Аннотация

Реконструкция цеха точного литья ООО «ЧТЗУралтрак» на годовой выпуск 2500 тонн отливок из углеродистой стали.  –107с. Библиография литературы – 12 наименований, 10 листов чертежа ф. А1.

В дипломном проекте поведена реконструкция цеха точного литья ООО «ЧТЗУралтрак» на годовой выпуск 2500 тонн отливок из углеродистой стали.

В соответствии с производственной программой выбрано и рассчитано оборудование модельного, изготовления оболочек форм, прокалочнозаливочного и термообрубного отделений, с помощью которого можно достичь заданной производительности цеха.

Advertisement
Узнайте стоимость Online
  • Тип работы
  • Часть диплома
  • Дипломная работа
  • Курсовая работа
  • Контрольная работа
  • Решение задач
  • Реферат
  • Научно - исследовательская работа
  • Отчет по практике
  • Ответы на билеты
  • Тест/экзамен online
  • Монография
  • Эссе
  • Доклад
  • Компьютерный набор текста
  • Компьютерный чертеж
  • Рецензия
  • Перевод
  • Репетитор
  • Бизнес-план
  • Конспекты
  • Проверка качества
  • Единоразовая консультация
  • Аспирантский реферат
  • Магистерская работа
  • Научная статья
  • Научный труд
  • Техническая редакция текста
  • Чертеж от руки
  • Диаграммы, таблицы
  • Презентация к защите
  • Тезисный план
  • Речь к диплому
  • Доработка заказа клиента
  • Отзыв на диплом
  • Публикация статьи в ВАК
  • Публикация статьи в Scopus
  • Дипломная работа MBA
  • Повышение оригинальности
  • Копирайтинг
  • Другое
Прикрепить файл
Рассчитать стоимость

Дано описание технологических процессов выплавки стали, изготовления форм, а также термической обработки отливок. Проведены расчеты гидролиза этилсиликата, шихтовых материалов, площадей складов для хранения нормативного запаса шихтовых и формовочных материалов.

В технологической части проекта разработана и рассчитана технология изготовления отливки «крестовина» по номенклатуре реконструированного цеха.

Экономическая часть дипломного проекта представляет собой совокупность технико–экономических расчетов, экономического анализа и выводов о целесообразности и эффективности реконструкции.

В специальной части проекта рассмотрен способ повышения «горячей» прочности керамических оболочек и ускорения процесса сушки форм.

В разделе безопасность жизнедеятельности произведён анализ производственных, экологических и техногенных опасностей, разработан комплекс мер для обеспечения охраны труда и безопасности жизнедеятельности.

Внимание! 
Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №3386, цена оригинала 1000 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word

Содержание

Введение…..……………………………………………………………………..…8

1 Проектнотехнологические решения…………………………………………9

1.1 Структура цеха литья по выплавляемым моделям…………………………9

1.2 Производственная программа………………………………………………10

1.3 Выбор режима работы цеха и фондов времени……………………………10

1.4 Расчет производственных отделений цеха…………………………………11

1.4.1 Модельное отделение……………………………………………………..11

1.4.2 Отделение изготовления оболочек форм…………………………………22

1.4.3 Прокалочнозаливочное отделение……………………………………….29

1.4.4 Термообрубное отделение……………………………..………………….34

1.4.5 Расчет складов цеха……………………………………………….…….…36

1.4.6 Вспомогательные отделения и участки цеха………………………..…..38

1.5 Внутрицеховой транспорт…………………………..………………………39

2 Технология изготовления отливки «крестовина»………………………..…41

2.1 Анализ технологичности изготовления отливки «крестовина»………….41

2.2 Выбор положения отливки в прессформе и определение

поверхности разъема…………………………………………………….42

2.3 Разработка конструкции и расчет литниковопитающей системы….…42

2.4 Разработка конструкции прессформы…………………………………….45

2.5 Изготовление литейных керамических форм………………………..……47

2.6 Технология плавки стали……………………………………………………51

2.7 Разработка технологий заливки форм, охлаждения, очистки,

термообработки и обрубки отливок……………………………………….…………53

2.8 Разработка системы контроля техпроцесса и качества отливок…………54

3 Ускоренное изготовление керамических форм с повышенными прочностными характеристиками…………………………………………………………56

3.1 Повышение прочности керамики при прокалке……………………………56

3.2 Ускорение изготовления керамических оболочковых форм……………..60

4 Экономическое обоснование проекта……………………………………..…70

4.1 Изменение состава и стоимости машин и оборудования…………………70

4.2 Изменение состава основных фондов и амортизационных отчислений…71

4.3 Изменение потребности в материальноэнергетических ресурсах………72

4.4 Возвратные отходы………………………………………………………….73

4.5 Баланс использования времени одного производственного рабочего……74

4.6 Расчет среднесписочной численности и фонда заработной платы

рабочих базового цеха…………………………………………………………..78

4.7 Расчет среднесписочной численности и фонда заработной платы

остальных работников базового цеха…………………………………………..79

4.8 Ведомость среднесписочного количества работающих и фонда

заработной платы проектируемого цеха……………………………………….79

4.9 Смета расходов на содержание и эксплуатацию оборудования цеха……80

4.10 Смета цеховых расходов…………………………………………………..80

4.11 Себестоимость годовой программы и одной тонны годного литья…….81

4.12 Динамика техникоэкономических показателей работы

литейного цеха……………………………………………………….………….82

4.13 Показатели динамики основных производственных фондов цеха……..84

4.14 Эффективность работы спроектированного цеха………………………..84

5 Безопасность жизнедеятельности…………………………………………….86

5.1 Общая характеристика литейного цеха…………………………………….86

5.2 Анализ производственных и экологических опасностей…………………87

5.3 Техника безопасности……………………………………………………….87

5.3.1 Безопасность веществ и материалов………………………………………87

5.3.2 Безопасность производственных процессов и оборудования…………..91

5.3.3 Электробезопасность……………………………………………………….97

5.4 Пожаровзрывобезопасность…………………………………………………98

5.5 Промышленная санитария…………………………………………………..99

5.6 Влияние реконструкции на условия труда рабочих…………………….103

5.7 Охрана природной среды…………………………………………………104

5.8 Гражданская защита………………………………………………………104

Заключение……………………………………………………………….106

Литература……………………….………………………………….……107

Приложения

1 Графическая часть на 10 листах, ф. А1

2 Спецификации на 4 листах, ф. А4

3 Технологический процесс на 15 листах

Введение

Базой для реконструкции является цех точного литья ООО«ЧТЗУралтрак».

Целью дипломного проекта является реконструкция действующего цеха точного литья, то есть переоборудование и переустройство производства, без расширения имеющихся зданий и сооружений основного производственного назначения. При реконструкции цеха необходимо обеспечить высокий технический уровень и экономическую эффективность, максимально используя достижения науки и техники.

Промышленное применение литья по выплавляемым моделям обеспечивает получение из любых литейных сплавов сложных по форме отливок массой от нескольких граммов до десятка килограммов со стенками, толщина которых в ряде случаев менее 1мм, с шероховатостью от Rz = 20 мкм до Ra = 1,25 мкм (ГОСТ 2789 – 73) и повышенной точностью размеров (до 9 – 10го квалитетов). Возможности этого метода позволяют максимально приблизить отливки к готовой детали, а в ряде случаев получить литую деталь, дополнительная обработка которой перед сборкой не требуется. Вследствие этого резко снижаются трудоемкость и стоимость изготовления изделий, уменьшается расход металла и инструмента, экономятся энергетические ресурсы, сокращается потребность в рабочих высокой квалификации, в оборудовании, приспособлениях, производственных площадях /2/. Положительной особенностью данных способов литья является также возможность высокой степени автоматизации и комплексной механизации производства, улучшение санитарногигиенических условий труда /1/.

В связи с этим целесообразна реконструкция цеха точного литья с использованием передовых технологий и автоматизированного оборудования, что приведет к улучшению условий труда и к качеству изготовляемой продукции.

1 Проектнотехнологические решения

1.1 Структура цеха литья по выплавляемым моделям

Цехи литья по выплавляемым моделям различают по роду сплава, массе отливок, объему производства, серийности, степени механизации.

Реконструированный цех точного литья относится к цехам:

– по виду литейного сплава: стального литья;

– по массе отливок: среднего и крупного литья (0,1 – 0,99);

– по объему производства: со средним выпуском;

– по серийности производства: массового производства;

– по степени механизации: автоматизированный.

В состав цеха входят производственные отделения (участки), вспомогательные отделения (участки) и склады.

К производственным отделениям, где выполняется собственно технологический процесс изготовления отливок, относятся следующие:

– модельное;

– изготовления оболочек форм;

– прокалочнозаливочное;

– термообрубное.

К вспомогательным относят следующие отделения:

– подготовки формовочных материалов и шихты;

– ремонта прессформ и другой технологической оснастки;

– мастерские механика и энергетика;

– цеховая лаборатория;

– КПД.

К складам относят закрытые склады шихтовых, формовочных, горючих материалов, готовых отливок и т.д.

В цехе предусматривают также помещения санитарнобытового назначения, общественного питания, здравоохранения, культурного обслуживания, учебных занятий и общественных организаций, управлений /2/.

1.2 Производственная программа

В соответствии с темой дипломного проекта разработана точная производственная программа цеха на годовой выпуск 2500 тонн отливок из углеродистой стали (таблица 1.1). Данная программа предусматривает разработку технологических данных для каждой отливки и применяется при проектировании цехов крупносерийного и массового производства с устойчивой и ограниченной номенклатурой отливок (до 40 наименований).

1.3 Выбор режима работы цеха и фондов времени

Для цеха точного литья целесообразен параллельный режим работы (все технологические операции выполняются одновременно на различных производственных участках), так как реконструируемый цех – массового производства.

Бывают односменные, двухсменные трехсменные параллельные режимы работы. На основании работы передовых литейных цехов применяется наиболее рациональный и эффективный режим работы цеха – двухсменный с третьей подготовительной сменой, т.е. третья смена отводится для профилактики и ремонта оборудования /3/.

В соответствии с режимом работы в литейных цехах устанавливается фонд времени работы оборудования. Действительный фонд времени равен номинальному (годовое время, в течение которого цех работает без потерь) за вычетом плановых потерь. Плановые потери для оборудования – это время на проведение капитальных, средних и плановопредупредительных ремонтов.

Действительный годовой фонд времени работы оборудования при рабочей неделе 40 часов, двухсменном режиме работы, в году восемь праздничных дней:

– для агрегатов приготовления модельного состава и суспензии, изготовления моделей и форм, выплавления моделей, формовки и выбивки отливок, обрубки и очистки 3975 ч.;

– для автоматического оборудования 3645 ч.;

– для индукционных печей вместимостью 0,06 – 2,5 т.3890 ч.;

– для печей прокаливания форм и термообработки отливок 3975 ч. /2/.

Таблица 1.1 – Точная производственная программа

Наименование отливки Марка сплава Масса отливки, кг Годовая программа, шт.•103. Масса отливок на годовую программу, т

1.Фиксатор 45Л 0,1 300 30

2.Проушина 45Л 0,14 100 14

3.Замок 45Л 0,21 155 32,55

4.Рычаг 45Л 0,23 200 46

5.Рычаг 45Л 0,24 107 25,68

6.Рычаг 45Л 0,28 200 56

7.Ниппель поворотный 45Л 0,285 190 54,15

8.Рычаг 45Л 0,34 100 34

9.Втулка 45Л 0,35 280 98

10.Проушина 45Л 0,36 310 111,6

11.Рычаг 45Л 0,37 200 74

12.Рычаг 45Л 0,375 120 45

13.Рычаг 45Л 0,44 100 44

14.Фланец 45Л 0,465 150 69,75

15.Кронштейн 45Л 0,47 100 47

16.Кронштейн 45Л 0,657 300 197,1

17.Крестовина 45Л 0,83 300 249

18.Петля 45Л 0,95 75 71,25

19.Кронштейн 45Л 0,99 85 84,15

20.Кольцо 20Л 0,255 150 38,25

21.Опора 20Л 0,335 270 90,45

22.Упор 20Л 0,35 60 21

23.Угольник 20Л 0,47 109 51,27

24.Планка 20Л 0,51 100 51

25.Упор 20Л 0,52 220 114,4

26.Патрубок 20Л 0,54 285 153,9

27.Бобышка 20Л 0,55 200 110

28.Магнитная пробка 20Л 0,6 250 150

29.Втулка 20Л 0,78 50 39

30.Бонка 20Л 0,85 350 297,5

Итого 5417 2500

1.4 Расчет производственных отделений цеха

1.4.1 Модельное отделение

В модельном отделении выполняются следующие технологические опера

ции: приготовление модельного состава и подготовка его для запрессовки, запрессовка состава в прессформы, охлаждение моделей и извлечение их из прессформ, изготовление элементов литниковых систем и сборка моделей в блоки.

Модельный состав должен иметь низкую температуру плавления, хорошую жидкотекучесть, достаточную твердость и прочность, быть безвредным, недефицитным /4/.

Для изготовления отливок применяют модельный состав первой группы МВС15 ТУ0258001515709572002 (парафин – 60%, синтетический церезин – 25%, полиэтиленовый воск ПВ200 – 15%):

– температура плавления 77,5ºС;

– теплоустойчивость ≥40ºС;

– температура состава в пастообразном состоянии 62 – 64ºС;

– свободная линейная усадка 1,25%;

– предел прочности при статическом изгибе при 18–20ºС –5,2 МПа;

– кинематическая вязкость при 100ºС– 7,84мм;

– зольность 0,02 % по массе;

– коксуемость 0,02%.

Модельные составы первой группы применяют как при массовом выпуске мелких стальных отливок, так при серийном производстве сложных по конфигурации тонкостенных отливок из специальных сплавов.

При подготовке выплавляемого модельного состава используют до 80% возврата, собранного при удалении моделей из оболочек форм.

Для приготовления пастообразного модельного состава используют малогабаритное устройство с шестеренными смесителями мод. 652. В установке объединены плавильный агрегат, емкостной бак, четыре пастоприготовительных агрегатов, восемь насосных станции, обеспечивающих подачу нагретой воды с температурой, соответствующей расплавленному и пастообразному состояниям модельного состава, а также шкафы управления. Установка универсальна, так как может работать в автоматической линии в комплекте с двумя карусельными автоматами мод. 653.

Установка мод. 652 имеет электрическое и пневматическое управление исполнительными механизмами и может работать как в автоматическом, так и в наладочном режиме. Температура пастообразного состава регулируется в пределах 40 70 °С. Содержание воздуха в составе также регулируется и может составлять до 20 % по объему. Производительность установки 0,24 м3/ч. Давление модельного состава при подаче в запрессовочные устройства (в пастопроводе) регулируется и может составлять до 1 МПа. Температура пара 100 110°С, давление 0,11 0,14 МПа, расход 25 кг/ч, расход сжатого воздуха при давлении 0,5 МПа не более 0,5 м3/ч, давление его 0,4 0,6 МПа, расход воды не более 1 м3/ч, общая установленная мощность 133,1 кВт, габаритные размеры установки (при расположении агрегатов в линию) 13000 4000 2400 мм /5/.

При изготовлении пастообразного модельного состава в него замешивают воздух до 20 % объема. В результате снижается плотность модельного состава и его расход. В прессформе пастообразный модельный состав и содержащийся в нем воздух сжимаются под давлением прессования. После прекращения прессования и снятия давления с модельного состава находящийся в нем воздух стремится расшириться, что способствует более точному воспроизведению модельным составом формы и размеров полостей прессформы. При выплавлении моделей воздушные включения, равномерно распределенные в них, частично выполняют роль компенсаторов расширения модельного состава, в результате снижается давление модельного состава на стенки оболочки формы и уменьшается вероятность ее растрескивания.

Для расчета количества модельной массы на годовую программу воспользуемся ведомостью расхода металла на залитые формы (таблица 1.2).

Количество модельной массы Q на годовую программу:

, (1)

где М1 – годовая потребность в жидком металле, кг;

 – плотность модельной массы, кг/м3;

1 – плотность металла, кг/м3;

К – коэффициент использования возврата модельной массы, равный 0,8.

Q= =714,932•103 кг.

Таблица 1.2 – Ведомость расхода металла на залитые формы

Наименование отливки Масса отливки, кг Марка сплава Годовая программа Брак по вине литейного цеха

шт.•103 т % шт. 103 т

1 2 3 4 5 6 7 8

1.Фиксатор 0,100 45Л 300 30,00 7 21,00 2,100

2.Проушина 0,140 45Л 100 14,00 7 7,00 0,980

3.Замок 0,210 45Л 155 32,55 7 10,85 2,279

4.Рычаг 0,230 45Л 200 46,00 7 14,00 3,220

5.Рычаг 0,240 45Л 107 25,68 7 7,49 1,798

6.Рычаг 0,280 45Л 200 56,00 7 14,00 3,920

7.Ниппель поворотный 0,285 45Л 190 54,15 7 13,30 3,791

8.Рычаг 0,340 45Л 100 34,00 7 7,00 2,380

9.Втулка 0,350 45Л 280 98,00 7 19,60 6,860

10.Проушина 0,360 45Л 310 111,60 7 21,70 7,812

11.Рычаг 0,370 45Л 200 74,00 7 14,00 5,180

12.Рычаг 0,375 45Л 120 45,00 7 8,40 3,150

13.Рычаг 0,440 45Л 100 44,00 7 7,00 3,080

14.Фланец 0,465 45Л 150 69,75 7 10,50 4,883

15.Кронштейн 0,470 45Л 100 47,00 7 7,00 3,290

16.Кронштейн 0,657 45Л 300 197,10 7 21,00 13,797

17.Крестовина 0,830 45Л 300 249,00 7 21,00 17,430

18.Петля 0,950 45Л 75 71,25 7 5,25 4,988

19.Кронштейн 0,990 45Л 85 84,15 7 5,95 5,891

20.Кольцо 0,255 20Л 150 38,25 7 10,50 2,678

21.Опора 0,335 20Л 270 90,45 7 18,90 6,332

22.Упор 0,350 20Л 60 21,00 7 4,20 1,470

23.Угольник 0,470 20Л 109 51,27 7 7,63 3,589

24.Планка 0,510 20Л 100 51,00 7 7,00 3,570

25.Упор 0,520 20Л 220 114,40 7 15,40 8,008

26.Патрубок 0,540 20Л 285 153,90 7 19,95 10,773

27.Бобышка 0,550 20Л 200 110,00 7 14,00 7,700

28.Магнитная пробка 0,600 20Л 250 150,00 7 17,50 10,500

29.Втулка 0,780 20Л 50 39,00 7 3,50 2,730

30.Бонка 0,850 20Л 350 297,50 7 24,50 20,825

Итого 5416 2500 – 379,12 175

Количество установок для приготовления модельной массы:

, (2)

Продолжение таблицы 1.2

Наименование отливки Отливается в год Масса на одну отливку, кг. Расход металла в год, т.

шт. 103 т литников и прибылей отливки с литниками и прибылями на литники и прибыли всего

1 9 10 11 12 13 14

1.Фиксатор 321,00 32,100 0,19 0,29 60,669 92,769

2.Проушина 107,00 14,980 0,33 0,47 35,310 50,290

3.Замок 165,85 34,829 0,33 0,54 54,731 89,559

4.Рычаг 214,00 49,220 0,25 0,48 53,500 102,720

5.Рычаг 114,49 27,478 0,33 0,57 37,781 65,259

6.Рычаг 214,00 59,920 0,29 0,57 62,060 121,980

7.Ниппель поворотный 203,30 57,941 0,25 0,54 50,825 108,766

8.Рычаг 107,00 36,380 0,38 0,72 40,553 76,933

9.Втулка 299,60 104,860 0,25 0,6 74,900 179,760

10.Проушина 331,70 119,412 0,28 0,64 92,876 212,288

11.Рычаг 214,00 79,180 0,28 0,65 60,776 139,956

12.Рычаг 128,40 48,150 0,38 0,75 48,664 96,8136

13.Рычаг 107,00 47,080 0,57 1,01 60,990 108,070

14.Фланец 160,50 74,633 0,46 0,92 73,028 147,66

15.Кронштейн 107,00 50,290 0,46 0,93 49,220 99,510

16.Кронштейн 321,00 210,897 0,46 1,11 146,055 356,952

17.Крестовина 321,00 266,430 0,56 1,39 179,760 446,190

18.Петля 80,25 76,238 1,14 2,09 91,485 167,723

19.Кронштейн 90,95 90,041 1,14 2,13 103,683 193,724

20.Кольцо 160,50 40,928 0,28 0,54 45,582 86,509

21.Опора 288,90 96,782 0,19 0,54 54,891 151,673

22.Упор 64,20 22,470 0,57 0,92 36,594 59,064

23.Угольник 116,63 54,859 0,57 1,04 66,479 121,295

24.Планка 107,00 54,570 0,57 1,08 60,990 115,560

25.Упор 235,40 122,408 0,46 0,98 108,284 230,692

26.Патрубок 304,95 164,673 0,40 0,94 121,980 286,653

27.Бобышка 214,00 117,700 0,40 0,95 85,600 203,300

28.Магнитная пробка 267,50 160,500 0,455 1,05 121,713 282,213

29.Втулка 53,50 41,730 1,14 1,92 60,990 102,720

30.Бонка 374,50 318,325 0,38 1,23 141,936 460,261

Итого 5795,12 2675 – – 2281,903 4956,861

где ВГ – годовое количество потребляемого жидкого металла, модельной массы, число съемов со стержневых машин, количество смесей и т.п. (с учетом брака, просыпи смесей и т.п.);

КН – коэффициент неравномерности потребления и производства;

КН = 1,0–1,2

ФД – годовой действительный фонд времени рассчитываемого оборудования;

N/расч – производительность оборудования (расчетная), принятая, исходя из прогрессивного опыта его эксплуатации /1/.

Р´1= =0,82.

Количество установок для приготовления модельной массы, принимаемое к установке в цехе, Р2=1 единица.

КЗО – коэффициент загрузки оборудования:

, (3)

КЗО= =0,82.

Необходимое количество модельных блоков и оборудования для их изготовления рассчитывают с учетом брака моделей и форм на следующих технологических переделах: при запрессовке, обмазке и вытопке моделей, прокалке и заливке форм (таблица 1.3)

В массовом и крупносерийном производствах стояк блока моделей собирают на металлический стержень для подвески на конвейер. Поэтому следует дополнительно учесть производство литниковых чаш и колпачков (таблица 1.4).

Сумма данных графы 17 табл. 3 и граф 12, 13 табл. 4, определяющая требуемое число запрессовок в год, служит для расчета необходимого количества запрессовочных модельных автоматов.

Для изготовления модельных звеньев используют карусельный автомат мод.653. Его технические характеристики следующие: производительность 190 360 звеньев в час, размеры поверхностей для крепления прессформ 250 250мм, наименьшее расстояние между плитами для крепления прессформ 250мм, темп работы стола 10 – 14 – 29с, число устанавливаемых прессформ 10, ход подвижной плиты не менее 160мм, расход воздуха не более 50м3/ч, расход воды 3 – 4м3/ч, давление сжатого воздуха не менее 0,5 МПа, усилие смыкания 10 кН, габаритные размеры 3700 2900 1400 мм /5/.

Таблица 1.3 – Ведомость годовой потребности в модельных звеньях и блоках

Наименование отливки Годовая

программа

с учетом брака,103 шт. Количество моделей

в звене, шт. Количество звеньев в блоке, шт. Количество моделей на блоке, шт. Требуемое количество блоков,103 шт.

1 2 3 4 5 6

1.Фиксатор 321,00 4 6 24 13,375

2.Проушина 107,00 2 7 14 7,643

3.Замок 165,85 2 7 14 11,847

4.Рычаг 214,00 2 7 14 15,286

5.Рычаг 114,49 2 7 14 8,178

6.Рычаг 214,00 2 7 14 15,286

7.Ниппель поворотный 203,30 3 6 18 11,294

8.Рычаг 107,00 2 6 12 8,917

9.Втулка 299,60 2 6 12 24,966

10.Проушина 331,70 2 8 16 20,731

11.Рычаг 214,00 2 8 16 13,375

12.Рычаг 128,40 2 6 12 10,700

13.Рычаг 107,00 2 4 8 13,375

14.Фланец 160,50 2 4 8 20,0625

15.Кронштейн 107,00 2 5 10 10,700

16.Кронштейн 321,00 2 5 10 32,100

17.Крестовина 321,00 2 3 6 53,500

18.Петля 80,25 2 2 4 20,063

19.Кронштейн 90,95 2 2 4 22,737

20.Кольцо 160,50 2 8 16 10,031

21.Опора 288,90 2 8 16 18,056

22.Упор 64,20 2 7 14 4,586

23.Угольник 116,63 2 6 12 9,719

24.Планка 107,00 2 4 8 13,375

25.Упор 235,40 2 3 6 39,233

26.Патрубок 304,95 2 5 10 30,495

27.Бобышка 214,00 2 5 10 21,400

28.Магнитная

пробка 267,50 2 5 10 26,750

29.Втулка 53,50 2 5 10 5,350

30.Бонка 374,50 2 7 14 26,750

Итого 5795,12 – – – 539,881

Необходимое количество запрессовочных модельных автоматов рассчитаем по формуле (2):

Р´1= =3,87.

Продолжение таблицы 1.3

Наименование

отливки Потери блоков при обмазке Потери блоков при вытопке Потери блоков при прокалке и заливке форм Количество блоков на годовую программу, 103 шт.

% 103 шт. % 103 шт. % 103 шт.

1 7 8 9 10 11 12 13

1.Фиксатор 6 0,8025 7 0,9363 4 0,5350 15,6488

2.Проушина то же 0,4586 то же 0,5350 то же 0,3057 8,9422

3.Замок «» 0,7108 «» 0,8292 «» 0,4739 13,8603

4.Рычаг «» 0,9171 «» 1,0700 «» 0,6114 17,8843

5.Рычаг «» 0,4907 «» 0,5724 «» 0,3271 9,5681

6.Рычаг «» 0,9172 «» 1,0700 «» 0,6114 17,8842

7.Ниппель «» 0,6776 «» 0,7906 «» 0,4518 13,2145

8.Рычаг «» 0,5350 «» 0,6242 «» 0,3567 10,4325

9.Втулка «» 1,4980 «» 1,7477 «» 0,9987 29,2110

10.Проушина «» 1,2439 «» 1,4512 «» 0,8293 24,2556

11.Рычаг «» 0,8025 «» 0,9363 «» 0,5350 15,6487

12.Рычаг «» 0,6420 «» 0,7490 «» 0,4280 12,5190

13.Рычаг «» 0,8025 «» 0,9363 «» 0,5350 15,6487

14.Фланец «» 1,2037 «» 1,4044 «» 0,8025 23,4731

15.Кронштейн «» 0,6420 «» 0,7490 «» 0,4280 12,5190

16.Кронштейн «» 1,9260 «» 2,2470 «» 1,2840 37,5570

17.Крестовина «» 3,2100 «» 3,7450 «» 2,1400 62,5950

18.Петля «» 1,2037 «» 1,4044 «» 0,8025 23,4731

19.Кронштейн «» 1,3643 «» 1,5916 «» 0,9095 26,6029

20.Кольцо «» 0,6019 «» 0,7022 «» 0,4012 11,7366

21.Опора «» 1,0834 «» 1,2639 «» 0,7223 21,1258

22.Упор «» 0,2751 «» 0,3210 «» 0,1834 5,3653

23.Угольник «» 0,5832 «» 0,6803 «» 0,3887 11,3714

24.Планка «» 0,8025 «» 0,9363 «» 0,5350 15,6487

25.Упор «» 2,3540 «» 2,7463 «» 1,5693 45,9030

26.Патрубок «» 1,8297 «» 2,1346 «» 1,2198 35,6792

27.Бобышка «» 1,2840 «» 1,4980 «» 0,8560 25,0380

28.Магнитная

пробка «» 1,6050 «» 1,8725 «» 1,0700 31,2975

29.Втулка «» 0,321 «» 0,3745 «» 0,214 6,2595

30.Бонка «» 1,605 «» 1,8725 «» 1,0700 31,2975

Итого – 32,3928 – 37,7917 – 21,5953 631,6605

Количество запрессовочных модельных автоматов, принимаемое к установке в цехе, Р2=4 единицы.

КЗО – коэффициент загрузки оборудования рассчитаем по формуле (3):

КЗО= =0,97.

Сборку моделей осуществляют механическим креплением.

Продолжение таблицы 1.3

Наименование

отливки Требуемое

количество

звеньев,103 шт. Потери звеньев при

запрессовке и сборке Количество модельных звеньев

на годовую программу,103 шт.

% 103шт.

1 14 15 16 17

1.Фиксатор 80,250 12 9,63 89,880

2.Проушина 53,500 то же 6,42 59,920

3.Замок 82,925 «» 9,95 92,876

4.Рычаг 107,000 «» 12,84 119,840

5.Рычаг 57,245 «» 6,87 64,114

6.Рычаг 107,000 «» 12,84 119,84

7.Ниппель 67,7667 «» 8,13 75,90

8.Рычаг 53,500 «» 6,42 59,92

9.Втулка 149,800 «» 17,98 167,78

10.Проушина 165,850 «» 19,90 185,75

11.Рычаг 107,000 «» 12,84 119,84

12.Рычаг 64,200 «» 7,70 71,90

13.Рычаг 53,500 «» 6,42 59,92

14.Фланец 80,250 «» 9,63 89,88

15.Кронштейн 53,500 «» 6,42 59,92

16.Кронштейн 160,500 «» 19,26 179,76

17.Крестовина 160,500 «» 19,26 179,76

18.Петля 40,125 «» 4,82 44,94

19.Кронштейн 45,475 «» 5,46 50,93

20.Кольцо 80,250 «» 9,63 89,88

21.Опора 144,450 «» 17,33 161,78

22.Упор 32,100 «» 3,85 35,95

23.Угольник 58,315 «» 6,99 65,32

24.Планка 53,500 «» 6,42 59,92

25.Упор 117,700 «» 14,13 131,82

26.Патрубок 152,475 «» 18,30 170,77

27.Бобышка 107,000 «» 12,84 119,84

28.Магнитная пробка 133,750 «» 16,05 149,80

29.Втулка 26,750 «» 3,21 29,96

30.Бонка 187,250 «» 22,47 209,72

Итого 2783,427 – 334,01 3117,44

Это высокопроизводительный метод сборки моделей в блоки на металлический стояккаркас с механическим зажимом. Стояккаркас предназначен для сборки моделей звеньями, изготовленными в многоместных прессформах с частью модели стояка (втулкой) с замком на торцовой части, исключающим относительное перемещение звеньев, собранных в блок. К преимуществам звеньевой сборки на стояккаркас по сравнению с припаиванием относятся в 10 20 раз большая производительность и обеспечение полной повторяемости конструкции блока, разработанной технологом. Исключается возможность смещения моделей, наблюдаемого при некачественной сборке припаиванием, искажения размера питателя в результате излишнего его оплавления, непрочного присоединения моделей.

Таблица 1.4 – Ведомость годовой потребности в литниковых чашах и колпачках

Наименование

отливки Количество блоков на годовую программу, 103•шт. Потребность, 103•шт. Количество моделей в звене, шт. Потребность

в звеньях, 103•шт.

в чашах в колпачках чаш колпачков чаш колпачков

1 1 2 3 4 5 6 7

1.Фиксатор 15,6488 15,6488 15,6488 3 5 5,2163 3,1298

2.Проушина 8,9422 8,9422 8,9422 3 5 2,9807 1,7884

3.Замок 13,8603 13,8603 13,8603 3 5 4,6201 2,7721

4.Рычаг 17,8843 17,8843 17,8843 3 5 5,9614 3,5769

5.Рычаг 9,5681 9,5681 9,5681 3 5 3,1894 1,9136

6.Рычаг 17,8842 17,8842 17,8842 3 5 5,9614 3,5769

7.Ниппель 13,2145 13,2145 13,2145 3 5 4,4048 2,6429

8.Рычаг 10,4325 10,4325 10,4325 3 5 3,4775 2,0865

9.Втулка 29,2110 29,2110 29,2110 3 5 9,7370 5,8422

10.Проушина 24,2556 24,2556 24,2556 3 5 8,0851 4,8511

11.Рычаг 15,6487 15,6487 15,6487 3 5 5,2162 3,1297

12.Рычаг 12,5190 12,5190 12,5190 3 5 4,1730 2,5038

13.Рычаг 15,6487 15,6487 15,6487 3 5 5,2163 3,1298

14.Фланец 23,4731 23,4731 23,4731 3 5 7,8243 4,6946

15.Кронштейн 12,5190 12,5190 12,5190 3 5 4,1730 2,5038

16.Кронштейн 37,5570 37,5570 37,5570 3 5 12,5190 7,5114

17.Крестовина 62,5950 62,5950 62,5950 3 5 20,8650 12,5190

18.Петля 23,4731 23,4731 23,4731 3 5 7,8244 4,6946

19.Кронштейн 26,6029 26,6029 26,6029 3 5 8,8676 5,3206

20.Кольцо 11,7366 11,7366 11,7366 3 5 3,9122 2,3473

21.Опора 21,1258 21,1258 21,1258 3 5 7,0419 4,2252

22.Упор 5,3653 5,3653 5,3653 3 5 1,7884 1,0731

23.Угольник 11,3714 11,3714 11,3714 3 5 3,7904 2,2743

24.Планка 15,6487 15,6487 15,6487 3 5 5,2163 3,1297

25.Упор 45,9030 45,9030 45,9030 3 5 15,3010 9,1806

26.Патрубок 35,6792 35,6792 35,6792 3 5 11,8931 7,1358

27.Бобышка 25,0380 25,0380 25,0380 3 5 8,3460 5,0076

28.Магнитная

пробка 31,2975 31,2975 31,2975 3 5 10,4325 6,2595

29.Втулка 6,2595 6,2595 6,2595 3 5 2,0865 1,2519

30.Бонка 31,2975 31,2975 31,2975 3 5 10,4325 6,2595

Итого 631,6605 631,6605 631,6605 – – 210,5535 126,3321

Продолжение таблицы 1.4

Наименование

отливки Брак при запрессовке Количество модельных звеньев на годовую программу, 103•шт.

чаш колпачков

% 103•шт. % 103•шт. чаш колпачков

1 8 9 10 11 12 13

1.Фиксатор 12 0,6259 12 0,3756 5,8422 3,5053

2.Проушина то же 0,3577 то же 0,2146 3,3384 2,0030

3.Замок «» 0,5544 «» 0,3327 5,1745 3,1047

4.Рычаг «» 0,7154 «» 0,4292 6,6768 4,0061

5.Рычаг «» 0,3827 «» 0,2296 3,5721 2,1433

6.Рычаг «» 0,7154 «» 0,4292 6,6768 4,0061

7.Ниппель «» 0,5286 «» 0,3172 4,9334 2,9601

8.Рычаг «» 0,4173 «» 0,2504 3,8948 2,3369

9.Втулка «» 1,1684 «» 0,7011 10,9054 6,5433

10.Проушина «» 0,9702 «» 0,5821 9,0554 5,4333

11.Рычаг «» 0,6259 «» 0,3756 5,8422 3,5053

12.Рычаг «» 0,5008 «» 0,3005 4,6738 2,8043

13.Рычаг «» 0,6259 «» 0,3756 5,8422 3,5053

14.Фланец «» 0,9389 «» 0,5634 8,7633 5,2580

15.Кронштейн «» 0,5008 «» 0,3005 4,6738 2,8043

16.Кронштейн «» 1,5023 «» 0,9014 14,0212 8,4128

17.Крестовина «» 2,5038 «» 1,5023 23,3688 14,0212

18.Петля «» 0,9389 «» 0,5634 8,7633 5,2580

19.Кронштейн «» 1,0641 «» 0,6385 9,9318 5,9591

20.Кольцо «» 0,4695 «» 0,2817 4,3817 2,6289

21.Опора «» 0,8451 «» 0,5070 7,8870 4,7322

22.Упор «» 0,2146 «» 0,1288 2,0031 1,2018

23.Угольник «» 0,4548 «» 0,2729 4,2453 2,5472

24.Планка «» 0,6259 «» 0,3756 5,8422 3,5053

25.Упор «» 1,8362 «» 1,1017 17,1371 10,2823

26.Патрубок «» 1,4272 «» 0,8563 13,3202 7,9921

27.Бобышка «» 1,0015 «» 0,6009 9,3475 5,6085

28.Магнитная

пробка «» 1,2519 «» 0,7511 11,6844 7,0106

29.Втулка «» 0,2504 «» 0,1502 2,3368 1,4021

30.Бонка «» 1,2519 «» 0,7511 11,6844 7,0106

Итого – 25,2664 – 15,1599 235,8199 141,4920

Собранный блок обдувают сжатым воздухом от модельной крошки, капель воды, и отправляют на подвесном конвейере в отделение изготовления оболочек форм /2/. При сборке моделей в блоки используют два промышленных манипулятора мод.5102, первый манипулятор забирает изготовленное звено из открытой прессформы карусельного автомата, а второй – перевешивает собранные модельные блоки с автомата сборки на конвейер.

Техническая характеристика манипулятора мод.5102: грузоподъемность 40кг, наибольшая высота подъема руки 500мм, наибольшее горизонтальное перемещение руки 1000мм, наибольший угол поворота руки вокруг вертикальной оси 270°, наибольшее перемещение стойки 500мм, точность позиционирования ±2мм, число степеней свободы (без захвата) 6, наибольшая линейная скорость 0,6м/с, установленная мощность 5кВт, масса 1,6т /2/.

1.4.2 Отделение изготовления оболочек форм

В отделении изготовления оболочек форм выполняются следующие операции: подготовка материалов покрытия, приготовление покрытия, нанесения его на модельные блоки, сушка покрытия, извлечение стояков и выплавление модельного состава.

Высокую чистоту поверхности отливки получают вследствие нанесения на выплавляемую модель слоя покрытия из твердой составляющей – пылевидного кварца и жидкого связующего – гидролизованного раствора этилсиликата и жидкого стекла.

Подготовка связующих растворов заключается в приготовлении гидролизованного раствора этилсиликата и жидкого стекла в гидролизаторах.

Этилсиликат (ЭТС) – прозрачная или слабоокрашенная жидкость с запахом эфира. Это продукт реакции этилового спирта с четыреххлористым кремнием при непрерывном их смешивании и охлаждении в реакторе. Реакция этерификации, или эфиризации, может быть схематически представлена следующим уравнением (если применяют обезвоженный спирт):

SiCl4 + 4С2Н5ОН = (C2H5O)4Si + 4HC1,

где (C2H5O)4Si – этиловый эфир ортокремниевой кислоты с температурой кипения 165,5°С, называемый также тетраэтоксисиланом, или моноэфиром.

Приготовление связующего раствора осуществляют гидролизом ЭТС, для чего вводят воду. Гидролиз – это процесс замещения содержащихся в ЭТС этоксильных групп (С2Н5О) гидроксильными (ОН), содержащимися в воде.

Гидролиз сопровождается поликонденсацией.

Расчет гидролиза.

ЭТС40,p =1050 кг/м3, в количестве 1л.; спирт этиловый,p= 803,3 кг/м3; кислота соляная, p=1190 кг/м3.

Гидролиз проводим на 16% SiO2 в установке приготовления суспензии, отверждение в воздушной среде.

Рассчитаем количество растворителя Р, которое требуется для получения заданного содержания SiО2 в связующем n=16 % SiO2 по формуле:

м3 (4)

где m – содержание SiО2 в этилсиликате, %; Q – объем гидролизуемого этилсиликата, м3;  – плотность этилсиликата, кг/м3; 1 – плотность разбавителя, кг/м3.

=1960,7мл.

Рассчитываем общее количество воды, требуемое для гидролиза:

кг (5)

где А – содержание этоксильных групп, %; М1 – молекулярная масса воды, кг; М2 – молекулярная масса этоксильных групп, кг.

При условий отверждения связующего в сухом воздухе принимаем соотношение количества молей воды и этоксильных групп К = 0,9. Содержание этоксильных групп в исходном этилсиликате принимаем средним для данной марки ЭТС40, т.е. А = 70 %. Молекулярная масса воды М1 = 18г (0,018кг), молекулярная масса этоксильных групп:

М2 = 122+15+16 = 45г, т.е. М2 = 0,045кг.

Тогда Н = 0,9  = 0,2646кг=264,6мл.

Определяем количество воды, вносимое растворителем – этиловым спиртом:

кг (6)

где А1 – содержание воды в спирте, % масс. А1 = 3,2 % масс.

Количество воды, вносимое растворителем:

Н1 = = 0,0504кг.

Количество соляной кислоты для ускорения процесса гидролиза принимаем:

В = 0,01Q = 0,011103 = 0,01103 м3=10мл. (7)

Количество воды, вносимое с катализатором – соляной кислотой:

кг (8)

В = (0,01…0,014)Q – количество соляной кислоты, взятое для гидролиза, м3; 2 – плотность соляной кислоты, кг/м3; А2 – содержание воды в соляной кислоте, % масс.

Н2 = =0,00747кг

При 2 = 1190 кг/м3, А2 = 62,78 % масс.

Количество воды, которое необходимо ввести непосредственно в этилсиликат при его гидролизе, составит:

кг. (9)

Н3 = 0,2646 – (0,0504 + 0,00747) = 0,2067кг=206,7 мл.

Количество компонентов гидролиза на один литр ЭТС40:

этилсиликат ГОСТ 2637184 1000 мл;

вода дистиллированная ГОСТ 670972 206,7 мл;

спирт этиловый ГОСТ 1729985 1960,7 мл;

кислота соляная ГОСТ 311877 10 мл;

всего 3177,4 мл.

Расход суспензии на 2500 т годных отливок при двух слоях этилсиликатного

связующего – 515 т.

Жидкое стекло относят к основным связующим, так как его водная вытяжка после прокаливания оболочки – щелочная; его получают растворением в горячей воде при повышенном давлении раздробленной силикатглыбы. Последнюю изготовляют наиболее часто сплавлением кремнезема с содой:

SiO2 + nNa2CO3 = SiO2•nNa2O+nСО2.

ЖС может быть натриевым, калиевым или литиевым.

Жидкое стекло характеризуется химическим составом, модулем, удельным весом. Модуль– это отношение числа грамммолекул кремнезема к числу грамммолекул окиси натрия в продукте. Модуль должен быть 2,56 – 3.

М= , (10)

где А – весовой состав % SiO2 в растворе;

D – весовой состав % Na2O в растворе.

В цех жидкое стекло поступает готовым. Применяют натриевое содовое жидкое стекло, в котором кремнезем составляет 32 %, окись натрия 12% и имеет удельный вес 1,4 103г/см3, плотность 1,221,25 г/см3.

М= •1,032=2,752.

Расход суспензии на 2500 т годных отливок при двух слоях жидкостекольного связующего – 515 т.

Компоненты суспензии:

–связующее (гидролизованный раствор этилсиликата или жидкое стекло);

–огнеупорный наполнитель.

В качестве огнеупорного наполнителя используют пылевидный кварц. Его свойства следующие:

–температура плавления 1710ºС

–плотность 2650 кг/м3

–КЛТР 13,7 106 1/ºС

Для приготовления суспензии на 1литр гидролизованного этилсиликата тре

буется 2,3кг пылевидного кварца, а на 1литр раствора жидкого стекла – 1,5кг пылевидного кварца и 0,3кг высокоглиноземистого дисперсного порошка.

Приготовление огнеупорной суспензии на основе этилсиликатного связующего:

– вливают в бак расчетное количество смеси ЭТС40 и спирта. Смесь ЭТС40 и спирта готовят в специально отведенных копильниках;

– добавляют серной кислоты в объеме согласно рецептуре;

–отмеряют необходимое количество воды и соляной кислоты, вливают кислоту в воду и добавляют в гидролизер, температура гидролиза 2535ºС;

– после этого добавляют расчетное количество пылевидного кварца и серной кислоты для нейтрализации железа и его окислов.

– суспензию перемешивают в течение 4060 минут при скорости вращения крыльчатки мешалки 2800 об/мин. Затем суспензию выдерживают в спокойном состоянии 2030 минуты;

– замеряют условную вязкость по вискозиметру ВЗ–4. Оптимальная вязкость полученной суспензии 6075с.

– за 5 – 7 мин до окончания перемешивания вводят антииспаритель. В суспензию для первого слоя за 5 – 10 минут до конца перемешивания вливают 0,5л глицерина, для увеличения времени его подсыхания /2/.

Для приготовления суспензии используют установку мод. 661. Наибольшая производительность 0,06 м3/ч, время перемешивания 30–60 мин, частота вращения крыльчатки 2800 об/мин, мощность 3 кВт, габаритные размеры 700 940 2830 мм/5/.

Рассчитаем необходимое количество установок мод.661 для приготовления 515 т суспензии на основе этилсиликатного связующего по формуле (2):

Р´1= = 2,38.

Количество установок мод.661, принимаемое к установке в цехе, Р2=3 единицы.

КЗО – коэффициент загрузки оборудования рассчитаем по формуле (3):

КЗО= =0,79.

Приготовление суспензии на основе жидкостекольного связующего:

– подготовленное жидкое стекло заливают в установку для приготовления суспензии;

– затем засыпают ВГДП и включают мешалку на 12мин;

– затем засыпают пылевидный кварц и включают мешалку на 1015мин до получения однородной суспензии;

– суспензию выдерживают в спокойном состоянии 2030 минуты и замеряют условную вязкость по вискозиметру ВЗ 4. Оптимальная вязкость полученной суспензии 3240с. Температура огнеупорного покрытия должна быть равна 1220ºС.

Рассчитаем необходимое количество установок мод.661 для приготовления суспензии на основе жидкостекольного связующего по формуле (2):

Р´1= = 2,38.

Количество установок мод.661, принимаемое к установке в цехе, Р2=3 единицы.

КЗО – коэффициент загрузки оборудования рассчитаем по формуле (3):

КЗО= =0,79.

Далее на блок наносят четыре слоя огнеупорного покрытия: первые два слоя на основе этилсиликатного связующего, остальные два – на основе жидкостекольного связующего. При этом блок медленно погружают в суспензию, поворачивая его в различных направлениях. Смачивать суспензией модели можно только после полного завершения процессов их усадки. При нанесении первого слоя суспензия удаляет с поверхности моделей адсорбированный воздух и смачивает поверхность блока. Затем модельный блок присыпается песком в установках «кипящего слоя». Последний слой оболочки наносят без последующей обсыпки зернистым материалом. Для обсыпки облицовочного (контактного) слоя применяют кварцевый песок марки 1К3О1016 ГОСТ 213891, а для последующих – более

крупные, например 1К3О102 ГОСТ 213891.

После нанесения каждого слоя производится зачистка кромки модельной воронки на подрезных приспособлениях конвейера, установленных при входе блоков в камеры сушки /2/.

Для послойного нанесения суспензии на модельные блоки и обсыпки их в кипящем слое песка используют автоматическую линию мод.6400115. Производительность 200 покрытий/ч, скорость конвейера 1,67 м/мин, расход сжатого воздуха 5 м3/ч, расход охлаждающей воды 4м3/мин., установленная мощность 36,1кВт, габариты 20460 16225 6500мм /5/.

Рассчитаем необходимое количество установок 6400115 по формуле (2):

Р´1= = 3,81

Количество мод.6400115, принимаемое к установке в цехе, Р2=4 единицы.

КЗО – коэффициент загрузки оборудования рассчитаем по формуле (3):

КЗО= = 0,95.

Процесс длится 3,5 часа при определенной температуре, влажности воздуха в камере сушки (таблица 1.5).

После снятия блоков с конвейера сушки, извлекают металлические стояки и устанавливают блоки в подвески конвейера ванны вытопки воронкой вверх промышленными манипуляторами мод.5102.

Воскообразные модели выплавляют в водном растворе хлористого кальция. Содержание хлористого кальция в ванне вытопки должно быть 70 110г/л.

Наибольшая производительность ванны вытопки 200 блоков/ч, размер площадки для установки блоков 400 850 мм, рабочая температура воды 9598ºС, рабочий объем ванны 14м3, мощность 21кВт, габариты 15530 4350 1940мм /5/.

Рассчитаем необходимое количество ванн по формуле (2):

Р´1= = 0,95.

Таблица 1.5. – Параметры суспензий и атмосфера воздушной среды в камерах сушки

Суспензия Слой Вязкость суспензии, сек Температура суспензии, °С Параметры воздушной среды в камерах сушки

температура, ºС относительная влажнгость,%

Этилсиликатная 1

2 7090

4550 1622 2025 3040

Жидкостекольная 3

4 3240

3240 1220 2533 ≤30

Количество установок ванн вытопки, принимаемое к установке в цехе, Р2=1 единица.

КЗО – коэффициент загрузки оборудования рассчитаем по формуле (3):

КЗО= = 0,95.

После вытопки модельного состава блоки промывают в ванне с водой, содержащей не более 20г/л хлористого кальция.

Таким образом – конечным продуктом модельного участка является пустотелая разовая огнеупорная формооболочка с холодной прочностью 4,685,46 МПа.

Освобожденные стояки промывают в специальных установках и возвращают к столам сборки.

Затем промышленным манипулятором мод.5102 блоки устанавливают на конвейер ПК50 для транспортировки блоков на агрегат обжига, заливки и охлаждения.

1.4.3 Прокалочнозаливочное отделение

В прокалочнозаливочном отделении оболочки форм прокаливают, заформовывают в опорный наполнитель, плавят и заливают в формы металл, выбивают залитые блоки и охлаждают.

В данном отделении установлена комплексная механизированная поточная линия прокаливания, формовки, заливки оболочек форм, выбивки охлаждения отливок мод.675А. Она состоит из печи прокаливания, заливочной карусели и камеры охлаждения, объединенных конвейером. Керамические оболочки устанавливают на подвески конвейера промышленным манипулятором мод.5102, литниковые чаши для предохранения полости оболочки от засоров при формовке закрывают колпачком. Цепной конвейер транспортирует оболочки через газовую печь обжига; обожженные оболочки у выхода из печи пневматическим лифтом погружаются в желоб заливочной карусели, заполненный горячим песком, приводимым в псевдоожиженное состояние продувкой снизу горячими газами. При дальнейшем движении конвейера оболочки выходят из зоны «кипящего слоя» заформованными, колпачки с них снимают, производят заливку. При движении к камере охлаждения блоки отдают тепло опорному слою песка. У входа в камеру охлаждения подвески с залитыми оболочками извлекаются из песка пневматическим лифтом. Охлаждение производится водяным душем. При выходе из камеры охлаждения отливки снимают с подвесок при помощи промышленного манипулятора мод.5102 и отправляют электропогрузчиком в термообрубное отделение.

Производительность линии мод.675А 100 блоков/ч, наибольшая масса металла в блоке 20кг. Режим обжига: температура 900ºС, время 30мин, температура блока при заливке 750°С. Конвейер имеет скорость 0,6 м/мин, шаг подвесок 400мм, мощность электропривода 2,2 кВт. Время охлаждения 10мин, температура охлажденной отливки150 – 200ºС. Расход природного газа 290 м3/ч, воды 3,5м3/ч. Скребковый конвейер имеет скорость 4,2м/мин. Установленная мощность 3,3кВт. Габаритные размеры 20940 6180 5350мм, диаметр заливочной карусели 4170мм /5/.

Рассчитаем необходимое количество установок мод.675А по формуле (2):

Р´1= = 1,91.

Количество установок мод.675А, принимаемое к установке в цехе, Р2=2 единицы.

КЗО – коэффициент загрузки оборудования рассчитаем по формуле (3):

КЗО= = 0,95.

Для выплавки стали 20Л и 45Л ГОСТ 97788 используют индукционную печь с кислой футеровкой ИСТ0,06/0,1 Новозыбковского завода «Индуктор». Ёмкость номинальная 0,06 т, мощность преобразовательного трансформатора 320кВт, мощность потребляемая 100кВт, номинальное напряжение питание преобразователя 380В, число фаз: питающей сети 1,контурной цепи 3, частота тока: питающей сети 50 Гц, контурной цепи 2400Гц, номинальная температура перегрева металла 1600°С, скорость расплавления и перегрева, 0,15 т/ч, удельный расход электроэнергии на расплавление и перегрев 717 кВтч/т, давление в системе водяного охлаждения, 0,3 – 0,6МПа, давление в маслонапорной системе 5,0 МПа, расход воды для охлаждения 2,6м3/час, габариты печи 1504 1072 1050мм и преобразователя 800 800 2000мм, масса электропечи 2,6т.

Для расчета количества печей воспользуемся балансом металла (таблица 1.6).

Таблица 1.6 – Баланс металла

Наименование

статей Расход по маркам сплава Всего

45Л 20Л

% т % т % т

1.Годные отливки 45,986 1383,230 50,51 1116,770 47,903 2500,000

2.Литники и прибыли 45,775 1376,865 40,93 905,038 43,724 2281,903

3.Брак отливок 3,219 96,826 3,54 78,174 3,353 175,000

4.Технологические пробы и опытные отливки 0,020 0,602 0,02 0,442 0,020 1,044

5.Сливы и всплески 3,000 90,238 3,00 66,329 3,000 156,567

Итого жидкого металла 98,000 2947,760 98,00 2166,753 98,000 5114,514

6.Угар и безвозвратные потери 2,000 60,158 2,00 44,220 2,000 104,378

Металлозавалка 100 3007,919 100 2210,973 100 5218,892

Согласно балансу металла рассчитываются компоненты оптимизированной шихты выплавки стали 20Л и 45Л ГОСТ 97788на ЭВМ.

Химический состав стали 45Л ГОСТ 97788:

С = 0,420,50%; Mn = 0,450,90%; Si = 0,200,52%; S и Р – не более 0,05 %.

Ограничения содержаний элементов в шихте в таблице 1.7.

Химический состав компонентов шихты для выплавки стали 45Л в таблице 1.8.

Таблица 1.7 – Ограничения содержаний элементов в шихте

Элемент min, % normal, % max, %

С 0,520 0,520 0,600

Mn 0,650 1,071 1,100

Si 0,300 0,300 0,570

S 0,000 0,045 0,060

P 0,000 0,038 0,050

Таблица 1.8 – Компоненты шихты для выплавки стали 45Л

Компонент Обозначение Хj Массовая доля элементов, % Хj, %

С Mn Si S P

1. Лом стальной 2А

ГОСТ 2787–86 Х1 0,45 0,3 0,2 0,03 0,025 46,937

2. Возврат Х2 0,46 0,3 0,2 0,06 0,050 52,014

3. Ферромарганец ФМн78А

ГОСТ 141593 Х3 7,00 78,0 6,0 0,02 0,050 0,992

4. Ферросилиций ФС75 ГОСТ 475591 Х4 0,10 0,4 75,0 0,02 0,040 0,057

Минимальная стоимость одной тонны шихты для выплавки стали 45Л 4504,27 руб.

Химический состав стали 20Л ГОСТ 97788:

С = 0,170,25%; Mn = 0,450,90%; Si = 0,200,52%; S и Р – не более 0,05 %.

Ограничения содержаний элементов в шихте в таблице 1.9.

Химический состав компонентов шихты для выплавки стали 45Л в таблице 1.10.

Таблица 1.9 – Ограничения содержаний элементов в шихте

Элемент min, % normal, % max, %

С 0,27 0,318 0,35

Mn 0,65 0,65 1,10

Si 0,30 0,30 0,57

S 0 0,044 0,06

P 0 0,037 0,05

Минимальная стоимость одной тонны шихты для выплавки стали 20Л 4362,18 руб.

Рассчитаем необходимое количество печей ИСТ0,06/0,1 по формуле (2):

Р´1= = 9,8.

Таблица 1.10 – Компоненты шихты для выплавки стали 20Л

Компонент Обозначение Хj Массовая доля элементов, % Хj, %

С Mn Si S P

1. Лом стальной 2А

ГОСТ 2787–86 Х1 0,37 0,3 0,2 0,03 0,025 51,961

2. Возврат Х2 0,20 0,3 0,2 0,06 0,050 47,490

3. Ферромарганец ФМн 78А ГОСТ 141593 Х3 7,00 78,0 6,0 0,02 0,050 0,450

4. Ферросилиций ФС75 ГОСТ 475591 Х4 0,10 0,4 75,0 0,02 0,040 0,099

Количество печей ИСТ0,06/0,1, принимаемое к установке в цехе, Р2=10 единиц.

КЗО – коэффициент загрузки оборудования рассчитаем по формуле (3):

КЗО= = 0,98.

Ведомость расхода шихтовых материалов в таблице 1.11.

Таблица 1.11 – Ведомость расхода шихтовых материалов.

Наименование материалов Расход материалов по маркам сплава

20Л 45Л

% т % т

1. Металлическая шихта:

а) лом стальной 2А ГОСТ 278786

б) возврат

в) ферромарганец ФМн78А

ГОСТ 141593

г) ферросилиций Фс75 ГОСТ 475591

51,961

47,490

0,450

0,099

1148,840

1049,990

9,954

2,189

46,937

52,014

0,992

0,057

1411,82

1564,54

29,84

1,72

Итого 100 2210,973 100 3007,92

2. Шлакообразующие 3,000 0,14 3,000 0,09

3. Раскислители 2,000 0,09 2,000 0,07

Необходимое количество разливочных ковшей п определим по формуле:

, (11)

где QМЕ – годовой объём жидкого металла, т;

ТЦ – время цикла работы ковша, ч.;

КН – коэффициент неравномерности производства;

QК – вместимость ковша, т.

п = =5,95.

Принимаем 6 ковшей емкостью 30кг.

Число ковшей постоянно находящихся в ремонте определим по формуле:

, (12)

где прк – число ковшей, находящихся в ремонте;

пк – общее число ковшей, находящихся постоянно в работе;

tр – время ремонта одного ковша, ч;

пр – число ремонтов в году;

кн – коэффициент неравномерности производства;

фр – действительный фонд времени работы футеровщиков, ч.

=0,98.

Итого, постоянно находится в ремонте один ковш.

Количество резервных ковшей, на случай их выхода из строя, две штуки.

Сушку ковшей и тиглей осуществляют на газовых стендах.

1.4.4 Термообрубное отделение

В термообрубном отделении очищают отливки от остатков оболочек, отделяют отливки от литноковопитающей системы, проводят термообработку, зачищают питатели и исправляют дефекты отливок.

Блоки отливок поступают на вибрационные установки мод.692, для отделения остатков оболочек от отливок. Установка мод.692 имеет производительность 40 блоков/ч., наибольший расход воздуха 1,8м3/мин, количество отсасываемого воздуха 1200м3/ч, габаритные размеры 600 700 500мм /5/.

Рассчитаем необходимое количество установок мод.692 по формуле (2):

Р´1= =3,88.

Количество мод.692, принимаемое к установке в цехе, Р2=4 единицы.

КЗО – коэффициент загрузки оборудования рассчитаем по формуле (3):

КЗО= =0,97.

Если литники не отбились на мод.652,то для этих целей установлен гидравлический пресс мод.6А93. Производительность пресса 100 блоков/ч, наибольшее усилие развиваемое верхним цилиндром 630кН, подпора – 50кН, скорость среза отливок 40мм/с, скорость выталкивания стояка 80мм/с, установленная мощность 30кВт, габариты 2150 1000 2900мм /5/.

Рассчитаем необходимое количество прессов по формуле (2):

Р´1= =1,74.

Количество мод.6А93, принимаемое к установке в цехе Р2=2 единицы.

Определим КЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

КЗО= =0,87.

Далее отливки очищают выщелачиванием в агрегате мод.498А. Установка мод.498А имеет производительность 350 кг/ч, частота вращения его барабана 0,4 0,29 об/мин, температура щелочи 125 130ºС, воды для промывки – 60ºС, время обработки в щелочи 30мин, установленная мощность 0,6кВт, габариты 5200 1800

2720мм /5/.

Рассчитаем необходимое количество установок мод. 498А по формуле (2):

Р´1= = 1,97.

Количество агрегатов мод. 498А, принимаемое к установке в цехе, Р2=2 единицы.

КЗО – коэффициент загрузки оборудования рассчитаем по формуле (3):

КЗО= =0,99.

Очищенные и промытые отливки идут на термообработку. Нормализуют отливки в газовых печах светлого отжига ГТСХМ с радиационным нагревом с защитной атмосферой при температуре 860880ºС. Производительность ГТСХМ – 250 кг/ч. Общее время нормализации составляет 2 часа 45 мин. Габариты 10700

3000 2500мм.

Рассчитаем необходимое количество газовых печей по формуле (2):

Р´1= = 2,8.

Количество газовых печей, принимаемое к установке в цехе, Р2=3 единицы.

КЗО – коэффициент загрузки оборудования рассчитаем по формуле (3):

КЗО= =0,92.

Для выполнения отделочных операции на участке установлено оборудование: для заточки питателя – обдирочношлифовальные 2х сторонние станки модели 3М 636 с производительностью 2100 отливок/ч.

Рассчитаем необходимое количество станков по формуле (2):

Р´1= = 0,71.

Количество станков, принимаемое к установке в цехе, Р2=1 единица.

КЗО – коэффициент загрузки оборудования рассчитаем по формуле (3):

КЗО= =0,71.

Для отливок, требующих чеканки, рихтовки, используются пресса КД 2326, К843 А. На участке проводят исправление дефектов литья заваркой, зачисткой ручными бормашинами. Отливки, прошедшие зачистку питателя, рихтовку и чеканку, в ручных тарах емкостью 15кг по подвесному цепному конвейеру УМ362175А поступают на приемку УТК.

УТК на основании чертежа отливки, техпроцесса, технических условий ТТМ382004 производят приемку. На годное литье оформляется акт приемки с указанием номера и названия отливки, марки стали, количества принятых отливок. Годное литье согласно акту поступает на склад готовой продукции.

1.4.5 Расчет складов цеха

На складах принимают, складируют, подготавливают шихтовые и формовоч

ные материалы, огнеупорные изделия, флюсы и т.д.

Площади хранилищ нормативного запаса материалов на цеховых складах сводят в ведомость расчета площади складов (таблица 1.12).

Площадь, занимаемую материалом (FM) на месте хранения, определяют по формуле:

, м2, (13)

где Q – масса соответствующего материала, хранимого на складе, т;

Н – высота хранения материала, м;

 – насыпная массы материала, т/м3;

к – коэффициент использования емкости склада (не более 0,8).

Таблица 1.12 – Ведомость расчета площади складов

Наименование материала Годовое количество, т Насыпная масса, т/м3 Нормативный запас

хранения, сут. Количество материала на складе Высота хранения, м Площадь

хранилища,

м2

т м3 расчет. округлен

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Склад шихтовых материалов

Шихтовые материалы:

а) лом стальной 2А

ГОСТ 278786

б) возврат

в) ферромарганец ФМн78

ГОСТ 141593

г) ферросилиций ФС75 ГОСТ 475591

2560,66

2614,53

39,79

3,91

2,0

2,0

2,0

2,0

30

10

30

30

278,35

94,72

4,33

0,43

139,17

47,36

2,16

0,21

4

4

2

2

43,49

14,80

1,35

0,13

44,0

15,0

1,5

0,2

Раскислители, шлакообразующие, модификаторы 0,40 1,7 30 0,04 0,03 2 0,016 0,1

Огнеупоры 250 1,8 30 27,18 15,09 2 9,44 10,0

Итого 69,23 70,8

Продолжение таблицы 1.12

Склад модельных материалов

Модельные материалы:

а) парафин

ГОСТ 78453

б) синтетический церезин

ГОСТ 248847

в) полиэтиленовый воск ПВ200

ГОСТ 413953

428,96

178,73

107,24 0,5 20

31,06

12,94

7,77

62,12

25,88

15,53 2

38,82

16,18

9,71

39

17

10

Итого 64,71 66

Склад сыпучих материалов

а) пылевидный кварц КПА ГОСТ 907782

б) высокоглиноземистый дисперсный порошок ТУ1340ШИ82 566,5

77,25 1,0

1,1 30

30 61,58

8,40 61,58

7,64 3

3 25,66

3,18 26

4

Итого 28,84 30

Склад химикатов

Химикаты:

Этилсиликат40

ГОСТ2637184

Вода дистиллирован. ГОСТ670972

Спирт этиловый

ГОСТ 1729985

Кислота соляная

ГОСТ 85795

Жидкое стекло

ГОСТ 1307093

64,83

13,40

127,12

0,65

257,50

1,05

1,00

0,81

1,19

1,27 20

4,69

0,97

9,21

0,05

18,65

4,47

0,97

11,46

0,04

14,68 2

2,79

0,61

7,16

0,03

9,18

3,0

1,0

8,0

0,1

10,0

Итого 19,59 22,1

При определении площади складов учитываются также площади, занятые разгрузочными площадками, эстакадами, приемными устройствами для подачи материалов в цех, оборудованием для подготовки материалов, а также проходами и проездами /1/.

Склад прессформ занимает площадь 72м2, склад готовой продукции – 250м2.

1.4.6 Вспомогательные отделения и участки цеха

Отделение подготовки шихтовых материалов предназначено для дробления последних с целью придания им необходимых размеров, сортировки и грохочения

для отбора мелочи и для очистки поверхности от ненужных примесей.

На данном участке расположены аллигаторные ножницы для разделки длинномерного стального лома и бракованного проката, для разделки более крупного стального лома, прибылей и литников используют газовые резаки. Щёковая дробилка предназначена для дробления ферросплавов, флюсов, шлаков и т. д.

Бункера для шихтовых материалов оборудованы электровибрационными питателями. Навески шихты к плавильной печи подают от весовой тележки самоходной электроталью.

Песок подают в цех просушенным с базисного скала завода. На шихтовом дворе предусмотрены бункера для сыпучих материалов, откуда их соответствующими системами пневмотранспорта подают к местам требования. Жидкие химикаты хранятся в баках и так же системой пневмотранспорта подаются к местам требования.

Ремонтная служба цеха предназначена для проведения межремонтного обслуживания технологического и транспортного оборудования и ремонта оснастки. Площади, занимаемые ремонтным оборудованием 60м2.

Лаборатории цеха предназначены для контроля поступающих в цех материалов, готовой продукции и текущего контроля технологических процессов. Размещаются они в основных отделениях цеха и служебнобытовых помещениях. Общая площадь лабораторий 70м2.

1.5 Внутрицеховой транспорт

К внутрицеховому транспорту относятся все виды подъёмнотранспортных средств, обеспечивающие технологический процесс изготовления отливок.

Типы подъемнотранспортных устройств:

– периодического действия (краны различных типов, электротельферы, подъемники, штабелеры, электрические тележки, погрузчики и т.п.);

– непрерывного действия (конвейеры различных типов, элеваторы и т.п.);

– трубопроводный транспорт;

Шихтовые материалы доставляются на склад автотранспортом, разгружаются электрическим мостовым краном со съемными магнитом и грейфером грузоподъемностью 5т, (отсюда ширина пролета 18м, шаг колон 6м).

Длина склада шихты, обслуживаемого одним краном 4060м, поэтому на данный участок принимаем один мостовой кран.

Длина склада готовой продукции, обслуживаемого одним краном 2540м, значит, на данный участок принимаем один кранштабелер грузоподъемностью 5т, (отсюда ширина пролета 18м, шаг колон 6м).

Навески шихты к плавильной печи подают от весовой тележки самоходной электроталью грузоподъемностью 1т.

Собранные блоки перемещаются к установкам нанесения оболочки конвейером.

Огнеупорное покрытие к конвейеру обмазки поступает с помощью электрокаров.

Транспортирование блоков на вибрационные установки, и отливок на склад производят электропогрузчиком ЕВ7016 грузоподъемностью 2 тонны.

Формы, расположенные на заливочной карусели, заливают металлом из разливочных ковшей, которые перемещаются по бирельсу вручную.

В модельном отделении, отделении изготовления оболочек, плавильнозаливочном и термообрубном отделении для вспомогательных работ используют мостовые краны грузоподъемностью 3т и монорельс с электроталью грузоподъемностью 1т.

2 Технология изготовления отливки «крестовина»

2.1 Анализ технологичности изготовления отливки «крестовина»

При анализе технологичности литой детали изучаются свойства материала отливки, толщины стенок и их сочленений, конфигурация отверстий и полостей в отливке, технология обработки поверхностей.

Основные технологические условия для рассматриваемой отливки следующие:

– отливка первой группы ГОСТ 97788;

– точность отливки 5007 ГОСТ 2664585;

– литейные уклоны 2º;

– усадка

– неуказанные литейные радиусы определяются по ГОСТ 321292;

– допускается замена материала на сталь 50Л ГОСТ 97788;

– остаток питателя 3мм, не более;

– допускается частичное залитие отверстия диаметром 5,5мм.

Анализ чертежа детали «крестовина» показывает, что ее конструкция достаточно технологична для изготовления литьем по выплавляемым моделям.

Отливка «крестовина» изготавливается из стали 45Л ГОСТ 97788. Масса отливки 0,83кг, минимальная толщина стенки отливки 9,5мм, максимальная – 30мм, минимальное отверстие диаметром 5,5мм в стенке толщиной 19мм, что является нормой при литье по выплавляемым моделям. «Крестовина» тонких и плоских стенок не имеет, есть сопряжение стенок, но при этом обеспечена плавность перехода от одной стенки к другой с помощью галтелей, имеются пазы: ширина паза d=10,3мм, высота Н=20,5мм, условие возможности оформления паза соблюдается Н≤2d (20,5≤20,6).

Два сквозных отверстия в отливке выполняют в выплавляемой модели металлическими неподвижными стержнями, установленными в прессформе.

Модели следует вынимать из прессформы без поломок и нарушения их геометрии. Поэтому необходима конусность на поверхностях, перпендикулярных к плоскости разъема прессформы. Для отливки «крестовина» неуказанные литейные уклоны 2º.

2.2 Выбор положения отливки в прессформе и определение поверхности разъема

Поверхность разъема прессформы одна и горизонтальная.

Положение отливки в форме обеспечивает ее направленное затвердевание и минимальное количество стержней в прессформе.

Выбранное положение отливки в прессформе обеспечивает наиболее простое оформление литниковой системы: в одном звене располагаются две отливки, питатели располагаются в плоскости разъема прессформы и имеют оптимальную протяженность 5мм.;

Таким образом, обеспечено максимальное количество требований для получения отливки литьем по выплавляемым моделям требуемого качества.

2.3 Разработка конструкции и расчет литниковопитающей системы

Благодаря характерной для литья по выплавляемым моделям неразъемной форме конструктивные элементы ЛПС удается расположить наиболее эффективно, максимально используя объем формы. Для отливки «крестовина» выбрана литниковая система типа – центральный стояк. ЛПС этого типа представляет собой стояк компактного сечения, непосредственно к которому с разных сторон присоединяются небольшие отливки с одним – двумя индивидуальными питателями. Центральный стояк является одновременно и литниковым ходом, и коллективной прибылью, а питатели соответственно выполняют и роль шеек прибылей. Зумпф в нижней части стояка смягчает отрицательное действие механического и теплового ударов, имеющих место в начальный момент заливки. Центральный стояк служит основой для создания комплексномеханизированного технологического процесса производства небольших отливок, массой до 1кг. Применение унифицированного металлического каркаса в качестве несущей конструкции обеспечивает удобство звеньевой сборки, модельного блока и его высокую прочность при изготовлении оболочковой формы /2/.

Расчет ЛПС методом приведенных толщин.

Для обеспечения направленного затвердевания необходимо соблюсти условие непрерывного увеличения приведенной толщины от удаленных тонкостенных участков отливки к стоякуприбыли.

Тепловой узел отливки представляет собой кольцо с наружным диаметром D =78мм и внутренним – d=48мм, высотой h=19мм.

1. Рассчитаем приведенную толщину теплового узла:

, (14)

где VУЗЛА – объем теплового узла, мм3;

SУЗЛА – площадь теплового узла, мм2.

VУЗЛА= 56407,296мм3

SУЗЛА= 14966,547мм2.

где R–наружный радиус кольца, мм;

r – внутренний радиус кольца, мм.

мм.

Далее принимаем длину питателя Lпит = 5мм и диаметр стояка dСТОЯКА = 50мм, исходя из рационального размещения деталей и согласно ГОСТ 19554 – 74.

2. Рассчитаем приведенную толщину сечения стояка:

, (15)

где FСТОЯКА площадь стояка,мм2;

РСТОЯКА – периметр стояка,мм;

dСТОЯКА – диаметр стояка,мм.

.

3. Рассчитаем приведенную толщину сечения питателя:

, (16)

где к коэффициент пропорциональности эмпирический; к=11.

mОТЛ – масса отливки, кг;

3,88мм.

4. Принимая прямоугольное сечение питателя толщиной аП = 14мм, находим его ширину вП из формулы (17):

, (17)

, (18)

мм.

Условие направленного затвердевания RУ < RП < RС выполняется /8/.

На рисунке 2.1 изображены сечения элементов литейной формы.

а б

а.– сечение питателя; б.– сечение стояка

Рисунок 2.1 – Сечения элементов литейной формы

В базовом варианте длина питателя составляла 6мм, диаметр стояка – 40мм, такие параметры литниковой системы не обеспечивают принцип направленного затвердевания, вследствие нехватки металла для полноценного питания отливки.

2.4 Разработка конструкции прессформы

Прессформы должны отвечать следующим основным требованиям:

– обеспечивать получение моделей с заданной точностью и чистотой поверхности;

– иметь минимальное число разъемов при обеспечении удобного и быстрого извлечения моделей;

– иметь устройства для удаления воздуха из рабочих полостей;

– быть технологичными в изготовлении, долговечными и удобными в работе.

Выбор типа прессформы обусловлен в основном характером производства (опытное, серийное, массовое), а также требованиями, предъявляемыми к отливкам по точности размеров и чистоте поверхности. При крупносерийном, а особенно при массовом производстве следует применять стальные прессформы, изготовленные механической обработкой. В таких прессформах за одну запрессовку получают звено моделей с готовой частью литниковой системы. Для отливки «крестовина» применяют прессформу из стали 45Х ГОСТ 454371 /2/.

Для получения звеньев моделей на автоматических установках используют прессформы по ГОСТ1994774ГОСТ 1999974 преимущественно с вертикальным разъемом.

Формообразующие поверхности прессформ, изготовляемых на металлорежущих станках, необходимо полировать. Сопрягаемые поверхности прессформ (стыковые), поверхность штырей, втулок, колодок и других подвижных частей следует выполнять с шероховатостью Ra = 1,25 0,63 мкм; поверхности, образующие литниковую систему, – с Ra = 2,5 1,6 мкм; остальные нерабочие части прессформ можно выполнять с Rz = 40 10 мкм.

Изза непостоянной усадки модельной композиции и металла, а также расширения оболочки формы при нагреве невозможно точно рассчитать размеры полостей прессформ. Так как суммарная усадка модельной композиции и металла больше расширения оболочки при нагреве, то для предварительных расчетов можно принять среднюю усадку для углеродистых сталей 1,25%. С учетом обязательной последующей доводки элементы прессформы, оформляющие наружные части отливки, должны иметь уменьшенные размеры, а оформляющие внутренние части – увеличенные /9/.

Исполнительные размеры полости прессформ подсчитывают по приближенным формулам (19) и (20).

Для наружных (охватываемых) размеров отливки:

, (19)

Для внутренних (охватывающих) размеров отливки:

, (20)

где DП – номинальный размер формообразующей полости пресс формы, мм;

DО – номинальный размер отливки, мм;

– допуск на размер отливки, мм;

yОБЩ – суммарная линейная усадка, %.

, (21)

где yМ – свободная линейная усадка модели, %;

yФ – относительное расширение формы при нагреве перед заливкой, %;

yО – свободная линейная усадка металла, %.

Например, рассчитаем размер полости прессформы, образованной наружным размером отливки (рисунок 2.2):

Рисунок 2.2 – Эскиз отливки для расчета размера полости прессформы, образованной наружным размером отливки

DП = 121•(1+1,25/100)0,5•0,64=122,2мм.

Рассчитаем размер полости прессформы, образованной внутренним размером отливки (рисунок 2.3):

Рисунок 2.3 – Эскиз отливки для расчета размера полости прессформы, образованной внутренним размером отливки

DП = 48•(1+1,25/100)+0,5•0,5=48,8мм.

2.5 Изготовление литейных керамических форм

Литейная форма – оболочка: неразъемная, горячая, негазотворная, газопроницаемая, жесткая, с гладкой контактной поверхностью, точная.

Оболочка состоит из 95 97 % основы (часто называемой наполнителем) и связующего, которое в виде тончайших пленок цементирует зерна основы. Линейное расширение оболочки определяет главным образом основа.

Применяют истинно оболочковые формы, что позволяет исключить использование опорного наполнителя, масса которого в 8 16 раз больше массы оболочки. Нагрев опорного наполнителя до 900 1000°С при прокалке экономически не целесообразен.

Формовочные материалы включают основу, связующее, растворители, добавки. Основа может быть пылевидной для суспензий и зернистой для обсыпки слоев суспензий на блоках моделей.

Для обсыпки облицовочного (контактного) слоя применяют кварцевый песок марки 1К3 О1016 ГОСТ 213891, а для последующих – более крупные, например

1К3 О102 ГОСТ 213891.

Для приготовления суспензии используется пылевидный кварц марки «Б» ГОСТ 907782.

Для первых двух слоев оболочки в качестве связующего используют раствор этилсиликата ЭТС40 ТУ 2435427057634412004, из которого образуется в оболочке аморфная двуокись кремния. Формы с ним достаточно прочны и не образуют пригара на отливках из углеродистых сталей, медных и алюминиевых сплавов. Растворы этилсиликата относят к кислым связующим. Этилсиликаты (ЭТС) – прозрачная или слабоокрашенная жидкость с запахом эфира.

Для использования этилсиликата в качестве связующего его необходимо подвергнуть гидролизу, т.е. произвести замещение в эфирах этоксильных групп С2Н5О гидроксильными ОН, которое в общем можно записать в виде реакции:

(22)

При этом кремниевая кислота переходит в коллоидное состояние – золь двуокиси кремния. С целью ускорения процесса гидролиза используют катализатор – соляную кислоту НCl в количестве 1,0 1,4 % от объема этилсиликата, подвергаемого гидролизу. Для достижения необходимой прочности форм в растворе связующего следует иметь 12 20 % масс. диоксида кремния, что обеспечивается вводом соответствующего количества разбавителя – этилового спирта.

Этилсиликат и вода являются взаимнонерастворимыми жидкостями, и чтобы обеспечить равномерное протекание процесса гидролиза, связующее готовят с применением в качестве разбавителей органических растворителей, хорошо растворяющих в себе и воду, и этилсиликат.

Количество компонентов гидролиза на один литр ЭТС40:

этилсиликат ГОСТ 2637184 1000,0 мл;

вода дистиллированная ГОСТ 670972 206,7 мл;

спирт этиловый ГОСТ 1729985 1960,7 мл;

кислота соляная ГОСТ 311877 10,0 мл;

всего 3177,4 мл.

Для приготовления суспензии на 1литр гидролизованного этилсиликата требуется 2,3кг пылевидного кварца.

Приготовление огнеупорной суспензии на основе этилсиликатного связующего:

– вливают в бак расчетное количество смеси ЭТС40 и спирта. Смесь ЭТС40 и спирта готовят в специально отведенных копильниках;

– добавляют серной кислоты в объеме согласно рецептуре;

–отмеряют необходимое количество воды и соляной кислоты, вливают кислоту в воду и добавляют в гидролизер, температура гидролиза 2535ºС;

– после этого добавляют расчетное количество пылевидного кварца и серной кислоты для нейтрализации железа и его окислов.

– суспензию перемешивают в течение 40 60 минут при скорости вращения крыльчатки мешалки 2800 об/мин. Затем суспензию выдерживают в спокойном состоянии 20 30 минуты;

– замеряют условную вязкость по вискозиметру ВЗ 4. Параметры суспензии сведены в таблицу 1.2.

– за 5 – 7 мин до окончания перемешивания вводят антииспаритель. В суспензию для первого слоя за 5 – 10 минут до конца перемешивания вливают 0,5л глицерина, для увеличения времени его подсыхания /2/.

Для последующих слоев используют связующее – натриевое жидкое стекло марки «Б» ГОСТ 1307993 с модулем 2,82,9ед. и плотностью 1,221,25 г/см3. Жидкое стекло относят к основным связующим, так как его водная вытяжка после прокаливания оболочки щелочная.

Для повышения термостойкости оболочек в жидкостекольную смесь добавляют высокоглинистый дисперсный порошок (ВГДП) ТУ1340ШИ82.

На 1литр раствора жидкого стекла требуется 1,5кг пылевидного кварца и 0,3кг высокоглиноземистого дисперсного порошка.

Приготовление суспензии на основе жидкостекольного связующего:

– подготовленное жидкое стекло заливают в установку для приготовления суспензии;

– затем засыпают ВГДП и включают мешалку на 12мин;

– затем засыпают пылевидный кварц и включают мешалку на 1015мин до получения однородной суспензии;

– суспензию выдерживают в спокойном состоянии 20 30 минуты и замеряют условную вязкость по вискозиметру ВЗ 4.Параметры суспензии сведены в таблицу 2.1.

После нанесения суспензии блоки поступают в камеру сушки. Процесс сушки длится 3,5 часа при определенной температуре, влажности воздуха в камере сушки (таблица 2.1).

Свойства керамических форм:

«сырая прочность», кг/см2 – 46,8454,6

«горячая прочность», кг/см2 – 54,0563,9.

Таблица 2.1 – Параметры суспензий и атмосфера воздушной среды в камерах сушки

Суспензия Слой Вязкость суспензии, с Температура суспензии, °С Параметры воздушной среды в камерах сушки

температура, ºС относительная влажность, %

Этилсиликатная 1

2 7090

4550 1622 2025 3040

Жидкостекольная 3

4 3240

3240 1220 2533 ≤30

Наиболее важные свойства суспензии и оболочек:

– точность воспроизведения микрорельефа поверхности и конфигурации моделей.

При недостаточном смачивании суспензией модели воздух остается на ее поверхности в виде пузырьков и образует шаровидные углубления в оболочке, особенно в острых внутренних углах, что на отливках проявляется в виде шаровидных бугорков. Применение очень вязкой суспензии для первого слоя (например, 80 100 с) также способствует образованию этого дефекта.

– прочность.

В затвердевшей оболочке вследствие расширения или усадки моделей,

а также при выплавлении последних, возникают напряжения, если эти напряжения достигнут предела прочности оболочки, то в ней появятся трещины. Расплав во время заливки и после оказывает давление на оболочку изнутри и может разрушить ее.

–термическая стойкость оболочки.

При прокаливании оболочки ее наружные слои нагреваются до более высоких температур и расширяются, чему препятствуют внутренние более холодные слои. В последних возникают растягивающие напряжения, которые при быстром нагреве оболочки могут превысить ее предел прочности и вызвать образование в ней трещин. При заливке, наоборот, растягивающие напряжения возникают на наружных слоях.

– газопроницаемость.

Газы должны быть удалены из полости через стенки оболочки в период заливки. Они выходят из формы ламинарной фильтрацией через оболочку.

– теплоаккумулирующее свойство оболочки.

Данное свойство характеризует интенсивность теплообмена с отливкой, определяет продолжительность отвода теплоты перегрева отливки и отвода ее теплоты кристаллизации.

– химическая стойкость.

Может образоваться пригар, окалина, которая повышает шероховатость поверхности отливок и снижает их размерную точность; обезуглероженный слой на глубине до 1мм.

2.6 Технология плавки стали

Выплавляют стали 20Л и 45Л ГОСТ 97788 следующим образом: заправляют печи смесью на основе кварцевого песка и борной кислоты. Загружают лом, возврат. В качестве шихты используются отходы кузнечного, холодноштамповочного и собственного производства (брак отливок и литники). Отходы и ферроматериалы хранятся на шихтовом дворе. Размеры шихтовых материалов подбирают из условий наиболее полного заполнения тигля. Для более плотной укладки промежутки между крупными кусками шихты засыпают мелкими. Плотная укладка шихты способствует ускорению ее расплавления и снижению расхода электроэнергии. В этих же целях печь накрывают крышкойсводом. Шихтовые материалы не следует загружать выше витков индуктора. Куски шихты по мере оплавления и опускания вниз могут свариваться между собой, образуя «мост», под которым расплав перегревается, что может привести к разрушению футеровки. Заклинившиеся куски шихты следует освобождать, поднимая их клещами вверх, осаживая в то же время освобожденные куски шихты вниз в расплав. Нельзя загружать холодную шихту, а тем более влажную в расплавленный металл, так как это сопровождается выплеском последнего из печи. После полного расплавления шихты наводят шлак 70% формовочной смеси, 25% молотой извести и 5% плавикового шпата. Шлаковый покров в индукционных печах защищает сплав от насыщения газами, снижает угар элементов и уменьшает тепловые потери.

Затем отбирают пробу на углерод и кремнии и измеряют температуру расплава. В ожидании анализа снимают шлак, образовавшийся при плавлении, вводят ферромарганец, обеспечивая содержание марганца на уровне нижнего предела – 0,45%, затем вводят ферросилиции, обеспечивающий содержание кремния в металле на уровне 0,25%, добавляют алюминии 0,03…0,1%, и наводят новый шлак меньшей основности 50% SiO2, 25% CaO, 25% Al2O3. После получения анализа, если сплав надо науглеродить, снимают шлак и на зеркало расплава засыпают мелко дробленый электродный бой или древесный уголь, после чего наводят новый шлак. В этом случае коэффициент усвоения углерода составляет 70—80 %. Образовавшийся шлак раскисляют введением на его поверхность молотого кокса, ферросилиция, силикокальция (до 0,1 %), который изменяет характер включений встали (строчечные включения он превращает в глобулярные).

Конечное раскисление стали проводят на выпуске, обеспечивая необходимое количество кремния и марганца, а также вводят алюминий. После раскисления алюминием производится заливка форм металлом с температурой 1580 – 1620ºС. Температура металла замеряется вольфрамомолибденовой термопарой с потенциометром КСП3 /6/.

2.7 Разработка технологий заливки форм, охлаждения, очистки,

термообработки и обрубки отливок

Прокалка, формовка, заливка оболочек форм, выбивка и охлаждения отливок производится на автоматической линии мод.675А. Температура прокаливания 900ºС, время 30мин, температура блока при заливке 750°С, температура заливаемого металла 15401580ºС. Охлаждаются отливки водяным душем Время охлаждения 10мин, температура охлажденной отливки 150 – 200ºС.

Отбивка на вибрационных установках заключается в том, что при ударной вибрации блока отливка приобретает колебательное движение, вследствие чего разрушается металл питателя и отливка отваливается от стояка. Для этого в определенном месте на питателе выполняют пережим, являющийся концентратором напряжений. В вибрационных установках блок отливок зумпфом устанавливают на подпятник подушки. Боек перфоратора прижимают к литниковой воронке блока пневмоцилиндром. При включении установки вначале отделяется оболочка, а затем и отливки, которые падают в ящик. Вся установка заключена в звукоизоляционный корпус /2/.

Так же для отделения отливок от литниковой системы в цеху применяют следующие способы: отделение на прессах, отрезку на металлорежущих станках.

Для окончательной очистки отливок от керамики применяют выщелачивание. Обработка отливок в растворе щелочи позволяет удалять с них не только остатки оболочки, но и окалину.

В процессе очистки отливок протекает реакция:

2КОН + SiO2–> K2SiО3 + Н2О (23)

Очистка происходит во вращающихся барабанах (мод.498А). Барабан разделен на два отсека. В первый отсек наливают 30–40 %ный раствор щелочи, во второй – воду. Содержимое барабана подогревают газовыми горелками. Медленно вращаясь, барабан винтовыми спиралями перемещает отливки вдоль оси от места их загрузки к перегрузочному устройству, перебрасывающему их во второй промывочный отсек вместе со шламом. Из промывочного отсека отливки и шлам разгрузочным устройством выбрасываются в перфорированную приставку, в которой шлам смывается с отливок /2/.

Далее отливки поступают на термообработку–нормализацию. При нормализации сталь нагревают до температуры на 30 50°С выше точки Ас3. Отливки после выдержки охлаждают на воздухе.

Термообработку применяют для получения необходимых механических свойств, обрабатываемости металла резанием и для снятия внутренних напряжений в отливках. Литая сталь до термообработки имеет грубую структуру и внутренние напряжения, которые снижают механические свойства металла и приводят к деформации отливок.

Термообработка отливок проходит в газовой печи ГТСХМ с радиационным нагревом с защитной атмосферой при температуре 860 – 880°С.

2.8 Разработка системы контроля техпроцесса и качества отливок

На модельном участке проверяют модельный состав, модели, блоки моделей, на участке формовки контролируют связующий раствор, суспензию, соблюдение режимов сушки после каждого нанесенного слоя, состояние оболочки после выплавления моделей, на плавильнозаливочном участке проверяют режим прокаливания форм, качество и количество шихты, состояние форм перед заливкой, температуру металла перед заливкой, производят экспрессанализ его химического состава. Операции выбивки отливок, очистки и обрубки их совмещают со 100 %ной визуальной проверкой залитых блоков и отделенных от ЛПС отливок.

Оснастку проверяют периодически в мерительной лаборатории или цеховых контрольнопроверочных пунктах. Прессформы следует проверять периодически обмером и разметкой партий отливок /2/.

Отливка «крестовина» относится к отливкам общего назначения, расчет на

прочность для них не производится. Качество таких отливок контролируется по внешнему виду, размеру, химическому составу.

Химический состав отливок определяют методами химического или спектрального анализа. Пробой на химический и спектральный анализ служит обычно прилитый к отливкам образец.

Геометрические размеры отливок контролируют с помощью шаблонов, специальных приспособлений и по плите. Отклонения размеров не должны превосходить допускаемых.

Структуру металла отливок устанавливают макро или микроанализом при рассмотрении излома специально изготовленных образцов или шлифа.

Контроль отливок на отсутствие трещин проводят люминесцентным (флюоресцентным) способом. Флюоресценция – свойство вещества поглощать свет одной длины волны и превращать его в свет другой длины волны. Для дефектоскопии используют невидимый глазом ультрафиолетовый («черный») свет, под действием которого флюоресцирующая жидкость ярко светится.

Предварительно очищенные и обезжиренные отливки погружают на 10–20 мин в ванну с флюоресцирующей жидкостью. Под действием капиллярных сил жидкость проникает в трещины. 3атем «проявляют» дефекты, для чего поверхность отливки опыляют порошком, адсорбирующим жидкость при выдержке 5–10 мин. Порошок не флюоресцирует. После этого отливки облучают ультрафиолетовом светом. Жидкость, вытянутая порошком на поверхность, флюоресцирует, обрисовывая дефекты /2/.

3 Ускоренное изготовление керамических форм с повышенными

прочностными характеристиками

3.1 Повышение прочности керамических форм при прокалке

В результате реконструкции изменена технология изготовления отливки. Принято решение прокаливать оболочки без опорного наполнителя, так как процесс прокаливания заформованных оболочек длителен – 6,5 часов, требует значительных затрат энергии и большого расхода жаростойких опок. При этом к заформованной оболочке, пропитанной модельным составом, затруднен доступ кислорода воздуха, необходимый для выжигания остатков модельного состава.

После реконструкции цеха процесс прокалки сократился и составил 30мин. Однако, с заменой малопроизводительной механизированной линии формовки, прокалки, заливки блоков и охлаждения отливок АВА730Л на комплексную механизированную поточную линию прокаливания, формовки, заливки оболочек форм, выбивки и охлаждения отливок мод.675А, появилась необходимость в повышении горячей прочности оболочек, и в уменьшении усадки жидкостекольного слоя во время охлаждения, которая может привести к искажению контура отливки и трещинам.

Установлено, что керамический материал (взятый от оболочки, изготовленной по технологии: 2 слоя из суспензии на гидролизованном этилсиликате и 2 слоя из суспензии на жидкостекольном связующем), при нагреве претерпевает различные по характеру деформации. На рисунке 3.1 представлен график деформации керамического образца.

На графике можно выделить четыре характерных участка изменения степени деформации с изменением температуры нагрева образца. Первый участок характеризуется незначительным расширением образца при нагреве до температуры 350 400ºС. Деформация на первом участке графика связана с процессом удаления из образца основной массы содержащейся в нем воды, при котором обычно протекает деформация, связанная с усадкой материала.

а, б, в, г, д, е – точки перегиба

Рисунок 3.1 – Дилатограммы образца оболочки, изготовленной по технологии: 2 слоя из суспензии на гидролизованном этилсиликате и 2 слоя из суспензии на жидкостекольном связующем.

Этой усадкой частично компенсируется тепловое расширение твердого наполнителя керамики, что уменьшает общее расширение образца. Второй участок соответствует интенсивному расширению образца в диапазоне температур 400 600ºС, это связано с аллотропическим превращением кварцевого наполнителя керамики при температуре 573ºС и линейным термическим расширением связующих пленок и материалов примесей. Раздельные измерения термического расширения чисто этилсиликатной и чисто жидкостекольной керамики показали разницу в величине расширения на 30% с превышением у жидкостекольной керамики. Третий участок характеризует отсутствие заметной деформации образца при температурах от 600 до 800ºС. Это связанно с компенсирующими процессами: тепловым расширением кварцевого наполнителя и с усадочными процессами в связующих пленках силиката натрия, вызванные удалением химически связанной воды. На этом участке начинается процесс спекания керамики при вторичном силикатообразовании. Четвертый участок соответствует интенсивной усадке образца при температурах 800ºС и выше. Усадка происходит в результате образования в связке жидкой силикатной фазы за счет ускорения при температурах выше 800ºС процесса вторичного силикатообразования. При этом «горячая» прочность оболочки в целом снижается и может произойти ее разрушение по микротрещинам или под действием давления металла при заливке в форму /10/.

Повысить «горячую» прочность возможно за счет повышения модуля жидкого стекла или за счет введения в жидкостекольную суспензию кремнеземсодержащих модификаторов, например, высокоглиноземистого дисперсного порошка (ВГДП). При этом количество щелочного элемента натрия в керамической связке согласно формуле (10) уменьшается, следовательно, уменьшается общее количество как свободной, так и химически связанной воды.

ВГДП – это электрофильтровая циклонная пыль, образующаяся при обжиге огнеупорных глин по ТУ1340ШИ82 ОАО «МЕЧЕЛ». Основные физикохимические свойства ВГДП ТУ1340ШИ82: насыпная масса1100 – 1320кг/м3, зерновой состав12 – 80мкм, водородный показатель, pH=7,0 – 7,2ед., огнеупорность 1460 – 1600ºС, химический состав Al2O3=45 – 65 %; SiO2=25 – 45 %; Fe2O3=2,8 – 3,5 %; TiO2=1 – 1,5 %, цвет от светложелтого до светлосерого, коэффициент термического линейного расширения, полученный на образцах диаметром 8мм и длиной 10мм, при нагреве до 1000ºС–0,006 – 0,008%, предельно допустимая концентрация до 6мг/м3,средства защиты респираторы, марлевые повязки, срок хранения не ограничен.

Порядок приготовления жидкостекольной суспензии с ВГДП ТУ1340ШИ82:

– предварительно подготовленное жидкое стекло ГОСТ 1307093 с плотностью 1,25 1,27 г/см3 и модулем 2,8 – 3,0 ед. закачать в гидролизер;

– добавить в жидкое стекло ВГДП ТУ1340ШИ82 в количестве 20% от массы жидкого стекла;

– включить мешалку гидролизера и перемешать смесь в течении 2 3 минут;

– выключить мешалку и засыпать в гидролизер 60% от массы жидкого стекла пылевидного кварца КП А ГОСТ 907782;

– включить мешалку и перемешать суспензию в течение 1015минут;

– выключить мешалку и взять пробу на вязкость суспензии, которая должна быть 3240 секунд по вискозиметру ВЗ4;

– в случае отклонения вязкости суспензии от указанных значении произвести ее корректировку: при меньшей вязкости добавить пылевидный кварц, при большой – жидкое стекло с последующим дополнительным перемешиванием не менее трех минут;

– температуру суспензии выдержать в пределах 12 20ºС при включенной системе водяного охлаждения.

В таблице 3.1 приведены основные параметры суспензии и воздушной среды в камерах сушки

Таблица 3.1 – Параметры суспензий и атмосфера воздушной среды в камерах сушки

Суспензия Слой Вязкость суспензии, с Температура суспензии, °С Параметры воздушной среды в камерах сушки

температура, ºС относительная влажность,%

Этилсиликатная 1

2 7090

4550 1622 2025 3040

Жидкостекольная 3

4 3240

3240 1220 2533 ≤40

На рисунке 3.2 представлен график деформации керамического образца, полученного добавкой ВГДП ТУ1340ШИ82.

а, б, в, г, д, е – точки перегиба

Рисунок 3.2 – Дилатограмма образца оболочки с добавкой ВГДП ТУ1340ШИ82.

На рисунке 3.2 видно, что второй участок «аб» по сравнению с аналогичным участком графика, полученного на керамике без применения ВГДП ТУ1340ШИ82, имеет меньшее значение расширения при температуре 600ºС, а участок пластической деформации смещен в зону температур около 9801000ºС. Это позволяет считать, что у керамики с добавкой ВГДП ТУ1340ШИ82 величина «горячей» прочности будет выше (таблица 3.2), а термические напряжения на границе этилсиликатного и жидкостекольного слоев меньше.

Таблица 3.2 – Сравнительная характеристика прочности керамических образцов

Наименование параметра Технология изготовления образцов

без добавления ВГДП ТУ1340ШИ82 с добавлением ВГДП ТУ1340ШИ82

«Сырая прочность», кг/см2 30,0045,00 46,8454,6

«Горячая прочность», кг/см2 23,0029,00 54,0563,9

3.2 Ускорение изготовления керамических оболочковых форм

Метод литья по выплавляемым моделям обеспечивает решение важнейшей технологической задачи – изготовление из любых литейных сплавов точных тонкостенных отливок сложной конфигурации. Основным фактором, сдерживающим возможность роста производительности этого прогрессивного способа литья, является длительный цикл формообразования, вызванный необходимостью промежуточной сушки каждого из последовательно наносимых слоев керамического покрытия /10/.

Период сушки керамического покрытия необходим для формирования его предварительного упрочнения. При использовании суспензии на этилсиликатном связующем такое упрочнение возникает вследствие гелеобразования этилсикатного связующего. Ускоряющие этот процесс известные способы химического отверждения слоев – воздушноаммиачная сушка, попеременное нанесение этилсиликатных и жидкостекольных слоев керамического покрытия, окунание формируемого слоя оболочки в растворы щелочей, аммониевого октана, нейтрализованного актовой кислотой, сокращают с воздушной сушкой цикл формообразования в 1,5 – 2 раза. Однако, являясь поверхностноупрочняющими, эти способы вызывают неравномерное огеливание этилсиликатного связующего в слое покрытия, приводящее к усадочным напряжениям и образованию микротрещин в пленке связующего, что значительно снижает потенциальную прочность керамической формы. Ускоренное изготовление керамических форм с повышенными физикомеханическими свойствами достигают плакированием зернистых материалов катализаторами гелеобразования этилсиликатного связующего и использования их в качестве обсыпки слоев керамического покрытия.

Химически плакированные зернистые материалы получают впрыскиванием в кипящий слой зернистого материала аэрозоля – предварительно подготовленной плакирующей смеси, при этом достигаются его ускоренное равномерное распределение и последующее химическое отверждение на зернах обрабатываемого материала, обеспечивающее необходимую адгезию плакирующей смеси к частицам зернистого материала. В качестве зернистого материала используется песок марок 1К3 О102 и 1К3 О1016 ГОСТ 213891 /10/.

Основные параметры плакирования зернистых материалов катализаторами гелеобразования этилсиликатного связующего представлены в таблице 3.3.

Механизм плакирования зернистого материала в кипящем слое состоит в следующем. Равномерно увлажненные впрыскиванием аэрозоля плакирующей смеси зерна верхних слоев кипящего слоя, как более тяжелые, мигрируют в нижние слои, а на их место перемещаются более легкие, неплакированные частицы зернистого материала, которые подвергаются воздействию очередной порции аэрозоля. Процесс циклически повторяется, обеспечивая в отличие от обычных способов боле высокую степень равномерности плакирования зернистых материалов при меньшем расходе плакирующей смеси вследствие следующих факторов:

– увеличением поверхности контакта плакирующей смеси с частицами зернистого материала в результате ее подачи в виде аэрозоля;

– отсутствие между частицами зернистого материала в псевдоожиженном состоянии «раздавливающих» нагрузок, приводящих к отслоению пленки плакирующей смеси;

Таблица 3.3 – Основные параметры плакирования зернистых материалов катализаторами гелеобразования этилсиликатного связующего

Наименование параметра Значение параметра

1. состав плакирующей смеси водный раствор жидкого стекла (плотность 1,50 – 1,25 г/см3, модуль 2,6 – 3,0) и феррохромовый шлак, в соотношении (23):1 по массе

2. Количество плакирующей смеси к массе зернистого материала 1 – 4%

3. Удельная скорость впрыскивания плакирующей смеси на 1 м2 поверхности частиц зернистого материала (3 – 5)•106кг/с

4. Время впрыскивания плакирующей смеси 10 – 15 мин

5. Время отверждения плакирующей смеси 25 – 40мин

– совершением каждой обработанной аэрозолем плакирующей смеси частицей зернистого материала в псевдоожиженном состоянии колебательных и вращательных движении, обеспечивающих равномерное растекание плакирующей смеси по всей поверхности частицы зернистого материала.

Качество плакирования зернистого материала катализаторами гелеобразования этилсиликатного связующего оценивают по следующей методике (рисунок 3.3). В стеклянные градуированные трубки 4,5 диаметром 5мм, нижние концы которых обернуты марлей 7, насыпают высотой 200мм исследуемый плакированный зернистый материал и эталонный неплакированный зернистый материал. Трубки с помощью зажима 6 устанавливают в сосуд с гидролизованным раствором этилсиликата 9 с содержанием SiO2 – 20% масс., приготовленном на растворителе – этиловом спирте. Сосуд 8 помещают в эксикатор 1 с водой для поддержания постоянной влажности – 60%. Температура окружающей среды должна составлять 23ºС. По окончании процесса капиллярного впитывания (15мин.) измеряют высоту подъема гидролизованного раствора этилсиликата в трубках с плакированным и неплакированном зернистом материале.

1–эксикатор; 2–вода; 3–сетка; 4–градуированная трубка с обычной обсыпкой; 5–градуированная трубка с плакированным зернистым материалом; 6–зажим; 7–марля; 8–емкость; 9–гидролизованный раствор этилсиликата

Рисунок 3.3 – Схема установки для исследования равномерности плакирования зернистого материала:

Так как зернистый материал плакирован гелеобразователями гидролизованного раствора этилсиликата, пропитка плакированного зернистого материала должна протекать на меньшую высоту. Причем, чем больше плакирован зернистый материал этими веществами, тем меньше высота подъема гидролизованного раствора этилсиликата в трубке с плакированным зернистым материалом. Поэтому для оценки плакирования зернистого материала катализаторами гелеобразования гидролизованного раствора этилсиликатного связующего является относительное уменьшение высоты подъема гидролизованного раствора этилсиликата с плакированным зернистым материалом и вычисляется по формуле:

, (24)

где Н1 – высота подъема гидролизованного раствора этилсиликата в трубке с неплакированным зернистым материалом;

Н2 – высота подъема гидролизованного раствора этилсиликата в трубке с плакированным зернистым материалом.

Чем больше значение К, тем больше гелеобразующего вещества приходится на единицу поверхности частиц зернистого материала.

Равномерность плакирования всего объема зернистого материала оценивается путем отбора n проб плакированного зернистого материала с различных участков его кипящего слоя и определения для них по выше описанной методике значении оценок плакирования Кi и вычисления их статических параметров – среднего арифметического и среднеквадратического отклонения по формулам:

(25)

(26)

Параметр характеризует разброс значений Кi взятых проб относительно их среднего значения. Чем меньше значение , тем более равномерно распределены гелеобразующие вещества во всем объеме обрабатываемого зернистого материала. Установлено, что качественному приготовлению плакированного зернистого материала соответствуют значения К=8595% и =010% /10/.

Плакирование зернистого материала аэрозолем имеет ряд преимуществ перед другими способами плакирования (таблица 3.4) – плакирование в смесителях, последовательным введением в зернистого материала того же раствора жидкого стекла и феррохромового шлака.

Таблица 3.4 – Сравнительная характеристика способов получения плакированного зернистого материала

Наименование показателей Способы получения плакированного зернистого материала

аэрозолем смесителем

1. Оценка плакирования зернистого материала 8095% 6575%

2. Оценка равномерности плакирования зернистого материала 28% 1525%

3. Наличие комкования нет есть

4. Общее время подготовки плакированного зернистого материала 3045мин 6090мин

В таблице 3.5 приведены физикомеханические свойства керамических образцов, изготовленных с применением в качестве обсыпки обычного кварцевого песка (вариант 1) и плакированного (вариант 2).

Таблица 3.5 – Сравнительные показатели технологий

Наименование показателей Варианты технологий

1 2

1.Продолжительность сушки каждого слоя покрытия 3,54,0ч 1,01,5ч

2. Общее время сушки четырехслойной формы 16ч 6ч

3. Прочность образцов при изгибе:

в холодном состоянии

в горячем состоянии при 900ºС

3,2МПа

4,5МПа

4,8МПа

6,2МПа

Наблюдаемое улучшение физикомеханических свойств керамических форм может быть объяснено следующим механизмом ускоренного упрочняющего действия плакированного зернового материала на отверждаемые слои этилсиликатной суспензии. При плакировании частиц зернистого материала протекают процессы:

Na2O•nSiO2•mH2O+2CaO•SiO2––>Ca2SiO4+0,5Na4SiO4+(n0,5)H4SiO4+

+(m2n+1)H2O; (27)

CaSiO4+4H2O––>H4SiO4+2Ca(OH)2 (28)

Na4SiO4+4H2O––>H4SiO4+4NaOH (29)

Выделяющаяся ортокремневая кислота H4SiO4 конденсируется с образованием геля, равномерно покрывающего зерна кварцевого песка и прочно связанного с ними вследствие химической адгезии. Присыпка отверждаемых слоев этилсиликатной суспензии плакированным зернистым материалом такой же структуры приводит к взаимодействию его плакирующего слоя с этилсиликатным связующим керамического покрытия. В результате взаимодействия входящие в состав плакирующего слоя зернистой обсыпки щелочи Ca(OH)2 и NaOH, обладающие коагулирующим действием к гидролизованному раствору этилсиликата, вызывают ускоренное, одновременное возникновение огромного числа центров гелеобразования гидролизованного раствора этилсиликата. Причем, центры гелеобразования в отличие от существующих способов отверждения слоев этилсиликатной суспензии:

– формируются на готовой гельподложке зернистой обсыпки, что обеспечивает более упорядоченное строение конденсирующегося из этилсиликатного связующего геля кремниевой кислоты;

– возникают во всем объеме отверждаемого слоя этилсиликатной суспензии, образуя объемнозамкнутую, каркасную структуру. Такая структура формирует необходимую прочность слоя задолго до его полного отверждения, а также создает условия для более равномерного огеливания этилсиликатного связующего в слое покрытия и релаксации возникающих при этом усадочных напряжений.

В результате появляется возможность ускоренно наносить слои суспензии без потерь потенциальной прочности изготавливаемой керамической формы.

Влияние плакирования зернистого материала на время отверждения слоев этилсиликатной суспензии можно оценить, рассмотрев кинетику этого процесса. На рисунке 3.4 представлена схема установки для исследования кинетики отверждения слоев керамического покрытия /10/.

1–эксикатор; 2–вода; 3–сетка; 4–никелевые электроды; 5–емкость из модельного состава; 6–соединительные провода; 7–источник постоянного тока ВСП33; 8–сопротивление; 9–потенциометр КСП4

Рисунок 3.4 – Схема установки для исследования кинетики отверждения слоев керамического покрытия

С целью моделирования технологии изготовления керамической формы в емкость, выполненную из модельного состава (МВС15), с установленными на ее боковых поверхностях электродами заливают суспензию, дают стек и осуществляют обсыпку получаемого керамического покрытия исследуемыми плакированной зернистым материалом или обычной обсыпкой. Емкость с отверждаемым керамическим слоем помещают в эксикатор с водой для поддержания постоянной влажности и температуры.

Учитывая, что процесс отверждения керамического покрытия сопровождается изменением его электрических параметров, степень отверждения нанесенного слоя можно определить по формуле:

, (30)

Где UH – начальное падение на резисторе, соответствующее моменту нанесения слоя;

U – падение напряжения на резисторе в отсчитываемый момент времени;

U n – установившееся постоянное падение напряжения на резисторе, соответствующее полному отверждению слоя.

Значения UH, U , Un определяются на основе снимаемой на потенциометре КСП4 зависимости UR=f( ).

Приведенные на рисунке 3.5 кинетические зависимости дают возможность определить технологически необходимое время отверждения огнеупорных слоев керамической формы ( ), при котором происходит формирование прочности отверждаемого слоя, достаточной для нанесения последующих слоев керамического покрытия без отслоения и сравнить значения данного параметра для вариантов использования плакированного зернистого материала или обычной обсыпки. Анализ графика на рисунке 3.6 показывает, что при использовании плакированного зернистого материала формирование необходимой прочности отверждаемого слоя происходит уже при q=70%, то есть до полного отверждения слоя (q=100%), что косвенно подтверждает приведенный механизм действия плакированной зернистой обсыпки.

1–песок марки 1К3 О103; 2,3,4–плакированный песок марки 1К3 О103; 21% плакирующей смеси; 32% плакирующей смеси; 45% плакирующей смеси

Рисунок 3.5 – Влияние обсыпки на кинетику отверждения слоев этилсиликатной суспензии:

1–песок марки 1К3 О103; 2– песок марки 1К3 О103 плакированный 4% плакирующей смесью

Рисунок 3.6 – Влияние вида обсыпки на зависимость прочности керамической формы от степени отверждения ее слоев

Таким образом, применение плакированной зернистой обсыпки, изготовленной впрыскиванием аэрозоля плакирующей смеси в кипящий слой зернистого материала, позволяет:

– значительно улучшить качество керамических форм;

– существенно сократить цикл формообразования и повысить производительность литья по выплавляемым моделям /10/.

В результате введения в жидкостекольную суспензию ВГДП и плакирования зернистой обсыпки, изготовленной впрыскиванием аэрозоля плакирующей смеси в кипящий слой зернистого материала:

– процесс прокалки оболочек сократился на шесть часов;

– «горячая» прочность повысилась на 45%;

– термические напряжения на границе этилсиликатного и жидкостекольного слоев уменьшились;

– сократилось общее время сушки четырехслойной формы на десять часов;

– повысилась производительность литья по выплавляемым моделям.

4 Экономическое обоснование проекта

Таблица 4.1 – Изменение состава и стоимости машин и оборудования

Машины и оборудование Количество машин данной марки Стоимость 1 шт., тыс.шт Стоимость всех машин данной марки, млн.руб.

Наименование Марка

Ввод машин и оборудования

1. комплексная механизированная поточная линия. мод. 675А 2 30000 60,0

2. Индукционная печь ИСТ0,06/0,1 10 1650 16,5

3 Промышленный манипулятор мод. 5102 12 1000 12,0

4. Установка приготовления суспензии мод.661 2 1000 2,0

5. Газовая печь нормализации ГТСХМ 1 1400 1,4

6.Аллигаторные ножницы 1 700 0,7

Всего 92,6

Выбытие машин и оборудования

1.Автомат изготовления звеньев мод.653 4 50 0,20

2.Механизированная линия формовки, прокалки, заливки блоков и охлаждение отливок АВА730Л 3 800 2,40

3. Индукционная печь ИСТ0,16 8 40 0,32

4. Опоки Т02734003 60 1 0,06

Всего

2,98

Итого

89,62

В связи с увеличением объема производства стальных отливок в цех было установлено новое оборудование (таблица 4.1), вследствие чего стоимость машин и оборудования проектируемого цеха увеличилась на 89,62 (3,1562,102) млн. руб. по сравнению с базовым.

Таблица 4.2 – Изменение состава основных фондов и амортизационных отчислений

Наименование основных фондов цеха Стоимость основных фондов,млн.руб. Структура основных фондов, % Годовые амортизационные отчисления

Норма амортизаций, % Сумма, млн.руб.

Б П Б П Б П

Здания 40,00 40,00 17,70 12,70 1,2 0,48 0,48

Сооружения 2,80 2,80 1,24 0,89 8,5 0,24 0,24

Передаточные устройства 1,50 1,50 0,66 0,48 4,2 0,06 0,06

Машины и оборудование: 179,65 269,07 79,50 85,30 8,3 14,90 22,30

– силовые машины 54,00 54,00 23,90 17,10 8,3 4,48 4,48

– технологическое оборудование 125,00 214,42 55,30 68,00 8,3 10,40 17,80

– измерительные приборы 0,45 0,45 0,20 0,14 8,3 0,04 0,04

– вычислительная техника 0,20 0,20 0,09 0,06 8,3 0,02 0,02

Транспортные средства 0,90 1,10 0,40 0,35 4,2 0,04 0,05

Инструмент 0,60 0,60 0,27 0,19 20,0 0,12 0,12

Производ.инвентарь 0,20 0,20 0,09 0,06 9,1 0,02 0,02

Хозяйственный инвентарь 0,19 0,19 0,08 0,06 9,1 0,02 0,02

Итого 225,84 315,46 100 100 – 15,90 23,30

Б – базовый вариант; П – проектный вариант.

Стоимость основных фондов в проектном варианте (таблица 4.2) увеличились на 89,62 (315,46225,84) млн.руб., в связи с чем амортизационные отчисления возросли на 7,43(23,3015,90) млн.руб. по сравнению с базовым вариантом.

Таблица 4.3 – Изменение потребности в материальноэнергетических ресурсах

Наименование оборотных средств Единицы измерения Норма расхода на 1т годного литья Цена за единицу, тыс.руб. Затраты на 1т годного литья, тыс.руб. Годовая потребность, мнл.руб.

Б П Б П Б

Q=1,5

тыс.т П

Q=2,5

тыс.т

Основные материалы

Лом стальной ГОСТ 278775 т 1,2605 1,024 4,40 5,55 4,51 8,32 11,30

Возврат ГОСТ 278775 т 1,1159 1,045 4,00 4,46 4,18 6,70 10,50

Ферромарганец ФМн 70 ГОСТ 141593 т 0,0478 0,016 35,06 1,68 0,56 2,51 1,40

Ферросилиций ФС45 ГОСТ 475591 т 0,0478 0,002 18,65 0,89 0,03 1,34 0,07

Алюминиевые отходы Р4 ГОСТ 475591 т 0,0385 0,012 52,72 2,03 0,63 3,04 1,58

Силикокальций СК15 ГОСТ 476271 т 0,0120 0,004 4,33 0,05 0,02 0,08 0,04

Искуственный графит ТУ 48205484 т 0,0239 0,016 6,24 0,15 0,10 0,22 0,25

Итого 22,20 25,10

Вспомогательные материалы

Модельный состав т 0,170 0,170 41,340 7,03 7,03 10,50 17,60

Песок т 2,060 1,700 0,481 0,99 0,82 1,49 2,04

Пылевидный кварц КПА ГОСТ 907782 т 0,230 0,230 2,470 0,57 0,57 0,85 1,42

Высокоглиноземистый дисперсный порошок т 0,020 0,030 0,150 0 0 0 0,01

Этилсиликат ГОСТ2637184 т 0,025 0,026 73,310 1,83 1,91 2,75 4,77

Вода дистиллирован. ГОСТ670972 м3 0,004 0,005 0,020 0 0 0 0

Спирт этиловый ГОСТ 1729985 л 0,050 0,050 0,035 0 0 0 0

Кислота соляная ГОСТ 311877 т 0,0008 0,0003 5,830 0 0 0,01 0

Жидкое стекло

ГОСТ 96241 т 0,1000 0,103 2,450 0,25 0,25 0,37 0,63

Хлористый кальций т 0,0130 0,013 9,050 0,12 0,12 0,18 0,29

Итого 16,20 26,70

Продолжение таблицы 4.3

Топливо и энергия для технологических нужд

Электроэнергия кВт ч 2128,9 1953,3 0,00142 3,02 2,77 4,53 6,93

Вода м3 179,0 180,5 0,00550 0,98 0,99 1,48 2,48

Газ природный м3 514,8 250,4 0,00126 0,65 0,32 0,97 0,79

Сжатый воздух м3 8839,0 8900,1 0,00235 20,8 20,90 31,20 52,30

Итого 38,10 62,50

Топливо и энергия для хозяйственнобытовых нужд

Электроэнергия кВт ч 43 43 0,0014 0,06 0,06 0,09 0,15

Вода м3 10 10 0,0049 0,05 0,05 0,07 0,12

Итого 0,17 0,28

Всего оборотных средств 76,70 115,00

В связи с изменением технологий производства и увеличением годового объема производства отливок на 1000 (25001500)т. потребность в материальноэнергетических ресурсах возросла на 37,9 (115 – 76,7) млн.руб (таблица 4.3).

Таблица 4.4 – Возвратные отходы

Наименование оборотных средств Единицы измерения Норма расхода на 1т годного литья Цена за единицу, тыс.руб. Затраты на 1т годного литья, тыс.руб. Годовая потребность, мнл.руб.

Б П Б П Б П

Возврат т 1,116 1,045 4,0000 4,4636 4,1800 6,6954 10,450

Песок т 1,030 0,800 0,2200 0,2266 0,1760 0,3399 0,440

Модельный состав т 0,050 0,136 25,6000 1,2800 3,4816 1,9200 8,704

Вода м3 120,000 120,000 0,0055 0,6600 0,6600 0,9900 1,650

Всего возвратных отходов 9,9453 21,244

Возвратные отходы (таблица 4.4) снизили стоимость оборотных средств до 66,7547( 76,7–9,9453) мнл.руб. в базовом цехе, а в проектном – до 93,756 (115–21,244)млн.руб.

Таблица 4.5 – Баланс использования времени одного производственного рабочего

Элементы баланса Дни Часы

Календарное время 365 2920

Выходные и праздничные дни (если цех не работает) 115 920

Номинальное время 250 2000

Потери рабочего времени:

– очередной отпуск; 30 240

– болезнь; 14 112

– выполнение государственных и общественных обязанностей 4 32

– прочие 3 24

Эффективное время 199 1592

Эффективное время работы одного производственного рабочего при сорокачасовой рабочей неделе – 199 дней (1592 часов) в год, при условии работы в одну смену продолжительностью 8 часов (таблица 4.5).

Из расчета списочной численности и фонда заработной платы рабочих базового цеха (таблица 4.6) следует, что списочная численность рабочих базового цеха 219 человек, их общий годовой фонд заработной платы с учетом единого социального налога составляет 36018,89 тыс.руб., при этом начисления на прямую заработную плату рабочих составляет премия 30% от прямой заработной платы и уральский коэффициент 15% от прямой заработной платы с учетом премии.

Согласно расчету списочной численности и фонда заработной платы остальных работников базового цеха (таблица 4.7) списочная численность всех работающих базового цеха 266 (219+47) человек, их общий годовой фонд заработанной платы с учетом единого социального налога 43691,6058(36018,89 +7672,71582) тыс.руб., при этом начисления на прямую заработную плату руководителей составляют премия 50%и 15% уральский коэффициент, для специалистов, служащих, младшего обслуживающего персонала – 30% премия и 15% уральский коэффициент.

Таблица 4.6 – Расчет списочной численности и фонда заработной платы рабочих базового цеха

Отделение цеха Профессия рабочего Разряд Количество работающих Часовая тарифная ставка данного разряда, руб. Годовой фонд заработной платы, тыс. руб.,

Прямой Начисления на прямую заработную плату Общий с учетом дополнительной заработной платы(10%) Общий с учетом единого социального налога(26%)

Основные рабочие

1.Модельное отделение Модельщик 3 20 40 1273,60 630,432 2094,435 2638,988

Формовщик 3 30 43 2053,70 1016,570 3377,277 4255,368

2.Плавильнозаливочное отделение Заливщик 3 23 85 3112,40 1540,620 5118,276 6449,027

Сталевар 4 8 90 1146,20 567,388 1884,992 2375,089

Формовщик 3 9 60 859,68 425,541 1413,744 1781,317

Шихтовщик 3 1 41 65,27 32,310 107,340 135,2481

3.Термообрубное отделение Сверловщик 3 4 45 286,56 141,847 471,248 593,772

Наждачник 3 12 45 859,68 425,541 1413,744 1781,317

Электросварщик 5 1 48 76,42 37,826 125,666 158,3393

Газорезчик 4 1 50 79,60 39,402 130,902 164,9367

Обрубщик 3 5 44 350,24 173,368 575,970 725,721

Чистильщик 3 4 44 280,19 138,695 460,776 580,577

Сортировщик 2 7 35 390,04 193,069 641,421 808,190

Травильщик 3 4 40 254,72 126,086 418,887 527,797

Термист 3 3 40 191,04 94,564 314,165 395,848

4.Участок энергетика Пультовщик электропечи 2 4 37 235,62 116,629 387,471 488,212

Итого 136 18936,310 23859,75

Продолжение таблицы 4.6

Отделение цеха Профессия рабочего Разряд Количество работающих Часовая тарифная ставка данного разряда, руб. Годовой фонд заработной платы, тыс. руб.,

Прямой Начисления на прямую заработную плату Общий с учетом дополнительной заработной платы(10%) Общий с учетом единого социального налога(26%)

Вспомогательные рабочие

Занятые обслуживанием оборудования

1.Плавильно заливочное отделение Огнеупорщик 5 2 65 206,96 102,445 340,3457 428,835

2.Участок механика Машинист крана 4 2 35 111,44 55,162 183,2631 230,9110

Слесарьремонтник 5 15 47 1122,40 555,568 1845,7210 2325,6085

Электросварщик 4 1 40 63,68 31,521 104,7218 131,9494

Газорезчик 4 1 45 71,64 35,461 117,8120 148,4430

Токарь 4 4 45 286,56 141,847 471,2479 593,7723

Фрезеровщик 3 1 45 71,64 35,461 117,8120 148,4430

3.МОУ Шлифовщик 5 1 45 71,64 35,461 117,8120 148,4430

Слесарьремонтник 5 6 47 448,94 222,227 738,2884 930,2433

4.Участок энергетика Слесарьремонтник 5 11 47 823,06 407,416 1353,5290 1705,4460

Электромонтер 5 11 40 700,48 346,737 1151,9390 1451,4440

Электрогазосварщик 4 2 50 159,20 78,804 261,8044 329,8730

Огнеупорщик 5 1 65 103,48 51,223 170,1729 214,4178

Итого 58 6974,4700 8787,8300

Продолжение таблицы 4.6

Отделение цеха Профессия рабочего Разряд Количество работающих Часовая тарифная ставка данного разряда, руб. Годовой фонд заработной платы, тыс. руб.,

Прямой Начисления на прямую заработную плату Общий с учетом дополнительной заработной платы(10%) Общий с учетом единого социального налога(26%)

Незанятые обслуживание оборудования

1.Модельное отделение Распрелелитель работ 3 1 35 55,720 27,5814 91,6315 115,455

2.Плавильнозаливочное отделение Контролер лома и отходов 3 1 37 58,904 29,1570 96,8670 122,053

3.Термообрубное отделение Транспортировщик 3 1 35 55,720 27,5814 91,6315 115,456

Распрелелитель работ 3 1 35 55,720 27,5814 91,6315 115,456

4.Участок механика Распрелелитель работ 3 1 35 55,720 27,5814 91,6310 115,456

5.ПДБ Транспортировщик 3 4 35 222,880 110,3260 366,5260 461,823

Распрелелитель работ 3 1 35 55,720 27,5814 91,6315 115,456

6.Участок энергетика Слесарьсантехник 4 1 46 73,232 36,2490 120,4300 151,742

Слесарь по газу 5 4 46 292,930 144,9900 481,7200 606,967

Слесарь по вентиляции 5 9 45 644,760 319,1560 1060,3080 1335,987

Распрелелитель работ 3 1 35 55,720 27,5814 91,6315 115,455

Итого 25 2675,6410 3371,307

Всего 219 28586,4200 36018,890

Таблица 4.7 – Расчет списочной численности и фонда заработной платы остальных работников базового цеха

Должность Количество Оклад, тыс. руб. Начисления на оклад, тыс. руб. Общий годовой фонд заработной платы с учетом дополнительной заработной платы, тыс. руб. Общий годовой фонд заработной платы с учетом единого социального налога(26%),тыс. руб.

Руководители

1.Начальник цеха 1 18,0 13,05 409,86 516,4236

2.Начальник техбюро 1 12,0 8,70 273,24 344,2824

3.Мастер 7 6,0 4,35 956,34 1204,9884

4. Старший мастер 4 8,0 5,80 728,64 918,0864

5.Мастер по ремонту оборудования 4 6,0 4,35 546,48 688,5648

6.Зам. начальника цеха 1 12,0 8,70 273,24 344,2824

7.Начальник ПДБ 1 10,0 7,25 227,70 286,9020

Итого 19 3415,50 4303,5300

Специалисты

1.Инженер технолог 5 5,0 2,48 493,35 621,6210

2.Энергетик 1 6,5 3,22 128,27 161,6215

3. Механик цеха 1 6,0 2,97 118,40 149,1890

Итого 7 740,03 932,4315

Служащие

1.Экономист 1 5,5 2,72 108,54 136,7566

2.Нормировщик 1 5,0 2,48 98,67 124,3242

3.Инженер по подготовке кадров 2 5,0 2,48 197,34 248,6484

4.Секретарьмашинист 1 5,0 2,48 98,67 124,3242

Итого 5 503,22 634,0534

Младший обслуживающий персонал

1.Уборщик 9 4,0 1,98 710,43 895,1342

2.Кладовщик 3 4,5 2,23 266,41 335,6753

3.Грузщик 3 6,0 2,97 355,21 447,5671

4.Сторож 1 5,0 2,48 98,67 124,3242

Итого 16 1430,72 1802,7009

Всего 47 6089,46 7672,7158

Таблица 4.8 – Ведомость списочного количества работающих и фонда заработной платы проектируемого цеха

Категория работающих Списочное количество работающих Среднемесячная заработная плата, тыс. руб. Общий годовой фонд заработной платы с учетом дополнительной заработной платы, тыс. руб. Общий годовой фонд заработной платы с учетом единого социального налога (26%), тыс. руб.

Основные рабочие 115 9,10 20651,631 26021,0551

Вспомогательные рабочие:

– занятые обслуживанием оборудования;

– незанятые обслуживанием оборудования

54

29

7,54

6,06

8034,895

3468,050

10123,9683

4369,7400

Руководители 19 12,30 5321,349 6704,8997

Специалисты 7 6,99 965,585 1216,6366

Служащие 5 6,15 606,821 764,5938

Младший обслуживающий персонал 16 5,85 1847,102 2327,3490

Итого 245 40895,436 51528,2495

В связи с изменением технологии производства списочное количество всех работающих базового цеха уменьшилось на 21 (266245) человек, а среднемесячная заработная плата основных рабочих возросла на 40%, у остальных рабочих и работающих базового цеха увеличилась на 20% (таблица 4.8). Общий годовой фонд заработанной платы с учетом единого социального налога всех работающих базового цеха увеличился на 7836,64369 (51528,249543691,6058) тыс. руб.

Из сметы расходов на содержание и эксплуатацию оборудования цеха (таблица 4.9) следует, что расходы на содержание и эксплуатацию оборудования проектируемого цеха возросли на 8876,396 (33397,05024520,654) тыс. руб. по сравнению с базовым за счет увеличения всех статей расходов, кроме расхода на текущий ремонт оборудования и транспортных средств, инструмента.

Таблица 4.9 – Смета расходов на содержание и эксплуатацию оборудования цеха

Наименование статьи расходов Сумма, тыс. руб.

Б П

1. Амортизация машин и оборудования, транспортных средств, инструмента 15068,800 22449,010

2. Вспомогательные материалы для ухода за оборудованием (смазочные и др.) 452,064 673,470

3. Общий фонд заработной платы с единым социальным налогом рабочих, занятых обслуживанием оборудования (слесари, электрики, смазчики и т.д.) 8787,830 10123,970

4. Текущий ремонт оборудования и транспортных средств, инструмента 211,960 150,600

Итого 24520,654 33397,050

Таблица 4.10 – Смета цеховых расходов

Наименование статьи расходов Сумма, тыс. руб.

Б П

1. Амортизация зданий, сооружений, передаточных устройств, производственного и хозяйственного инвентаря цеха 816,490 816,490

2. Вспомогательные материалы на хозяйственнобытовые нужды цеха 8,300 8,300

3. Топливо и энергия (вода) на хозяйственнобытовые нужды цеха 0,165 0,275

4. Общий фонд заработной платы с единым социальным налогом руководителей, специалистов и служащих, младшего обслуживающего персонала, а также вспомогательных рабочих, не занятых обслуживанием оборудования 11044,023 15383,230

5. Текущий ремонт зданий, сооружений, передаточных устройств, производственного и хозяйственного инвентаря цеха 300,000 300,000

6. Прочие расходы (охрана труда, рационализация, изобретательство и т.д.) 7,430 7,430

Итого 12176,408 16515,725

Таблица 4.11 – Себестоимость годовой программы и одной тонны годного литья

Калькуляционные статьи затрат Значение

На годовую программу, млн. руб., На одну тонну годного литья, тыс. руб.

Б П Б П отклонение

абсолютное относительное%

1. Основные и вспомогательные материалы на технологические цели 38,39 51,80 25,59 20,72 4,87 0,19

2. Топливо и энергия на технологические цели 38,31 62,77 25,54 25,11 0,43 0,02

3. Возвратные отходы оборотных средств 9,95 21,25 6,63 8,5 1,87 0,28

4. Общая заработная плата основных рабочих с единым социальным налогом 23,86 26,02 15,91 10,41 5,50 0,35

5. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 24,52 33,40 16,35 13,36 2,99 0,18

6. Цеховые расходы 12,18 16,52 8,12 6,61 1,51 0,19

7. Потери от брака 16,13 21,76 10,75 8,70 2,05 0,19

Итого цеховая себестоимость 143,44 191,01 95,62 76,41 19,20 0,20

8. Общехозяйственные расходы (доля расходов по управлению и обслуживанию на предприятии, приходящаяся на данный цех) 1,50 1,5 1,00 1,00 0 0

Итого производственная себестоимость 144,94 192,52 96,62 77,41 19,20 0,20

9. Внепроизводственные расходы (доля коммерческих расходов предприятия, приходящаяся на данный цех) 0,60 0,60 0,40 0,40 0 0

Полная себестоимость 145,54 193,11 97,02 77,80 19,22 0,20

Таблица 4.12 – Динамика техникоэкономических показателей работы литейного цеха

Наименование показателя Единица измерения Обозначения и расчетные формулы Значение показателя Отклонение

Б П абсолютное относительное,

Годовой объем производства годного литья тыс.т Q 1,500 2,500 1,0 0,667

Общая площадь цеха тыс. м2 S 6,048 6,048 0 0

Съем литья с 1м общей площади т/м3 СS = Q / S 0,248 0,413 0,2 0,667

Балансовая стоимость основных производственных фондов млн. руб. ФБ 225,840 315,460 90,0 0,397

Активная часть основных производственных фондов % ,

где ФЗ – стоимость машин и оборудования, транспортных средств, инструмента 80,212 85,833 5,6 0,07

Фондоотдача

0,741 0,884 0,1 0,193

Фондоемкость продукции

ФЕ=1 / ФО 1,350 1,131 0,2 0,162

Стоимость оборотных фондов (оборотные средства) млн. руб. ОС 76,706 114,570 38,0 0,494

Материалоотдача

2,182 2,435 0,3 0,116

Материалоемкость продукции

МЕ = 1 / МО 0,458 0,411 0 0,104

Продолжение таблицы 4.12

Наименование показателя Единица измерения Обозначения и расчетные формулы Значение показателя Отклонение

Б П абсолютное относительное,

Расход основных материалов на 1 т годного литья т РОМ 2,546 2,119 0,4 0,168

Численность:

– работающих;

– рабочих чел.

Ч

ЧР

47,000

219,000

47,000

198,000

0

21,0

0

0,096

Производительность труда одного работающего т/чел. ПТ = Q / Ч 31,915 53,191 21,0 0,667

Производительность труда одного рабочего т/чел. ПТР = Q / ЧР 6,849 12,626 5,8 0,843

Трудоемкость продукции чел.ч/т

232,430 126,090 106,0 0,456

Общий годовой фонд заработной платы работающих млн. руб. ФЗП 43,691 51,528 7,8 0,179

Полная себестоимость 1 т годного литья тыс.

руб. С 97,020 77,800 19,2 0,198

Цена 1 т годного литья тыс. руб. Ц 111,570 111,570 0 0

Прибыль на 1 т литья тыс. руб. П = Ц – С 14,553 33,767 19,0 1,320

Прибыль на годовой выпуск млн. руб. ПГ = П Q 21,830 84,418 63,0 2,867

Рентабельность продукции %

15,000 43,399 28,0 1,893

Рентабельность по фондам %

7,215 19,631 12,0 1,721

Затраты на 1 руб. продукции

Z = С / Ц 0,870 0,697 0,2 0,198

.

Таблица 4.13 – Показатели динамики основных производственных фондов цеха

Вид (наименование) выбывающих основных производственных фондов Стоимость выбывающих основных производственных фондов,ФВЫБ, млн. руб Годовая норма амортизации, Н, % Фактическая продолжительность работы фондов до момента ликвидации, t, лет Остаточная стоимость выбывающих фондов:КОСТ = ФВЫБ´(100–Н´t)/100,млн. руб. Масса металлической части выбывающих фондов,m, т Ликвидационная стоимость выбывающих фондов:КЛИКВ = m×ЦЛ, млн. руб.

1.Автомат изготовления звеньев 0,20 8,3 50 0 16,80 0,0739

2.Механизированная линия формовки,прокалки, заливки блоков и охлаждение отливок 2,40 8,3 50 0 90,00 0,3960

3. Индукционная печь 0,32 8,3 50 0 24,00 0,1056

4. Опоки 0,06 8,3 1 0,05502 0,06 0,0003

Итого 2,98 0,05502 130,86 0,5758

Таблица 4.14 – Эффективность работы спроектированного цеха

Название показателя Единицы измерения Обозначения и расчетные формулы Значение

Дополнительные капитальные вложения млн. руб. К 99,45

Условногодовая экономия затрат млн. руб. Э = (СБ – СП) QП

48,05

Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений лет

2,07

Коэффициент эффективности капитальных вложений 1/год Е = 1 / Т 0,48

Условногодовое изменение прибыли млн. руб. DП = [(СБ – СП) + (ЦП – ЦБ)] QП

48,05

Капиталоотдача руб./руб.

0,01

Цеховые расходы проектируемого цеха (таблица 4.10) увеличились на 8159,45 (16515,72512176,408) тыс. руб. по сравнению с базовым за счет увеличения расходов на топливо и энергию (воду) на хозяйственнобытовые нужды цеха, общего фонда заработной платы с единым социальным налогом руководителей, специалистов и служащих, младшего обслуживающего персонала, а также вспомогательных рабочих, не занятых обслуживанием оборудования и прочих расходов.

Полная себестоимость одной тонны годного литья (таблица 4.11) снизилась на 19,22 (97,0277,80) тыс.руб.за счет снижения всех калькуляционных статей затрат кроме общехозяйственных расходов и внепроизводственных расходов.

Из таблицы 4.12 следует, что в проектном варианте рентабельность продукции увеличилась на 33,54 (48,5415)%, рентабельность по фондам возросла на 14,7407 (21,9567,2153)%, а затраты на один рубль продукции снизились на 0,1964 (0,86960,6732) руб./руб. по сравнению с базовым вариантом.

Остаточная стоимость выбывающих основных производственных фондов (таблица 4.13) составляет 0,05502млн. руб., а ликвидационная стоимость выбывающих фондов – 0,5758 млн.руб., при этом цена лома 0,0044 млн.руб./т.

Согласно таблице 4.14 высокий коэффициент эффективности капиталовложений Е=0,48 и короткий срок окупаемости 2,07 лет, определяют целесообразность реконструкции.

5 Безопасность жизнедеятельности

5.1 Общая характеристика литейного цеха

Конструкция здания литейного цеха выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.00391 – ССБТ «Оборудование производственное». Реконструируемый цех представляет собой одноэтажное здание площадью в 6048м2. Здание цеха относится к каркасному типу. Несущий каркас состоит из железобетонных колонн, стоящих на фундаменте и связанных балками и фермами. Шаг наружных колонн 6м, внутренних – 18м. Кровельное покрытие – рубероидный ковер. Покрытие пола – стальные перфорированные плиты толщиной 1,53см.

В соответствии с СНиП 118990 «Генеральные планы промышленных предприятий» с учетом их требований здание цеха расположено по отношению с ближайшими зданиями жилого комплекса и культурнобытового назначения с подветренной стороны по отношению к господствующим ветрам.

Реконструируемый цех точного литья согласно СанПиН 2.2.1/2.2.1.56796 «Санитарнозащитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» в зависимости от состава и количества выделяемых вредных веществ и условий технологического процесса относится к четвертому классу, санитарнозащитная зона 100м.

Санитарногигиенические требования к вентиляции помещения выполняются по СНиП 2.04.0591 – «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Объем подаваемого воздуха в помещение цеха составляет не менее 60 м3/ч на одного работающего. В холодный переходный периоды года подаваемый в здание системами механической вентиляции воздух подогревается, а удаляемый местными отсосами воздух очищается перед выбросом в атмосферу.

По СНиП 210797 «Классификация зданий по степени огнестойкости, конструктивной и функциональной пожарной опасности», огнестойкость здания второй степени. Помещение проектируемого цеха по опасности поражения электрическим током относится ко второму классу. В цехе установлены щиты с противопожарным инвентарем, ящики с песком, огнетушители.

Для сокращения ручного труда в цех установлены автоматические линии и промышленные манипуляторы, которые заменили человека на тяжелых, монотонных и вредных операциях.

Для транспортировки грузов предусмотрены сквозные проезды 4м. Во всех отделениях есть проходы 1,53м. Подача сыпучих материалов осуществляется пневмотранспортом.

5.2 Анализ производственных и экологических опасностей

В соответствии с ГОСТ 12.0.00380 – ССБТ «Опасные и вредные производственные факторы», в реконструируемом цехе можно выделить следующие опасные и вредные производственные факторы, основными из которых являются: движущиеся машины и механизмы, различные подъемнотранспортные устройства, повышенная температура поверхности оборудования, пыль, выделение паров и газов, тепловой поток, избыточное выделение теплоты, повышенный уровень шума, вибрация, электромагнитные излучения, повышенное значение напряжения в электрических цепях /1/.

Результаты анализа опасностей сведены в таблицу 5.1. Подробный анализ опасностей изложен в разделе 5.3 «Техника безопасности».

5.3 Техника безопасности

5.3.1 Безопасность веществ и материалов

В литейном цехе к опасным и вредным производственным факторам можно отнести пыль, выделяющиеся газы и пары, тепловой поток, источниками которых являются плавильные агрегаты, оборудование для приготовления суспензии, участки формовки, выбивки и очистки отливок.

Вредные вещества в проектируемом цехе регламентируются ГОСТ 12.1.00776ССБТ «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности».

Таблица 5.1 — Анализ опасностей сталелитейного цеха

Участок Наименование технологических операций, оборудование Применяемые вещества, материалы Опасные производственные факторы Вредные производственные факторы Экологические факторы Возможные аварии, ЧС

1. Модельный Приготовление модельного состава,

запрессовка,

сборка моделей в блоки.

пастоприготовитель, конвейер,

автомат мод.653

манипуляторы мод.5102 а) парафин

ГОСТ 78453

б) синтетический церезин

ГОСТ 248847

в) полиэтиленовый воск ПВ200

ГОСТ 413953 Движущиеся части механизмов Загазованность, шум Выделение газов Просыпь материалов, травматизм

2. Изготовления оболочек форм Подготовка материалов покрытия, приготовление покрытия, нанесение его на модельные блоки, сушка покрытия, извлечение стояков и выплавление модельного состава.

Установка приготовления суспензии, автоматическая линия, манипуляторы, ванна вытопки, конвейер. а) пылевидный кварц КПА ГОСТ 907782

б) высокоглиноземистый дисперсный порошок ТУ1340ШИ82

в) этилсиликат40ГОСТ2637184

г) вода дистиллирован. ГОСТ670972

д) спирт этиловый

ГОСТ 1729985

е) кислота соляная

ГОСТ 85795

ж) жидкое стекло

ГОСТ 1307093

з) песок кварцевый ГОСТ 907782 Ожог Загазованность, шум, химические вещества Пары химикатов Отравление, отказ и поломка манипуляторов, появление человека в рабочем пространстве оборудования

Продолжение таблицы 5.1

Участок Наименование технологических операций, оборудование Применяемые вещества, материалы Опасные производственные факторы Вредные производственные факторы Экологические факторы Возможные аварии, ЧС

3. Прокалочнозаливочное Прокалка оболочки форм, формовка в опорный наполнитель, плавка и заливка в формы металл, выбивка залитых блоков и охлаждение.

Поточная автом.линия, индукционная печь, ковши, монорельс Шихтовые материалы Повышенная температура поверхности оборудования Загазованность, шум, интенсивный тепловой поток, пыль, электромагнитное излучение Выделение газов, избыточное выделение теплоты Всплеск металла, аварии при заливки, травматизм, отказ и поломка манипуляторов.

4. Термообрубное Очищение отливки от остатков оболочек, отделение отливки от ЛПС, термообработка, зачищение питателей и исправление дефектов отливок.

Вибрационные установки, гидравлический пресс, агрегат выщелачивания,

пресса, газовые печи, конвейер, электрокары, обдирочношлифовальные станки Раствор щелочи КОН, эндогаз, отливки стальные Повышенная температура поверхности оборудования, движущиеся механизмы Вибрация, шум, загазованность Избыточное выделение теплоты Аварии при работе на обрубном оборудовании, травматизм, взрыв газовой печи

5.Склад шихты Хранение шихтовых материалов, мостовой кран, пневмотранспорт Шихтовые материалы Движущиеся механизмы,

электрический

ток Запыленность рабочей зоны, шум Пыль Разрушение материалов, травматизм

На жизнедеятельность рабочего большое влияние оказывает газовый состав воздуха. Условия считаются благоприятными при следующем составе воздуха:

– кислорода 19 – 20 %;

– углекислого газа не более 1 %.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны и воздухе населенных мест не должно превышать установленных ПДК, представленных в таблице 5.1 /10/.

Таблица 5.2 – ПДК и классы опасности вредных веществ

Наименование веществ ПДК, мг/м3 Класс опасности

Оксид углерода 20,0 4

Оксид железа 6,0 4

Диоксид серы 10,0 3

Известняк 6,0 4

Оксид магния 0,3 2

Соляная кислота 5,0 2

Серная кислота 1,0 2

Этилсиликат 20,0 4

Спирт этиловый 1000,0 4

Кварц 1,0 3

Таким образом, самыми вредными являются оксид марганца, серная и соляная кислота.

Материалом, содержащим марганец является ферромарганец, применяемый при выплавки стали. Физические и химические свойства марганца температура плавления 1224°С, температура кипения 2095 °С, плотность 7440 кг/м. Взаимодействует с галогенами, серой, фосфором, углеродом, кремнием. При выплавке стали пары марганца соединяются с кислородом воздуха, образуя окислы в виде бурого дыма. Собранный над расплавленной поверхностью дым состоит из МnO. Введенный из вне Мn, накапливаясь в митохондриях, изменяет каталитические, энергетические, обменные процессы. Повышает уровень сахара и молочной кислоты в крови. При любых путях поступления соединений марганца особо резкие нарушения обнаруживаются в головном мозге. Изменения обнаруживаются также в печени, почках, реже в сердечной мышце /10/.

Пары кислот вызывают раздражение слизистой, отравление, а при попадании жидкости на кожу – ожог.

Горючие газы и пары, газодисперсные системы являются потенциальными источниками пожаро и взрывоопасности. В помещениях цеха, где возможно выделение в атмосферу горючих газов и паров, устанавливают сигнализаторы взрывоопасных концентраций и аварийную вытяжную вентиляцию.

Значительную часть пыли составляет диоксид кремния – около 10%. Типичное заболевание, возникающее под действием кремнесодержащих пылей – силикоз. Наиболее опасен прогрессирующий фиброз лёгочной ткани (пылевой пневмосклероз). В таблице 5.3 представлен дисперсный состав пыли.

Таблица 5.3 – Дисперсный состав пыли

Размер частиц, мкм 0,7 0,7–7 7–80 >80

Содержание, % масс 42 35 16 7

Контроль содержания вредных веществ 34 класса в воздухе цеха проводится по графику.

Для устранения вредного воздействия веществ на рабочих, население и окружающую среду предусмотрена очистка технологических выбросов.

5.3.2 Безопасность производственных процессов и оборудования

Безопасность литейного производства обеспечивается выбором техпроцессов и производственного оборудования, помещений и исходных материалов, способом их хранения, транспортирования, а также правильным размещением оборудования, установлением функций работающих, их обучением, использованием средств индивидуальной защиты.

Безопасность технологических процессов достигается соблюдением требований ГОСТ 12.2.00391 – ССБТ «Оборудование производственное. Общие требования безопасности» и ГОСТ 12.3.00275 – ССБТ «Процессы производственные. Общие требования безопасности», использованием средств индивидуальной защиты.

Правильная организация рабочих мест предполагает учет эргономических требований, предусмотренных ГОСТ 12.2.04980 – ССБТ «Оборудование производственное. Общие эргономические требования».

Расстояние между единицами оборудования, а также между оборудованием и стенами производственных зданий, сооружений и помещений должно соответствовать ОМ1П9081 /1/.

Для обеспечения безопасности операций по переработке исходных материалов, формовочные и шихтовые материалы хранят в закромах и бункерах. На все поступающие в цех шихтовые и формовочные материалы должны быть токсикологические характеристики. На участке приготовления суспензии, изготовления блоков, плавки стали, термообработки и выщелачивания имеется приточновытяжная вентиляция, пожарная сигнализация и средства пожаротушения.

Безопасность работ при заливке форм достигается механическим транспортированием расплавленного металла.

Оградительные устройства служат для предотвращения попадания человека в опасную зону, то есть в пространство, где возможно воздействие опасного или вредного производственного фактора.

Механизация и автоматизация техпроцессов освобождает рабочих от тяжелого физического труда, что снижает травматизм.

Модельное отделение.

В модельном отделении технологическое оборудование имеет высокую температуру поверхности, возможно испарение, горение составляющих модельного состава.

Безопасность труда обеспечивается:

– приточновытяжной вентиляцией для удаления вредных паров (СНиП 2.04.05.91. «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Нормы проектирования»), средствами пожаротушения;

– закреплением на стенах памятки «НЕ КУРИТЬ»;

–снабжением рабочих специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты по ГОСТ 12.4.01683 – ССБТ «Одежда специальная защитная. Номенклатура показателей качества».

Отделение изготовления оболочек.

На участке приготовления суспензии, применяемые в работе: технический спирт и этилсиликат40 являются легковоспламеняющимися жидкостями, поэтому наличие противопожарных средств обязательно.

ЭТС40 должен хранится в закрытой таре, в специально отведенном месте на складе химикатов, с надписью «НЕОПАСНО». Раз год производится проверка на содержание паров ЭТС40. В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.00776 – ССБТ «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» содержание паров ЭТС40 в воздухе не должно превышать 20мг/м3.

Тары, в которых хранятся химикаты, должны быть в исправном состоянии и иметь этикетку с названием химиката. Хранение «неизвестных» материалов не допускается.

Учитывая это, в отделении проводится следующий комплекс мероприятий:

– рабочие снабжены специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты по ГОСТ 12.4.01683 – ССБТ «Одежда специальная защитная. Номенклатура показателей качества»;

– движущиеся механизмы имеют защитные ограждения;

– установлена приточновытяжная вентиляция для удаления пыли и вредных паров (СанПиН 2.04.05.91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Нормы проектирования»);

– установлены средства пожаротушения и тара с нейтрализатором кислоты;

– при наполнении кружек кислотой применяют УРАЖ (устройство для разлива агрессивных жидкостей);

– на стенах закреплена памятка «НЕ КУРИТЬ»;

– тяжелые, монотонные операции выполняют промышленные манипуляторы;

– промышленные манипуляторы оснащены средствами защиты (оградительными, предохранительными, блокирующими, сигнализирующими…), регулятором скорости.

Плавильнозаливочное отделение.

В плавильном отделении используются индукционные печи ИСТ – 0,06/0,1.Эти печи работают практически бесшумно. Для предотвращения сварки в системе электропитания на щитах и пусковых установках устанавливаются сигнальные лампы. Для удаления вредных примесей в виде выделений, установлены вытяжные зонты.

Безопасность труда обеспечивается правильной эксплуатацией плавильных печей, разливочных ковшей и подьемнотранспортного оборудования, точным соблюдением шихтовки, подготовки печей и ковшей к плавке шихты.

Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих на рабочих местах от производственных источников, нагретых до темного свечения (материалов, изделий и др.) должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 5.4 согласно ГОСТ 12.1.00588 – ССБТ «Санитарногигиенические требования к воздуху рабочей зоны» и СанПиН 2.2.4.54896 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».

Нормирование электромагнитных излучений от печей осуществляется согласно ГОСТ 12.1.00684 – ССБТ «Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля» и СанПиН 2.2.4.119103 «Электромагнитные поля в производственных условиях». Предельнодопустимые значения энергетической экспозиции за рабочий день приведены в таблице 5.5.

Таблица 5.4 – Допустимые величины интенсивности теплового облучения поверхности тела работающих от производственных источников

Облучаемая поверхность тела, % Интенсивность теплового облучения, Вт/м2, не более

50 и более 35

25 – 50 70

Не более 25 100

Таблица 5.5 – Предельно допустимые значения энергетической экспозиции

Диапазон частот Предельно допустимая энергетическая экспозиция

по электрической составляющей, (В/м2)•ч по магнитной составляющей, (А/м2)•ч по плотности потока энергий, (мкВт/см2)•ч

30кГц – 3МГц 20000 200,00 –

3 – 30 МГц 7000 – –

30 – 50 МГц 800 0,72 –

50 – 300 МГц 800 – –

300 МГц – 300 ГГц – – 200

Учитывая это, в цехе проводится следующий комплекс мероприятий:

– процесс загрузки шихты в плавильные печи специальными механизированными устройствами;

– после каждого ремонта печи или ковша контролируется качество его выполнения;

– бункеры для шихты имеют угол наклона, обеспечивающий легкое соскальзывание материала;

– грузовые крюки, траверсы, сварные цепи мостового крана перед пуском в работу, подвергаются освидетельствованию, согласно правилам Гостехнадзора;

– на выходе из цеха имеется световое табло, во время работы крана на нем высвечивается надпись: « Проход закрыт. Работает кран»;

– печи снабжены системой контроля футеровки, которая измеряет утечку тока через футеровку печи, обеспечивает индикацию нормальной работы печи, с выдачей аварийного сигнала и отключением установки;

– безопасность выдачи расплава из плавильных печей достигается тщательной подготовкой и просушкой футеровки желобов печей и ковшей;

– заполнять ковш расплавленным металлом допускается не более чем на 7/8 его высоты;

– для предупреждения травматизма и защиты от теплового и электромагнитного излучения, рабочие снабжены специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты по ГОСТ 12.4.01683 – ССБТ «Одежда специальная защитная. Номенклатура показателей качества»;

– установлена приточновытяжная вентиляция для удаления пыли и вредных паров согласно СНиП 2.04.0591 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Нормы проектирования».

Безопасная работа на участке навески шихты обеспечивается:

– автоматизацией операций навески шихты и доставки ее к печам;

– движущиеся и вращающиеся детали и механизмы имеют защитные ограждения;

– спецодежда для защиты от повышенных температур по ГОСТ 12.4.01683 – ССБТ «Одежда специальная защитная. Номенклатура показателей качества»;

– запрещается загружать шихту в грузовую тару выше борта.

Термообрубное отделение.

Вредными факторами термообрубного отделения являются выделение тепла от термической печи, воздействие вредных газов, образующихся во время выщелачивания отливок, шум и вибрация при очищении отливок от керамики на вибрационных установках и шум на станках.

Для снижения вредного влияния этих факторов предусмотрено следующее:

– установлена приточновытяжная вентиляция для удаления пыли и вредных паров по СанПиН 2.04.0591 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Нормы проектирования».

– вибрационная установка имеет звукоизолирующую станину;

–рабочие снабжены спецодеждой и средствами индивидуальной защиты по ГОСТ 12.4.01683 – ССБТ «Одежда специальная защитная. Номенклатура показателей качества»;

– механизмы управления и обслуживания печи расположены в местах неподверженных воздействию высокой температуры и газов согласно ГОСТ 12.2.06481 – ССБТ «Органы управления производственным оборудованием. Общие требования безопасности»;

5.3.3 Электробезопасность

Электробезопасность в литейном цехе, его отделениях должна обеспечиваться конструкцией электроустановок, техническими требованиями и средствами защиты, организационными и техническими мероприятиями, а также контролем по ГОСТ 12.1.01979 – ССБТ «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты».

Цех точного литья по опасности поражения электрическим токам относится ко второй категории согласно ГОСТ 12.1.01979 – ССБТ «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты», характеризуется наличием химически активной среды, влажностью.

Для защиты электроустановок от перегрузки применяются плавкие предохранители. Рубильники располагаются в заземленных кожухах – ГОСТ 12.1.03081 – ССБТ «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление».

Защита от прикосновения к токоведущим частям электрических установок достигается изоляцией, ограждением и расположением в недоступных местах. Проверка изоляции проводится раз в два месяца. Напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки, не должны превышать: напряжения 2.0 В, силы тока 0.3 мА. По ГОСТ 12.1.03882 – ССБТ «Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов» /10/.

На электрощитах и питающих установках должна содержаться предупредительная надпись типа «Высокое напряжение. Опасно для жизни».

Все оборудование должно быть заземлено. Питающая разводка, проходящая к оборудованию, должна быть закрыта.

Для индивидуальной защиты в цехе должны применяться монтерские инструменты, резиновые перчатки, галоши, резиновые коврики, вспомогательные приспособления – ГОСТ 12.1.01979 – ССБТ «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты».

5.4 Пожаровзрывобезопасность

Пожаровзрывобезопасность производственных помещений и технологического оборудования литейного цеха во многом определяется наличием горючих газов, паров легковоспламеняющихся жидкостей и горючих жидкостей, горючей пыли. Пожаровзрывобезопасность объекта должна обеспечиваться системой предотвращения взрыва и пожара, системой противопожарной защиты и организационнотехническими мероприятиями по ГОСТ 12.1.00485 – ССБТ «Пожаробезопасность. Общие требования» и ГОСТ 12.1.01076 – ССБТ « Взрывобезопасность. Общие требования безопасности» /1/.

Пожары представляют опасность и причиняют большой ущерб, поэтому в цехе предусмотрены пожарные меры профилактики и активной взрыво и пожарной защиты.

Наиболее частыми причинами пожаров служат нарушения технологического режима, неисправность электрооборудования.

В цехе постоянно присутствует расплавленный металл, горючие газы, пыль, пары, поэтому имеет место высокая взрывопожароопасность. Реконструируемый цех относится к взрывопожароопасным категории «А» по СНиП 21.0197 «Пожарная безопасность зданий и сооружений». Конструкция здания относится ко второй степени огнестойкости. В профилактических целях на участках устанавливаются щиты с противопожарным инвентарем, ящики с песком и огнетушители /10/.

В таблице 5.6 представлены температуры воспламенения материалов и гасящие материалы.

Парафины, применяемые в модельном отделении, относятся к горючим жидкостям и обладают температурой вспышки 158195ºС.

Для предотвращения пожара от коротких замыканий и перегрузки электропроводки устанавливаются плавкие предохранители, а на электродвигателях – тепловые реле. Также предусматривается звуковая сигнализация и связь со службой пожарной охраны завода.

Таблица 5.6 – Пожаро и взрывоопасные вещества, гасящие материалы

Вещество Температура

Воспламенения, оС Температура самовоспламенения, оС Взрывоопасное содержание в воздухе, % Материалы, применяемые при тушении пожара

Спирт

этиловый 13 425 3,6119 химическая пена, ящик с песком, асбест

Керосин >40 465 0,647

Этилсиликат 18 507 845

Взрыв или возгорание газообразных или смешанных горючих веществ, смесей наступает при определенном содержании этих веществ в воздухе.

Основными мерами предупреждения взрывов является контроль концентрации пыли. Причем температура деталей оборудования, соприкасающихся с пылью должна быть ниже температуры воспламенения.

Для более раннего обнаружения начавшегося пожара и оповещения о нем, в цехе установлены электрическая пожарная сигнализация, а также используется телефонная сеть.

5.5 Промышленная санитария

Оценка условий труда. Под тяжестью труда понимают степень совокупного влияния производственных элементов условий труда на функциональное состояние организма человека, его здоровье, работоспособность и эффективность труда. Выполняемые в цехе работы в соответствии с ГОСТ 12.1.00588 – ССБТ «Воздух рабочей зоны. Общие санитарногигиенические требования» относятся ко второй категории «б», то есть средней тяжести (работы связанные с постоянной ходьбой и переноской тяжестей весом до 10кг, а также работы производимые стоя) /11/.

Нормирование микроклимата на рабочих местах. Микроклимат определяется действием на организм человека температуры, влажности и скорости движения воздуха – СанПиН 2.2.4.54896 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений». Нормирование микроклимата представлено в таблице 5.7 /10/.

Таблица 5.7 – Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Период года Температура в рабочей зоне, С Относительная влажность, % Скорость движения воздуха, м/с

оптимальная допустимая оптимальная допустимая оптимальная допустимая

холодный

тёплый 1719

2022 1521

1528 4060

4060 75

75(при 24ºС) 0,3

0,4 не более0,4

0,31,0

Отопление, вентиляция и кондиционирование. Все помещения цеха оборудованы системами отопления и вентиляции в соответствии со СНиП 2.04.0591 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». В цехе в загазованных и запыленных отделениях применяют приточновытяжную вентиляцию, в отделениях с высоким тепловыделением местную приточную. Отопление используется в зимнее время, для поддержания температуры окружающего воздуха на комфортном уровне, с целью обеспечения санитарных норм по микроклимату на рабочих местах.

Кроме того, в цехе предусматривается системы водоснабжения:

– хозяйственнопитьевая;

– производственная;

– оборотного и вторичного использования.

Для снабжения питьевой водой в цехе предусматриваются места оборудованные фонтанчиками и автоматами газированной воды, из расчета 45литров на человека в смену.

В цехе предусмотрены следующие виды водоотведения:

бытовые, для отведения сточных вод от санитарных узлов;

производственные, для отведения сточных производственных вод;

дождевые.

Освещенность. Нормальные условия труда в производственных помещениях могут быть обеспечены лишь при достаточной освещенности рабочих мест. В соответствии со СанПиН 230595 «Естественное и искусственное освещение» освещение должно обеспечивать санитарные нормы освещенности на рабочих местах, равномерную яркость, отсутствие ярких теней, правильность направления светового потока. Непостоянство естественного света вызывает необходимость использовать искусственное и комбинированное освещение. Рекомендуемые значения освещенности приведены в таблице 5.8.

Таблица 5.8 – Нормируемые параметры естественного и искусственного освещения

Наименование участков рабочих операций Разряд зрительной работы Искусственное освещение, лк Естественное освещение Совместное освещение

при системе комбинированного освещения при системе общего освещения КЕО, Еп %

при верхнем и комбинированном освещении при боковом освещении при верхнем и комбинированном освещении при боковом освещении

Погрузка и разгрузка материалов IVб 500 200 4 1,5 2,4 0,9

Изготовление форм VI 400 200 3 1,0 1,8 0,6

Загрузка печей Шб 500 200 4 1,5 2,4 0,9

Обрубка и очистка Vа 750 200 3 1,0 1,8 0,6

Зачистка поверхностей Ша 750 200 4 1,5 2,4 0,9

Искусственное освещение представляет собой лампы накаливания, ртутные лампы мощностью 250, 400, 700, 1000 Вт. Местное освещение реализовывается установленными на высоте 22,5м люминесцентными лампами /10/.

Также предусматривается аварийное освещение, предназначенное для безопасного продолжения работы или выхода людей из помещения при внезапном отключении света.

Шум. Уровни звуковой мощности цеха определяются по ГОСТ 12.1.00383 – ССБТ «Шум. Общие требования безопасности» и приведены в таблице 5.9.

Для снижения механического шума используют упругие вставки между деталями и частями агрегатов, а также проводят принудительную смазку трущихся частей, что уменьшает уровень шума на 57дБ. Простым и дешёвым способом снижения шума является применение звукопоглощающих кожухов. Применение индивидуальных средств защиты также уменьшает вредное воздействие шума на человека. Для отдыха обслуживающего персонала предназначены комнаты, у которых потолки и стены покрыты звукопоглощающим материалом.

Таблица 5.9 – Допустимые уровни звукового давления; уровня звука и эквивалентного уровня на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятия

Рабочие

места Уровни звукового давления ДБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц

31,5 63 125 250 300 1000 2000 4000 8000

Помещение констр. бюро, программистов, лабораторий для теор.работ 86 71 61 54 49 45 42 40 38

Помещений и участков точной сборки, машинописные бюро 96 83 74 68 63 60 57 55 54

Помещение конструкторских бюро, разметчиков, лаборантов для размещения шумных агрегатов, вычислительных машин 107 94 87 82 76 45 73 71 70

Постоянные рабочие места и зоны в производственных помещениях и на территории предприятий 10 99 92 86 83 75 78 76 74

Вибрация. В цехе присутствует локальная и общая вибрация второй и третьей категории, и нормируемся по ГН 2.2.4/2.1.8.56696 «Допустимые уровни вибрации на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий. Минздрав России» и по ГОСТ 12.101290 – ССБТ «Вибрационная безопасность. Общие требования» (таблица 5.10).

Поскольку технология очистки отливок предусматривает использование вибрационных установок, то необходимо проводить следующие мероприятия по снижению уровня вибрации:

– встраивание дополнительных устройств вибропоглощения в конструкцию машин;

– рабочие обеспечиваются специальными рукавами с вибродемпфирующей прокладкой и обувью с вибродемпфирующей подошвой.

Таблица 5.10 Гигиенические нормы вибрации

Вид

вибраций Допустимый уровень вибростойкости ДБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц.

2 4 8 16 31/3 63 125 250 300 1000

Транспортнотехнолог. 117 108 102 101 101 101 101 – – –

Технологическая 108 99 93 92 92 92 – – – –

В служебном помещен. 91 82 76 75 75 75 75 – – –

Локальная вибрация 1 115 109 109 109 109 109 109 109

5.6 Влияние реконструкции на условия труда рабочих

После реконструкции цеха точного литья условия труда рабочих улучшились. Введены промышленные манипуляторы для автоматизации процессов сборки модельных звеньев, навески собранных модельных блоков на конвейер, перевески блоков с одного конвейера на другой, и остальных тяжелых, вредных и монотонных работ. Манипуляторы позволили уменьшить количество основных рабочих в цеху. Для повышения безопасности труда манипуляторы оснащены средствами защиты (оградительными, предохранительными, блокирующими, сигнализирующими), исключающими возможность воздействия на обслуживающий персонал опасных и вредных производственных факторов. Для транспортировки приготовленной суспензии к месту потребления установлен пневмотранспорт, благодаря которому исключается опасность пролива суспензии, понижается влажность в цеху. Изменен технологический процесс изготовления отливок за счет введения комплексной механизированной поточной линии прокаливания, формовки, заливки формоболочек, выбивки и охлаждения отливок мод.675А. В результате сократилось время прокалки. Мод.675А по сравнению с базовой механизированной линией не имеет вибрационный стол и кантователь, которые производили основной шум и вибрацию на плавильнозаливочном отделении.

5.7 Охрана природной среды

Для очистки вентиляционных выбросов используются аспирационные системы (АС1, АС2, АС3, АС4). В плавильном отделении уходящие газы от печей удаляются при помощи отсасывающего зонта и аппарата мокрой сушки. Для удаления абразивнометаллической пыли из зоны обдирочношлифовальных станков применяют кожухпылеуловитель КПТОК.

Очистка сточных вод производится механическим способом. Для этого применяют отстойники и фильтры.

Для очистки отходящих газов от индукционных печей используются две установки двухступенчатого роторного фильтра.

Крошку отработанной керамики, полученную после предварительной чистки отливок, вывозят в отвал. Ее вместе со шлаками плавильного производства, возможно использовать в дорожном строительстве, для засыпки отработанных карьеров, шахт и так далее.

Отходы после выщелачивания перекачивают в очистные сооружения, где их нейтрализуют серной кислотой согласно СанПиН 2.1.7.132203 «Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления».

Тепло отходящих газов термической печи и установки для сушки ковшей используется в хозяйственнобытовых нуждах цеха.

5.8 Гражданская защита

Рассматривая завод как объект гражданской обороны, следует определить, где в первую очередь в полном объеме должны приниматься меры по защите людей и оборудования от оружия массового поражения. При ядерном взрыве разрушение промышленных объектов происходит от воздействия ударной волны. Под воздействием гаммаизлучения в живых организмах нарушаются биологические процессы, что приводит к тяжелым заболеваниям. Под воздействием тепловых излучений происходят пожары промышленных объектов. Исходя из этого, проектом предусмотрена система мероприятий по пожаротушению цеха. По наружному периметру здания проложен водопровод с интервалом 30метров, предусмотрены пожарные краны.

Основным способом защиты людей от поражающих факторов являются:

 рассредоточение и эвакуация;

 укрытие людей в убежищах;

 обеспечение людей индивидуальными средствами защиты;

 организация специальных служб.

В проектном варианте предусмотрено специальное убежище, рассчитанное на рабочих и служащих. Убежище располагается в подвальном помещении административнобытового корпуса.

Заключение

При реконструкции цеха точного литья ООО «ЧТЗ–Уралтрак» созданы условия для повышения качества и экономической эффективности производства отливок.

Применение комплексной автоматической линии изготовления моделей, полуавтоматической линии изготовления оболочек, комплексной механизированной поточной линии прокаливания, формовки, заливки оболочек форм, выбивки охлаждения отливок, механизации взвешивания и транспортирования шихты позволили снизить трудоемкость продукции. А промышленные манипуляторы заменили человека на тяжелых, монотонных и вредных операциях.

Реконструированный цех точного литья отвечает практически всем требованиям строительных и санитарных норм и правил.

Разработана технология изготовления отливки “крестовина”, по сравнению с базовым вариантом данная технология позволяет получать более качественные отливки за счет улучшения их питания и снизить высокий процент брака, характерный для производства литья по выплавляемым моделям.

В специальной части способ ускоренного изготовления керамических форм с повышенными прочностными характеристиками должен повысить производительность литья по выплавляемым моделям за счет сокращения времени сушки и прокалки, повысить «горячую» прочность оболочек, а следовательно улучшить качество отливок.

Срок окупаемости цеха точного литья с годовым выпуском 2500тонн составил 2,07 года, себестоимость одной тонны годного литья ─ 77,80 тыс. рублей. Эти показатели свидетельствуют о целесообразности реконструкции цеха.

При использовании в данном цехе более современного оборудования, вентиляции, фильтров очистки отходов, улучшилась экологическая обстановка при производстве продукции.

Литература

1. Кулаков. Б. А Проектирование и реконструкция литейных цехов: Учебное пособие к выполнению дипломного проекта / Б. А. Кулаков, Л. Г. Знаменский, О. В. Ивочкина и др. — Челябинск: ЮУрГУ, 2001. — 144 с., ил.

2. Шкленник Я. И. Литье по выплавляемым моделям / Я. И. Шкленник, В. А. Озерова — М.: Машиностроение, 1984.– 408 с., ил.

3. Проектирование литейных цехов / Логинов И. З. — М: Высшая школа, 1975. — 320 с., ил.

4. Проектирования литейных цехов / Н.А. Рыбальченко – Харьков, 1965.– 250 с., ил.

5. Справочник по литейному оборудованию / В.Я. Сафронов. – М.: Машиностроение, 1985. – 320 с., ил.

6. Производство стальных отливок: Учебник для вузов / Под редакцией Л. Я. Козлова. — М.: МИСИС, 2003. — 352 с., ил.

7. Степанов Ю.А. Технология литейного производства: Специальные виды литья / Ю.А.Степанов, Г.Ф.Баландин, В.А.Рыбкин – М.: Машиностроение, 1983.– 287 с., ил.

8. Кулаков Б.А. Производство отливок из сплавов цветных металлов. Специальные способы литья: Учебное пособие / Б.А.Кулаков, В.К.Дубровин, О.В.Ивочкина – Челябинск: ЮУрГУ, 2000. – 105 с.

9. Специальные способы литья: Справочник / В.А.Ефимов, Г.А.Анисович, В.Н.Бабич и др.– М.: Машиностроение, 1991. – 436с., ил.

10. Александрова В.М. Вопросы теории и технологии литейных процессов: Сборник научных трудов / В.М. Александрова – Челябинск: ЧГТУ, 1991 –159с.,ил.

11. Кукин П.П. Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда): Учебное пособие для вузов / П.П Кукин, В.Л. Лапин, Н.Л. Пономарев, Н.И. Сердюк – М: Высшая школа,2001.– 319с., ил.

12. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С.В. Белов [и др.], под общ. ред. С.В. Белова – М.: Высшая. школа, 1999. – 448 с., ил.

 

 

Уважаемая комиссия вашему вниманию предоставляется дипломный проект на тему: «Реконструкция цеха точного литья ООО «ЧТЗУралтрак» на годовой выпуск 2500 тонн отливок из углеродистой стали».

Цех точного литья расположен в одном корпусе с металломодельным цехом и состоит из четырех продольных пролетов, шаг колонн по наружным осям 6м. Цех выпускает продукцию из углеродистой и жаропрочной стали для предприятий машиностроительной промышленности.

В первом пролете располагается шихтовый двор, модельное отделение, участок приготовления суспензии. Во втором пролете – прокалочнозаливочное отделение и отделение изготовления оболочек. В третьем– термообрубное отделение и склад готовой продукции.

На шихтовый двор все материалы поступают автотранспортом. Склад шихты оборудован дробилкой ферросплавов и аллигаторными ножницами. К плавильным печам навески шихты подают от весовой тележки электроталью.

Модельную пасту готовят в малогабаритном устройстве с шестеренными смесителями, откуда ее по обогреваемым трубопроводам подают под давлением к карусельным автоматам для изготовления модельных звеньев. Собирают модели в блоки два промышленных манипулятора грузоподъемностью 40кг.

Огнеупорное покрытие совмещенным способом готовят в полуавтомат. установках.

В отделении изготовления формоболочек на модельный блок наносят четыре слоя огнеупорного покрытия: первые два слоя на основе этилсиликатного связующего, остальные два – на основе жидкостекольного связующего. Затем модельный блок присыпается песком в установках «кипящего слоя». Сушат блоки в воздушной камере. Все вспомогательные операции выполняет промышленный манипулятор. Воскообразные модели выплавляют в водном растворе хлористого кальция.

В плавильном отделении установлено десять индукционных сталеплавильных печей производительностью 150 кг/ч, вместо восьми изношенных печей ИСТ0,16, и две комплексные механизированные поточные линии прокаливания, заливки форм – оболочек и охлаждения отливок, взамен трех малопроизводительных механизированных линии. Прокаленные оболочки заформованные в опорный наполнитель заливают металлом из разливочных ковшей, которые перемещаются по бирельсу вручную. Съем залитых блоков с подвесок поточной линии производится манипуляторами.

Далее блоки отливок электропогрузчиком доставляются к вибрационным установкам для отделения керамики и литниковой системы от отливок. Системой уборки все отходы подают в бункер, откуда их периодически вывозят автомашинами. Если литники не отбились на вибрационной установке, то для этих целей установлен гидравлический пресс.

Для окончательной очистки отливок от керамики применяют выщелачивание во вращающихся барабанах.

Нормализация на участке осуществляется в газовых печах с радиационным нагревом с защитной атмосферой при температуре 860 880°С.

На участке отделочных операции установлены обдирочношлифовальные станки, кривошипные пресса. Дефекты литья заваривают, зачищают ручными бормашинами.

Склад готовых отливок оборудован стеллажами, обслуживаемыми мостовым краном грузоподъемностью 5т.

Во всех отделениях для вспомогательных работ используют мостовые краны грузоподъемностью 3т и монорельс грузоподъемностью 1т.

В каждом отделении для работников предусмотрена комната отдыха, сан.узел и питьевая колонка. Вентиляционные системы, пожарные краны, ящики с песком установлены на всех участках в цеху.

Во втором разделе дипломного проекта разработан технологический процесс изготовления отливки «крестовина» массой 830г из стали марки 45Л.

В ходе работы рассчитана литниковопитающая система отливки, которая представляет собой стояк компактного сечения, непосредственно к которому с разных сторон присоединяются 6 отливок с одним индивидуальным питателем. Сечения каналов литниковой системы представлены на чертеже «Элементы литейной формы» В базовом варианте параметры литниковой системы не обеспечивали принцип направленного затвердевания отливки, вследствие не соблюдения условия направленного затвердевания.

На чертеже3 представлено звено модельное из модельного состава МВС15.

В одном звене располагаются две отливки, питатели располагаются в плоскости разъема прессформы. Два сквозных отверстия в отливке выполняют в выплавляемой модели металлическими неподвижными стержнями, установленными в прессформе.

Автоматическая прессформа для отливки «крестовина» изображена на чертеже 4. Данная прессформа имеет вертикальный разъем, изготовлена из стали 45Х. Матрица подвижная и неподвижная представлены на чертежах 5 и 6.

При реконструкции была изменена технология изготовления отливки. Принято решение прокаливать оболочки без опорного наполнителя, что целесообразно в условиях массового производства. Но для этого необходимо повысить «горячую» прочность оболочек. Поэтому целью специальной части дипломного проектирования стало ускоренное изготовление керамических оболочек с повышенными прочностными характеристиками. Это возможно за счет введения в жидкостекольную суспензию высокоглиноземистого дисперсного порошка. ВГДП – это электрофильтровая циклонная пыль, образующаяся при обжиге огнеупорных глин. Температура обжига оболочек 900950ºС, время обжига 30мин. В результате применения ВГДП процесс прокалки оболочек сократился на шесть часов, «горячая» прочность повысилась на 3045%, уменьшились термические напряжения на границе этилсиликатного и жидкостекольного слоев.

Для ускорения изготовления керамических форм зернистый материал для обсыпки слоев керамического покрытия плакируют катализаторами гелеобразования этилсиликатного связующего. Основные параметры и схема плакирования зернистых материалов представлены на плакате.

На графике видно, что вследствие образования каркасной, упорядоченной структуры оболочки, необходимая прочность слоя формируется задолго до его полного отверждения, это и позволяет сократить процесс сушки одного слоя керамического покрытия на 2 часа, т.е 1 слой, который содержит 4% плакирующей смеси, высыхает за 1,5часа.

Кроме того, повысились и физикомеханические свойства керамических образцов на 3040%, вследствие одной структуры плакированного ЗМ и суспензии.

Срок окупаемости цеха точного литья с годовым выпуском 2500тонн составил 2 года, себестоимость одной тонны годного литья ─ 77 тыс. рублей. Основные техникоэкономические показатели работы литейного цеха сведены в таблицу на плакате.

Доклад окончен. Спасибо за внимание.