Литье по выплавляемым моделям

где А – весовой состав % SiO₂ в растворе;

D – весовой состав % Na₂O в растворе.

Примем  натриевое содовое жидкое стекло, в котором кремнезем составляет 32 %, окись натрия 12% и имеет удельный вес 1,5 10³кг/м³.

М= ·1,032=2,752.

Приготовление огнеупорной  суспензии.

Компоненты  суспензии:

–связующее (гидролизованный  раствор этилсиликата или жидкое стекло);

–огнеупорный  наполнитель.

Наполнитель перед использованием выдерживают  при 250…300ºС в течении 2…3 часов, затем охлаждают до комнатной температуры.

В качестве огнеупорного наполнителя используется пылевидный кварц. Его свойства следующие:

–температура  плавления    1710ºС

–плотность      2650 кг/м³

–КЛТР      13,7 10^-6 1/ºС

Для приготовления суспензии на ЭТС связующем в бак механической мешалки влить гидролизат, включить мешалку и засыпать порциями наполнитель. Суспензию перемешать в течении 40…60 минут при скорости вращения крыльчатки мешалки 2800 об/мин. Затем суспензию выдержать в спокойном состоянии 20…30 минуты и замерить условную вязкость по вискозиметру ВЗ–4. Оптимальная вязкость полученной суспензии 60…75 сек. Активное и длительное перемешивание необходимо для дезагрегирования пылевидной составляющей и смачивания связующим пылевидной частицы. За 5 – 7 мин до окончания перемешивания вводят антииспаритель. Вследствие активного перемешивания понижается вязкость суспензий, поэтому необходимо вводить больше пылевидной составляющей. На пылевидных зернах образуются тонкие пленки связующего и достигается плотная укладка зерен в слоях, наносимых на модели./2/

Для приготовления суспензии используют установку модели 661. Наибольшая производительность 0,06 м³/ч, время перемешивания 30…60 мин, частота вращения крыльчатки 2800 об/мин, мощность 3 кВт, габаритные размеры 700 940 2830 мм./5/

Рассчитаем  необходимое количество установок 661 для приготовления 309 т этилсиликатового связующего по формуле (2):

Р^´₁=

= 1,43

Количество установок 661, принимаемое к установке в цехе Р₂=2 единицы.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К_ЗО=

=0,713

Расход  суспензии на 1000 т годных отливок  при двух слоях жидкостекольного связующего – 206 т. Приготовление суспензии  на основе жидкостекольного связующего происходит аналогично приготовлению суспензии на ЭТС связующем.

Рассчитаем  необходимое количество установок 661 по формуле (2):

Р^´₁=

= 0,95

Количество установок 661, принимаемое к установке в цехе Р₂=1 единица.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К_ЗО=

=0,95

Далее блоки моделей смачивают в суспензии. При этом блок медленно погружают в суспензию, поворачивая его в различных направлениях. Смачивать суспензией модели можно только после полного завершения процессов их усадки. При нанесении первого слоя суспензия удаляет с поверхности моделей адсорбированный воздух и смачивает поверхность блока. Затем модельный блок присыпается песком в установках «кипящего слоя» Последний слой оболочки наносят без последующей обсыпки зернистым материалом./2/

Для послойного нанесения суспензии  на модельные блоки и обсыпки их в кипящем слое песка используют автомат 6А67. Производительность автомата 200 покрытий/ч, рабочий объем ванны для суспензии 160л, ванны «кипящего слоя» – 460л, площадь зеркала ванны обмазки 0,64м², «кипящего слоя» – 1м², расход сжатого воздуха 3,6 м³/ч, охлаждающей воды 5…8л/мин., габариты 3825 2290 1930. /5/.

Рассчитаем  необходимое количество установок 6А67 по формуле (2):

Р^´₁=

= 4,5

Количество установок 6А67, принимаемое к установке в цехе Р₂=5 единицы.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К_ЗО=

= 0,9

В установках сушки блоков 6А82 происходит послойное  отверждение и сушка огнеупорного покрытия. Производительность сушила 200 блоков/ч, скорость цепи конвейера 2,13 м/мин,, число камер сушки 5 шт., мощность 12 кВт, габариты 6600 1870 3400мм. Установка сушки блоков 6А82 входит в линию с установкой 6А67./5/

Рассчитаем  необходимое количество установок 6А82 по формуле (2):

Р^´₁=

= 4,5

Количество установок 6А82, принимаемое к установке в цехе Р₂=5 единицы.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К_ЗО=

= 0,9

Торец литниковой воронки покрыт оболочкой при ее формировании, что препятствует удалению модельного состава, а применение металлического стояка – извлечению его из блока моделей. Торцовый слой оболочки на воронке отрезают вращающимся тонким абразивным отрезным кругом.

Воскообразные модели выплавляют в горячей воде в установке 672. Наибольшая производительность 200 блоков/ч, размер площадки для установки блоков 400 850 мм, рабочая температура воды 95…98ºС, рабочий объем ванны 14м³, мощность 21кВт, габариты 17530 5350 1940мм./5/

Рассчитаем  необходимое количество установок 672 по формуле (2):

Р^´₁=

= 0,9

Количество установок 672, принимаемое к установке в цехе Р₂=1 единицы.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К_ЗО=

= 0,9.

Освобожденные стояки промывают в специальных  установках и возвращают к столам сборки.

4.3 Прокалочно-заливочное отделение

В прокалочно-заливочном отделении оболочки форм заформовывают  в опорный наполнитель и прокаливают, плавят и заливают в формы металл, охлаждают и выбивают блоки отливок.

На  дно опоки, представляющей собой  коробку, насыпают небольшой слой наполнителя, чтобы верхний уровень торца литниковой воронки оболочки был примерно на уровне верха опоки; ставят оболочки, воронки закрывают крышками и насыпают наполнитель. В качестве сыпучего опорного наполнителя применим шамотную крошку (0,2…1 мм). Опоку ставят на вибростол с амплитудой колебаний 0,5—0,6 мм и частотой колебаний 50Гц. После уплотнения наполнителя снимают крышки и формы направляют для прокаливания в печь. Оболочки прокаливают 7—10 ч и заливают их горячими, при литье стали они имеют температуру 600—700 °С./2/

Формуют оболочки в опоки на формовочном  столе мод. 673, который имеет габаритные размеры опоки 600 270 400 мм, наибольшая производительность при двух блоках диаметром 250мм в одной опоке 100блок/ч, производительность элеватора 5,7 т/ч, объем верхнего бункера 0,4м³, нижнего – 0,3м³, 2 вибратора, габариты 1075 1068 2954 мм.

Рассчитаем  необходимое количество установок 673 по формуле (2):

Р^´₁=

=2,1

Количество установок 673, принимаемое к установке в цехе Р₂=3 единицы.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К_ЗО=

=0,7.

После формовки опоки по роликовому конвейеру  попадают к прокалочным газовым толкательным печам конструкции ЗИЛ, которые имеют производительность 60 форм/ч.

Рассчитаем  необходимое количество печей, при  условии  два блока в форме по формуле (2):

Р^´₁=

= 1,72

Количество печей конструкции ЗИЛ, принимаемое к установке в цехе Р₂=2 единицы.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К_ЗО=

= 0,86.

Прокаленные формы, расположенные на роликовом конвейере, заливают металлом из разливочных ковшей.

Для выплавки стали 30Л и 45Л в проектируемом  цехе примем дуговую печь постоянного тока с основной футеровкой ДППТУ-0,2. Вместимость печи 0,2т, скорость плавки 45 мин, угар шихтовых материалов 1,5%, диаметр графитового электрода 100мм.

Для расчета количества печей воспользуемся  балансом металла.

Таблица 3. – Баланс металла.

 

Наименование  сталей	Расход  по маркам сплава				Всего
	30Л		45Л
	%	т	%	т	%	т
1.Годные  отливки	61,49	700	61,49	300	61,49	1000
2.Литники  и прибыли	31,61	360,5	31,67	154,5	31,67	515
3.Брак  отливок	1,85	21	1,85	9	1,85	30
4.Технологические  пробы и опытные отливки	0,5	5,69	0,5	2,44	0,5	8,13
5.Сливы  и всплески	3	34,15	3	14,63	3	48,78
Итого жидкого металла	98,5	1121,35	98,5	480,58	98,5	1601,92
6.Угар  и безвозвратные потери	1,5	17,08	1,5	7,32	1,5	24,39
Металлозавалка	100	1138,42	100	487,9	100	1626,32

Рассчитаем  необходимое количество печей ДППТУ-0,2 по формуле (2):

Р^´₁=

= 2,7

Количество печей ДППТУ-1, принимаемое к установке в цехе Р₂=3 единицы.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К_ЗО=

= 0,9.

Необходимое количество разливочных ковшей определим  по формуле:

,      (11)

где Q_МЕ — годовой объём жидкого металла, т;

Т_Ц — время цикла работы ковша, ч.;

К_Н — коэффициент неравномерности производства;

Q_К— вместимость ковша,т.

п =

=1,12

Принимаем 2 ковша емкостью 50 кг.

Число ковшей постоянно находящихся в ремонте определим по формуле:

,                                      (12)

где п_рк — число ковшей, находящихся в ремонте;

     п_к — общее число ковшей, находящихся постоянно в работе;

     t_р — время ремонта одного ковша, ч;

     п_р — число ремонтов в году;

     к_н — коэффициент неравномерности производства;

     Ф_р — действительный фонд времени работы футеровщиков, ч.

п_РК=

=0,33.

Итого, постоянно находится в ремонте один ковш.

Количество резервных ковшей, на случай их выхода из строя, две штуки.

Сушку ковшей и тиглей осуществляют на газовых  стендах.

Таблица 6 Ведомость расхода шихтовых материалов

 

Наименование  материалов	Расход  материалов по маркам сплава
	30Л		45Л
	%	т	%	т
1. Металлическая шихта: а) чугун  передельный П1 ГОСТ 805-95 б) лом  стальной 2А ГОСТ 2787-86 в) возврат г) ферромарганец  ФМн78А ГОСТ755-91 д) ферросилиций Фс75 ГОСТ 1415-93	1,843   60,272   36,96 0,538   0,387	20,98   686,15   421,34 6,13   4,4	4,41   57,69   37,02 0,514   0,361	21,52   281,47   180,62 2,51   1,76
Итого	100	1138,42	100	487,9
2. Окислители	5	56,92	5	24,39
3. Шлакообразующие	3	34,15	3	14,64
4. Раскислители  и модификаторы	2	22,77	2	9,76

Процесс выплавки стали 30Л и 45Л.

1. заправка печи смесью на основе магнезитового порошка;
2. загружают лом, возврат после расплавления добавляют чугун;
3. после полного расплавления шихты загружается по 2…3% извести и железной руды для формирования шлака и удаления фосфора;
4. далее приступают к окислительному периоду для дальнейшей дефосфорации металла и достижения заданного состава стали. Для интенсификации окисления используют продувку кислородом. Расход кислорода составляет до 5 м³/т стали, при этом сокращается длительность окислительного периода на 15…25 мин, происходит удаление азота, легкоокисляемых примесей;
5. после окончания продувки делают выдержку 5…10 мин, в течении которой отбирают пробу на анализ и измеряют температуру расплава.
6. после скачивания шлака окислительного периода в металл вводят ферромарганец, обеспечивая содержание марганца на уровне нижнего предела – 0,45%;
7. затем вводят ферросилиции, обеспечивающий содержание кремния в металле на уровне 0,1…0,15%, добавляют алюминии 0,03…0,1%
8. если в металле осталось мало углерода, то проводят науглероживание дробленым коксом;
9. после раскисления в печь загружают шлакообразующие материалы в количестве 2…4% от массы металла и в соотношении 5:1:1 – смесь извести, плавикового шпата и шамотного боя. Образовавшийся шлак раскисляют введением на его поверхность молотого кокса, ферросилиция, силикокальция;
10. конечное раскисление стали проводят на выпуске, обеспечивая необходимое количество кремния и марганца, а также вводят алюминий./6/