Проект цеха получения отливок по выплавляемым моделям из специальных сплавов мощностью 2000 тонн в год

Проект цеха получения отливок по выплавляемым моделям из специальных сплавов мощностью 2000 тонн в год

Введение

отливка деталь производственный

Специальные виды литья находят все большее промышленное применение, так как наряду с высокой производительностью обеспечивают повышение размерной и весовой точности отливок, что приводит к значительной экономии металла и к снижению трудоемкости механической обработки.

Положительной особенностью данных способов литья является также возможность высокой степени автоматизации и комплексной механизации производства, улучшение санитарно-гигиенических условий труда.

Промышленное применение литья по выплавляемым моделям обеспечивает получение из любых литейных сплавов сложных по форме отливок массой от нескольких граммов до десятка килограммов со стенками, толщина которых в ряде случаев менее 1 мм, с шероховатостью от Rz = 20 мкм до Ra = 1,25 мкм (ГОСТ 2789 - 73 [1]) и повышенной точностью размеров (до 9 - 10-го квалитетов). Возможности этого метода позволяют максимально приблизить отливки к готовой детали, а в ряде случаев получить литую деталь, дополнительная обработка которой перед сборкой не требуется. Вследствие этого резко снижаются трудоемкость и стоимость изготовления изделий, уменьшается расход металла и инструмента, экономится энергетические ресурсы, сокращается потребность в рабочих высокой квалификации, в оборудовании, приспособлениях, производственных площадях.

1. Проектная часть

.1 Структура цеха литья по выплавляемым моделям

Цехи литья по выплавляемым моделям различают по роду сплава, массе отливок, объему производства, серийности, степени механизации.

Проектируемый цех литья по выплавляемым моделям относится к цехам:

по виду литейного сплава: стального литья;

по массе отливок: среднего литья;

по объему производства: со средним выпуском;

по серийности производства: массового производства;

по степени механизации: автоматизированный.

В состав цеха входят производственные отделения (участки), вспомогательные отделения (участки) и склады.

К производственным отделениям, где выполняется собственно технологический процесс изготовления отливок, относятся следующие:

модельное;

изготовления оболочек форм;

прокалочно-заливочное;

термообрубное, где очищают отливки от остатков оболочек, отделяют отливки от литноково-питающей системы, зачищают питатели, проводят термообработку и исправляют дефекты отливок.

К вспомогательным относят следующие отделения:

подготовки формовочных материалов и шихты;

ремонта пресс-форм и другой технологической оснастки;

мастерские механика и энергетика;

цеховая лаборатория.

К складам относят закрытые склады шихтовых, формовочных, горючих материалов, готовых отливок.

В цехе предусматривают также помещения для культурно-бытового обслуживания работающих: санитарно-бытового назначения, общественного питания, здравоохранения, культурного обслуживания, учебных занятий и общественных организаций, управлений.

.2 Производственная программа цеха

При проектировании применяют три вида производственной программы и соответствующие им методы разработки проектов литейных цехов: точная, приведенная и условная программы.

Для проектируемого цеха литья по выплавляемым моделям подходит точная программа (таблица 1.1), т.к. она предусматривает разработку технологических данных для каждой отливки и применяется при проектировании цехов крупносерийного и массового производства с устойчивой и ограниченной номенклатурой литья (до 40 наименований).

Таблица 1.1. Точная программа цеха литья по выплавляемым моделям на годовой выпуск 2000 тонн отливок из стали

1.3 Объемы производства

Для того чтобы приступить к расчету технологического оборудования, необходимо определить, какое количество изделий по переделам технологического процесса (модельных звеньев, блоков, отливок и т.п.) или материала (модельного состава, суспензии) должно быть изготовлено на этом оборудовании.

Обычно это количество на программу определяется: при серийном производстве - по технологическим картам для характерных деталей, представляющих собой группы идентичных отливок (детали - представители); при массовом производстве - по технологическим картам на все детали.

Рекомендуется деление номенклатуры отливок на восемь групп по массе, кг: <0,02; 0,02-0,04; 0,04-0,06; 0,06-0,1; 0,1-0,2; 0,2-0,6; 0,6-1,5 и >1,5. Такое деление оправдано тем, что для каждой группы отливок характерны свои технологические нормативы и показатели. Исходные технологические данные отдельно по каждой группе рассчитывают и заносят в ведомости, которая содержит только исходные технологические данные, использоваться ими для расчета числа оборудования нельзя. В этих данных неучтены неизбежные на производстве потери и брак из-за некачественных материалов, ошибок рабочего, неисправности оборудования и других причин. Для определения количества подлежащей изготовлению продукции, на которое рассчитывают оборудование, вводят коэффициенты технологических потерь [2]. В таблице 1.3 представлены исходные технологические данные, а в таблице 1.4 - ведомость объемов производства.

Примечание к таблице 1.4.: 1. коэффициенты технологических потерь; число моделей элементов литниковой системы на один блок (чаша, зумпф, кольцо и т.п.); масса литников на один блок; коэффициент, учитывающий потери металла на угар, скрап, сливы и т.п., для стали , для цветных сплавов . 2. Масса суспензии, которую рассчитывают в зависимости от принятого числа слоев покрытия по укрупненным показателям или, если номенклатура отливок невелика, по поверхности отливок. В таблице 1.2 представлены примерные коэффициенты технологических потерь.

Таблица 1.2. Примерные коэффициенты технологических потерь

Таблица 1.3. Исходные технологические данные (группа отливок по массе)

Примечание:  плотность модельного состава (1300 кг/м³);  плотность материала отливки (7700 кг/м³); V_л- объем (дм³) литниковой системы и модельного стояка.

Таблица 1.4. Ведомость объемов производства

.4 Выбор режима работы цеха и фондов времени

В настоящее время в литейных цехах применяются два режима работы: последовательный (ступенчатый) и параллельный.

При последовательном режиме работы основные технологические операции выполняются последовательно в различные периоды суток на одной и той же площади.

Для цеха литья по выплавляемым моделям целесообразно принять параллельный режим работы, так как проектируемый цех - массового производства.

При параллельном режиме работы цеха все технологические операции выполняются одновременно на различных производственных участках. Бывают односменные, двухсменные трехсменные параллельные режимы работы.

Для цеха по выплавляемым моделям наиболее эффективным является двухсменный режим с третьей подготовительной сменой, т.е. третья смена отводится для профилактики и ремонта оборудования.

В соответствии с установленным режимом работы в литейных цехах устанавливается фонд времени работы оборудования. Действительный фонд времени равен номинальному (годовое время, в течении которого цех работает без потерь) за вычетом плановых потерь. Плановые потери для оборудования - это время на проведение капитальных, средних и планово-предупредительных ремонтов.

Действительный годовой фонд времени работы оборудования при рабочей неделе 40 часов, двухсменном режиме работы, в году восемь праздничных дней:

для агрегатов приготовления модельного состава и суспензии, изготовления моделей и форм, выплавления моделей, формовки и выбивки отливок, обрубки и очистки 3975 ч.;

для автоматического оборудования 3645 ч.;

для дуговых печей 0,15 - 1,5 т.3890 ч.;

для печей прокаливания форм и термообработки отливок 3975 ч.

1.5 Расчет производственных отделений цеха

Модельное отделение

В модельном отделении выполняются следующие технологические операции: приготовление модельного состава и подготовка его для запрессовки, запрессовка состава в пресс-формы, охлаждение моделей и извлечение их из пресс-форм, изготовление элементов литниковых систем и сборка моделей в блоки.

При изготовлении отливок по выплавляемым моделям трудоемкость получения моделей зависит от выбора состава и способа его приготовления. Поэтому принятый модельный состав должен иметь низкую температуру плавления, хорошую жидкотекучесть, достаточную твердость и прочность, быть безвредным, недефицитным.

Для изготовления отливок в проектируемом цехе применим модельный состав первой группы ПЦПэв 67 - 25,5 - 7,5 (на основе парафина, церезина и полиэтиленового воска ПВ - 300):

температура плавления 76,9ºС;

теплоустойчивость 43ºС;

температура состава в пастообразном состоянии 55 - 56ºС;

свободная линейная усадка 0,7-1,0%;

предел прочности при статическом изгибе при 18-20ºС -6,3 МПа;

кинематическая вязкость при 100ºС- 8,13 мм;

зольность 0,02% по массе;

коксуемость 0,04%.

Модельные составы первой группы применяются как при массовом выпуске мелких стальных отливок, так при серийном производстве сложных по конфигурации тонкостенных отливок из специальных сплавов.

При подготовке выплавляемых модельных составах используют до 90% возврата, собранного при удалении моделей из оболочек форм.

Для приготовления пастообразного модельного состава ПЦПэв 67 - 25,5 - 7,5 используем установки мод. 652А. Технические характеристики установки 652А представлены в таблице 1.5.

Таблица 1.5. Технические характеристики установки мод. 652А для приготовления модельного состава

Плавильный агрегат предназначен для расплавления твердого модельного состава и подачи его в бак, состоит из плавильного бака, двух фильтров, сборника и центробежного насоса. Расплавление твердого модельного состава осуществляется паром, подаваемым в два коллектора. Стенки плавильного бака обогреваются паром, снаружи имеют теплоизоляцию. Сборник обогревается горячей водой.

Бак предназначен для накопления и стабилизации расплавленного модельного состава перед его подачей в шестеренчатую мешалку мазеприготовительного агрегата.

Мазеприготовительный агрегат предназначен для преобразования модельного состава в пастообразное состояние, а также для подачи готовой пасты под заданным давлением к установим для изготовления моделей. Этот агрегат состоит из смонтированных на сварной раме шестеренчатой мешалки, сборника, блока раздачи, двух пневмонасосов двойного действия. Мешалка представляет собой десять попарно расположенных шестеренчатых насосов, причем каждая пара вращается в сторону, противоположную предыдущей. Наличие полостей в корпусе позволяет либо разогревать мешалку перед работой водой от насосно-нагревательных станций, либо охлаждать во время работы подачей холодной воды. Привод мешалки состоит из электродвигателя, клиноременной передачи и редуктора. Для получения различных режимов работы мешалки предусмотрены две пары запасных шкивов.

Насосно - нагревательная станция предназначена для нагрева воды до заданной температуры и подаче ее в обогревательные рубашки узлов и агрегатов установки с целью поддержания стабильной температуры модельного состава. Станция состоит из бака с теплоизолированными стенками, трубчатых электронагревателей и двух центробежных насосов.

Автомат мод. 653 предназначен для изготовления модельных звеньев в крупносерийном и массовом производстве. Состоит из основания, на котором размещены десятипозиционная карусель (стол) с приводом, механизм прочистки, механизм обдува пресс-форм и электрошкаф. Водяной конвейер устанавливается отдельно в зоне раскрытия пресс-форм. На карусели (столе) закреплены десять равномерно расположенных механизмов смыкания, к подвижной и неподвижной плитам которых крепятся пресс-формы, имеющие механизмы выталкивания модельных звеньев и перемещения стержней.

Вращение карусели - прерывистое, сообщается от электродвигателя через клиноременную передачу, червячно-цилиндрический редуктор и мальтийский крест. В редукторе предусмотрены сменные шестерни, обеспечивающие дополнительные режимы вращения.

На первой позиции карусели происходит заполнение пресс-форм модельным составом, следующие шесть позиций пресс-формы проходят в закрытом состоянии (модельные звенья в это время охлаждаются и затвердевают). На восьмой позиции карусели пресс-формы раскрываются, и системой толкателей модельные звенья выталкиваются в водяной конвейер. На девятой позиции пресс-формы очищаются, обдуваются и смазываются соответственно механизмами прочистки и обдува; на десятой - смыкаются и подаются на новый цикл. Механизмы смыкания, прочистки и обдува приводятся в движение от пневмоцилиндров. Для охлаждения пресс-форм через отверстие в колонне карусели и распределительную муфту на каждую позицию автомата подается вода. Технические характеристики автомата мод. 653 представлены в таблице 1.6.

Таблица 1.6. Технические характеристики автомата мод. 653

По данным из таблицы 1.3. определим количество установок для приготовления модельной массы по формуле [2]:

, (1)

где В_Г - годовое количество потребляемого жидкого металла, число съемов со стержневых машин, количество смесей и т.п. (с учетом брака, просыпи смесей и т.п.);

К_Н - коэффициент неравномерности потребления и производства

К_Н = 1,0-1,2;

Ф^/_Д - годовой действительный фонд времени рассчитываемого оборудования;

N^/_расч - производительность оборудования (расчетная), принятая, исходя из прогрессивного опыта его эксплуатации.

Принимаем Р₂=2 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования [2]:

, (2)

Для определения необходимого числа автоматов для запрессовки составим ведомость необходимого количества литниковых чаш и колпачков.

Таблица 1.7. Ведомость годовой потребности в чашах и колпачках

По данным из таблицы 1.7. определим количество автоматов для запрессовки по формуле (1):

Принимаем Р₂=2 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования:

Готовые модели после извлечения их из пресс-форм и предварительного визуального контроля охлаждают в проточной воде или обдувкой воздухом.

Сборка моделей осуществляется механическим креплением. Это высокопроизводительный метод сборки моделей в блоки на металлический стояк-каркас с механическим зажимом. Стояк-каркас предназначен для сборки моделей звеньями, изготовленными в многоместных пресс-формах с частью модели стояка (втулкой) с замком на торцовой части, исключающим относительное перемещение звеньев, собранных в блок. К преимуществам звеньевой сборки на стояк-каркас по сравнению с припаиванием относятся в 10-20 раз большая производительность и обеспечение полной повторяемости конструкции блока, разработанной технологом. Исключается возможность смещения моделей, наблюдаемого при некачественной сборке припаиванием, искажения размера питателя в результате излишнего его оплавления, непрочного присоединения моделей, образования вследствие неполного припаивания зазора между питателем и соединяемым с ним элементом литниковой системы.

Отделение изготовления оболочковых форм

В отделении изготовления оболочек форм выполняются следующие операции: подготовка материалов покрытия, приготовление покрытия, нанесения его на модельные блоки, сушка покрытия, извлечение стояков и выплавление модельного состава.

Высокая чистота поверхности отливки получается вследствие нанесения на выплавляемую модель слоя покрытия из твердой составляющей - пылевидного кварца и жидкого связующего - гидролизованного раствора этилсиликата и жидкого стекла.

Подготовка твердого материала состоит в измельчении, промывке, прокаливании и просеве. Измельчение производится в шаровых мельницах, футерованных внутри плитами из кварца. Прокаливание осуществляют в печах барабанного типа, выдерживают при 250…300ºС в течении 2…3 часов, затем охлаждают до комнатной температуры. Просев осуществляется с помощью сит.

Подготовка связующих растворов заключается в приготовлении гидролизованного раствора этилсиликата в гидролизаторах и жидкого стекла.

Этилсиликат (ЭТС) - прозрачная или слабоокрашенная жидкость с запахом эфира. Это продукт реакции этилового спирта с четыреххлористым кремнием при непрерывном их смешивании и охлаждении в реакторе. Реакция этерификации, или эфиризации, может быть схематически представлена следующим уравнением (если применяют обезвоженный спирт):

l₄ + 4С₂Н₅ОН = (C₂H₅O)₄Si + 4HC1,

где (C₂H₅O)₄Si - этиловый эфир ортокремниевой кислоты с температурой кипения 165,5 °С, называемый также тетраэтоксисиланом, или моноэфиром.

Приготовление связующего раствора получают гидролизом ЭТС, для чего вводят воду. Гидролиз - это процесс замещения содержащихся в ЭТС этоксильных групп (С₂Н₅О) гидроксильными (ОН), содержащимися в воде. Гидролиз сопровождается поликонденсацией.

Расчет гидролиза.

ЭТС-40,p =1050 кг/м³, в количестве 1л.; спирт этиловый,p= 803,3 кг/м³; кислота соляная, p=1190 кг/м³.

Гидролиз проводим на 16% SiO₂ в гидролизате, отверждение в воздушно-аммиачной среде.

Рассчитываем количество растворителя Р, которое требуется для получения 16% SiO₂ в связующем по формуле:

м³ (3)

где m - содержание SiО₂ в этилсиликате,%; Q - объем гидролизуемого этилсиликата, м³; r - плотность этилсиликата, кг/м³; r₁ - плотность разбавителя, кг/м³.

=1960,7 мл.

Рассчитываем общее количество воды, требуемое для гидролиза:

 кг

где А - содержание этоксильных групп,%; М₁ - молекулярная масса воды, кг; М₂ - молекулярная масса этоксильных групп, кг.

При условий отверждения связующего в среде аммиака принимаем соотношение количества молей воды и этоксильных групп К = 0,3. Так как содержание этоксильных групп в исходном этилсиликате не оговорено условием задания, принимаем его средним для данной марки ЭТС-40, т.е. А = 70%. Молекулярная масса воды М₁ = 18 г (0,018 кг), молекулярная масса этоксильных групп:

М₂ = 12×2+1×5+16 = 45 г, т.е. М₂ = 0,045 кг.

Тогда                            Н = 0,3 ×  = 0,0882кг=88,2 мл.

Определяем количество воды, вносимое растворителем - этиловым спиртом:

кг (4)

где А₁ - содержание воды в спирте,% масс. А₁ = 3,2% масс.

Количество воды, вносимое растворителем:

Н₁ =  = 0,0504 кг.

Количество соляной кислоты для ускорения процесса гидролиза принимаем:

В = 0,01×Q = 0,01×1×10^-3 = 0,01×10^-3 м³=10 мл. (5)                                              

Количество воды, вносимое с катализатором - соляной кислотой:

кг (6)

Здесь В = (0,01…0,014)×Q - количество соляной кислоты, взятое для гидролиза, м³; r₂ - плотность соляной кислоты, кг/м³; А₂ - содержание воды в соляной кислоте,% масс.

Н₂ =  =0,00747кг

При r₂ = 1190 кг/м³, А₂ = 62,78% масс.

Количество воды, которое необходимо ввести непосредственно в этилсиликат при его гидролизе, составит:

 кг. (7)

Н₃ = 0,0882 - (0,0504 + 0,00747) = 0,03033кг=30,33 мл.

Количество компонентов гидролиза на один литр ЭТС-40:

Этилсиликат ГОСТ 26371-84                                    1000 мл;

Вода дистиллированная ГОСТ 6709-72          30,3 мл;

Спирт этиловый ГОСТ 17299-85                     1960,7 мл;

Кислота соляная ГОСТ 3118-77                      10 мл;

Всего                                                                           3001 мл.

Приготовка связующего раствора этилсиликата осуществляют в гидролизаторе конструкции НИИавтопром с производительностью 40 л/ч, емкостью бака 50л, скоростью вращения мешалки 2800 об/мин, габариты установки 7506001470мм.

Рассчитаем необходимое количество гидрализаторов по формуле (1):

Количество гидролизаторов, принимаемое к установке в цехе Р₂=5 единиц.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

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.

Для приготовления суспензии используют агрегат мод. 662А. Технические характеристики агрегата мод. 662А представлены в таблице 1.8. Агрегат состоит из бункера для загрузки пылевидного материала, дозатора, смесителя и панели дозирования жидких составляющих, размещенных в корпусе, а также четырех расходных бачков, электро- и пневмооборудования. Расходные баки установлены на подставке на такой высоте, чтобы жидкие составляющие могли поступать к панели дозирования самотеком. Расход жидкостей устанавливается по ротаметрам с помощью игольчатых кранов. Жидкие составляющие непрерывно поступают в промежуточный бак, где перемешиваются мешалкой с целью увеличения интенсивности реакции гидролиза этилсиликата, после чего поступают в смеситель. Одновременно из бункера в смеситель через дозатор подается пылевидный материал (маршалит), количество которого регулируется оператором вручную с помощью шибера с лимбом. Смесь пылевидного материала с жидкостью интенсивно перемешивается в смесителе двумя мешалками и непрерывно поступает по трубопроводу в бак хранения суспензии. Для получения отдельных порций суспензии (по 120-150 л) на пульте управления устанавливают цикличный режим работы и производят соответствующую настройку дозаторов в зависимости от того, какой вязкости и какого состава должна быть суспензия. Агрегат имеет систему контроля верхнего и нижнего уровней жидких составляющих в расходных баках и пылевидного материала в бункере. Для поддержания необходимого температурного режима при гидролизе этилсиликата стенки промежуточного бака и смесителя охлаждаются водой. Управление агрегата осуществляется с пульта.

Таблица 1.8. Технические характеристики агрегата для приготовления суспензии мод. 662А

Рассчитаем необходимое количество установок 662А для приготовления 1240 т этилсиликатового связующего по формуле (1):

Количество агрегатов 662А, принимаемое к установке в цехе Р₂=4 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

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.

Для послойного нанесения суспензии на модельные блоки и обсыпки их в кипящем слое песка используют автомат мод. 6А67. Технические характеристики автомата мод. 6А67 представлены в таблице 1.9.

Таблица 1.9. Технические характеристики автомата мод. 6А67

Основные узлы: ванна для суспензии, ванна «кипящего слоя», вентиляционный кожух, копир, бак хранения и транспортирования суспензии, пневмо- и электрооборудование.

В машинах последовательно выполняются операции нанесения суспензии и обсыпочного материала на блоки моделей, предварительно собранные на стояках специальной конструкции и навешенные на подвески непрерывно движущеюся конвейера. Автомат 6А67 устанавливается непосредственно в линии, собственного конвейера не имеет. Во время движения конвейера модельные блоки с помощью копира отклоняются от вертикального положения и под углом 75-60° (от горизонтали 25-30°) вводятся сначала в ванну обмазки, а затем в ванну «кипящего слоя», где покрываются слоем огнеупорной суспензии и обсыпочным материалом (песком). Во время прохождения ванн блоки вращаются, что способствует равномерному покрытию (без пузырей) блока и заполнению поднутрений.

Бак хранения и транспортирования суспензии обеспечивает ее непрерывное перемешивание и пополнение ванны обмазки, куда суспензия подается под действием сжатого воздуха, подведенного в бак. Для охлаждения суспензии в рубашках ванны обмазки и бака циркулирует охлаждающая вода.

«Кипящий слой» создается за счет пропускания большого объема сжатого воздуха через пористое дно ванны с обсыпочным материалом. С помощью специального устройства загрязненный обсыпочный материал (капли, комья) периодически удаляется из ванны «кипящего слоя».

Отсос воздуха от ванн, загрязненного песчаной пылью, парами ацетона и других летучих веществ, производится через общий вентиляционный кожух.

Рассчитаем необходимое количество установок 6А67 по формуле (1):

Количество установок 6А67, принимаемое к установке в цехе Р₂=2 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

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 660018703400мм. Установка сушки блоков 6А82 входит в линию с установкой 6А67.

Рассчитаем необходимое количество установок 6А82 по формуле (1):

Количество установок 66А82, принимаемое к установке в цехе Р₂=2 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

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 90 блоков/ч, размер площадки для установки блоков 400850 мм, рабочая температура воды 95…98ºС, рабочий объем ванны 14м³, мощность 21кВт, габариты 1753053501940мм.

Рассчитаем необходимое количество установок 672 по формуле (2):

Количество установок 672, принимаемое к установке в цехе Р₂=2 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

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

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 850-900 °С.

Формуют оболочки в опоки на формовочном столе мод. 673, который имеет габаритные размеры опоки 600270400 мм, наибольшая производительность при двух блоках диаметром 250мм в одной опоке 50блок/ч, производительность элеватора 5,7 т/ч, объем верхнего бункера 0,4м³, нижнего - 0,3м³, 2 вибратора, габариты 107510682954 мм.

Рассчитаем необходимое количество установок 673 по формуле (1):  

Количество установок 673, принимаемое к установке в цехе Р₂=2 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

После формовки опоки по роликовому конвейеру попадают к прокалочным газовым толкательным печам конструкции ЗИЛ, которые имеют производительность 50 форм/ч.

Рассчитаем необходимое количество печей, при условии два блока в форме по формуле (1):

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

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

Для выплавки стали 30ХНМЛ и 45Л в проектируемом цехе примем индукционную тигельную печь повышенной частоты с основной футеровкой ИСТ-0,16. Вместимость печи 0,16т, скорость плавки 45 мин, угар шихтовых материалов 1,5%, диаметр графитового электрода 100мм.

Количество печей ИСТ - 0,16, принимаемое к установке в цехе Р₂=2 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

Для механизации процесса заливки форм, используем пневматическое заливочное устройство.

Необходимое количество разливочных ковшей определим по формуле:

,                                     (8)

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 ==3,12

Принимаем 4 ковша емкостью 50 кг.

Число ковшей постоянно находящихся в ремонте определим по формуле:

,        (9)

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.

Итого, постоянно находится в ремонте два ковша.

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

Сушку ковшей и тиглей осуществляют на газовых стендах.

Таблица 1.10. Ведомость расхода шихтовых материалов стали 30ХНМЛ.

Таблица 1.11. Ведомость расхода шихтовых материалов стали 45Л

Опоки с залитыми формами охлаждают в конвейерных камерах, после чего их выбивают в поворотном устройстве 674, которое имеет производительность 90блок/ч (при двух блоках диаметром 250мм в одной опоке), габариты опок 600270400мм, цилиндр поворота с усилием 8000…10000Н, сито имеет диаметр ячеек 7мм, мощность установки 0,6 кВТ, габариты 13409951740мм.

Рассчитаем необходимое количество установок 674 по формуле (1):

Р^´₁=

Количество установок 674, принимаемое к установке в цехе Р₂=3 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

Термообрубное отделения

В термообрубном отделении очищают отливки от остатков оболочек, отделяют отливки от литноково-питающей системы, зачищают питатели, проводят термообработку и исправляют дефекты отливок.

Блоки отливок конвейером передают к вибрационным установкам мод 6А92, для отделения остатков оболочек от отливок. Установка 6А92 имеет производительность 35 блоков/ч, количество всасываемого воздуха 1200м³/ч, габаритные размеры 8359502500мм.

Рассчитаем необходимое количество установок 6А92 по формуле (1):

Количество установок 6А92, принимаемое к установке в цехе Р₂=3 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

Для отделения отливок от стояков установлен гидравлический пресс 6А93. Производительность пресса 60 блоков/ч, наибольшее усилие развиваемое верхним цилиндром 630кН, подпора - 50кН, скорость среза отливок 40мм/с, скорость выталкивания стояка 80мм/с, установленная мощность 30кВт, габариты 21501000 2900мм.

Рассчитаем необходимое количество прессов по формуле (1):

Количество установок 6А93, принимаемое к установке в цехе Р₂=2 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

Далее отливки очищают выщелачиванием в агрегате мод.695. Установка мод. 695 имеет производительность 200 кг/ч, частота вращения его барабана 0,4…0,29 об/мин, температура щелочи 125…130ºС, воды для промывки - 60ºС, время обработки в щелочи 100…140мин, промывки в воде - 20…35мин, установленная мощность 0,6кВт, габариты 520018002720мм.

Рассчитаем необходимое количество установок мод. 695 по формуле (1):

Количество агрегатов мод. 695, принимаемое к установке в цехе Р₂=3 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

Для выполнения отделочных операции установлены кривошипные прессы, слесарные верстаки с бормашинами, для зачистки питателей применяют наждачный станок конструкции НИИТАвтопром с производительностью 700 отливок/ч.

Рассчитаем необходимое количество станков конструкции НИИТАвтопром по формуле (2):

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

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

Очищенные и промытые отливки идут на термообработку. Термообработку производят в электропечах конструкции ЗАО «Накал» производительностью 500 кг/ч.

Рассчитаем необходимое количество печей по формуле (1):

Количество печей, принимаемое к установке в цехе Р₂=2 единица.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

Расчет складов цеха

На складах осуществляется приемка, складирование, подготовка шихтовых и формовочных материалов, огнеупорных изделий, флюсов и т.д.

Площади хранилищ нормативного запаса материалов на цеховых складах сводят в ведомость расчета площади складов. Ведомость расчета складов цеха представлена в таблице 1.12.

Таблица 1.12. Ведомость расчета площади складов

Площадь, занимаемую материалом (F_М) на месте хранения, определяют по формуле:

, м²,                                                  (13)

где    Q - масса соответствующего материала, хранимого на складе, т;

Н - высота хранения материала, м;

g - насыпная массы материала, т/м³;

к - коэффициент использования емкости склада (не более 0,8).

При определении площади складов учитываются также площади, занятые приемными приямками, разгрузочными площадками, эстакадами, приемными устройствами для подачи материалов в цех, оборудованием для подготовки материалов, а также проходами и проездами.

На складе блоков хранится 1/4 всех блоков, которые занимают площадь 30м², на складе пресс-форм хранятся 150 пресс-форм, которые занимают площадь 30м^2.

Вспомогательные отделения и участки цеха

Отделение подготовки шихтовых материалов предназначено для дробления последних с целью придания им необходимых размеров, сортировки и грохочения для отбора мелочи и для очистки поверхности от ненужных примесей.

На данном участке расположены аллигаторные ножницы для разделки длинномерного стального лома и бракованного проката, для разделки более крупного стального лома, прибылей и литников используют газовые резаки. Щёковая дробилка предназначена для дробления ферросплавов, флюсов, шлаков и т. д.

Бункера для шихтовых материалов оборудованы электровибрационными питателями. Навески шихты к плавильной печи подают от весовой тележки самоходной электроталью.

Отделение подготовки сыпучих материалов организуется при их складе. Здесь происходит сушка пылевидного кварца в печи. Песок подают в цех просушенным с базисного скала завода. В отделении предусмотрена эстакада с бункерами для сыпучих материалов, откуда их соответствующими системами пневмотранспорта подают к местам требования.

Ремонтная служба цеха предназначена для проведения межремонтного обслуживания технологического и транспортного оборудования и ремонта оснастки. Площади, занимаемые ремонтным оборудованием 60м².

Лаборатории цеха предназначены для контроля поступающих в цех материалов, готовой продукции и текущего контроля технологических процессов.