2. Расчёт количества основного оборудования

2.1 Плавильное отделение

Выбор типа и производительности плавильных агрегатов зависит от вида и технических требований к сплаву, применяемому для изготовления отливок. В проектируемом цехе выплавляются углеродистые, низколегированные и высоколегированные стали: Ст 35Л, Ст 110Г13Л, Ст 35ХГСЛ, Ст 15Х13Л, Ст40Х9С2Л по ГОСТ 977-88.

Для выплавки углеродистых (35Л) и низколегированных (35ХГСЛ) сталей целесообразно использовать дуговые печи переменного тока. Основное преимущество дуговых печей – возможность эффективного рафинирования сплава благодаря высокой активности шлаков. В результате в шихте можно использовать стальной лом неизвестного химического состава. Поскольку шихта – основной элемент затрат, то сплав получается очень дешевый по себестоимости.

Выплавка марганцовистой стали 110Г13Л осуществляется в дуговых печах с основной футеровкой. Выплавка других высоколегированных сталей (Ст 15Х13Л, Ст40Х9С2Л) в дуговых печах нецелесообразна из-за высокого угара дорогостоящих легирующих элементов. Так, угар хрома составляет до 30% (справочник молодого литейщика). Поэтому для выплавки высоколегированных сплавов используем индукционную тигельную печь, угар хрома в которой практически отсутствует.

Выбор типа футеровки определяется требованиями к качеству сплава. Основная футеровка позволяет эффективно очищать расплав от серы, но стойкость ее невелика. С другой стороны, стойкость кислой футеровки значительно выше. Стоимость футеровочных материалов в настоящее время не имеет большого значения, поскольку ручной труд при замене футеровки стоит как минимум на порядок больше. Поскольку для выплавки стали Гатфильда из-за высокого содержания марганца в сплаве необходимо использовать основную футеровку, то в рамках единого технологического процесса придется использовать основную футеровку и для выплавки углеродистых и низколегированных сталей. Поскольку для выплавки высоколегированных сталей используются более чистые компоненты и минимум стального лома, то футеровка индукционных печей кислая (кварцит).

Использование двух плавильных печей (дуговой переменного тока с основной футеровкой и индукционной тигельной с кислой футеровкой) позволяет применять дуплекс-процесс при необходимости получать однородный по химическому составу сплав, что необходимо при изготовлении крупных отливок с тонкой стенкой во избежание ликвации и возникающих в связи с ней усадочных напряжений.

2.1.1 Плавка стали в электродуговой печи

Для плавки стали применяются дуговые печи с основной футеровкой. Основной процесс позволяет эффективно вести десульфуризацию и дефосфорацию сплава. Завалку шихты начинают забрасыванием на подину печи мелкой шихты, далее под электроды заваливают крупные куски, после чего идёт завалка средних кусков и поверх, горкой под электродами, остатков мелкой шихты. Шихту необходимо укладывать по возможности плотнее. После завалки шихты опускают электроды и включают ток.

После зажигания электрических дуг электроды движутся вниз, проплавляя в шихте колодцы. По мере наплавления жидкого металла на подине печи электроды замедляют движение вниз, положение их стабилизируется, и при повышении уровня жидкой ванны электроды начинают постепенно подниматься вверх.

Шлак образуется в результате дачи в печь железной (3,75%) и марганцевой (0,65%) руды, металлургической извести (5,6%), боксита (1%) и плавикового шпата 0,4%). Раскисление стали производится введением кусков ферросилиция. Ферромарганец рекомендуется присаживать в ковш. Окончательное раскисление производится алюминием, который вводят во время выпуска расплава из печи.

Мелкосерийный характер производства и наличие двух плавильных печей позволяет использовать по одному плавильному агрегату. Объем плавильных печей рассчитывается по формуле:

, где

Q - выплавка жидкого сплава

- для дуговой печи углеродистые, низколегированные стали и сталь Гатфильда;

- для индукционной печи – высоколегированные стали.

T – полный цикл плавки (справочные таблицы по проектированию ЛЦ)

- для дуговых печей – 4 ч;

- для индукционных печей – 3 ч.

Таким образом, объем печей:

Дуговой т, а индукционной т.

Принимаем дуговую трехфазную печь ДСП-3, индукционную ИСТ-2,5. Технические характеристики печей приведены в табл. 2.1-2.2.

Таблица 2.1

Технические характеристики ДСП-3

Ёмкость, т	Мощность, кВт	Удельный расход электро- энергии, кВт*ч/т	Расстояние от оси печи до трансфор- матора, м	Габариты печи
				длина	ширина	высота
3	2500	520	4,5	5600	4400	5400

Таблица 2.2.

Технические характеристики ИСТ-2,5

Ёмкость, т	Мощность, кВт	Скорость плавки, т/ч	Частота, Гц	Габариты плавильного участка
				длина	ширина	высота
2,5	2400	1,3	1000	13000	10000	5550