Литейное производство

Плавка чугуна осуществляется в электродуговых печах ДС-12Н1, что обеспечивает получение жидкого сплава с минимальным количеством неметаллических и вредных составляющих. В качестве металла шихты применяют чушковый литейный чугун, стальной и чугунный лом, возврат собственного производства, стружка, ферросплавы. Чугунная и стальная стружка предварительно должны быть очищены от масел, эмульсии и механических примесей. Для повышения количества углерода добавляются лом графитовых электродов. Технологический процесс плавки включает в себя следующие операции: подготовка печи к плавке, которая в свою очередь заключается в осмотре печи, очистке шлака, ремонта разрушенной футеровки; загрузка шихты; плавка металла; доводка металла по химсоставу; скачивание шлака; слив металла. Замер температуры жидкого металла производится термопарой погружения ПТПР-91 ТУ 311-0226258.018-91. Выпуск металла из печи осуществляется в стопорный ковш, который перед этим предварительно подсушен и нагрет до температуры 500-600°С. Вместимость ковша составляет 3 т. Ковш такой конструкции обеспечивает хорошее задержание шлака в процессе заливки. В зависимости от конфигурации и толщины стенки чугунных отливок принимают следующие значения температуры заливки, °С: - для толстостенного машинного литья – 1250-1270, - для среднего машиностроительного литья – 1300…1320, - для тонкостенного литья – 1350-1400. Далее ковш с расплавленным металлом транспортируется с помощью мостового крана и устанавливают на заливочное устройство. Замер температуры металла производим оптическим пирометром типа «Проминь» (модель 1990 или 2015) или ПТПР 91 по ТУ 311-0226258.018-91 и потенциометром ГСП-3 по ГОСТ 7164-78. Качество литых деталей зависит также от техники заливки. Поэтому с целью устранения возможности появления брака необходимо соблюдать следующие правила: - при заливке чаша должна быть заполненной, следует предотвращать падение уровня металла в чаше, которое может привести к завихрениям расплава и захвату воздуха в полость формы; - высота ковша над контрладом опоки должна быть минимальной: для небольших форм не более 150 мм, а для боьших форм не более 200-250 мм. При больших высотах кинетическая энергия струи металла, пробавая зеркало в чаше, будет оказывать влияние на расчетный расход литниковой системы;- необходимоподдерживать носок ковша в исправном состоянии; - емкость ковша подбирать такой, чтобы она несколько превышала емкость формы; - при заливке металла в форму следить, чтобы струя была непрерывной. Выбивка форм. Процесс выбивки отливок из литейных форм сопровождается большим выделением пыли, газов и теплоты. В современных литейных цехах операции выбивки отливок из форм механизируют, а по возможности и автоматизируют, т.е. используют установки, работающие без непосредственного участия рабочих. Процесс выбивки отливок из сырых песчано-глинистых форм можно рассматривать состоящим из двух этапов. На первом – извлечение отливок вместе со смесью из опок. На втором этапе – отливку отделяют от смеси. Выбивку форм отливки «Корпус» предлагается производить на выбивной решетке фирмы SCHENK (Германия) с размером рабочей зоны 1500 х 1000 мм, где предусмотрена возможность регулирования амплитуды и частоты встряхивания полотна решетки, а также дополнительное устройство для надежного разбивания комьев спекшейся смеси. Обрубка. Одной из самых тяжелых и трудоемких технологических операций в литейном производстве является обрубка и зачистка отливок. При обрубке отделяют элементы литниковой системы, заливы по разъему формы, контуру знаков и в окнах, а также всевозможные неровности поверхностей отливки. Обрубку питателей на отливке «Корпус» производим на специальном приспособлении на прессе. Очистка. Для данной отливки предлагается проходная дробеметная установка TR4-12, барабанного типа производительностью до 12 т/ч. Установка оснащена двумя дробеметами, системой рекуперации (очистки и отбора пригодной к повторному использованию дроби), виброконтейнером подачи и выгрузки заготовок, а также контрольной панелью управления с монитором. Данная установка позволяет очищать отливки сразу с нескольких конвейеров. Подающий виброконвейер не изменяет свою производительность при любой конфигурации деталей. Один из основных узлов машины – пластинчатый барабан специальной конструкции. Принцип работы барабана в этом типе машин позволяет одновременно обрабатывать детали разных групповых форм. Дробеметы с изогнутыми лопатками по сравнению с прямыми формируют пятно контакта большей площади, а также большую начальную скорость дроби. Термообработке отливка «Корпус» из СЧ 20не подвергается. Возможные виды брака и предусмотренные меры по их предупреждениюДефекты делят на две группы – неисправимые и исправимые. Неисправимые дефекты исправить невозможно или невыгодно (свыше 70% от стоимости отливки). По классификации ГОСТ 19200-80 все литейные дефекты разделены на пять групп: 1) несоответствие геометрии – 14 дефектов; 2) дефекты поверхности – 13 дефектов; 3) несплошности в теле отливки – 16 дефектов; 4) включения – 3 дефекта; 5) несоответствие структуре. Наиболее вероятные дефекты отливки «Корпус». Газовые раковины – пузыри воздуха или газов, которые остались в теле отливки после ее формирования в литейной форме. Образуются из-за недостаточной газопроницаемости и повышенной влажности формовочных смесей, чрезмерно плотной набивке смеси, низкой температуры заливаемого в форму расплава. Песчаные раковины – чаще всего открытые, различной формы пустоты в теле, частично или целиком заполненные формовочной смесью. Образуются из-за разрушения или обвала отдельных частей формы при заливке, что является следствием неравномерной набивки смеси. Несоответствие массы заданной чертежом, возникает вследствие деформации формы при заливке. Заливы – возникают по разъему формы вследствие изношенности опок, их коробления, плохого крепления формы во время ее сборке. Перекос в отливках образуется при небрежной сборке, смещения или неправильной центровки опок, износ втулок и штырей, несоотвествие знаковых частей стержня на модели и в стержневом ящике. Пригар – прочное соединение поверхности отливок с формовочной или стержневой смесью. Образуется вследствие недостаточной огнеупорности формовочных материалов, их засоренности вредными примесями, плохого качества литейных красок, недастаточного уплотнения формы. Методы исправления дефектов - заделка замазкой типа Leo-Т и заваркой. Техника безопасности и охрана окружающей среды на участках литейного цехаОсновные технологические операции и выбросыВ плавильных отделениях выполняют операции, связанные с подготовкой печей к работе, плавкой в них шихты, выпуском расплавленных литейных сплавов (расплавов) из печей и их металлургической обработкой (дегазацией, рафинированием, модифицированием и др.). Операции плавки шихты в печах сопровождается выделением конвекционной и лучистой теплоты, а также вредных газов (оксида углерода СО, серинистогоингидрида SO2, оксида азота и др.) Обычно пыль, собранная в системе газоочистки, содержит высокий процент различных метало, в том числе и тяжелых. Они являются токсичными соединениями и могут выщелачиваться, что требует особой осторожности при дальнейшей переработке и возможном размещении пыли на полигоне. Таблица 8. Химический состав пыли, задержанной в фильтре при плавке чугуна в ЭДП ВеществоВ виде% масс.Fe2+FeO8,75Fe3+Fe2O341,2SiSiO234,9MgMgO5,0AlAl2O34,7MnMnO28,0CaCaO1,4Таблица 9. Химический состав пыли, выделившейся при плавке в ЭДП ВеществоВ виде% масс.Fe3+Fe2O352,5SiSiO22,6MgMgO1,9ClCl1,2MnMnO4,4CaCaO14,4-Потери при прокаливании4,3ZnZnO16,3NaNa21,5Баланс100При выплавке чугуна в электродуговых печах в атмосферный воздух выбрасываются: пыль SiО2 (20-70%), оксид железа, оксид углерода, диоксид азота. При емкости печи 12,0 тонны, производительности печи 5,1 т/ч выделения загрязняющих веществ: SiО2 - 6,9 кг/ч или 1,4 кг/т FeО – 36,9 кг/ч или 7,2 кг/т СО – 6,6 кг/ч или 1,3 кг/тNO2 – 1,32 кг/ч или 0,26 кг/т.В соответствии ГН2.1.6.13338-03 «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест » гигиенические нормативы для объектов окружающей среды: - оксид алюминия (Al2O3): ПДКСС – 0,01мг/м3, класс опасности – 2; - оксид железа (Fe2O3): ПДКСС – 0,04мг/м3, класс опасности – 3; - оксид кальция (CaO): ОБУВ– 0,3мг/м3, класс опасности – не установлен;- оксид магния (MgO): ПДКмр – 0,4мг/м3, класс опасности – 3; - оксид марганца (MnO): ПДКмр – 0,01мг/м3, класс опасности – 2; - диоксид кремния аморфный (SiO2): ОБУВ – 0,02мг/м3, класс опасности – не установлен; - оксид серы (SO2): ПДКмр – 0,5мг/м3, класс опасности – 2; - оксид углерода (СO): ПДКмр – 5,0 мг/м3, класс опасности – 2; - диоксид азота (NO2): ПДКмр – 0,2мг/м3, класс опасности – 2; Мероприятия по оздоровлению условий трудаСоздание здоровых условий труда в плавильных отделениях обеспечивается устройством вентиляции и проведением комплекса следующих мероприятий. Наиболее предпочтительными системами являются: сочетание прямого отсоса через 4-е отверстие (в случае трех электородов) и системы навесных зонтов (или помещение печи в кожух) в случае ДСП-12 кожух входит в стандартную комплектацию. 4-е отверстие должно улавливать практически все организованные выбросы, образующиеся в процессе плавки и рафинирования. Этот тип прямого отсоса для улавливания организованных выбросов является наиболее прогрессивным. Он может применяться и при внепечной обработке чугуна. Рис.8. Электропечь ДСП-12,0: 1 – свод; 2 – кожух; 3 – рабочее окно; 4 – механизм перемещения электродов; 5 – механизм наклона печи; 6 – футеровка ванны; 7 – желоб сливной В системе навесных вытяжек один или несколько зонтов над печью улавливают дымы на всех этапах процесса плавки (до 90% организованных выбросов, а также неорганизованные выбросы ЕС ДСП, 1994). При сочетании с системами прямой экстракции эффетивность улавливания увеличивается до 98%. Зонты также устанавливаются для улавливания выбросов, возникающих в установках внепечной обработки чугуна, загрузочных ковшах и конвейерах. Кожухи печи обычно включают в себя печь и некоторое рабочее пространство перед загрузочным окном. Обычно отходящие газы отделяются наверху одной из стен кожуха печи, а кондиционированный воздух вводится через отверстия в рабочем полу. Эффективность улавливания выбросов кожухами аналогична эффективности, достигаемой с помощью системы вытяжных зонтов и газоотводящих отверстий, или обычно немного выше. Положительный эффект кожуха печи приводит к уменьшению среднего уровня звукового давления до 10-20 дБ (А) [2]. Техника безопасности и охрана окружающей средыБезопасность труда в плавильных отделениях обеспечивается правильной эксплуатацией плавильных печей и подъемно-транспортного оборудования, точным соблюдением технологических режимов шихтовки, подготовки печей к работе и плавки шихты. Нарушение этих условий может привести к серьезным авариям, взрыву и выводу из строя оборудования, стать причиной очень серьезных травм вагранщиков и работающих рядом людей. Учитывая это, в плавильных отделениях литейных цехов проводят следующий комплекс мероприятий: - для снижения загазованности и предупреждения возможности взрыва вагранки снабжают пылеочистными устройствами и системами дожигания отходящих колошниковых газов; - процессы шихтовки и загрузки шихты в плавильные печи выполняются специальными автоматически действующими механизмами; - при ремонте плавильных печей температура в рабочем пространстве печи не должна превышать 50°С, для освещения используют только низковольтные (12 В) переносные лампы с бронированным проводом и защитной сеткой, после каждого ремонта тщательно контролируют качество его выполнения и полноту просушки футеровки рабочего пространства желобов плавильных печей; - процессы металлургической обработки литейных сплавов должны осуществляться в точном соответствии с требованиями особой производственной инструкции; - безопасность выдачи расплава из плавильных печей достигается тщательной подготовкой и просушкой футеровки желобов и разливочных ковшей; - особое внимание обращают на состояние полов участков разливки и подготовку инструментов, так как ожоги рабочих чаще всего происходят искрами и брызгами расплава, образующимися при соприкосновении расплава с влагой пола, с влажным или ржавым инструментом; - основным мероприятием по предупреждению травматизма в плавильных отделениях является снабжение рабочих специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты. Особая осторожность в соблюдении правил техники безопасности требуются при выпуске расплавленного металла из печей. При выполнении этой операции необходимо очистить площадку перед желобом от посторонних людей, убедиться в готовности ковшей к приемке расплава, установить ковш точно под желоб так, чтобы струя расплава не лилась мимо ковша или на его борт.Заполнять ковш расплавленным металлом следует не более чем на 7/8 его высоты и так, чтобы уровень расплава в нем был ниже кромки ковша не менее чем на 100 мм. Летку вагранки следует заделывать глиняной пробкой, закрепленной на конце стальной штанги длиной не менее 1,8 м, пробки должны изготовляться из глины нормальной влажности и иметь правильную форму усеченного конуса, при выпуске расплава и шлака запрещается стоять против летки или сбоку от нее. Список использованной литературыМеталлофосфатные связующие и смеси: Монография / Илларионов И.Е., Гамов Е.С., Васин Ю.П., Чернышев Е.Г.; Под общ.ред. Илларионова И.Е. – Чебоксары: Изд-во при чуваш. Ун-те, 1995 – 525 с.Технология литейного производства: литье в песчаные формы: Учебник для вузов / А.П. Трухов, Ю.А. Сорокин, М.Ю. Ершов и др.; Под общ.ред. А.П. Трухова. – М.: Академия, 2005. – 528 с. Могилев В.К., Лев О.И. Справочник литейщика: Справочник для профессионального обучения рабочих на производстве. – М.: Машиностроение, 1988. 272 с. Гуляев Б.Б. Теория литейных процессов. Учебное пособие для вузов. Л., «Машиностроение», 1976. – 216 с. Кукуй Д.М., Скворцов В.А., Эктова В.Н. Теория и технология литейного производства. Мн.: Дизайн ПРО, 200. -+ 416 с. Технология изготовления отливок: Учебное пособие / А.Ф. Вязов и др.; М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – 68 с. Технология литейного производства. Учеб./Б.С. Чуркин, Э.Б. Гофман, С.Г. Майзель и др.; Под ред. Б.С. Чуркина. – Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. ун-та, 2000. – 662 с. Рыжиков А.А. Технологические основы литейного производства. Уральский политехнический институт, 520 с. Справочник литейщика. Под общ.ред. Н.Н. Рубцова. ГНТИМЛ, Москва, 1962. – 520 с.Степанов Ю.А. и др. Технология литейного производства. М.: Машиностроение, 1983. - 287 с.ГОСТ 3.1125-88. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок. Введ. С 01.01.89. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 19 с. Чернов Ю.И., Кизилов А.И. Справочник по литейной оснастке. ГНТИМЛ, Москва, 1961. – 400 с. Гиршович Н.Г. Чугунное литье. ГНТИМЛ, Москва, 1949. – 400 с. И.Е. Илларионов, И.А. Стрельников, Н.В. Петрово, А.Ф. Журавлева, А.А. Моляков. Некоторые вопросы и особенности применения металлофосфатных смесей для получения отливок из черных металлов и сплавов. Чебоксарский политехнический институт (филиал) Московского государственного открытого ун-та им. В.С. Черномырдина