Лабораторная работа № 1 технология и оборудование для изготовления электродов

Цель работы. Изучение технологии и оборудования для изготовления металлических электродов для ручной дуговой сварки на предприятии.

Оборудование:

1. Дробилки и мельницы для компонентов покрытия электродов;

2. Установка для приготовления жидкого стекла;

3. Волочильный стан для изготовления проволоки;

4. Правильно-отрезной автомат для правки проволоки и рубки стержней;

5. Установка дозирования шихты покрытия электродов;

6. Смеситель для изготовления обмазочной массы;

7. Пресс для изготовления электродов (с манометром);

8. Печь для термообработки электродов (с термометром);

9. Упаковочная машина;

10. Микрометр, линейка, секундомер, весы.

Содержание и методика проведения работы

Общая схема производства электродов (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема изготовления электродов (Х – химический анализ; Т – технологический контроль)

Материалы покрытия электродов, поступающие в баулах, бочках и навалом складируются в отсеках склада компонентов. Складирование сырья должно осуществляться строго по партиям и времени поступления, исключающее возможность обезличивания. Мотки катанки или проволоки должны храниться в сухом помещении или на улице под навесом, препятствующим попаданию на катанку или проволоку атмосферных осадков.

Входной контроль осуществляется ОТК внешней приёмки.

Запуск материалов в производство следует осуществлять строго по партиям. При смене партии сырья меняется номер партии изготавливаемых электродов.

Концентраты рутиловый и ильменитовый, тальк молотый, каолин, слюда, целлюлоза, концентрат плавиково-шпатовый, песок кварцевый, поташ, порошок железный применяются в состоянии поставки. Мрамор, сода, КМЦ и поташ перед применением просушиваются и мелятся.

Кусковые материалы подвергают дроблению на щёковой или валковой дробилках (рис. 2).

Рис. 2. Схема щёковой дробилки: 1 – литая станина; 2 – неподвижная щека; 3 – загружаемые куски материала; 4 – качающаяся щека; 5 – эксцентричные цапфы вала, сообщающие щеке качательные движения; 6 – шкив с маховиком; 7 – приводной ремень; 8 – электромотор со шкивом; 9 – натяжная пружина; 10 – транспортёр для измельчённых кусков материала

Максимальный размер загружаемых кусков (80…130) мм. Размер кусков на выходе (2…12) мм.

Размол пожаровзрывоопасных ферросплавов и других материалов допускается производить только в шаровой мельнице периодического действия с применением тонко измельченного инертного материала (рис. 3).

В качестве инертной добавки используется молотый мрамор в количестве 6…10% от массы загружаемого в мельницу материала, что обязательно учитывается в дальнейшем при корректировке рецептуры покрытия.

Рис. 3. Схема мельницы периодического действия: 1 – обечайка мельницы; 2 – люк мельницы с крышкой; 3 – ось вращения мельницы; 4 – подшип-ники; 5 – стальные шары; 6 – из-мельчаемый материал; 7 – тележка с контейнером для измельчённого материала; 8 – кожух мельницы

Материалы, размолотые в мельницах периодического действия, просеиваются через сетку № 04 по ГОСТ 6613-86 с помощью вибросита.

В случае поступления увлажненных компонентов они перед размолом подвергаются сушке при температуре 150-170С для ферросплавов, 180-200С для соды и мрамора, 110С для органики и химикатов. Конечная влажность для большинства материалов должна быть не более 0,5%, для талька молотого, каолина, плавикового шпата – 1,0%, для слюды мусковит – 3,5%, для целлюлозы и КМЦ – 7,0%.

Пассивирование активных размолотых материалов производится путем их выдержки на воздухе с толщиной слоя не более 400 мм. Выдержка мрамора осуществляется в течение не менее 7 суток, ферросилиция – не менее 30 суток, остальные ферросплавы – не менее 14 суток. Допускается проводить высокотемпературную пассивацию при температуре 400С.

Просеянный и взвешенный материал загружается в соответствующий силос дозировочной линии.

Волочение проволоки для электродных стержней производится с механическим удалением окалины с поверхности катанки. Она должна быть сухой, предварительное подсушивание осуществляется при помощи тепловентилятора (температура 150…200С, время – 3…5 минут).

Волочение проволоки производится на 5-ти или 6-ти кратном волочильном стане с диаметром катанки на входе 5,5 или 6,5 мм и диаметром проволоки на выходе 3,0; 4,0 и 5,0 мм.

В качестве смазки используется, как правило, волочильная смазка TRAXIT TR41.

После волочения проволока проходит через промывочную ванну с целью удаления следов смазки с проволоки с использованием воды температурой 55…70С, а затем сушится обдувом воздуха.

Правка и рубка проволоки производится на правильно-отрезном станке (CURTO М1000). Максимальная скорость подачи проволоки 6 м/с.

Схема правки проволоки показана на рис. 4.

Рис. 4. Схема размещения «синусоиды» проволоки в барабане:

1 – проволока; 2 – быстровращающийся барабан; 3 – чугунные сухари

Длина стержней должна соответствовать требованиям на длину электродов, волнистость и кривизна не допускаются. Угол среза проволоки по отношению к оси стержня должен быть равен 90.

Автоклавы (рис. 5) для растворения в воде силикатной глыбы и бак-корректор обеспечивают получение готового жидкого стекла: натриевого, натриево-калиевого или калиево-натриевого. Плотность обычно составляет 1,40…1,51 г/см³, вязкость – 0,7…2,5 Па·с.

Рис. 5. Вращающийся автоклав: 1 – корпус автоклава; 2 – загрузочный люк с крышкой; 3 – пустотелая цапфа; 4 – подшипники; 5 – привод; 6 – кран для слива жидкого стекла; 7 - манометр

Готовое жидкое стекло из баков для хранения перекачивается в расходные ёмкости на линии, где поддерживается температура в пределах 18…25С. Расход в смесители устанавливается по счётчику в литра.

Взвешивание компонентов шихты производится на линии дозирования. Отвешенная шихта подается в смеситель, где происходит сухое смешивание шихты в течение не менее 40 минут.

Перемешанная шихта порционно подается в транспортные контейнеры для передачи на смешивание с жидким стеклом. Сухая шихта должна храниться не более 5 суток.

Сухая смесь шихты высыпается в смеситель мокрого смешивания, например, турбинного противоточного типа (рис. 6).

Рис. 6. Схема быстродействующего противоточного смесителя: 1 – съёмный бункер с сухой шихтой; 2 – приёмная воронка; 3 – вращающаяся чаша; 4 – двухскоростной ротор; 5 – разгрузочный люк; 6 – тележка для готовой массы

Затем непосредственно в смеситель высыпаются пластификаторы (поташ, КМЦ, сода и т.п.). После этого осуществляется перемешивание в течение (1-2) минут без жидкого стекла.

С помощью клапана жидкое стекло подается в смеситель мокрого смешивания. Количество жидкого стекла на замес устанавливается в соответствии с получаемыми свойствами обмазочной массы (должны быть постоянными свойства обмазочной массы). Корректировка количества жидкого стекла осуществляется в зависимости от фактической консистенции обмазочной массы и давления опрессовки электродов.

Опрессовка электродов производится на линии, имеющий в составе пресс. В обмазочную головку пресса подаются электродные стержни и обмазочная масса, которые, выходя под давлением (порядка 80 МПа) через калибрующую втулку, формируют электроды (рис. 7).

Рис. 7. Схема обмазочной головки: 1 – корпус пресса; 2 – свеча с наконечником для подачи стержней; 3 – калибрующая втулка; 4 – поршень пресса

Обмазочная масса закладывается в свободный от опрессовки вертикальный цилиндр безбрикетного пресса. После завершения цикла опрессовки электродов освободившийся и подготовленный цилиндры меняются местами. Цикл опрессовки повторяется. Горизонтальные прессы работают с цилиндрами из обмазочной массы, предварительно изготовленными на брикетировочном прессе.

Стержни для электродов загружаются в подающее устройство (рис. 8).

Рис. 8 Схема пруткового питателя: 1 – захватывающие ролики; 2 – тянущие ролики; 3 – втулки, направляющие стержни в головку пресса; 4 – электродные стержни

Опрессовка электродов производится при давлении в масляном цилиндре пресса 15...22 МПа. Регулировка давления выполняется по манометру на пульте управления.

После достижения рабочего давления пресса одновременно с выходом из втулки обмазочной массы включается подача стержней в обмазочную головку.

Положение калибрующей втулки, формирующей покрытие на стержнях, регулируется вручную при помощи винтов. Регулировку производят перед началом работы при настройке агрегата, а также периодически во время работы, когда появляется эксцентричность покрытия. Положение втулки должно обеспечивать получение покрытия электродов с требуемой по ГОСТ 9466-75 разнотолщинностью (для электродов диаметром 3,0 мм – не более 0,15 мм; для 4,0 мм – не более 0,20 мм; для 5,0 мм – не более 0,24 мм).

Разность толщины покрытия определяют в трёх местах электрода, смещённых относительно друг друга на 50…100 мм по длине и на 120±15^о по окружности. Измерения в каждом месте производят микрометром в соответствии со схемой на рис. 9.

Величину разнотолщинности (мм) вычисляют по формуле:

e = S – S₁

Рис. 9. Схема измерения разнотолщинности: 1 – покрытие электрода; 2 – стержень электрода

Обмазанные электроды при помощи приемного транспортера и отражателя укладываются на поперечный конвейер, выравниваются и передаются на зачистную машину танкового типа для зачистки обоих концов электродов.

После зачистной машины каждый электрод маркируется с указанием марки и типа электрода.

На контактный торец электрода наносится графитовое покрытие (примерный состав по объему: графита 50% и жидкого стекла 50%) для облегчения зажигания электрода при сварке.

Электроды с поверхностными дефектами отсортировываются и передаются для очистки от обмазочной массы в специальную машину.

Электроды общего назначения (ОЗС-4, МР-3, МР-3М) сушатся и прокаливаются в низкотемпературной конвейерной печи (температура до 200С). Электроды с основным видом покрытия (УОНИ-13/45, УОНИ-13/55) укладываются на рамки в один слой и провяливаются в течение 16…24 часов на воздухе или в провялочной камере при температуре 25…30^оС, а затем термообрабатываются в камерной печи (температура до 400С).

Окончательные режимы сушки электродов корректируются с целью получения требуемой влажности и прочности покрытия готовых электродов.

Допустимое содержание влаги в покрытии после термообработки обычно не более 0,4% для электродов марки ОЗС-4; не более 1,0% – для МР-3; не более 0,2% – для УОНИ-13/45, УОНИ-13/55. Содержание влаги в покрытии (%) вычисляют по формуле:

,

где m₁ – исходная масса покрытия, г; m₂ – постоянная масса покрытия после прокалки (для электродов типа ОЗС-4 –180±10^оС, для электродов типа УОНИ-13/55 – 400±10^оС), г.

Во избежание набора влаги покрытием электродов при хранении, они должны быть упакованы в коробки и термоусадочную плёнку: электроды с фтористо-кальциевым видом покрытия в течение не позже 24 часов, а электроды с рутиловым видом покрытия в течение не позже трёх суток.

Из сушильной печи электроды поступают на сортировочный конвейер, с которого в кроватках передаются на упаковку. Электроды после термообработки в камерных печах снимаются с рамок, укладываются на кроватки и передаются на упаковку.

При достижении массы электродов, переданных на упаковку, 20 т для диаметров 4,0; 5,0 мм и 10 т для диаметра 3,0 мм, присваивается изготовленным электродам номер партии.

Электроды пакуются в коробки из картона сечением 65х65 мм и длиной, равной длине электродов. Каждая коробка автоматически упаковывается в полиэтиленовую термоусадочную пленку толщиной не менее 0,12 мм и проходит через нагревательную камеру упаковочной установки. Полиэтиленовая пленка должна обеспечивать герметичность упаковки и ее товарный вид.

Масса электродов в коробке не должна превышать 7 кг для электродов диаметром 3,0 и 4,0 мм и 8 кг для электродов диаметром свыше 4,0 мм.

Коробки с электродами укладываются на деревянные поддоны открытого типа размером 8001200 мм или 8001100 мм.

Срок годности электродов при соблюдении установленных ГОСТ 9466-75 условий транспортирования и хранения не ограничен. Повышенное содержание влаги в покрытии электродов устраняется их прокаливанием перед использованием, предельное содержание влаги и режимы повторной термообработки указываются в этикетках, приклеиваемых на коробки с электродами.

Температура на складе готовой продукции должна быть не ниже 15С.