6.2.4. Организация структуры производственных участков

При организации структуры производственных участков в литейном цехе необходимо избегать «узких» мест, т.е. обеспечить способность каждого участка, например формовочный участок должен изготовить к моменту заливки определенное количество форм для разбора жидкого металла, чтобы исключить время ожидания и, следовательно, расход электроэнергии на работающих печах, одновременно исключить потери на угар элементов. То же касается смесеприготовительного, стержневого, плавильного и других участков.

6.2.5. Изготовление отливок с использованием холодно­твердеющих смесей (хтс) на основе абфк

Прорывом во внедрении технологии явилось создание и серийное производство нового материала: связующего АБФК (алюмоборфосфатный концентрат). Технологический процесс нашел широкое применение в России и странах ближнего зарубежья. Эта технология получила название ФОСКОН–процесс. Основной социальный эффект предлагаемой технологии состоит в экологической чистоте смеси и отсутствии вредных выделений, улучшении условий труда в литейном производстве, особенно на операциях формовки, заливки, отбивки.

Основным технологическим преимуществом являются обеспечение высокого качества отливок, возможность использования универсального оборудования, незначительное влияние влажности и температуры воздуха на качество смеси, возможность регенерации отработанной смеси.

Экономический эффект достигается в основном за счёт применения отечественных материалов, которые в 3 – 5 раз дешевле импортных синтетических смол. Предлагаемая технология может быть применена в разносерийном производстве отливок с экономической эффективностью около 1 тыс. руб. на 1 т отливок.

Изготовление форм и стержней осуществляется по новейшим технологическим процессам, разработанным фирмой

«Border» (Великобритания). Эти технологии основаны на применении холоднотвердеющих смесей:

– для форм и крупных стержней – Альфасет–процесс;

– для средних и мелких стержней – Бетасет–процесс.

Формы и стержни имеют прочность на разрыв 1,0 –

– 1,2 МПа и высокую размерную точность. Высокая прочность форм и стержней позволяет получать отливки сложной конфигурации, использовать опочную и безопочную формовку.

Для повторного использования песка применяется установка термомеханической регенерации. Таким образом, применение новых технологических процессов позволяет избегать дополнительных затрат на нагрев стержневых ящиков.

6.2.6. Снижение расхода металла на прибыли

При современной технологии литейного производства, несмотря на значительные успехи в изыскании эффективности методов улучшения работы прибылей, расход жидкого металла на фасонные отливки по сравнению с их весом ещё достаточно велик. Показатели эффективности расхода жидкого металла определяются выходом годного, который для стальных отливок составляет ~ 40 – 70 %. Это означает, что 25 – 55 % жидкого металла расходуется на прибыли и элементы литниковой системы.

На протяжении многих лет литейщики неуклонно стремятся повысить КВГ, так как повышение этого показателя неразрывно связано с решением основной проблемы производства отливок – экономии металла и получения высококачественной отливки, а также снижением материальных и энергетических затрат. К наиболее надежным способам увеличения КВГ относятся:

– сокращения веса прибылей за счёт придания им рациональной формы: закрытые, сферические и горизонтально-цилиндрические прибыли. Это повышает КВГ для стальных отливок до 61 – 68 %;

– использование в прибылях сверхатмосферного давления (КВГ порядка 70 – 78 %);

– экзотермический обогрев прибылей (КВГ 75 – 90 %);

– бесприбыльная отливка, которая имеет ограниченное применение.

Уменьшение расхода жидкого металла даёт экономический эффект по снижению себестоимости металла, угара и расхода электроэнергии на процессы плавки.

Рассмотрим способы питания отливок с применением прибылей с высоким температурным градиентом (экзотермический обогрев). Сущность этих способов питания состоит в том, что часть полости прибыли в литейной форме заполняют специальной металлотермической шихтой, состоящей из железоалюминиевого термита, ферросплавов и других материалов. При сгорании этой смеси образуется жидкая термитная сталь требуемого химического состава с температурой выше 2400 К, которая смешивается со сталью, поступающей в прибыли при заливке форм, перегревает её и используется для питания отливки.

Высокий перегрев жидкого металла в прибыли (температурный градиент 400 – 500 К) обеспечивает эффективное питание отливки при минимальном его расходе.

Основным преимуществом этих способов питания отливок являются:

– снижение трудоёмкости операций отделения прибылей от отливок и связанных с ними расхода материалов и потерь металла;

– повышение качества металла подприбыльной зоны отливок вследствие дораскисления и микролегирования жидкой стали в форме алюминием;

– рациональное использование железной окалины, являющейся технологическим отходом металлургического производства.

Применение данных прибылей на Украине (Полтавский турбомеханический завод) позволило значительно сократить расход жидкой стали на производство отливок и уменьшить затраты на отрезку прибылей (таблица).

Расход жидкой стали и металлотермической шихты на

прибыли отливок корпусов паровой арматуры из стали 25ЛП

Масса отливки, кг	Расход жидкой стали на прибыль, кг		Расход метал­лотерми­ческой шихты, кг	Выход годного литья при использовании прибыли, %
				обычной	с высоким темпера­турным градиентом
	обыч­ную	с высоким темпера­турным градиентом
126 205 310	60 120 180	15 25 32	3,0 4,5 6,0	66,0 62,0 62,3	86,3 86,3 88,5

Основным технологическим параметром прибылей с высоким температурным градиентом является масса металлотермической шихты в питающем утеплителе. С учётом того, что эти прибыли применяют в основном взамен обычных закрытых и открытых прибылей, рассчитываемых по известным методикам и освоенных в производстве, расчёт прибылей с высоким температурным градиентом базируется на данных о массе обычных прибылей.

Продолжительность затвердевания обычной закрытой прибыли массой т_о.п. можно определить по формуле

. (6.1)

Продолжительность затвердевания прибыли с высоким температурным градиентом при расходе жидкой стали т_ж.с.

(6.2)

Исходя из условия эквивалентности продолжительности затвердевания обычной прибыли с высоки температурным градиентом одинакового назначения, из выражений (6.1) и (6.2) можно составить следующее выражение:

(6.3)

.

Формула для расчёта количества металлотермической шихты в питающих утеплителях прибылей с высоким температурным градиентом

(6.4)

Экспериментально установлено, что получение плотных отливок обеспечивается при т_ж.с. = (0,10 – 0,15) т_о.п.. В случае когда т_ж.с. = 0,15 т_о, формула принимает вид

. (6.5)

Размеры питающих отверстий и каналов для прибылей устанавливают исходя из условия, что диаметр вписанной в сечение отверстия (канала) окружности должен быть равен его длине. При этом необходимо стремиться к минимальной длине питающего отверстия (канала).

Для инженерных расчётов разработана диаграмма, позволяющая определить необходимое количество металлотермической шихты в прибыли с высоким температурным градиентом при т_ж.с. = 0,15 т_о.п..

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. На какие основные направления делят виды использования энергии на предприятиях?

2. Что понимают под энергопотреблением предприятия?

3. В чём определяется расход энергии?

4. Что относят к энергии на технологические цели?

5. Какими факторами в литейном производстве определяется уровень потерь?

6. Как программы компьютерного моделирования позволяют экономить расходные материалы и энергию?

7. Перечислите недостатки связующего ЭТС.

8. Какие связующие позволяют исключить недостаткиЭТС?

9. Почему применение плавленого кварца при изготовлении оболочковых форм приводит с снижению энергозатрат?

10. Каким образом необходимо организовать работу производственных участков?

11.Каким образом применение новых технологических процессов с использованием ХТС позволяет экономить материальные и энергетические затраты?

12. Перечислите способы повышения КВГ за счёт улучшения работы прибылей.

13. Перечислите основные преимущества новых способов питания отливки.

14. Как устанавливают размеры питающих отверстий для прибылей с высоким температурным градиентом?