Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ресурсо- и энергосбережение в литейном производстве. Учебное пособие
.pdf
21
Величина общего брака колеблется от 0,5 до 10 % от выпуска отливок. На передовых предприятиях величина его не превышает 2 %,
а в цехах с отсталой технологией, плохой организацией производства
и низким уровнем механизации – 5–10 %, а иногда и более.
Снизить брак можно за счёт реализации следующих мероприятий:
– путём строгого соблюдения технологии производства;
– повышением общей культуры производства;
– улучшением организации производства;
– повышением квалификации работающих;
– улучшением санитарных условий труда и техники безопасности;
– применением высококачественных материалов;
– путём механизации и автоматизации производства;
– путём систематического анализа брака с целью устранения его
причин;
– правильной организацией исправления брака.
Для снижения брака необходимо осуществлять комплекс технических, технологических и организационно-экономических мероприятий.
Для рационального проектирования технологических процессов
изготовления отливок с целью предупреждения образования дефектов,
снижения брака и экономии металла следует использовать системы
автоматизированного моделирования литейных процессов (САМ ЛП).
Эти системы являются мощным аналитическим средством на этапах
разработки и освоения технологии производства.
Как было сказано выше, характеристиками эффективности литейного производства являются следующие критерии, связанные с расходом основных материалов на производство единицы годной продукции:
– выход годного;
– безвозвратные потери при плавке (угар);
– потери при заливке (сплёсы, съёмы);
– расход металла на литниково-питающую систему;
– количество бракованных отливок.
22
В табл. 2.3, 2.4 представлен сравнительный анализ по указанным
Наименование показателя
Европа
Россия
Передовой
опыт
Средний
показатель
Передовой
опыт
Средний
показатель
Выход годного, %
69,1
64,2
64,6
52,5
Безвозвратные потери, %
1,0
2,0
2,0
4,0
Потери при заливке, %
1,9
2,4
1,6
2,9
Расход металла на ЛПС, %
27,8
30,9
31,3
39,2
Брак, %
1,6
2,9
2,3
7,2
Наименование показателя
Европа
Россия
Передовой
опыт
Средний
показатель
Передовой
опыт
Средний
показатель
Выход годного, %
49,6
45,3
71,0
51,6
Безвозвратные потери, %
4,9
7,1
4,3
5,8
Потери при заливке, %
4,0
5,0
1,9
4,7
Расход металла на ЛПС, %
43,5
46,0
23,0
39,5
Брак, %
3,8
5,0
1,7
5,0
показателям для чугунного и стального литья.
Из представленных данных видно, что по анализируемым показателям российские производители стального литья имеют преимущество по сравнению с европейскими производителями. Это, в первую
очередь, связано с тем, что в российском машиностроении уделяют
большее внимание качеству литых изделий из стали по сравнению с
чугунным литьём.
Показатели эффективности в производстве чугунного литья
Показатели эффективности в производстве стального литья
2.2. ЭКОНОМИЯ РЕСУРСОВ В ПРОЦЕССЕ
ПРИГОТОВЛЕНИЯ СПЛАВОВ
Основные пути экономии металла на плавильном переделе заклю-
чаются в следующем.
1. Улучшение структуры шихты за счёт поиска эффективных за-
менителей дефицитных шихтовых материалов, флюсов, огнеупоров.
2. Использование вторичных шихтовых материалов вместо пер-
вичных.
23
3. Использование шихты в виде гранулированных материалов.
4. Совершенствование структуры плавильного оборудования
применительно к плавке чугуна – модернизация вагранок холодного
дутья, применение вагранок закрытого типа с подогревом дутья и металлургических ваграночных комплексов.
5. Расширение индукционной плавки чугуна и дуплекс-процесса.
6. Интенсификация процессов плавки, в том числе с помощью
кислорода и плазмы, т. е. применение плазменных приставок, плазменных печей и т. д., обеспечивающих сокращение безвозвратных потерь металла.
7. Совершенствование процессов внепечной обработки жидкого
металла (рафинирование продувкой инертными газами и флюсами,
модифицирование комплексными модификаторами длительного действия, суспензионная заливка, и т. д.).
8. Внедрение процессов, позволяющих стабильно выплавлять чу-
гуны повышенных марок и получать новые сплавы с высокими эксплуатационными и технологическими свойствами, включая высокопрочный чугун с шаровидным графитом, композиционные сплавы и т. д.
Применение гранулированных материалов в шихте позволяет:
– сократить расход шихты (увеличить выход годного) за счёт по-
вышенной точности взвешивания;
– повысить качество отливок за счёт надёжного химического со-
става, снижения неметаллических включений и газосодержания;
– снизить трудовые затраты вследствие менее трудоёмких опера-
ций хранения, транспортировки, обработки, дозирования и т. д.;
– снизить энергозатраты за счёт сокращения времени плавки
на 20–30 %.
В целом потери при плавке – это потери материалов, которые
происходят в процессе плавки из-за их окисления или шлаковых образований). Они выражаются в процентах от общего количества металлических материалов, загружаемых в плавильную печь. Такие по-
24
тери напрямую влияют на расход и затраты на сырьё. Под такими потерями подразумевают:
– «полезные» потери, необходимые для обеспечения нужного
химического состава и, соответственно, регламентируемых
свойств сплавов;
– «бесполезные» потери, которые возникают из-за недостаточного качества шихтовых материалов, технологии, производственного
процесса, квалификации персонала и т. д.
Потери при плавке оказывают следующее влияние на эффективность работы литейного предприятия:
– существенное влияние на увеличение расхода и затрат
на сырьё;
– существенное влияние на увеличение расхода энергии в связи
с тем, что потерянный металл тоже переплавляется;
– влияние на производственные мощности (капитальные расходы);
– влияние на производительность труда.
Выделяют следующие основные причины неоправданных потерь
при плавке:
– низкое качество шихтовых материалов;
– нерациональная последовательность загрузки шихтовых материалов в плавильную печь;
– неоправданная высокотемпературная выдержка расплава в течение длительного времени;
– применение огнеупорных материалов, используемых в качестве
футеровки плавильных агрегатов, низкого качества (приводит к увеличению шлака и др.);
– отсутствие или недостаточный контроль химического состава
приготавливаемых сплавов;
– неэффективное плавильное оборудование (длительное время,
затрачиваемое на приготовление сплавов).
25
2.3. ЭКОНОМИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ ПРИ ПЛАВКЕ И ЛИТЬЕ
Энергопотребление является одним из наиболее важных показателей наряду с сырьём. Для плавки энергоснабжение является показателем ограничения мощностей.
В целом энергоэффективность литейного предприятия складывается из следующих основных факторов (рис. 2.1).
2.1. Факторы, определяющие энергоэффективность
литейного предприятия
Рассмотрим причины потерь энергии и методы их устранения
на примере производства чугунного и стального литья.
Эксперты выделяют следующие качественные показатели эффективности (КПЭ):
– расход энергии при плавке («Эффективность плавки») (кВтч/т
расплавленного металла);
– расход энергии на литейном предприятии (кВтч/т годных отливок).
Оба КПЭ влияют на сокращение затрат на энергоресурсы.
Показатель «Расход энергии при плавке» указывает на величину
расхода энергии в печи (кВт·ч), разделённую на величину количества
тонн металлического материала, загружаемого в печь.
26
В зависимости от технологии плавки расход энергии разный
Способ
плавки
Материал
отливки
Европа
Россия
Передовой
опыт
Средний
показатель
Передовой
опыт
Средний
показатель
Индукционная
плавка
чугун
540–620
550–625
543–1478
893–1447
сталь
580–700
675–800
Дуговая
плавка
чугун
–
–
645–884
859–1564
сталь
500
525
(табл. 2.5). Видно, что на российских предприятиях затрачивается
больше энергии на процесс приготовления сплава. Кроме того, европейские производители не производят в настоящее время чугун в дуговых печах. Данные плавильные агрегаты применяются для производства качественных сталей.
5
Расход энергии при плавке в производстве
чугунного и стального литья, кВтч/т
Причинами низкой эффективности электрической плавки могут
быть следующие:
– неоправданная выдержка жидкого металла в течение длительного периода времени;
– устаревшее оборудование, неэффективное с точки зрения расхода электричества;
– устаревшие методики для управления процессом плавки (относится к дуговым печам);
– печи с низкой энергетической плотностью, из-за чего увеличивается время между заливками металла (относится к дуговым печам).
Основными путями повышения эффективности плавки и снижения энергопотерь являются следующие:
– сокращение неоправданных выдержек и обработки металла
в течение долгого времени в плавильных печах;
ским КПД;
– пересмотр регламента плавки;
– замена старого, неэффективного плавильного оборудования;
– использование индукционных печей с высоким электриче-
27
– увеличение энергетической плотности дуговых печей за счёт
Материал отливки
Европа
Россия
Передовой
опыт
Средний
показатель
Передовой
опыт
Средний
показатель
Серый чугун
1000–1305
1168–1483
1521–4533
2939–5428
Высокопрочный чугун
1284–1566
1744–1758
2344–3539
3322–5016
Сталь
1165–2088
1391–2676
2874–6996
3285–7464
введения кислорода.
Показатель «Расход энергии на литейном предприятии» отслеживает величину полного расхода энергии (кВт·ч) в отделах литейного
предприятия, разделённую на величину количества тонн чистого выхода годных отливок.
Расход энергии на литейном предприятии может быть разным
в зависимости от переплавляемого материала, сплава и процесса
плавки и, кроме плавки, зависит от различий в выходе годного и операций термообработки.
В табл. 2.6 дан сравнительный анализ по расходу энергии в производстве чугунного и стального литья.
6
Расход энергии в литейном производстве
чугунного и стального литья, кВтч/т
Причины высокого общего расхода энергии при литье:
– низкая эффективность плавильного участка;
– слишком длинные циклы термообработки отливок;
– недостаточно эффективные системы отопления и вентиляции;
– недостаточная осведомлённость о потребляемой энергии.
Основные меры по улучшению показателя:
– улучшение работы плавильного участка;
– проверка состояния и эффективности систем нагрева, вентиляции и выпуска, проведение необходимых корректирующих действий;
– предоставление работникам необходимой информации и проведение обучения персонала методам сбережения энергии.
28
Контрольные вопросы
1. Назовите основные статьи баланса металла на литейном предприятии.
2. Приведите наиболее важные меры по сокращению припусков на меха-
ническую обработку отливок.
3. Назовите основные мероприятия по сокращению угара металлов при плавке.
4. Приведите наиболее эффективные мероприятия, направленные на сокра-
щение металлоёмкости ЛПС.
5. Назовите основные направления по снижению брака отливок.
6. Назовите основные критерии эффективности литейного производства.
7. Приведите примеры эффективности литейного производства.
8. Назовите основные пути экономии ресурсов в процессе приготовления
сплавов.
9. Назовите основные факторы, влияющие на энергоэффективность литей-
ного производства.
10. Приведите примеры мероприятий, направленных на повышение эффек-
тивности литейного производства.
29
3. РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ
НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ
3.1. ПОДГОТОВКА ОТХОДОВ К ПЕРЕРАБОТКЕ
Образующиеся в процессе различных переделов отходы алюми-
ния и его сплавов представляют собой разнообразные по происхождению, форме и дисперсности материалы. В связи с этим перед загрузкой в плавильные печи требуется их тщательная подготовка.
Моторный лом, состоящий, как правило, из сплавов системы
Al-Si (силумины), имеет литое происхождение. Перед загрузкой
в плавильные агрегаты моторный лом проходит следующие подготовительные этапы:
1. Сортировка по внешнему виду. Например, детали, входящие
в головки блоков цилиндров, блоки цилиндров и картера отделяются
от поршневой группы. Это связано с тем, что поршни двигателей
внутреннего сгорания получают из силуминов с повышенным содержанием кремния (от 10 до 20 %). Силумины поршневого назначения,
как правило, характеризуются повышенной суммой легирующих элементов и могут содержать в зависимости от назначения поршней
медь, магний, никель, хром и т. д. Большинство деталей моторной
группы могут перерабатываться совместно, так как их получают
из сплавов I и II групп по ГОСТ 1583-93.
2. Как правило, отделяют детали, полученные литьём под давлением: этим способом литья получают отливки из сплавов АК9М2
и АК12М2 с содержанием железа до 1 %.
3. С целью ограничения концентрации железа в получаемых
сплавах из моторных ломов по возможности максимально извлекаются остатки шпилек, болтов, вкладыши, вставки и т. д. (железосодержащие приделки).
4. Для повышения производительности плавки крупногабаритные
отходы иногда подвергают измельчению на специальных устройствах
(пресс-ножницах, гидравлических ножницах или различного вида
дробилках).
30
5. Для отделения из моторного лома элементов, полученных
из сплавов других систем, применяют экспресс-анализаторы химиче-
ского состава, позволяющие непосредственно в цехах осуществлять
сортировку.
Отходы деформированных полуфабрикатов, которые на ста-
дии изготовления подвергаются обработке различными видами давлений (прутки, профили, лента, листы и т. д.) в основном подвергаются переработке непосредственно на крупных металлургических заводах, где они и производятся. Они сортируются и изолируются по
маркам деформируемых сплавов в обрабатывающих цехах (прессовых, прокатных и т. д.), а затем по мере накопления возвращаются
в плавильные цеха и используются в качестве возврата собственного
производства для приготовления соответствующих марок сплавов.
Отходы, образующиеся в процессе длительного цикла эксплуатации
конструкций, концентрируются на специализированных предприятиях «Вторцветмета» и тоже подвергаются сортировке по маркам сплавов и внешнему виду. Далее их измельчают и подвергают компактированию на специальных прессах в пресс-пакеты, размеры которых
регламентируются ГОСТ 1639-93. Для удаления различных покрытий
(лак, краска и т. д.) отходы могут подвергать предварительному отжигу при невысоких температурах (как правило, до 100–150 °С).
Отходы электрокабелей и проводов, прежде всего, освобождают от изоляции и брони. Изоляция, как правило, являющаяся продуктом на основе поливинилхлоридов, отделяется на специальных
штраб-аппаратах с одновременным измельчением. После измельчения изоляцию направляется на специализированные предприятия с
целью последующего рециклирования. Провода, освобождённые от
изоляции, тоже измельчают на фракции определённых размеров (как
правило, не менее 3 мм). В связи с тем, что в процессе измельчения
могут образовываться и более мелкие фракции, дополнительно целесообразно производить сортировку по фракциям. Сечка крупных
фракций подвергается брикетированию с целью дальнейшей переработки на специализированных предприятия вторичной металлургии.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]