Проект цеха центробежного литья мощностью 10000 тонн/год

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Задание

Спроектировать цех центробежного литья по следующим данным:

Материал отливки — Сталь углеродистая;

Производительность цеха — 10 тыс. т/год;

Характеристика производства — серийное;

Масса отливки — до 500 кг;

Группы сложности — 2;

Максимальный габарит отливки — 1000 мм.

Реферат

В курсовом проекте произведен расчет цеха центробежного литья мощностью 10 000 т отливок в год. Пояснительная записка состоит из 35 страниц, 12 таблиц, 4 рисунка.

Ключевые слова: автоматическая линия формовки, формовочная смесь, отливка, опока, номенклатура, производственная программа, дуговая печь, шихта, ковш, сталь, отливка.

Цель данной работы: научиться проектировать цех.

Содержание

Введение

1. Производственная программа

2. Фонды времени работы оборудования

3. Проектирование плавильного отделения

3.1 Расчет потребности цеха в жидком металле

3.2 Выбор плавильного агрегата

3.3 Выбор вместимости и количества плавильных агрегатов

3.4 Расчет потребного количества шихтовых материалов

3.5 Выбор вместимости ковша и расчет их парка

4. Проектирование формовочно-заливочно-выбивного отделения (ФЗВО)

4.1 Выбор технологического процесса формовки

4.2 Расчет оборудования ФЗВО

4.3 Расчет расхода формовочных смесей и стабилизация их свойств

5. Проектирование смесеприготовительного отделения

5.1 Расчет количества неуплотненной смеси

5.2 Выбор типа смесителя и расчет потребного оборудования

6. Выбор и организация транспорта

7. Объемно планировочные решения

Список использованных источников

Введение

Литье — один из основных способов получения заготовок, который заключается в изготовлении специальной формы и заполнении ее жидким расплавом, принимающим очертания полости формы и образующим отливку в процессе затвердевания и охлаждения.

Отливки являются заготовками для изготовления деталей машин посредством механической обработки или без нее, (некоторые виды литья позволяют сразу получать готовые детали). Доля литых заготовок в различных отраслях машиностроения колеблется от 25 до 80% и, в среднем, составляет 38% от всех видов заготовок. Кроме машиностроительного, существует также художественное литье для изготовления скульптурных композиций, памятников, ювелирных изделий, украшений, сувениров и предметов быта.

Литейное ремесло зародилось в глубокой древности. Более 5000 лет до н.э. в древних центрах человеческой культуры литейное ремесло и искусство достигли высокого уровня. Об этом свидетельствуют найденные при раскопках литые античные вазы-амфоры, статуи, предметы домашнего обихода.

В середине XVIII в. основы науки о металлах были заложены великим русским ученым М. В. Ломоносовым. Дальнейшее развитие эта наука получила в трудах Д. К. Чернова (1839--1921) -основоположника металловедения и термической обработки стали, крупнейшего специалиста в области кристаллизации расплавов. Большой вклад в литейную науку внесли А. С. Лавров, Н. В. Калакуцкий, изучившие причины образования в отливках ликвации, газовых раковин, внутренних напряжений, впервые разработавшие в нашей стране технологию получения высококачественных отливок промышленного назначения.

Первые чугунные отливки изготовлялись на металлургических заводах непосредственно из жидкого металла, выплавленного в доменных печах. Позже, с началом развития машиностроения, при заводах стали строить самостоятельные литейные цехи, где в специальных печах переплавляли чушковый доменный чугун с металлическим ломом. Первый такой цех был построен в 1774 г. на Гусевском заводе.

Бурное развитие литейного производства произошло в годы первых пятилеток. Так в 1930—1935 гг. на заводах крупносерийного и массового производства (автомобильных, тракторных и др.) появились комплексно-механизированные цехи с литейными конвейерами, а общее производство литья в стране более чем в шесть раз превысило уровень литейного производства царской России.

Развитие литейной базы всех отраслей машиностроения в предвоенные годы обеспечило в период Великой Отечественной войны выпуск необходимого количества отливок для самолетов, танков, артиллерии и боеприпасов. После войны литейное производство было быстро восстановлено и в 1980 г. СССР производил более 25 млн. т. отливок в год, что составляло около 1/3 мирового выпуска. Начиная с 1990 года, произошел резкий спад производства литья (1990 — 13,4; 1993 — 6,8; 1996 — 4,8 млн. т.) Такой уровень производства сохраняется и сейчас.

Выжить и развиваться в конкурентной борьбе литейное производство сможет лишь в том случае, если оно будет постоянно заботиться о повышении производительности труда и снижении трудозатрат и доли ручного труда на всех переделах литейного производства. При этом оно должно стремиться к повышению качества отливок (их геометрической точности, снижению шероховатости поверхности и припусков на механическую обработку, улучшению качества выплавляемых сплавов и повышению их служебных характеристик), снижению металлоемкости заготовки за счет получения тонкостенных отливок и улучшения их товарного вида.

Все эти задачи нельзя решить, сохраняя неизменным технический уровень литейного производства и не занимаясь техническим перевооружением, а так же проектированием и строительством новых цехов на базе совершенных прогрессивных технологических процессов.

Сокращение производства в машиностроении и других отраслях промышленности привело к резкому снижению объемов производства литья в стране, и целый ряд цехов во многих отраслях промышленности в настоящее время загружены чрезвычайно слабо, а некоторые литейные цехи вообще прекратили производство литья.

Восстановление производства литья на прежнем низком техническом уровне в значительных объемах маловероятно, несмотря на низкую стоимость рабочей силы в России. Подъем отечественного литейного производства возможен лишь на качественно новых технологических процессах и новом оборудовании, что позволяет ожидать резкого повышения производительности труда и улучшения качества литья [2].

плавильный металл формовка

1. Производственная программа

В зависимости от характера производства программа может быть точной, приведенной или условной. По точной программе проектируют цеха крупносерийного и массового производства с устойчивой и ограниченной номенклатурой деталей на основе технологических карт на все отливки. По приведенной программе — цеха серийного производства на основе технологических карт для типовых отливок — представителей разных групп по массе. По условной программе — цеха мелкосерийного и единичного производства и единичного производства на основе типовых технологических процессов. Т.к. в нашем случае серийное производство, следовательно, производственную программу составим приведенную. Заданную номенклатуру необходимо разбить на массовые группы. Производственная программа приведена в таблице 1. 1

Таблица 1.1 — Производственная программа

Отливки по весовым группам

Весовые группы литья, кг

Количество отливок в год

% к общему весу литья

Наименование детали

Количество, шт

Масса, кг

1 шт

общий

0−10

Стакан

876

6

5256

1

Патрубок

48

3

144

Стакан

39

10

390

Обойма

321

10

3210

Патрубок

56

10

560

Стакан

123

9

1107

Корпус

452

8

3616

Чашка

365

6

2190

Стакан

313

5

1565

Обойма

568

9

5112

Корпус

482

8

3856

Чашка

1147

10

14 700

Крышка

498

8

3984

Обойма

82

8

656

Стакан

17

6

102

Обойма

44

7

308

Стакан

321

8

2568

Патрубок

654

8

5232

Корпус

211

8

1688

Патрубок

789

8

6312

Патрубок

456

9

4104

Корпус

123

9

1107

Патрубок

147

6

882

Чашка

258

6

1548

Крышка

369

6

2214

Корпус

134

6

804

Чашка

121

5

605

Корпус

124

7

868

Чашка

723

7

5061

Крышка

254

9

2286

Корпус

423

8

3484

Дверка

66

8

528

Крышка

58

7

406

Корпус

122

9

1098

Крышка

450

9

4050

Корпус

617

9

5553

Чашка

486

10

4860

Обойма

2200

10

22 000

Обойма

1299

10

12 990

Чашка

451

9

4059

Обойма

1400

10

14 000

200 000

Итого:

Крышка

56

45

2520

10−50

Крышка

60

49

2940

9

Корпус защитный

180

43

7740

Корпус защитный

2400

43

103 200

Корпус защитный

4100

50

205 000

Корпус защитный

1200

20

24 000

Корпус защитный

800

35

28 000

Корпус защитный

368

40

14 720

Корпус защитный

985

48

47 280

Цилиндр

300

15

4500

Цилиндр

1200

26

31 200

Крышка

845

18

15 210

Крышка

1503

13

19 539

Крышка

329

45

14 805

Стакан

1300

40

52 000

Стакан

560

50

28 000

Стакан

1100

12

13 200

Стакан

852

45

38 340

Крышка

648

30

19 440

Цилиндр

1600

22

35 200

Цилиндр

966

50

48 300

Крышка

833

24

19 992

Крышка

963

20

19 260

Цилиндр

1928

20

38 560

Корпус защитный

1000

40

40 000

Корпус защитный

1500

20

30 000

Крышка

1998

21

41 958

Стакан

1900

38

72 200

Стакан

1039

40

41 560

Крышка

2100

34

71 400

Корпус

2300

40

92 000

Цилиндр

856

34

29 104

Цилиндр

988

24

23 712

1 380 000

Итого:

Пломба конусная

700

60

42 000

50−100

Пломба конусная

1200

80

86 000

30

Корпус

1100

60

66 000

Пломба конусная

1456

60

87 360

Чашка

2458

60

147 480

Чашка

1458

60

87 480

Чашка

1325

75

99 375

Пломба конусная

1789

80

143 120

Пломба конусная

1478

90

133 020

Кронштейн

2987

80

238 960

Чашка

800

65

52 000

Чашка

3900

90

351 000

Чашка

800

69

55 200

Корпус защитный

100

60

6000

Корпус защитный

1688

90

151 920

Чашка

1466

55

80 630

Пломба конусная

140

87

12 180

Пломба конусная

180

97

17 460

Пломба конусная

1888

70

132 160

Пломба конусная

1888

75

141 600

Чашка

600

65

39 000

Чашка

900

85

76 500

Крышка

1236

94

116 184

Крышка

1278

60

76 680

Корпус защитный

1000

63

63 000

Корпус защитный

1110

63

69 930

Корпус защитный

1588

85

134 980

Корпус защитный

2000

95

190 000

Корпус защитный

1852

56

103 712

Корпус защитный

1784

76

135 584

Корпус защитный

1598

70

111 860

Корпус защитный

1453

95

138 035

Корпус защитный

1894

96

181 824

Корпус защитный

3900

100

390 000

Корпус защитный

1988

85

168 980

Чашка

1400

75

105 000

Чашка

1244

63

78 372

Корпус

800

55

44 000

Корпус

1200

72

86 400

Чашка

1200

60

72 000

Пломба конусная

1846

55

101 530

Пломба конусная

1684

65

109 460

5 000 000

Итого:

Ковш

599

120

71 880

100−500

Пломба конусная

824

165

135 960

60

Пломба конусная

466

150

69 900

Корпус

478

170

81 260

Половина обоймы

895

350

313 250

Половина обоймы

125

400

50 000

Ковш

758

260

197 080

Ковш

10

430

4300

Пломба конусная

400

341

136 400

Пломба конусная

258

490

126 420

Пломба конусная

900

102

91 800

Корпус защитный

902

103

92 906

Корпус защитный

1236

335

414 060

Корпус защитный

1278

331

423 018

Корпус защитный

1000

355

355 000

Корпус защитный

800

248

198 400

Корпус защитный

1200

500

600 000

Корпус защитный

866

420

363 720

Ковш

222

330

73 260

Ковш

784

130

101 920

Ковш

245

490

120 050

Корпус

683

380

259 540

Корпус защитный

1000

200

200 000

Корпус защитный

1000

200

200 000

Ковш

1000

270

270 000

Ковш

1000

270

270 000

Пломба конусная

895

495

443 025

Пломба конусная

125

205

25 625

Пломба конусная

759

120

91 080

Пломба конусная

10

120

1200

Ковш

400

120

48 000

Стакан

256

137

35 072

Стакан

900

271

243 900

Стакан

800

396

316 800

Стакан

1200

310

372 000

Стакан

100

433

43 300

Стакан

124

380

47 120

Стакан

248

227

56 296

Ковш

43

390

16 770

Ковш

7

500

3500

3 600 000

Итого:

Расчетная ведомость приведенной программы цеха центробежного литья представлена в таблице 1. 2

Таблица 1.2 — Расчетная ведомость приведенной программы цеха центробежного литья, рассчитанной по деталям — представителям весовой группы

Весовая группа

Детали

Заданная программа

Переводной коэффициент

Приведенный годовой выпуск по группе, шт

Годовой выпуск, шт

Вес одной отливки, кг

Годовой выпуск одной детали, т

Годовой выпуск по группе, т

0−10

Чашка

10 000

10

1,0

200

20

20 000

10−50

Пломба конусная

2000

50

100

1380

13,8

27 000

50−100

Стакан

4800

100

480

5000

10,417

50 000

100−500

Корпус защитный

600

500

300

3600

12

7200

Итого:

10 000

104 200

2. Фонды времени работы оборудования

Примем график работы двухбригадный двухсменный 4а-П с продолжительностью смены 8 часов (без работы в праздничные дни и выходные).

При проектировании применяют три вида годовых фондов времени работы оборудования:

1. календарный фонд Фк = 365·24 = 8760 ч;

2. номинальный фонд (Фн). Является временем, в течении которого может выполняться работа по принятому режиму, без учета неизбежных потерь.

3. действительный фонд времени (Фд). Определяется путем исключения из номинального фонда неизбежных потерь времени для нормального организованного производства.

Для определения действительного фонда времени работы оборудования из номинального фонда исключают время пребывания оборудования в плановых ремонтах, установленное нормами системы планово-предупредительных ремонтов (ППР). Простои оборудования, вызванные недостатками в организации производства по внешним причинам, при определении Фд не учитывают [1].

Действительный фонд времени работы оборудования определим по формуле:

Фд = (К-В-П)·n··(100-Пр)/100,

где К — календарное число дней в году (К=365),

В — число выходных дней в году (В=105),

П — число праздничных дней в году (П=12),

n — число смен (n = 2),

— продолжительность смены (= 8часов),

Пр — процент простоя оборудования (Пр = 12%).

Фд = (365−105−12)·2·8·(100−12)/100 = 3492 ч.

3. Проектирование плавильного отделения

При проектировании плавильного отделения цеха центробежного литья необходимо выбрать технологический процесс плавки металла или сплава, обеспечивающий заданную производительность цеха, как по количеству, так и по качеству металла.

Технология плавки наряду с этим должна быть достаточно гибкой в организационном отношении, обеспечивать непрерывную заливку жидким металлом готовых форм, позволять быстро переходить на выплавку различных сплавов, приспосабливаться к возможному изменению в шихтовке плавки при перебоях в снабжении шихтовыми материалами и обслуживать агрегат персоналом низкой квалификации.

Выбранная технология плавки должна иметь широкий диапазон воздействия на процесс с целью получения металла заданного химического состава, т. е. должна позволять проводить рафинирование, легирование, модифицирование расплава.

Плавильные агрегаты, используемые в различных цеха центробежного литья, и технологии выплавки, в них применяемые. Существенно отличаются по возможностям воздействия на процесс, как по металлургическим, так и тепловым параметрам. Поэтому выбор технологического процесса должен учитывать эти обстоятельства в зависимости от номенклатуры и качества получаемых отливок.

3.1 Расчет потребности цеха в жидком металле

Таблица 3.1 — Определение потребности в жидком металле

Участки и технологические потоки

Марка сплава

Годные отливки

Прибыли и литники

Брак

Сливы и всплески

Всего жидкого металла

%

%

т/год

%

т/год

%

т/год

%

т/год

%

т/год

36

35Л

58

3600

42

2592

2

124

7

442

109

6758

50

30Л

58

5000

42

3600

3

258

7

620

110

9478

13

25Л

56

1380

44

1131

4

100

7

183

111

2794

1

20Л

55

200

45

160

4

14

7

26

111

400

Итого:

10 000

7483

496

1271

19 430

Расчет потребности жидкого металла приведен в таблице 3. 1

3.2 Выбор плавильного агрегата

В современных цехах центробежного литья используются различные способы выплавки стали преимущественно — монопроцессы. Наибольшее количество стали для цехов центробежного литья выплавляется в электрических печах — дуговых садкой от 1,5 до 25 т, индукционных тигельных садкой 0,06−6,0 т, плазменных емкостью 0,16−1,6 т, печах сопротивления — переплавных печах для получения электрошлакового литья.

Так как необходимо получить углеродистую сталь марки Ст 20Л — Ст 35Л, то выплавку будем производить в электро-дуговой печи с основной футеровкой. Печи с основной футеровкой позволяют производить рафинирование металла от серы и фосфора за счет наведения жидкоподвижных основных шлаков и их удаления в процессе доводки металла [2].

3.3 Выбор вместимости и количества плавильных агрегатов

Часовая потребность отделения в жидком металле устанавливается по формуле:

Q'= Вг * Кн / Фд ,

где Q' - часовая потребность (производительность) плавильного отделения, т/ч;

Вг — потребное годовое количество чугуна для цеха, т/г;

Кн — коэффициент неравномерности потребления металла, Кн = 1,10 — 1,25;

Фд — действительный годовой фонд времени работы печи, ч.

Q' = 19 430 * 1,2 / 3492 = 6,67 т/ч.

Существуют для установки печи ДСП-12. Установка в плавильном отделении трех печей, даже обеспечивающих требуемую потребность в жидком сплаве нежелательна. Так как потребность в жидком металле цеха центробежного литья устанавливается по определенным группам отливок в зависимости от массы, а так же по видам металла и сплава. Переход на выплавку другого сплава может сопровождаться некоторой потерей производительности печного агрегата по сравнению с режимом плавки одного и того же сплава. А так же выход из строя печи или ее ремонт приводит в данном случае к полной парализации работы цеха. Поэтому устанавливаем четыре ДСП-12.

Таблица 3. 2- Технические характеристики устанавливаемой печи

Тип печи

Вместимость печи, тонн

Мощность печи по трансформатору, кВ·А

Диаметр элекрода, мм

Производительность печи, т/ч

ДСП-12

12

8000

350

4,2

Количество печей определим по формуле

N=B* Кн / q

где В — часовая потребность в жидком металле, т/ч;

q — паспортная производительность печи, т/ч;

Кн — коэффициент неравномерности производства.

N = 6,67* 1,2/4.2 = 1,9 шт.

При проектировании плавильного всегда необходимо предусматривать резервные мощности с учетом дальнейшего развития цеха.

Анализ убедительно показал, что лучшие технико-экономические показатели процесса имеют печи большей садки и, следовательно, они являются экономичными. Уменьшение обслуживающего персонала, а так же затраты на эксплуатацию, по сравнению с печами малой вместимостью [2].

3.4 Расчет потребного количества шихтовых материалов

Потребность цеха в металлошихте будет больше, чем потребность в жидком металле на величину угара сплава и величину безвозвратных потерь, которые имеют место в процессе плавки и выпуска металла из печи. Угар металла зависит от многих факторов: типа применяемого плавильного агрегата, вида получаемого сплава, характера используемой шихты, ее загрязненности, окисленности, развитости поверхности, атмосферы печи, удельной нагрузки на под и других.

Безвозвратные потери при выпуске и плавке сравнительно невелики и зависят от технологии плавки и метода выпуска ее. Сюда входят потери металла со скачиваемым шлаком и корольками в конечном шлаке, потери в виде брызг и насыпей на ковше.

По результатам таблицы 3.1 видно, что в цехе будет образовываться 7483 т/год возврата, что нужно учитывать при шихтовке плавки в плавильном агрегате. Возврат идет в завалку печи, что снижает потребность в свежих материалах. Средний угар шихты при плавке стали в электродуговых печах составляет 4%.

Общая потребность в металлозавалке будет определяться по формуле:

G=GЖ. Ме+GУг. Ме-GВозв. ,

где GЖ. Ме — потребность цеха в жидком металле, г/год;

GУг. Ме — количество угоревшего металла (GУг. Ме составляет 4% от GЖ. Ме);

GВозв — возврат, т/год.

G = 19 430 + 777,2 — 7483 = 12 724,2 т/год.

3.5 Выбор вместимости ковша и расчет их парка

Нормальная организация работ в плавильном отделении невозможна без оптимального количества разливочных ковшей, служащих для приема плавки, кратковременного хранения, перемещения и заливки расплава.

Для перемещения ковша должно быть запроектировано соответствующее грузоподъемное и транспортное оборудование — монорельс с ручным или электрическим приводом, электрифицированным монорельсовыми тележками, кран-балками или мостовыми кранами соответствующей грузоподъемности.

Вместимость заливочного ковша определяется, в первую очередь, максимальной металлоемкостью формы и может быть равна или кратна ей [2].

Принимаем поворотные ковши емкостью 13 тонн.

Число ковшей, необходимых для обеспечения металлом данного потока, определяем по выражению:

,

где — число ковшей определённой металлоёмкости, находящихся одновременно в работе, шт. ;

— потребность в металле для заполнения готовых форм из такого ковша, кг/ч;

— время оборота (цикла) работающего ковша, ч;

— металлоёмкость ковша, используемая на заполнение литейных форм, кг;

— коэффициент неравномерности потребления металла под заливку.

Потребность в жидком металле составляет по рассчитанному ранее значению 6670 кг/ч. Время цикла составляет 1 час. Металлоёмкость ковша примем равной 13 000 кг. Коэффициент неравномерности примем равным 1,4. Таким образом, число ковшей равно

шт.

Число ковшей, постоянно находящихся в ремонте в течение года, устанавливается по формуле:

,

где — число ковшей постоянно находящихся в ремонте в течение года, шт. ;

— число ковшей, находящихся одновременно в работе, шт;

— общая длительность ремонтного цикла ковша, ч;

— число ремонтов ковша в год, шт;

— коэффициент неравномерности поступления ковшей в ремонт;

— фонд рабочего времени ремонтных рабочих, ч.

Число ковшей, находящихся одновременно в работе, равно 1. Общую длительность ремонтного цикла ковшей примем равной 8 часам. Число ремонтов в год примем равное 12. Коэффициент неравномерности примем равным 1,4. Кроме того, необходимо иметь резервные ковши на случай аварийного выхода их из строя. Число резервных ковшей не должно быть меньше двух, а при большом числе одновременно работающих ковшей составлять 15−20% от их числа.

Фр=(365−105−12)·1·8·(100−12)/100 = 1746 ч.

Таким образом, число постоянно находящихся в ремонте равно

шт.

Таким образом, в ремонте постоянно находится 1 ковш.

Таблица 3.3 — Расчет парка ковшей

Сплав

Вместимость, кг

Оборот ковша, ч

Число, работающих ковшей в смену, шт.

Стойкость футеровки, количество разливок

Длительность ремонтного цикла, ч.

Число ковшей, шт.

в ремонте

в резерве

общее

Сталь

13 000

1

1

35

8

1

1

4

4. Проектирование формовочно-заливочно-выбивного отделения (ФЗВО)

Это отделение является основным в составе любого цеха центробежного литья, так как на нем замыкается работа целого ряда основных отделений цеха — плавильного, стержневого смесеприготовительного, а также ряда вспомогательных. Устойчивая и качественная работа ФЗВО определяет как производительность цеха по объему и номенклатуре производства, так и качество литья по геометрическим размерам, массе и шероховатости поверхности [2].

4.1 Выбор технологического процесса формовки

Выбор технологического процесса для конкретного отделения тесно связан с общими и специальными требованиями, которые предъявляются к готовым отливкам по геометрической точности, эксплуатационной надежности и шероховатости поверхности, герметичности, коррозионной стойкости и др. [2]

Исходя из условия задания будем осуществлять производство форм на автоматической линии, т.к. производительность цеха, сравнительно, большая 10 тыс. т/год; характеристика производства — серийное; масса отливки — до 500 кг; группы сложности — 2; максимальный габарит отливки — 1000 мм. По приведенной производственной программе видно (таблица 1. 2), что годовой выпуск отливок 104 200, а фонд времени равен 3492 ч/г. Использовать будем опоки 600?1200?500 мм. Форма будет состоять из двух полуформ. В связи с тем, что имеются отливки с маленьким весом и габаритами, их можно разместить несколько в одной форме. Из таблицы 4.1 определим количество форм для каждой весовой группы.

Следовательно 42 283/3492 = 12 форм в час нужно изготавливать или 24 полуформ.

Таблица 4.1 — Технологические группы литья для серийного производства

Весовые группы отливок, кг

Размер опок в свету, мм

Число отливок в форме, шт.

Годовой выпуск по группе, шт.

Годовой выпуск форм, шт.

0−10

1600?1200?500

6

20 000

3333

10−50

1600?1200?500

4

27 000

6750

50−100

1600?1200?500

2

50 000

25 000

100−500

1600?1200?500

1

7200

7200

Итого

104 200

42 283

Наиболее подходящий вариант, к выше перечисленным требованиям, автоматическая линия завода ОАО «Сиблитмаш». Схема линии показана на рисунке 4. 1

Рисунок 4.1 — Автоматическая формовочная линия

В линии используются опоки с размерами в свету от 500?400 до 1600?1200 мм. В автоматическом режиме выполняются операции:

— выдавливание кома горелой смеси с отливкой из формы, очистка опок, отделение отливок от горелой смеси на инерционных транспортирующих решетках;

— разборка опок и последовательная передача их на формовочную машину;

— изготовление полуформ импульсным уплотнением, сборка форм

— транспортировка форм в зону заливки и охлаждения.

Для запитки силовых приводов применена гидросистема на основе лопастных или шестеренных насосов с рабочим давлением 6,3 МПа (63 кг/см2).

В качестве системы управления приводами линий и системы диагностики используется программируемые командоконтроллеры.

Формы будут транспортироваться по рольганговой линии, а изготавливаться при помощи воздушно-импульсной головки (ИНД) на рисунке 4. 2, работающей методом воздействия на формовочную смесь воздушного потока с последующей подпрессовкой. Техническая характеристика отображена в таблице 4.2.

Рисунок 4.2 — Воздушно-импульсная головка (ИНД)

Таблица 4.2 — Техническая характеристика машины

Размеры опок в свету:

минимальные

максимальные

500?400 мм

1600?1200 мм

Производительность полуформ/ч

160…40 в зависимости от механизации и размера опок

Давление сжатого воздуха в головке, МПа (кгс/см2)

0,63±0,05

(6,3±0,5)

Удельное давление при подпрессовке МПа

(кгс/см2)

0,8…1,2

(8…12)

Применяемая формовочная смесь

Единая песчано-глинистая

Т.к. машина производит 160…40 полуформ/ч, то график работы двухбригадный двухсменный 4а-П с продолжительностью смены 8 часов (без работы в праздничные дни и выходные) вполне устроит, даже с учетом того, что около 500 ч/г уйдет на смену моделей из-за большой номенклатуры. Т. е. фонд рабочего времени автоматической линии будет составлять: 3492 — 500 = 2992 ч., а производительность форм/ч: 49 750/2992 = 17 ф/ч (34 полуформы/ч). При выборе автоматической линии учитывается развитие цеха и увеличения серийности и мощности.

4.2 Расчет оборудования ФЗВО

Годовая производительность формовочной линии, с учетом простоев по техническим, технологическим и организационным причинам, которые влияют на снижение действительного фонда работы оборудования, определим по формуле:

В1 = g * Nц * Фд * Кзб ,

где g — средняя масса отливок в форме, т;

Nц — цикловая производительность линии, форм/ч;

Фд — действительный фонд работы оборудования, ч;

Кз — коэффициент загрузки (0,5 — 0,8);

Кб — коэффициент потерь из-за брака форм и отливок (0,90−0,97).

В1 = 0,4 * 40 * 2992 * 0,6 * 0,97 = 27 861,5 т/г.

Рассчитаем количество линий

n = Впр1,

где Впр — количество литья по производственной программе, т/г;

В1 — годовая производительность выбранной линии, т/г.

n = 10 000/27861,5 = 0,36 шт.

При проектировании конвейерной линии, на разных участках которых параллельно осуществляются различные стадии технологического процесса: формовка, сборка, заливка, охлаждение и выбивка отливок. Для установления возможности размещения таких линий или определения требуемых габаритов произведем расчет длины линии.

Длина конвейерной линии будет зависеть от расположения оборудования, длительности отдельных операций, где определяющими является длительность охлаждения отливки до выбивки, а также скорость движения конвейера [2].

Общая длина конвейерной линии (Lк), она определяется как сумма длин отдельных технологических участков конвейера.

где Lф, Lсб, Lзал, Lохл, Lвыб, Lво — соответственно длины участков формовки, сборки, заливки, охлаждения, выбивки и возврата опок.

Определяющими участками в расчете общей длины конвейера является длина участка охлаждения, формовки и заливки. Длина других участков сравнительно мала и определяется конструктивными параметрами используемого оборудования.

Длина участка формовки:

Lф=nl0,

где n — количество машин или пар машин, расположенных вдоль продольной оси конвейера;

l0 — расстояние между осями машин или пар машин, м.

Lф = 1? 1 = 1 м.

Прибавляем конструктивный размер 1 м. и получаем Lф = 2 м.

Количество опок на полной линии (П0) определяется исходя из цикла оборота опок и количества форм, изготовляемых в течении часа:

П0 = (1,25−1,3) ·Nф·t00

где Nф — производительность линии, форм/ч;

t00 — время оборота опок в цикле, ч

П0 = 1,25·17·1=21,5 шт.

В случае ручной заливки длина заливочных участков будет определяться:

Lзал = tзал Vк m,

где tзал — время заливки металла из одного ковша, мин;

Vк — скорость конвейера, м/мин. ;

m — число одновременно разливаемых ковшей, шт. (1 ковш).

Скорость движения конвейера (Vк м/мин) может быть определена по формуле

где В0 — часовое количество форм, поступающих с формовочных машин, шт;

lпл — шаг платформы конвейера, м. (1,6 м);

n — число форм на одной платформе, шт. (1 шт.);

h3 — коэффициент загрузки конвейера (0,8−0,85).

Таким образом, = = 0,56 м/мин.

Скорость движения конвейера Vк = 0,56 м/мин.

Длина заливочных участков будет:

Lзал = 1? 0,56? 1 = 0,56 м.

При массе отливок 100−500 кг температура выбивки равна 600−500 0С, в зависимости от толщины стенки отливки (от 30 до 50) время охлаждения, достигает, 2,8−7,1 часов [1].

Установив время охлаждения отливки, и зная скорость движения конвейера, определим длину охладительной ветви, при скорости перемещения форм на ветке охлаждения равной Vк=0,56 м/мин.

.

м.

Длина участка выбивки сравнительно невелика и составляет 4 м, длин сборки форм равна 3 м, длина возврата опок 4 м.

Итак

Работа данной линии циклическая, т. е. линия приходит в движение вследствие нажатия пусковой кнопки на пульте управления. Это сделано для того, чтобы линия не перегружалась. Следовательно, необходимо, чтобы линия начинала движение в нужный момент, за этим следит оператор на пульте управления.

Выбивка кома с отливкой производится на обычной универсальной выбивной решетке. Решетка с размерами полотна 2500×2000 мм.

4.3 Расчет расхода формовочных смесей и стабилизация их свойств

Средняя норма расхода единой формовочной смеси для серийного производства на 1 т годных отливок составляет 6,9 т, расчет параметров ФЗВО сведен в таблице 4.4 [2].

Таблица 4.1 — Ведомость разработки технологического процесса формовочно-сборочных работ

Наименование детали-представителя

Чашка

Плита защитная

Стакан

Плита защитная

Масса одной детали, кг

10

50

100

500

На год

шт.

15 000

27 000

45 000

18 000

т.

150

1350

4500

9000

Количество деталей в форме

6

4

2

1

Количество форм на год

2500

6750

22 500

18 000

Размер опок в свету, мм

длина

1600

1600

1600

1600

ширина

1200

1200

1200

1200

высота

500

500

500

500

Объем опок, м3

одной

0,96

0,96

0,96

0,96

на годовую программу

2400

6480

21 600

17 280

Тип машины

низа

АЛЛ

верха

Расход формовочной смеси на годовую программу, м3

единой

2400

6480

21 600

17 280

итого

47 760

наполнительной

-

-

-

-

На год необходимо смеси 47 760 м3 ·6,9 = 329 544 т/год.

Примерные рецепты и свойства сырых глинистых формовочных смесей в таблице 4.4 [1].

Таблица 4.2 — Потребность формовочных смесей и свежих материалов на годовую программу

Технологические потоки (конвейеры АЛЛ, участки)

Наименование смесей

Потребность, т/год

Рецепты смесей и расходных компонентов

По расчету

На просыпи, 10%

Всего

Оборотная смесь

Песок

Связующие

Добавки

%

т/год

%

т/год

%

т/год

угля

крахмалита

%

т/год

%

т/год

1

Единая с повышенной прочностью (для автоматов)

329 544

32 954,4

362 498,4

94

340 748,50

3

10 874,95

1,9

6887,47

1

3624,98

0,1

362,50

5. Проектирование смесеприготовительного отделения

Создание отдельной смесеприготовительной установки для каждой высокопроизводительной АЛЛ позволяет получать стабильные свойства формовочных смесей и сокращать брак литья. В этом случае лучше использовать автоматизированные системы смеси приготовления и регенерации в соответствии с их производительностью.

5.1 Расчет количества неуплотненной смеси

Необходимое количество смеси составляет 362 498,4 т/год (таблица 4. 2)

Часовая потребность:

362 498,4·1,2/3492=124,56 т/ч

Уравнение для определения количества неуплотненной смеси имеет вид:

Qну = 0,831•,

где 0,831 — коэффициент перехода от весовых к объемным величинам с учетом уплотнения смеси, м3/т;

— количество уплотненной смеси.

Qну = 0,831•362 498,4 = 301 236,17 м3.

Количество неуплотненной смеси в час:

301 236,17·1,2/3492 = 103,51 м3/ч.

5.2 Выбор типа смесителя и расчет потребного оборудования

Для смесей, содержащих глину, целесообразно использовать катковые смесители. Смесители с высокоскоростной мешалкой значительно лучше перемешивают компоненты смеси, время перемешивания может быть сокращено при увеличении прочности смеси и улучшении ее газопроницаемости. Это связано с тем, что реализуется принцип механоактивации смеси, что положительно отражается на ее свойствах.

Для каждого типа смесителя имеется свое рациональное время перемешивания компонентов. Для катковых смесителей оно больше, для сдвоенных с горизонтальными катками меньше, а для лопастных смесителей еще меньше [2].

Смеситель с неподвижной чашей, вращающимися лопостями и высокоскоростной мешалкой для песчано-глинястых смесей выпускаются фирмой Georg Ficher (Швецария). Технические характеристики указаны в таблице 5. 1

Таблица 5.1 — Технические данные смесителя GF

Тип

Производство, т/ч

Диаметр D, мм

Загрузка, т

Цикл, с

Турбина, кВт

Плужки, кВт

SAM 160

160

2800

4,5

100

250

110

Для просеивания и охлаждения отработанных формовочных смесей будем использовать два сита инерционных для грубой и тонкой очистки, модели 13 514. Технические характеристики в таблице 5. 2

Таблица 5.2 — Технические характеристики инерционного сита 13 514

Производительность, м3/ч

Температура смеси на выходе, 0С

Мощность электродвигателей, кВт

Габаритные размеры

Массакг

Производительность отсасывающего вентилятора, м3/ч

Завод изготовитель

100

20

11,0

4000?3200?4500

8000

10 000

Пинский завод литейного оборудования

Для разрыхления формовочной смеси после приготовления ее в смесителе будем использовать аэратор модели 16 142. Технические характеристики аэратора приведены в таблице 5. 3

Таблица 5.3 — Технические характеристики аэратора 16 142

Производительность, м3/ч

Ширина ленточного конвейера

Количество отсасывающего воздуха, м3/ч

Мощность электродвигателей, кВт

Габаритные размеры

Масса, кг

Завод изготовитель

650

70

600

7,5

2345?1065?2165

920

Пинский завод литейного оборудования

Необходимое количество смесителей найдем по формуле:

,

где Qу — количества уплотненной смеси, м3

Кн — коэффициент неравномерного потребления смеси, для единичного мелкосерийного и серийного 1,2 — 1,4;

q — производительность смесителя, м3/час;

Фд — действительный годовой фонд времени работы смесителей, ч.

шт.

Принимаем к установке один смеситель SAM 160.

Определим необходимое количество оборудования установленного по той же формуле, что и для определения количества смесителей

Количество установок для охлаждения отработанной смеси:

шт.

Количество аэраторов:

шт.

Устанавливаем два аэратора, т.к. имеется два вида смеси.

Количество установок для охлаждения отработанной смеси:

шт

При проектировании смесеприготовительного отделения было установлено следующее оборудование: аэратор, установка для охлаждения отработанной смеси, два сита инерционных, весовой дозатор для подачи смеси в смеситель, дозатор для дозирования глины, два подвесных электромагнитных сепаратора ЭПР — 120.

6. Выбор и организация транспорта

Цех обслуживают четырьмя мостовыми кранами грузоподъемностью 20/5 т. Для транспортировки опок, моделей и готовых отливок из одного пролета в другой используют передаточные тележки. В цеху три передаточные тележки, расположенные напротив складов для опок, моделей и готовых отливок. Имеются ж/д пути: первые расположены рядом с шихтовым двором, вторые непосредственно расположены на складе готовых отливок для отгрузки продукции.

7. Объемно планировочные решения ФЗВО

При проектировании цехов с центробежным литьём обязательным является соблюдение санитарных норм проектирования промышленных предприятий и выполнение указаний по строительству и проектированию предприятий, зданий и сооружений соответствующей отрасли промышленности, для условий которой проектируется или реконструируется литейный цех. Отклонение от норм проектирования приведет к непринятию объекта в эксплуатацию с большими капитальными затратами на переделку объекта, а следовательно, к затягиванию строительства.

Площадки для цехов с центробежным литьём должны быть отделены от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Для нашего проекта санитарно-защитная зона составляет 500 м, и относится ко 2 классу производства.

Санитарно-защитная зона не может рассматриваться как резерв для расширения промышленной площадки предприятия.

Здание цеха представляет собой двухпролетное одноэтажное строение с шагом колон 6 м. Высота железобетонных колонн составляет 18 м. Высота цеха 21,35 м. Площадь ФЗВО определяется по фактическому размещению оборудования в пролете. Ширину пролета примем 30 м, а длину 168 м. За отметку 0,00 принят уровень чистого пола цеха. В пролете, А — Е в осях 4 — 17 располагаются четыре дуговых печи ДСП-12. АЛЛ расположена в пролете, А — Е в осях 13 — 25, ветви охлаждения форм АЛЛ расположены за пределами цеха. Пролет, А — Е обслуживают два мостовых крана грузоподъемностью Q = 20/5. Смесеприготовительное отделение расположено в пролете Е — Л в осях 2 — 15 и обслуживается мостовым краном грузоподъемностью Q = 20/5.

Рисунок 8.1 — Компоновочная схема цеха:

1 — жд проезд;

2 — плавильное отделение;

3 — комплексная автоматическая линия формовки, заливки и выбивки отливок;

4 — смесеприготовительное отделение;

5 — склад опок;

6 — склад готовых отливок;

7 — склад моделей

Список использованных источников

1 Основы проектирования литейных цехов и заводов / Под ред. Б. В. Кнорре. -М.: Машиностроение, 1979. -376 с.

2 Миляев А. Ф. Проектирование новых и реконструкция действующих литейных цехов.- Магнитогорск: МГТУ им Г. И. Носова, 2001. -410 с.

3 Сафронов В. Я. Справочник по литейному оборудованию. — М.: Машиностроение, 1985, — 320с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой