5. Принципиальная схема литейного отделения №2

Принципиальная схема литейного отделения № 2 представлена в приложении А. Литейное отделение №2 ОАО «РУСАЛ Новокузнецк» делится на два пролета – северный и южный. На северном пролете располагаются два поворотных миксера №6 и №7 типа САМП – 38, оснащенных гидроплунжерами для наклона миксера в сторону слива металла, автоматическая линия фирмы «Brochot» и разливочный конвейер.

Далее установлен стационарный миксера №8, представляющий собой два каскадно расположенных стационарных миксера: миксер – копильник, оснащенный МГД перемешиванием, и раздаточный миксер. По обе стороны раздаточного миксера расположены разливочные конвейеры. В конце каждого конвейера расположены чушкоукладчики (ЧАП). На миксере - копильнике установлена машина для литья полунепрерывного типа (МПЛ).

За миксером №8 расположен стационарный миксер №9 с двумя разливочными конвейерами и чушкоукладчиками ЧАП. Далее располагается склад готовой продукции с подъездными железнодорожными путями. Здесь происходит отгрузка готовой продукции в ж/д вагоны или в открытые платформы и транспортировка готовой продукции заказчику.

На южном пролете литейного отделения №2 расположены электрические индукционные тигельные печи ИАТ-6М2 №1 и №4. За ними располагается стационарный миксер № 13. На миксере установлен разливочный конвейер, ЧАП и МПЛ для разливки крупногабаритной чушки массой до 750 кг.

За миксером №13 располагается пресс Altek для отжима металла из шлака.

Далее располагаются поворотные миксера №10 и №11 оснащенные МГД перемешивателями. На миксерах установлены фильтрационная установка «СНИФ», предназначенная для фильтрации расплава от шлаковых включений, и линия разливки цилиндрических слитков фирмы «Wagstaff».

Рядом с линией разливки располагается установка RotoJet для обработки расплава в ковше.

Дальше расположены электрические индукционные тигельные печи ИАТ-6М2 №2 и №3.

Гидравлическая литейная машина полунепрерывного типа фирмы «Wagstaff» с литейной оснасткой оснащенной системой AirSlip, предназначенной для подачи воды, масла и воздуха в зоны литья и охлаждения цилиндрических слитков. Технические характеристики машин для литья указаны в таблице 2.

Р ежим работы литейной машины периодический, круглосуточный. Планово-предупредительные ремонты проводятся согласно утвержденного директором литейного производства графика. Электромостовой кран предназначен для перемещения литейных ковшей, заливки алюминия-сырца в миксер, перемещения готовой продукции и выполнения других погрузочно-разгрузочных работ. Двухступенчатая установка внепечного рафинирования SNIF P-140UHB предназначена для очистки расплавленного металла от растворенного водорода и щелочноземельных элементов.

Вакуумно-разливочный ковш со съемной крышкой предназначен для извлечения алюминия-сырца из электролизеров при помощи вакуумного носка, установленного на съемной вакуумной крышке, перевозки жидкого алюминия из корпусов электролиза в литейное отделение и разливки его по миксерам. Футеровка ковшей выполнена из огнеупорного кирпича согласно ГОСТ 390. Режим работы периодический. Один раз в год траверсы литейных ковшей подвергаются ультразвуковому контролю на наличие трещин согласно графику. Осмотр механизма переворота ковша и необходимый ремонт, производится при чистке ковша. Печь непрерывной гомогенизации цилиндрических слитков предназначена для термической обработки цилиндрических слитков из алюминиевых сплавов. Технические характеристики печи гомогенизации приведены в таблице 3.

Пила предназначена для распиловки цилиндрических слитков на заданные потребителем мерные длинны. Камера для сушки предназначена для удаления влаги из твердых шихтовых материалов, используемых при производстве алюминия технической чистоты. Установка подачи лигатурного прутка предназначена для непрерывного и плавного введения прутковой лигатуры Al-5%Ti-l%B в расплав во время литья. Режим работы

установки периодический. При производстве цилиндрических слитков из сплава серии 6ххх применяют следующие инструменты: шумовка; кувалда; крючок для удаления использованных фильтров; зубило; скребок для чистки миксера; лом для чистки миксера; топорик для чистки миксера; лопатка для снятия шлака; изложница для проб «грибок»; черпак для отбора проб; черпак; нож литейщика; клейма цифровые; монтировка; лопата; щетка металлическая; пики для прекращения подачи расплава в кристаллизатор.

Инструмент изготовляется по чертежам, утвержденным в установленном порядке. Замена инструмента производится по мере выхода из строя.

Т аблица 3- Технические характеристики печи гомогенизации

Аппаратурно-технологическая схема процесса производства гомогени-зированных цилиндрических слитков представлена на рисунке 13.

Рисунок 13- Аппаратурно-технологическая схема процесса производства гомогенизированных цилиндрических слитков

Поворотные миксера №6 и №7 предназначены для накопления жидкого металла, поддержания температурного режима и химического состава расплава, а так же подачи готового расплава через систему металлотракта на линию фирмы «Brochot». Миксера также могут использоваться для переплавки обрезков цилиндрических слитков и слитков сечением 100х100 мм.

Технические характеристики миксеров указаны в таблице 2.

Таблица 2 - Технические характеристики миксеров

Параметры	Номер миксера
	13	6, 7	8в,8н,9	10,11
Тип миксера	стационарн	поворотн	стационарн	поворотн
Тип свода	арочный	плоский	арочный	плоский
Емкость миксера, полная, т	15	38	25	38
Емкость миксера, полезная, т	14	35	23	35
Внутренние размеры ванны миксера, мм: - ширина - длина (с откосами) - глубина	1800 6100 710	3400 6200 950	2400 7000 800	2400 7000 800
Мощность, кВт	420	500	420	500
Тип нагревательных элементов	Нихром Н-80, (25*2,5)	«Кантал»	Нихром Н-80, (25*2,5)	«Кантал»
Количество нагревательных элементов, шт	24	12	24	12

Автоматическая линия фирмы «Brochot» предназначена для разливки алюминия технических марок в чушки массой 15 и 22,5 кг, охлаждения их до температуры 50⁰С, маркировки, укладки в пакеты, взвешивания и упаковки металлической или пластиковой лентами. Технические характеристики линии указаны в таблице 3. Линия «Brochot» состоит из литейного конвейера, участка охлаждения и маркировки, робота-укладчика и участка по упаковке готовых пакетов.

Таблица 3 - Технические характеристики автоматической линии фирмы «Brochot»

Параметры	Значения
Вид продукции	чушка
Масса слитка, кг	15; 22,5
Производительность, т/ч	17,3; 26,0*
Температура слитка после первичного охлаждения, 0С	450
Температура слитка после вторичного охлаждения, 0С	50
Количество изложниц, шт	296
Давление воздуха на входе, атм	5
Расход воды на первичном охлаждении, м3/ч	до 400
Расход воды на вторичном охлаждении, м3/ч	до 150
Давление газа (пропан,бутан) для разогрева изложниц на входе, атм	0,4

* - для чушек массой 22.5 кг.

Жидкий алюминий поступает на подвижный лоток. Скорость подачи металла регулируется автоматически или вручную скоростью подъема поворотного миксера. Лоток имеет шарнирное соединение и может подниматься пневмоцилиндром автоматически в случае остановки линии. Лоток можно поднять так же вручную, подав специальный сигнал с пульта управления. В лотке установлен шибер для регулировки объема расплавленного алюминия поступающего в карусельно распределительное колесо с выпускными отверстиями.

Карусельно-распределительное колесо механически связано с конвейером и приводится в движение с его помощью. Принцип работы этого механизма основан на синхронном движении колеса и конвейера.

Расплав из колеса разливается в изложницы литейного конвейера. Перед началом разливки, на изложницы при помощи специального устройства наносится антипригарное покрытие, и затем они прогреваются газовыми горелками. Операция напыления выполняется автоматически и контролируется с пульта управления оператора.

Под литейным конвейером установлен охлаждающий резервуар из нержавеющей стали. В него подается вода, для охлаждения изложниц и протекания быстрой кристаллизации чушек. Во избежание, какого-либо контакта жидкого металла с водой, охлаждающий резервуар смонтирован на расстоянии одного метра за карусельно-распределительным колесом, и заканчивается в конце конвейера. Холодная вода непрерывно подается в резервуар с одной стороны конвейера, и сливается в отводящую систему с другой его стороны. Охлаждение металла происходит при прохождении изложниц через наполненный водой резервуар вследствие частичного погружения изложниц в воду.

В конце литейного конвейера установлены два пневматических молота для выбивки чушек из изложниц. После удара молотками по чушке она выпадывает из изложницы на приемные лапки разгрузочного устройства и передается на охлаждающий конвейер. Чушка, оставшаяся в изложнице, сразу же обнаруживается с помощью фотоэлемента. Отсутствие сигнала немедленно приводит в действие пневматические молоты, установленные под цепью конвейера.

Другой фотоэлемент, установленный в области литейного колеса, предназначен для идентификации пустоты изложницы перед ее напылением. В случае обнаружения заполненной изложницы, датчик дает сигнал на автоматическое поднятие подвижного лотка и прекращения подачи расплава в карусельно-распределительное колесо. После прохождения изложницы с чушкой, колесо и лоток возвращаются в исходное положение.

В конце литейного конвейера так же смонтировано устройство отбраковки чушек. В начале литейного конвейера (после карусельно-распределительного колеса) установлен датчик замера высоты чушек. Этот датчик автоматически производит замер высоты отлитых чушек, и если имеются отклонения, то по специальному сигналу, в конце литейного конвейера, происходит автоматическое удаление чушек несоответствующих по высоте.

Извлеченные из изложниц годные чушки, по цепному конвейеру поступают на участок охлаждения. Охлаждение производится водой, поступающей через множество отверстий системы распыления, расположенной в верхней части охлаждающего кожуха. Система также оборудована устройством сушки слитков, которое обдувает слитки сверху и снизу.

После охлаждения и просушки, чушки транспортируются на участок маркировки и укладки. Маркировка каждой чушки производится специальным принтером. Цифры наносятся на поверхность специальной не смываемой водой краской. Изменение номера плавки осуществляется полуавтоматически с панели управления.

Пакетирование чушек производится автоматическим роботом-укладчиком. Готовые пакеты обвязываются упаковочной лентой, и перевозятся вилочным погрузчиком на площадку для их осмотра и проверки.

Каскадно расположенные миксера №8в и №8н могут работать как взаимосвязано так и автономно друг от друга. При совместной работе в миксере – копильнике происходит приготовление сплава, перелив сплава в раздаточный миксер и разливка с раздаточного миксера малогабаритной чушки массой до 20 кг на разливочных конвейерах.

Конвейер литейный разливочный оборудован устройством для механического клеймения чушек и установками воздушно-водяного охлаждения. Разливочный конвейер соединен с миксером металлотрактом.

Технические характеристики литейных конвейеров указаны в таблице 4.

Таблица 4 - Технические характеристики разливочных конвейеров.

Параметры	Значения
Производительность, т/ч	5
Скорость движения ленты, м/мин	2
Количество изложниц в ленте, шт	100 – 102

Разливку сплавов в чушки производят по системе «миксер-плавка» или литьем на проток. Миксер - плавка – разливка продукции до полного слива миксера без промежуточной заливки металла из ковшей. Литье на проток – непрерывная разливка продукции с заливкой металла одной сортности в миксер.

Перед началом литья с поверхности расплава снимают шлак и отбирают пробу на соответствие химического состава сплава ГОСТ, ТУ или спецификации.

В процессе разливки производится отбор проб на химический состав по основным компонентам. Проба на химический состав отбирается при помощи прогретого инструмента: ложки для отбора проб и заливается в специальную изложницу. После кристаллизации проба извлекается из изложницы и охлаждается.

На верхней поверхности чушки маркирующим устройством выбивается номер миксера, номер плавки, номер пакета, номер смены и товарный знак. После клеймения чушка удаляется из изложницы и поступает на чушкоукладчик. Для ускорения остывания чушек и улучшения условий труда литейщика применяют местное воздушно-водяное охлаждение.

Литейщик укладывает готовые чушки в пакет при помощи чушкоукладчика или с помощью захватных крючков вручную.

Технические характеристики ЧАП представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Технические характеристики ЧАП

Параметры	Значения
Максимальная производительность укладки, т/ч	7
Вместимость транспортера количество пакетов, шт	3
Время укладки одного штабеля, мин	9
Режим работы	автоматический
Число рядов в пакете, шт	15
Количество чушек в пакете, шт	69

По окончании литья леточное отверстие надежно забивают пикой с огнеупорным наконечником, после чего очищают лоток, короб, летку от остатков металла и шлака.

После укладки чушек в пакет, их перевозят с помощью дизельного погрузчика на остывочную площадку. На остывочной площадке, литейщик устраняет дефекты.

При автономном режиме работы помимо разливки металла с раздаточного миксера на литейных конвейерах производят разливку крупногабаритных чушек на МПЛ с миксера – копильника.

Машина для литья полунепрерывного типа (МПЛ) предназначена для получения чушки крупногабаритной чушки массой до 750 кг с использованием водоохлаждаемого кристаллизатора.

МПЛ состоит из перемещаемого стола с поддонами, механизма перемещения стола и подвижной металлоконструкции, в которой закреплены кристаллизаторы. Все это расположено в кессоне. Технические характеристики машин для литья указаны в таблице 6.

Таблица 6 - Технические характеристики МПЛ.

Параметры	Значения
Грузоподъемность, т	3,7
Тип привода	тросовый
Производительность, т/ч	0,3-2,4
Максимальная длина слитков, мм	6000
Скорость рабочего хода стола, мм/мин	0 - 300
Скорость холостого хода стола (подъем слитков) максимальная, мм/мин	2390

Охлаждение чушки осуществляется при помощи кристаллизатора. Глубина кессона определяет ход литейного стола и, следовательно, длину отливаемых слитков. На каждой литейной машине можно одновременно отливать несколько чушек.

Перед началом и в процессе литья внутреннюю поверхность кристаллизаторов смазывают специальной смазкой для лучшего скольжения чушки и получения гладкой поверхности.

Во время литья жидкий металл поступает сверху в кристаллизатор, а снизу выходит закристаллизовавшаяся чушка. Для охлаждения используется очищенная от твердых включений техническая вода, подаваемая в кристаллизатор под давлением.

Металл из летки миксера подается по съемному желобу в литейную чашу, из которой он затем поступает в кристаллизаторы. Поступление металла в кристаллизаторы регулируется вручную с помощью пики.

На кристаллизаторах установлены поплавки, которые закрывают питающие носки литейной чаши при повышении уровня металла в кристаллизаторах выше нормы.

В процессе разливки производится отбор проб на химический состав по основным компонентам. Проба на химический состав отбирается при помощи ложки для отбора проб и специальной изложницы.

По окончании литья леточное отверстие надежно забивают пикой с огнеупорным наконечником, после чего очищают от остатков металла и шлака лотки, короб, летку и присыпают криолитом.

Для извлечения отлитых чушек снимают желоб и литейную чашу, раму с кристаллизаторами отводят в сторону или поднимают в зависимости от конструкции МПЛ. Чушки из кессона извлекают краном или тельфером. После осмотра и устранения дефектов при помощи маркировочных цифр и молотка выбивается номер миксера, номер плавки, номер пакета, номер смены и товарный знак, далее товарная продукция по указанию мастера сдается на склад.

Электрическая индукционная тигельная печь ИАТ-6М2 предназначена для приготовления сплавов, а так же может использоваться для переплавки технологических отходов: обрези, стружки, шлака, алюминиевых козлов и алюминиевого лома. Печь оборудована механизмом поворота для выливки приготовленного расплава и системой газоотвода. Технические характеристики печи ИАТ-6М2 указаны в таблице 7.

Таблица 7 – Технические характеристики печи ИАТ-6М2

Тип печи	индукционная тигельная
Вмещаемая масса жидкого расплава, т	5
Температура нагрева металла,0С	900
Мощность, кВт	1600
Рабочее напряжение на индукторе, В	290-1600
Угол поворота (наклона), градус	от 0 до 100
Угловая скорость механизма наклона, рад/с (градус/с) опускание подъем	0,035 (2,0) 0,0087 (0,5)
Производительность газоотсоса, м/с (м/ч), т	1,53 (5500)

В очищенную от шлака и окислов нагретую печь заливают жидкий алюминий ровной струей с целью меньшего шлакообразования и загружают расчетное количество легирующих компонентов.

После загрузки легирующих в печь с его поверхности снимают прогретой шумовкой шлак. После снятия шлака приступают к процессу плавки. Готовый металл сливается из печи путем наклона ее и выливки металла в ковш. При выливке металла наклон печи следует производить равномерно, наблюдая за скоростью струи сливаемого металла.

Принцип отжима шлака на прессе Altek основан на том, что вследствие сжатия происходит разрушение оксидной пленки на каплях расплава, их слияние и стекание струи расплава через отверстие в днище емкости для шлака в изложницу. После заливки расплава в миксер, шлак по поверхности расплава скребком собирается у форкамеры в изложницу до верхнего обода.

Шлаковницу при помощи автопогрузчика устанавливают в пресс, при этом включается механизм автоматического прессования. Оставшийся после обжатия шлак, затвердевает в форме коржа (скулза). На поверхности отжатого шлака образуется сплошная корка металла, которая исключает доступ кислорода к шлаку и останавливает термический процесс.

Доля металла, извлекаемого в процессе обжатия шлака, составляет до 25 % от исходной массы, загружаемой в шлаковницу.

Быстрая обработка горячего шлака при помощи пресса позволяет уменьшить:

- окисление алюминия в шлаке, что способствует его сохранению в «скулзе» и удобному извлечению металла при дальнейшей переработке шлака;

- пыле- и газообразование в цехе и улучшить состояние атмосферы в литейном цехе.

Установка RotoJet – автоматическая система роторной инжекции флюса и аргона, либо смеси хлора и аргона в ковш с расплавленным алюминием под уровень металла для эффективного удаления водорода, не металлических включений, а также щелочных и щелочноземельных металлов. Это позволяет улучшить качество алюминиевых сплавов с одновременным уменьшением издержек производства. Система аспирации предназначена для удаления газовой смеси хлора и аргона из пространства между крышкой и поверхностью жидкого алюминия в ковше, а также продуктов взаимодействия флюса и расплавленного алюминия.

Линия гомогенизации цилиндрических слитков «Hertwich» предназначена для уменьшения структуры зерен, для придания равномерности структуре слитка, для снижения внутренних напряжений в слитке.

На линии «Hertwich» происходит нагрев слитков до 500°С. Затем слитки охлаждают вентиляторами. Происходит постепенное охлаждение слитка с сохранением измененной структуры. Далее охлажденные слитки поступают на участок распиловки и упаковки где слитки распиливаются согласно размерам указанным заказчиком и увязываются в пакеты. Упакованные пакеты отправляются на склад готовой продукции и отгружаются заказчику.