ q

,

(18)

где А – годовое количество съемов с учетом брака, числа гнезд в ящике; kн – коэффициент неравномерности потребления стержней (kн = 1,1…1,3); Тд – годовой действительный фонд времени работы оборудования, ч; q – часовая производительность стрежневого оборудования, съемов/ч. В проекте принимается число стержневых машин или линий, отличное от расчетного, так как учитывается коэффициент загрузки оборудования. Рекомендуемый коэффициент загрузки – 0,70…0,85; при этом коэффициент загрузки стержневого оборудования должен быть ниже или равен соответствующему коэффициенту для формовочного оборудования. Для повышения прочности, газопроницаемости стержней применяется сушка; так же необходимо осуществлять сушку противопригарных

42

покрытий на водной основе, если стержни изготавливаются из смесей, не требующих сушки. Сушка может производиться в камерных, этажерочных, тележечных сушилах периодического действия, либо в различных конвейерных сушилах непрерывного действия. В случае различных технологических процессов в стержневом отделении следует распределить стержни по сушилам с учетом размеров и требуемого времени сушки. Расчет количества сушил производится по формулам для конвейерных сушил [3]

n=

S ⋅ t ⋅ l ⋅ kH ς ⋅ n ⋅ Tд ⋅ Lk ⋅ η ,

(19)

n=

V ⋅ t ⋅ kH Vc ⋅ Tд ⋅ η ,

(20)

для камерных сушил

где S – площадь сушильных плит на годовую программу, м2; t – время цикла сушки, ч; l – расстояние между этажерками, м; ζ – площадь одной полки этажерки, м2; n – число полок на этажерке; Tд – действительный фонд времени работы сушила, ч; Lк – длина конвейера в зоне сушила, м; η – коэффициент заполнения объема сушила; V – годовой объем стержней (с учетом брака и поломок), м3; Vс – объем сушил, м3. kн – коэффициент неравномерности. Пользуясь формулой (19) можно определить необходимую длину проходного сушила, встроенного в комплексную линию; из формулы (20) можно рассчитать необходимый объем камерного сушила. В составе стрежневого отделения проектируются участки изготовления каркасов, приготовления противопригарных покрытий, комплектовки стержней, оперативного хранения стержневых ящиков и стержней, получения углекислого газа (при необходимости), кладовые вспомогательных материалов. Площадь участков оперативного хранения оснастки и стержней составляет по 10 -15 % от площади отделения.

43

Величина площади стержневого отделения зависит от серийности производства, габаритов стержней и установленного оборудования. В цехах массового и крупносерийного производства с использованием автоматических и механизированных линий площади стержневых отделений составляют 50-100 % от площади формовочного отделения. При изготовлении стержней на плацу расчет площадей может производиться по количеству рабочих мест. По укрупненным показателям площадь на одно рабочее место составляет для мелких стержней – 6 м2, средних 8 м2, крупных – 12 м2. Площадь каркасного отделения принимается в зависимости от мощности цеха: при мощности цеха 10…20 тыс. т/год площадь участка равна - 15 …24 м2; при мощности 20…50 тыс. т/год – 24…120 м2. Нормы размеров пролетов стержневых отделений даны в [3]. 8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СМЕСЕПРИГОТОВИТЕЛЬНОГО ОТДЕЛЕНИЯ Смесеприготовительные отделения могут быть централизованными, когда в них приготавливаются все смеси для цеха, и специализированными, предназначенными для одного отделения (например, для автоматической формовочной линии). Следует учитывать, что современные технологические процессы изготовления форм и стрежней (из ЖСС, ХТС, ПСС) предусматривают приготовление смесей непосредственно на рабочих местах. В смесеприготовительных отделениях приготавливают различные виды песчано-глинистых смесей, а также базовые смеси (полупродукты) для дальнейшего введения в них специальных добавок. Основными компонентами песчано-глинистых смесей являются оборотная смесь, кварцевый (или другой) песок, бентонит или формовочная глина, добавки. По назначению смеси бывают едиными, облицовочными и наполнительными. Составы формовочных и стержневых смесей принимаются по технологическим картам или по справочникам в зависимости от марки сплава, массы и сложности отливок и других факторов. Общий расход смесей на годовую программу определяется по данным формовочных и стержневых отделений и рассчитывается раздельно по видам смесей.

44

При проектировании смесеприготовительных и стержневых отделений фигурирует обычно масса уплотненной смеси; в смесеприготовительном отделении готовится неуплотненная смесь. Поэтому следует учитывать разницу в плотности неуплотненной смеси с кварцевым песком - 1,25 т/м3, уплотненной встряхиванием – 1,65 т/м3, уплотненной прессованием под высоким давлением – 1,8 т/м3; плотность ХТС на кварцевом песке принимается 1,50-1,55 т/м3; ЖСС с жидким стеклом – 1,4 т/м3. Расчет необходимого расхода смесей производится по видам и по размерам форм и стержней; и только при отсутствии этих данных пользуются средними нормами расхода смесей на 1 т годных отливок в зависимости от их массы ([3] , табл. 30). При расчете расхода формовочных смесей по размерам форм следует учитывать объем формы, занятый отливками и стержнями. Пример расчета приведен в форме 10. Форма 10 Расчет расхода формовочных смесей Выпуск в год Объем Объем, м3/год Размер Годовой формы, отливок, форм, одной всех расход В том числе мм т шт формы, форм металластержней смеси смеси, т м3 800×700× 18000 360000 0,336 120960 3900 3756 113304 200000 300/300 Примечания: 1. Данные для расчетов взяты из расчетов соответствующих отделений, включая брак форм, отливок и стержней. 2. При необходимости выделяется облицовочная и наполнительная смеси. Если нет точных данных, то количество облицовочной смеси составляет 30-50 % от общего расхода. Зная составы и расчётный годовой расход формовочных и стержневых смесей, составляют форму состава и расхода компонентов (форма 11).

45

Форма 11

т/год

%

т/год

%

т/год

%

т/год

%

с учетом потерь

расчетный

тип

Состав смесей и расчёт расхода компонентов Смеси Расход компонентов расход, т/год оборотная кварцевый регенерат связующее 1 смесь песок

Результаты расчетов формы 11 используются в расчётах складов формовочных материалов и оборудования для подготовки исходных материалов и смесей. Выбирая тип смесителя, следует помнить следующее: - смесители с вертикальными катками применяются для приготовления высококачественных смесей (песчано-глинистых и других ПСС); - смесители с горизонтальными катками – для приготовления единых и наполнительных песчано-глинистых смесей при формовке всырую, и особенно в крупносерийном и массовом производствах; - смесители лопастные (одновальные, двухвальные) непрерывного действия желобчатого типа – для приготовления ХТС, ЖСС; - смесители лопастные барабанного типа – для приготовления ЖСС, цементных смесей. Необходимое количество смесителей для приготовлении смеси рассчитывается по формуле

n=

⋅ ⋅

,

(21)

где n – расчетное число смесителей; Ру – годовой расход уплотненной смеси, т; q – производительность смесителя, т/ч; kн – коэффициент неравномерности, (kн = 1,1…1,3); Тд – действительный фонд времени, ч. Коэффициент загрузки смесителей не должен превышать коэффициент загрузки формовочного оборудования. Следует учитывать, что производительность смесителей зависит от состава приготовляемой смеси и определяется необходимым временем

46

перемешивания всех компонентов смеси (продолжительность цикла приготовления смеси). В табл. 21, 22, 23 приводятся данные о некоторых типах смесеприготовительного оборудования. Таблица 21 Смесители литейные чашечные (бегуны) для приготовления формовочных и стержневых смесей Основные параметры Наименование Модель ПроизвоГабариты, Объем Продолмм замеса, жительность дительность, 3 3 (с дозирующим /ч цикла, мин м ми устройствами)

Смеситель литейный чашечный периодического действия с вертикальновращающимися катками Смеситель литейный чашечный периодического действия центробежный с горизонтальновращающимися катками Смеситель литейный чашечный непрерывного действия сдвоенный

15101

0,3

2…10

9…1,5

15102

0,5

2…10

15…2,4

15104М

1,1

2..10

30..4,8

15107

2,0

2…10

60…9,6

15108

3,7

2…10

110…18,0

15326

1,0

1…4

60…12

15328

1,6

1…4

96…18

15204

1,0×2

2…4

60…30

15207

2,0×2

2…4

120…60

15208

3,7×2

2…4

220…110

2000×1865× 2895 2600×2000× 2650 3720×3650× 5250 4830×4270× 3520 5500×4800× 6310 5100×4800× 6298 6300×4875× 6685

13000×8050 ×74000 18360×4890 ×7050 20700×5400 ×6800

47

Таблица 22

6700×46500×6770 5,45

51

8

Габаритные размеры

Производительность, т/час

Мощность, кВт

19114М 750

Продолжительность цикла, мин

Установка стационарная периодического действия для ЖСС - непрерывного действия - непрерывного действия Установка непрерывного действия для ПСС стационарная

Масса замеса, кг

Тип

Модель

Установки для приготовления ЖСС и ПСС

19413

-

5..10 5560×5225×5217

-

15,4

19415

-

20..30 7500×6280×6365

-

34,0

19512

-

20

12800×5500× 7120

-

Таблица 23

3 40

4 1800

5 2950

6 240 240

7 12,6

19641

1,0

110

1200

180 ―

5,0

Мощность, кВт

2 19639

Модель

Угол поворота, град. первого/второго плеча

Наибольший радиус действия, мм

1 Смеситель стационарный непрерывного действия одножелобчатый двухвальный То же двухжелобчатый одноплечий с «вихревой» головкой

Высота разделочного лотка над уровнем пола, мм

Тип

Производительность, т/час

Установки для приготовления ХТС Краткая техническая характеристика

48

1 То же двухплечий с «вихревой» головкой

2 19653

3 2,5

4 1400

19655

6,3

1300

19657

16

1480

Окончание табл. 23 5 6 7 5,0 240 2250 240 7 2410 240 240 23,6 2850 240 240

Необходимая производительность смесителей для приготовления самотвердеющих смесей зависит от времени живучести смеси и определяется исходя из количества смеси и времени заполнения формы или стержня. В составе смесеприготовительного отделения определяется необходимое оборудование для подготовки материалов – установки для сушки песка и глины, приготовления глинистой суспензии, размола угля, охлаждения оборотной смеси и др. При компоновке смесеприготовительных отделений следует предусматривать помещения для пультов управления, КИП, экспресс лабораторий смесей, размещения вентиляционных установок и др. 9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБРУБНО-ОЧИСТНОГО ОТДЕЛЕНИЯ В общей трудоемкости изготовления отливок на долю финишной обработки приходится до 30 % и более, причем в очистных отделениях применяется наибольшее количество ручного труда. Очистные работы трудно поддаются автоматизации, поэтому при проектировании обрубноочистных отделений нужно особое внимание уделять последним достижениям науки и техники, использовать новое совершенное высокопроизводительное оборудование. Выбивка отливок из форм осуществляется при высоких температурах (400-600°С), поэтому при проектировании следует предусматривать необходимые мероприятия для охлаждения отливок до температуры 4570°С: охлаждение отливок на пластинчатых, подвесных конвейерах, складирование на отведенных для охлаждения площадях и др. Время охлаждения зависит от вида сплава и массы отливок и составляет от 1 ч (для мелких отливок) до нескольких суток (для крупного и тяжелого литья) ([3], с. 161). При проектировании очистных отделений все литье разбивается на технологические потоки (исходя из групп отливок по массе) и для каждого

49

свыше 5000

1000… …5000

500… …1000

100… …500

до 100

потока назначается основной технологический процесс. Расчет оборудования ведется для каждого потока. Финишная обработка отливок включает следующие операции: выбивку стержней, удаление литников, выпоров, прибылей, очистку поверхности отливок; удаление заливов, приливов и других неровностей поверхности; разделку дефектных мест с целью подготовки их под заварку; исправление дефектов, зачистку, термическую обработку. Возможности и область применения оборудования и инструмента на этих операциях приведены в табл. 24-27. Выбор способа, оборудования и инструмента зависит также от серийности производства, габаритов, сложности отливок и ряда металла. Таблица 24 Область применения оборудования для удаления стержней Масса отливок, кг Остаточная прочность Оборудование стержня, мПа Выбивная решетка: - стационарная + + + + + до 0,5 -транспортирующая + + то же Галтовочный + до 1,0 барабан Гидрокамера + + + + до 1,0 Электрогидроуста+ + + + + 1,5 и свыше новка Дробеметные установки с совмещением операций удаления стержней и очистки поверхности: - барабаны + + − − − то же - камеры − + + + + то же Пневматический + + + + + без ограничений молоток Примечание: «+» - оборудование может быть рекомендовано для выполнения технологической операции; «−» - использование нецелесообразно или нет такого оборудования для данной группы отливок по массе.

50

Таблица 25 Область применения огневых способов для удаления литников, выпоров, прибылей Чугун Медные АлюминиеСталь сплавы вые сплавы Способ огневой резки углеро- легиродистая ванная Газокислородный + − − − − Воздушно-дуговой + + + + − Плазменный + + + + + Таблица 26 Область применения оборудования для очистки поверхности отливок Масса отливок, кг Оборудование до 20 20… 100… 500… 1000… свыше 100 500 1000 5000 5000 Галтовочный барабан: - периодического + + действия до 40 + -непрерывного действия Виброустановки + Барабаны дробеметные + + до 400 -периодического действия + - непрерывного действия Камеры дробеметные + + + + - периодического действия + + + + + - непрерывного действия + + Газовая очистка (газокислородным пламенем)

51

Таблица 27 Область применения оборудования и инструментов для зачистки отливок Масса отливок, кг Оборудование и инструмент до 20 20… 100… 500… 1000… свыше 100 500 1000 5000 5000 1 2 3 4 5 6 7 + + + + + Виброзащищенный пневматический рубильный молоток + + + + + Пневматические и электрические ручные шлифовальные машины 1 2 3 4 5 6 7 Обдирочношлифовальные станки: -стационарные + -подвесные + + + + + Зачистные автоматы и + + полуавтоматы + + + Гидрофицированнные обдирочношлифовальные комплексы + + + + Огневая зачистка (воздушно- дуговая, плазменная) Примечание. Ручной механизированный инструмент и огневые способы зачистки могут быть распространены и на другие весовые группы. Далее в табл. 28…34 приведены расчетные технические характеристики по некоторым моделям оборудования для удаления стержней, очистки поверхности, зачистки и обрубки отливок.

52

Таблица 28

1 37113 37116 37123 37126 Примечание.

Производительность, т/ч

Грузоподъемность тележки, т

Модель

Внутренние размеры камеры (в плане), м

Камеры гидравлические периодического действия Габаритные размеры, мм

Масса, т

2 3 4 5 6 80,0 10300×9000×6500 4,5×4,5 50 3-6,5 90,0 6×6 100 3,6-9,0 12500×6700×6000 105,0 9×4,5 50×2 3-6,6 13000×13000×5700 120,0 3,6-9 13400×12500×6000 12×6 100×2 Чем выше остаточная прочность смеси, тем ниже производительность гидрокамеры. Таблица 29

Установки электрогидравлические Характеристика Модель Наиболь- Производи- Габаритные шая тельность, размеры, мм масса т/ч в плане загрузки, по чугуну т по стали 1 2 3 4 5 8000×5699 3,0/2,5 2,5 36121А Тупиковая 17000×9500 4,7/3,6 8,0 периодического 36131А 21100×10000 6,5/4,0 25 36141А действия 5,0/4,0 2,5 36212 Проходная 11000×4800 8,0/5,0 5,0 периодического 36213 15900×6200 9,0/6,0 10,0 36214 действия 26000×10000 12,3/8,0 20,0 36215 32000×13000 16,0/19,0 40,0 36216 36313 0,315 9,0/6,0 12500×9000 Конвейерная непрерывного действия для работы с пластинчатым конвейером

Мощность, кВт 6 74,0 210,0 150, 180,0 210,0 400,0 48,0

53

Окончание табл. 29 5 6 100,0 11000×8000 60,0 15000×10000 75,0 13600×10300 13900×10250 100,0

1 2 3 4 6,0/4,5 0,16 36412 Конвейерная 10,0/6,0 0,315 36413 непрерывного 12,5/8,0 0,63 36414 действия для 16,0/13,0 1,25 36415 работы с подвесным конвейером Примечание. Конвейерные камеры непрерывного действия предназначены для массового и крупносерийного производства.

Таблица 30 Наименование оборудования

Барабаны очистные галтовочные Расчетная Габаритные Масса, Модель Наибольт шая масса производи- размеры, мм очищаемой тельность, т/ч отливки, кг 41114 40 2,4 3930×1214 ×1635

Барабан очистной галтовочный периодического действия 41212 Барабан очистной галтовочный непрерывного действия

40

5,0

7646×2528 ×24400

15,2

Таблица 31 Барабаны очистные дробеметные непрерывного действия Габаритные Масса, Расчетная Модель Наибольшая т размеры, мм производимасса тельность, очищаемой т/ч отливки, кг 42322М 25 5,0-7,0 7600×4500×7200 30,0 314 40 5,0-6,0 6560×2550×2850 22,0

54

Таблица 32 Барабаны дробеметные периодического действия Расчетная Габаритные Масса, Наименование Модель Наибольт оборудования шая масса производи- размеры, мм очищаемой тельность, т/ч отливки, кг 4500×4500× 17,0 3,0-4,0 80 42213М Барабан 35,0 6050 6,0-8,0 400 42216М дробеметный 6000×6200× 11,7 2,5-3,0 40 42233М конвейерный 6050 для очистки 4500×4500 отливок ×6050 * То же для 4500×4500 17,5 42233 100 3,5-1,8 * 3,0 ×4500 очистки отливок 42236 500 8.0-4,0 6000×7000 и выбивки ×6000 стержней Примечания: *) Первое значение – производительность с предварительно выбитыми стержнями; второе – при содержании стержней в загружаемых отливках до 650 кг/т. 9. Все барабаны снабжены скиповыми подъемниками для загрузки отливок. Таблица 33 Камеры очистные дробеметные Габаритные Масса, Расчетная Грузонесущее Модель Назнат производи- размеры, мм устройство чение Грузо- тельность, Тип, т/ч размеры подъемотливок, ность, т мм 1 2 3 4 5 6 7 Камеры дробеметно-дробеструйные периодического действия 42634М Очистка Тележка 30 8,0-15,0 12500×1200 78 отливок 4000×1600 ×6720 42638М Очистка Тележка 2×50 8,0-14,0 20000×16000 202 отливок 4000×1600 ×9000

55

Окончание табл. 33 6 7 420

1 2 3 4 5 42639М Очистка Тележка 2×150 15,0-25,0 отливок 10000×6500 Камеры дробеметные периодического действия универсальные 3900×4850 42834 Очистка Подвеска 0,63 0,63 3,0-1,8 ×5530 Стол 0,4 Колокол 5500×5500 2,0 42846 Очистка Подвеска 6,0-6,5 ×6000 6,3 Стол 2,0 Выбивка Подвеска 2,5-3,0 6,3 Стол -очистка 1 2 3 4 5 6 Камеры дробеметные периодического действия универсальные 3,2 9,0 7600×5600×6000 42815М Очистка Подвеска 2,5 (42874) Выбивка -очистка 5,0 11,0 8000×6500×6000 42816М Очистка Подвеска 4,0 (42848) Выбивка -очистка 12,5 9,0 17000×9700 42817М Очистка Подвеска 4,0 ×7050 (42849) Выбивкаочистка Камеры дробеметные непрерывного действия с вращающимися подвесками (для массового производства) 42733 Выбивка Подвеска 0,315 9,0 15250×12000 ×6000 -очистка 42734 Выбивка Подвеска 0,63 10,0 12250×12000 ×6000 -очистка 42735 Выбивка Подвеска 1,25 11,0 12250×12000 ×6000 -очистка

13

25

7 40

50

67

98 99 100

56

Таблица 34 Оборудование для абразивной зачистки и обрубки отливок Наименование Модель Основная техническая Расчетная Габаритные оборудования характеристика производи- размеры, мм тельность, т/ч 1 2 3 4 5 2100×2100 0,15-0,25 М3-48 Диаметр круга 600 мм Станок 2100×2100 0,15-0,25 То же 150 мм М3-49 обдирочно1700×1500 шлифовальный М3-11В С двумя независимыми 0,25-0,4 абразивными кругами стационарный диаметром 600 мм (для зачистки мелких отливок) 0,6-0,7 3Е374 Диаметр круга 400 мм Станок обдирочно0,7-0,8 То же 500 мм 3Е375 шлифовальный подвесной 4300×2400 1,5-2,0 Наибольшие размеры 99910 Комплекс ×1900 отливки, мм механи1000×700×700 зированный для 6000×4640 1,7-2,5 То же 99911М абразивной ×2750 1200×1000×1000 зачистки 8200×4600 3,0-5,0 То же 99912М отливок ×2750 3000×1000×1000 4,0-6,0 6200×4600× 98516М Размеры отливок, мм Комплекс 3000 2000×1200×1200 механинаибольший диаметр зированный для для резания, мм -150 абразивной зачистки отливок РВДлДля отливок массой 1,0-1,5 4000×4000 и Камера с 1000 более 1000 кг более установкой воздушнодуговой резки

57

Кроме указанного в таблицах оборудования, может использоваться и другое, изготавливаемое промышленностью, или имеющееся на предприятии, или не стандартизированное. Помимо приведенного выше оборудования, в обрубно-очистных отделениях устанавливаются специальные звукоизолирующие кабины, оборудованные верстаками и поворотными столами, грузоподъемными средствами для кантовки отливок и набором виброзащищенного пневматического инструмента для обрубки, вырубки дефектных мест, зачистки отливок. Производительность такого рабочего места зависит от массы и материала отливок, вида формовочных и стержневых смесей, других технологических факторов и составляет от 0,3 до 3 т/ч. Расчет потребного количества каждого вида оборудования производится по технологическим группам отливок по формуле

n=

Q ⋅ kн Tд ⋅ ,

(22)

где Q – годовой выпуск отливок данного технологического потока, т; кн – коэффициент неравномерности, (кн =1,1…1,3); Тд– действительный годовой фонд времени, ч; q – расчетная производительность оборудования, т/ч. Для отливок из стали, ковкого чугуна и других сплавов в очистных отделениях предусматриваются участки для термической обработки отливок. Вид термической обработки обуславливается технологическими условиями на отливки. В массовом производстве и крупносерийном производстве применяются методические печи толкательного, конвейерного, элеваторного и туннельного типов, а в серийном и единичном производстве – камерные термические печи периодического действия. Возможно также использование шахтных электрических печей. Режим термической обработки отливок определяется по технологическим картам или справочникам. Необходимое количество термических печей и их типы определяются раздельно для каждого вида термообработки. Расчет количества печей производится по формуле

n=

Q ⋅ kн Tд ⋅ q

,

где Q – годовой объем отливок, подвергаемых термообработке, т; q – расчетная производительность термической печи, т/ч.

58

Производительность термической печи камерного типа определяется площадью пода, удельной нагрузкой на 1м2 площади, продолжительностью цикла термической обработки, и рассчитывается по формуле

q=

m⋅F , t

(23)

где m – удельная нагрузка на 1 м2 площади пода печи при высоте укладки отливок 1 м, т; F– площадь пода печи, м2; t – продолжительность цикла термообработки, включая время на загрузку и выгрузку печи, ч. В случае, если величина удельной нагрузки на 1 м2 площади пода не приведена в технической характеристике печи, можно воспользоваться средними данными из табл. 35 [7]. Таблица 35 Нормы удельной нагрузки на под камерных методических печей Удельная нагрузка, т/м2, при массе отливок, кг Материал Толщина отливок стенок до 100 св. 100 до св. 500 до св. 2000 отливок, 500 2000 мм Сталь <100 0,75-2,0 0,65-2,0 0,6-2,0 0,3-1,0 ≥ 100 2,0-3,0 2,03,0 2,0-3,0 1,0-2,3 Серый <100 0,5-1,5 0,5-1,5 0,7-2,0 0,5-1,5 чугун ≥ 100 1,5-2,0 1,5-3,0 2,0-3,0 1,5-2,5 Требуемое число термических печей или агрегатов непрерывного действия определяется также по формуле (22) на основании производительности печи, указанной в паспорте. В обрубно-очистных отделениях должны быть предусмотрены участки для контроля, разметки, исправления дефектов отливок методами холодной, горячей заварки, декоративной замазки и др. Для заварки предусматриваются горны для подогрева, выгораживаются специальные места с вентиляцией, защитными экранами. После заварки производится дополнительные зачистка, термическая обработка, для чего используется такое же оборудование с корректировкой производительности в большую сторону. Размеры пролетов и грузоподъемность кранов для обрубноочистных отделений приведены в ([3], с. 76; [4], с. 147).

59

10. ТРАНСПОРТ Выбор и расчет потребного транспортного оборудования производится по каждому отделению цеха, включая склады. При расчете кранов и кран-балок определяется длина и грузоподъемность, а их количество рассчитывается. Длина крана соответствует принятой ширине пролета, грузоподъемность - максимальной массе перемещаемого груза. Количество кранов, электротельферов, самоходных тележек, кран-балок определяется по формуле

=

⋅

⋅τ⋅α ⋅

,

(24)

где Q – годовое количество поступающих грузов, т; В – количество перемещений груза в пролете; Тд – действительный годовой фонд времени, ч; τ – средняя продолжительность одного перемещения, ч; m – средняя масса перемещаемого груза, т; α – коэффициент неравномерности поступления и выдачи материалов (τ =1 , 5 … 2 , 0 ) . В зависимости от условий работы предусматривается оДИН кран на 30-50 м пролета цеха. Для ленточных и пластинчатых транспортеров вычисляется их ширина, длина и мощность мотора ([3], [8]); для цепных подвесных и толкающих конвейеров - производительность ([3], [8], [13]); для пневмотранспорта - диаметр трубопровода ([3], [12], [13]). Устанавливается также потребность в безрельсовом транспорте – электрокарах, автопогрузчиках, автомашинах. Для этого должны быть определены массы транспортируемых грузов и расстояния, на которые они поставляются.

60

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Зайгеров И.Б. Машины и автоматизация литейного производства. – Минск: Высшая школа, 1969. – 493 с. 2. Селянин С.Ф. Проектирование литейных цехов: Учеб. пособие. – Кемерово: Кузбасский политехнический институт, 1983. – 73 с. 3. Основы проектирования литейных цехов и заводов /Л.И.Фанталов, Б.В. Кнорре. С.И.Четверухин и др. Под ред. Б.В. Кнорре. -2-е изд. Перераб. – М.: Машиностроение, 1979. – 376 с. 4. Типаж технологического оборудования для литейного производства на 1986-1990 гг.- М.: Машиностроение, 1985. – 111 с. 5. РД2 Н83-56-87. Реконструкция и техническое перевооружение чугунолитейных цехов. Выбор технологических процессов, материалов и литейного технологического оборудования. – М.: ВНИИТЭМР, 1988. – 175 с. 6. Логинов И.З. Проектирование литейных цехов. – Минск: Вышейшая школа, 1975. – 315 с. 7. Проектирование машиностроительных цехов и заводов. Т.2: Проектирование литейных цехов и заводов. / Под ред. В.М.Шестопала. – М.: Машиностроение. 1974. – 295 с. 8. Горский Л.И., Геллер Р.Л. Расчеты машин литейного производства.М.: Машиностроение, 1989. – 263 с. 9. Матвеенко И.В., Тарский В.Л. Оборудование литейных цехов. – М.: Машиностроение, 1985. – 399 с. 10. Сафронов В.Я. Справочник по литейному оборудованию. – М.: Машиностроение, 1985. – 319 с. 11. Аксенов П.Н. Оборудование литейных цехов.- М.: Машиностроение, 1977. – 352 с. 12. Серебряков В.В., Фишкин Ю.Е. Механизированное изготовление стержней в литейном производстве. – М.: Машиностроение, 1987.-286 с. 13. Технологическое оборудование литейных цехов: Задания на курсовой проект. Метод. указания к выполнению курсового проекта /Сост. Зинин Ю.Н. – СПб.: СЗТУ, 2002. - 58 с.

61

СОДЕРЖАНИЕ 1. Общие положения …………………………………………………… 3 2. Производственная программа……………………………………….

5

3. Режим работы цехов ………………………………………………… 10 4. Фонды времени ……………………………………………………… 11 5. Проектирование формовочно-заливочно-выбивного отделения … 13 6. Проектирование плавильного отделения …………………………. 25 7. Проектирование стержневого отделения ………………………….. 38 8. Проектирование смесеприготовительного отделения ……………. 44 9. Проектирование обрубно-очистного отделения…………………… 49 10. Транспорт ……………………………………………………………. 60 Библиографический список………………………………………………. 61

Редактор И.Н.Садчикова Сводный темплан 2005 г. Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.97 Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11.03 от 21.11.2003 г. _________________________________________________________________ Подписано в печать. Формат 60x84 1/16 Б. кн.-журн. П.л. . Б.л.. Издательство СЗТУ Тираж

Заказ

__________

Северо-Западный государственный заочный технический университет Издательство СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации университетов России 191186 Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д.5