Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Содержание - файл


скачать (1856 kb.)



1. Разработка проекта цеха
1.1 Обоснование общих решений по проекту

В соответствии с заданием должен быть спроектирован проект цеха серийного производства стального литья мощностью 16 000 тонн в год в условиях ТОО «КазТехСтальПром».

ТОО «КазТехСтальПром» производит стальное и чугунное литье промышленного назначения, а также декоративное литье в песчаные формы, отливки массой от 0,5 кг до 5 тонн, машинной и ручной формовки.

Из-за большого количества наименований отливок базового цеха расчет производственной мощности производится по приведенной программе при включении в нее пятнадцати представителей.

Производственный корпус проектируемого цеха размещен в здании с габаритами 72000х144000 м2 и высотой 10,5 м.

Основной деятельностью предприятия является, стальное литье.

Режим работы – двухсменный по 8 часов/смену, 254 дня в году. Планируемая максимальная мощность 16000 тонн годного литья в год. Технологический процесс производства состоит из следующих стадий:

- прием, хранение и подготовка шихтовых материалов;

- приготовление формовочных и стержневых составов;

- изготовление форм и стержней;

- плавка стали;

- заливка, охлаждение и выбивка отливок;

- очистка литья;

- термообработка литья;

- приемка готовой продукции и исправление дефектов литья;

- переработка отходов собственного производства (возврат собственного производства, брак).


1.2 Плавильное отделение

В настоящее время в машиностроительной промышленности для выплавки стали, используют следующие плавильные агрегаты:

1. конвертеры с боковым дутьем с кислой и основной футеровкой;

2. электродуговые печи с кислой и основной футеровкой;

3. мартеновские печи с кислой и основной футеровкой;

4. индукционные печи и тигельные горны.

Сталью называется сплав железа с углеродом, содержание которого практически не превышает 1.7÷2%. Стали, в которых содержатся только обычные или постоянные примеси (до 2,0 % С, до 0,8% Si, до 1,0% Mn, до 0,1% S, до 0,1% P), называют углеродистыми.

Стали содержащие до 0,25% С, называются малоуглеродистыми, или мягкими; содержащие от 0,25 до 0,6% - среднеуглеродистыми, более 0,6 до 2%С – высокоуглеродистыми. Стали, содержащие указанные примеси в больших количествах или другие примеси (хром, никель, титан, молибден) называются легированными, или специальными сталями. Если общее содержание легирующих составляющих (углерод во внимание не принимается) в сталях не превышает 2,5%, то они называются низколегированными. Если содержание легирующих составляющих от 2,5 до 10,0%, то стали называют среднелегированными, свыше 10% - высоколегированными.

Жидкая сталь должна обладать следующими свойствами:

1. достаточной жидкотекучестью, чтобы хорошо заполнять рабочую полость литейной формы и давать ее хорошие отпечатки;

2. соответствовать по своему химическому составу требованиям ГОСТ или технических условий на приемку отливок; содержать минимум вредных примесей (фосфора и серы) и растворенных газов (кислорода, азота и водорода).

3. быть свободной от твердых и жидких неметаллических включений. Включения, попавшие в металл, должны обладать способностью легко и быстро всплывать на поверхность или удаляться из металла.

4. давать чистую поверхность отливок без плен и пригара.

5. строение металла отливок должно быть плотным, свободным от несплошностей разного вида и происхождения.

Жидкотекучесть стали зависит от химического состава и температуры, а также от вязкости и поверхностного натяжения. Кроме того, жидкотекучесть зависит от чистоты металла, от газовых и неметаллических включений и от скорости отвода тепла литейной формой.

Чем выше температура стали, чем меньше ее вязкость, тем больше жидкотекучесть. Если температура соответствует точкам, расположенным выше линии ликвидуса, то жидкотекучесть стали быстро понижается, и как только образуется сплошной скелет из твердой фазы, жидкотекучесть становится равной нулю (нулевая жидкотекучесть).

Жидкотекучесть тем больше, чем больше перегрев металла, чем больше тепла выделяется сталью во время кристаллизации и чем меньше отнимается тепла стенками каналов и полостями литейной формы за время ее заполнения.

Определение массы выплавляемого сплава в цехе является основной при проектировании плавильного отделения. За основу расчета берут программу цеха, разделенную на отдельные групповые (по массе) или технологические потоки производства отливок. В каждом групповом или технологическом потоке отливки подразделяют в зависимости от требований к их физико-механическим свойствам по отдельным классам шихт. Эти данные заносят в таблицу 1.1, и они служат основание для выбора способа плавки и типа плавильного агрегата. Сведения о характере производства




Таблица 1.1 Программа плавильного отделения

Наименование отливки

Марка сплава

Масса отливки

Кол-во годных отливок на годовую программу

Брак отливок

Годовое кол-во отливок с учетом брака

Масса литников (25%)

Итого жидкого металла







кг

т

шт.

%

шт.

т

шт.

т

на 1 отливку

на годовое кол-во

на 1 отливку, кг

на годовую программу

Опора

35Л

110

1100

10000

5

500

55

10500

1155

27,5

288,75

137,5

1443,75

Проушина

35Л

13,5

675

50000

5

2500

33,8

52500

708,75

3,375

177,2

16,875

885,95

Серьга

35Л

30,2

755

25000

5

1250

37,7

26250

792,75

7,55

198,2

37,75

990,95

Опора

35Л

30

1000

33333

5

1665

50

34998

1049,95

7,5

262,5

37,5

1312,45

Опора

35Л

60

600

10000

5

500

30

10500

630

15

157,5

75

787,5

Траверса

35Л

90

900

10000

5

500

45

10500

945

22,5

236,25

112,5

1181,25

Шпунт

35Л

95

2470

26000

5

1300

124

27300

2593,5

23,75

648,4

118,75

3241,9

Опора

35Л

110

1100

10000

5

500

55

10500

1155

27,5

288,8

137,5

1443,8

Блок

35Л

120

1200

10000

5

500

60

10500

1260

30

315

150

1575

Траверса

35Л

80

800

10000

5

500

40

10500

840

20

210

100

1050

Траверса

35Л

150

600

4000

5

200

30

4200

630

37,5

156,5

187,5

787,5

Шпунт

35Л

90

1800

20000

5

1000

90

21000

1890

22,5

473

112,5

2362,5

Проушина

35Л

115

1150

10000

5

500

57,5

10500

1207,5

28,75

302

143,75

1509,5

Серьга

35Л

95

950

10000

5

500

47,5

10500

997,5

23,75

249

118,75

1246,5

Опора

35Л

90

900

10000

5

500

45

10500

945

22,5

236

112,5

1181

Итого




1279

16000

174333







800




16800




4200




21000


отливок, приведенные в программе цеха, и выбранный способ плавки позволяют определить процент и массу литников, брака, угара, безвозвратных потерь, а, следовательно, и общую массу жидкого сплава и металлозавалки.

Для разных технологических процессов используется одна и та же марка шихты.

В таблицу 1.2 заполняют баланс металлозавалки.

По таблице 1.3 ведется расчет шихтовых материалов.

Для расчета используем метод подбора.
Таблица 1.2 Баланс металлозавалки

Годное литье

Брак

Литники и прибыли

Сливы

Жидкий металл

Угар и безвозвратные потери

Металлозавалка

m

%

m

%

m

%

m

%

M

%

M

%

m

%

16000

72

800

5

4000

25

320

2

21120

95

1056

5

22232

100

Для расчета требуется определить процент возврата (брак, литники, сливы), (из таблицы 1.2)






Химический состав ст.35Л

Средний

С = 0,32~0,40

0,36

Mn = 0,40~0,90

0,65

Si = 0,20~0,52

0,36

P не более 0,5

~0,045

S не более 0,05

~0,04

Принимаем, что возврат (30%) химический состав которых соответствует среднему содержанию элементов в стали 35Л.


Таблица 1.3 Используемые материалы (химсостав материалов металлошихты)

Наименование


C


Mn


Si


По расчету


возврат

0,36

0,65

0,36

30%

Лом стальной

0,32

0,45

0,25

68,15

Чугун передельный ПЛ-2

4,0

1,0

0,8

1,85

Ферромарганец ФМП-75

7,0

75,0

1,0

Сверх 100%

Ферросилиций ФС-45

0,15

0,6

45,0

Сверх 100%

Определим количество чугуна в шихте. Примем его за Х:







Таблица 1.4 Расчет среднего химического состава шихты на 100 кг металлозавалки



Наименование

Количество, кг

Вносят

P

S

Fe, %

C

Mn

Si

Возврат

30

0,108

0,195

0,108










Лом стальной

68,15

0,218

0,307

0,170

Чугун передельный

1,85

0,074

0,019

0,015

Всего

100

0,4

0,521

0,293

0,045

0,04

98,701

Для выплавки серого чугуна выбираем дуговые электрические печи прямого действия с использованием в качестве шихты стального лома и возврата собственного производства. К недостаткам дуговой плавки следует отнести тяжелые условия труда в плавильном отделении из-за большого шума, загазованности и больших тепловыделений, а также большего, чем при индукционной плавке, угара металла. Установка дуговой печи состоит из печи, трансформатора, щитов управления и автоматики, маслонапорной установки, системы мокрой газоочистки, установки для набора шихты, стенда для подогрева шихты.

Для удобства эксплуатации печи оснащают механизмами наклона дуговой печи для слива металла и скачивания шлака, механизмом поворота свода с электродами, механизмом вращения ванны печи для ускорения процесса расплавления шихты, механизмом регулирования положения электродов, обеспечивающим перемещение каждого электрода вверх и вниз при включении и отключении печи и в период ее работы.

Дуговые печи являются агрегатами периодического действия, время плавки в них в зависимости от емкости печи и технологического процесса плавки колеблется от 1,5÷2,5 ч (при емкости ≤3т) до 3,5÷4 ч (при емкости 12 т).

Число одновременно работающих плавильных печей рассчитывают в зависимости от числа технологических потоков из одного плавильного агрегата, числа шихт, потребляемых в цехе одновременно, возможности непрерывной заливки форм на конвейерах из печей периодического действия.

Число печей рассчитывают по формуле:



(1.1) [2]

где =2,7т/ч - производительность дуговой 6-тонной печи; =3890 - действительный фонд времени работы печи, т/год; =21000 т/год - потребление сплава цехом.



С учетом неравномерности потребления металла разными технологическими потоками принимаем две рабочие печи и две запасных на случай поломки и других непредвиденных случаев. Печи емкостью 6 тонн.


Таблица 1.5 Основные технические данные дуговой печи переменного тока

Параметр

ДСП6Н2

Номинальная вместимость, т

6

Мощность печного трансформатора, кВт

4000

Вторичное напряжение, В

281-118

Диаметр электрода, мм

300

Диаметр распада электродов, мм

1000

Диаметр (внутренний) каркаса на уровне откосов, мм

3350

Диаметр ванны на уровне откосов, мм

2230

Диаметр ванны от уровня порога, мм

425

Расход электроэнергии, кВт·ч/т

700-750


1 – печь; 2 – трансформатор; 3 – щиты управления и автоматики; 4 – маслонапорная установка; 5 – система мокрой газоочистки; 6 – установка для набора шихты; 7 – стенд для подогрева шихты

Рисунок 1.1 Установка дуговой плавильной печи
Плавильное отделение располагается в пролете шириной 24 м, шаг колонны 6 м. Доставка шихты в плавильное отделение осуществляется электротележкой, движущейся по рельсам. Загрузка печей производится с помощью мостового крана грузоподъемностью 20/5 т. Жидкий металл сливается в передаточный ковш емкостью 1000 кг, а затем в ковши емкостью по 500 кг которые по монорельсу отправляются в формовочное отделение.
1.3 Формовочное отделение

Изготовление разовых литейных форм называют формовкой. Это трудоемкий и ответственный этап всего технологического цикла изготовления отливок, который в значительной степени определяет их качество. При формовке выполняют следующие технологические операции:

- уплотнение смеси, позволяющее получить точный отпечаток модели в форме и придать ей необходимую прочность в сочетании с податливостью, газопроницаемостью и другими свойствами;

- устройство в форме вентиляционных каналов, облегчающих выход из полости формы образующихся при заливке газов;

- извлечение модели из формы;

- отделку и сборку формы, включая установку стержней.

Разовые литейные формы позволяют получать практически любые конфигурации, сложности и массе отливки. В зависимости от размеров, массы и толщины стенки отливки, а также марки литейного сплава его заливают в сырые, сухие или химические твердеющие формы. В сырых формах изготовляют мелкие и средние отливки. В других случаях перед сборкой полуформы высушивают на всю глубину или на 20-30 мм от поверхности, обеспечивают химическое твердение смеси в опоке. Литейные формы делают вручную, на формовочных машинах, полуавтоматических и автоматических линиях.

Основную часть форм получают машинной формовкой. Машины позволяют механизировать две основные операции формовки (уплотнение смеси, удаление модели из формы) и некоторые вспомогательные (устройство литниковых каналов, поворот опок и т. д.). При механизации процесса формовки улучшается качество уплотнения, возрастает точность размеров отливки, резко повышается производительность труда, облегчается труд рабочего, улучшаются санитарно-гигиенические условия в цехе, уменьшается брак.

Процесс изготовления форм в парных опоках на машинах идет следующим образом. Формовочная смесь системой ленточных конвейеров или электротельфером с бадьей подается в бункеры, установленные над машинами. Пустые верхняя и нижняя опоки с места выбивки форм подаются к машинам по рольгангам. Как правило, нижнюю полуформу изготовляют на одной машине, а верхнюю – на другой. На модель с модельной плитой, закрепленную на столе машины устанавливают опоку, заполняют смесью из бункера. Затем смесь уплотняют. Готовую полуформу снимают с машины и подают на приемное устройство, чаще всего рольганг, где полуформу отделяют (устраняют дефекты, делают вентиляционные каналы, наносят покрытие, если это необходимо, и т. д.) и затем транспортируют на сборку. Если форма должна быть высушена, то полуформы направляют в сушило и только после остывания и отделки – на сборку.

В массовом производстве мелких отливок иногда применяют безопочную формовку. Этот способ правильнее было бы называть способом безопочной заливки, так как формовку осуществляют в специальных опоках, которые после изготовления формы снимают. Способ позволяет значительно сократить парк опок и облегчить выбивку отливок. Съемные опоки целесообразно применять для форм, изготовляемых прессованием под высоким давлением.

Формовочные машины классифицируют по методам уплотнения смеси, удаления модели из формы и приведения в действие.

По методам уплотнения формовочной смеси различают следующие типы формовочных машин:

- прессовые с давлением прессования до 5·105 Па и более 106 Па;

- встряхивающие;

- пескометы;

- пескодувные;

- пескострельные;

- импульсные;

- вакуумные;

- специальные (уплотнение формовочной смеси отличается от перечисленных методов).



Расчет формовочного отделения представлен в таблице 1.6
Таблица 1.6 Программа формовочного отделения

Наименование отливки

Кол-во отливок с учетом брака (годовое), шт

Кол-во отливок в форме, шт

Размер опок, мм

Кол-во годовых форм, шт.

Брак форм

Годовое кол-во форм, шт.

%

шт

Опора

10500

1

1000×800×250

10500

3

315

10815

Проушина

52500

2

1000×800×250

13125

3

394

13519

Серьга

26250

4

1000×800×250

13125

3

394

13519

Опора

34998

2

1000×800×250

17499

3

525

18024

Опора

10500

1

1000×800×250

10500

3

315

10815

Траверса

10500

1

1000×800×250

10500

3

315

10815

Шпунт

27300

1

1000×800×250

27300

3

819

28119

Опора

10500

1

1000×800×250

10500

3

315

10815

Блок

10500

1

1000×800×250

10500

3

315

10815

Траверса

10500

1

1000×800×250

10500

3

315

10815

Траверса

4200

1

1000×800×250

4200

3

126

4326

Продолжение таблицы 1.6



Шпунт

21000

1

1000×800×250

21000

3

630

21630

Проушина

10500

1

1000×800×250

10500

3

315

10815

Серьга

10500

1

1000×800×250

10500

3

315

10815

Опора

10500

1

1000×800×250

10500

3

315

10815

Итого:



















196472

Для расчета производительности формовочной линии необходимо рассчитать формулу



(1.2) [2]

где Qф – годовое количество форм, шт;






Скачать файл (1856 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации