расчет оборудования участков литейных цехов

Таблица 7. Дуговые электропечи.

Плавиль-		Тип	печи	Произ-	Мощ-	Расход	топ-	Металлургиче-			Назначе-
ное	обо-	или ее	ем-	води-	ность,	лива,	кг/т	ские показатели			ние
рудова-		кость, т		тель-	кВт	или электро-
ние				ность,		энергии
				т/ч		(кВт*ч/т)
Дуговые		Емкость				Энергия		Температура			Выплавка
электро-		3		1,65	2000	570 – 525		выпуска металла			чугуна
печи пря-		6		2,8	4000	570 – 525		до 1600 оС. Угар
мого	дей-	12		5,1	8000	570 – 525		металла	и	без-
ствия		25		8	12500	500		возвратные		по-
		50		14	20000	500		тери 4 – 6 %.
Дуговые		0,5		0,33	630	650 – 700		Температура			Выплавка
электро-		1,5		0,94	1250	650 – 700		выпуска металла			стали
печи пря-		3		1,56	2000	650 – 700		до 1700 оС. Угар
мого	дей-	6		2,7	4000	700 – 750		и безвозвратные
ствия		12		4,2	8000	700 – 750		потери 5 – 7 %.
		25		6,6	12500	700 – 750
		50		11,4	20000	700 – 750
Дуговые		ДМБ-0,25		0,35	250	250 – 350		Рабочая	темпе-		Выплавка
электро-		ДМБ-0,5		0,5	400	200 – 350		ратура 1200 оС.			медных
печи		ДМБ-1,0		0,7	400	200 – 300					сплавов

Количество плавильных печей определяется объемом выплавляемого металла в год и производительностью печей и литейного цеха в целом. Рас-

чет необходимого количества плавильного оборудования производится по формуле:

	n	Q K H		(1)
		ФД	q

где n – количество печей, которое необходимо установить в цехе; q – производительность печи, т/ч;

Q – годовое количество жидкого металла, т;

ФД – годовой действительный фонд времени работы печи, ч;

КН – коэффициент неравномерности потребления металла (обычно КН = 1,3…1,4).

Объем выплавляемого в год металла определяется на основании ведомо-

сти расчета металлозавалки. Ведомость металлозавалки необходимо запол-

нить, внеся данные в таблицу 8.

11

Таблица 8.

Ведомость расчета металлозаливки.

Наименован

Годовой

Выход

Металлоз

Угар

Жидкий

№

выпуск,

годного,

ие отливки

авалка, т

%

т

металл, т

т

%

1

…

Всего

Выход годного литья зависит от сложности детали, серийности произ-

водства и материала (таблица 9).

Таблица 9. Выход годного, %.

Сплав	Группа отливок по массе, кг
	До 1		1 - 10		10	- 50	50	- 500	>500
Серый чугун	50	- 60	60	- 65	63	- 67	65	- 70	67	- 75
Высокопрочный чугун	30	- 50	50	- 65	53	- 57	55	- 60	60	- 67
Ковкий чугун	40	– 50	50	– 55	53	– 57	-		-
Сталь углеродистая	40	– 50	50	– 53	53	– 55	55	– 57	57	– 60
Цветное литье	65

Металлозавалка по каждой группе отливок определяется по формуле:

Q (Q	Г	/ К) 100

(2)

где Q - масса металлозавалки;

QГ - масса годного литья;

К - выход годного литья, %.

При размещении плавильного оборудования следует учитывать его габаритные размеры и количество, ширину проходов и проездов для транспортных средств и площади, необходимые для выполнения ремонтных работ. Расчет площадей производится по данным таблицы 10. Грузоподъемные, транспортные средства и другое вспомогательное оборудование, требуемое для обслуживания печей, определяется их количеством и производительностью. Грузоподъемность подъемно-транспортных средств выбирается с учетом максимальной массы транспортируемого груза и составляет 100 – 120 %

от нее.

12

Таблица 10. Размеры пролетов плавильных отделений.

Тип печи	Размеры пролетов, м						Мини-		Минимальная
							мальное		грузоподъм-
	Ширина	Высота до		Высота		Шар
		низа	несу-	до	голов-	колонн	расстоя-		ность	транс-
		щей	кон-	ки	под-		ние	меж-	портного сред-
		струкции		кранового			ду	осями	ства, т
				рельса			печей, м
Вагранки:
95111	18; 24	16,8		-		6; 12	6		1,5
95112	24; 30	16,8		-		6; 12	6		1,5
95113	24; 30	16,8		-		6; 12	6		2,5
95114	30; 36	21,6		-		12	8		4,5
95115	30; 36	21,6		-		12	10		4,5(для	загруз-
									ки шихты)
Индукцион-
ные печи:
ИСТ-0,16	18; 24	10,8		8,15		6; 12	2,5		1
ИСТ-0,25	18; 24	10,8		8,15		6; 12	3,5		1
ИСТ-0,4	18; 24	10,8		8,15		6; 12	5		1
ИЧТ-1	24	10,8		8,15		6; 12	5		5
ИСТ-1	24	10,8		8,15		6; 12	5		5
ИЧТ-2,5	24	10,8		8,15		6; 12	6		5
ИСТ-2,5	24	10,8		8,15		6; 12	6		5
ИЧТ-6	24; 30	12,6		9,65		6; 12	6		10
ИСТ-6	24; 30	12,6		9,65		6; 12	6		10
ИЧТ-21,5	24; 30	16,2		12,65		12	6,6		20
Дуговые пе-
чи:
ДСП-3	18; 24	10,8		8,15		12	9,5/14,5		10
ДСП-6	24; 30	12,6		9,65		12	12/18		20/5
ДСП-12	24; 30	14,4		11,45		12	14/18		30/5
ДСП-25	24; 30	23,4		18,05		12	12/34		50/10
ДСП-50	24; 30	27,0		21,65		12; 18	14/38		80/20

Следует отметить, что дробными числами обозначены минимальные расстояния между поперечными осями печей: в числителе – при сливных же-

лобах, обращенных друг к другу; в знаменателе – при рабочих окнах, обра-

щенных друг к другу (для ДСП-3, ДСП-6 и ДСП-12); и расстояния между продольными осями печей: в числителе – расположенных друг к другу сво-

бодными сторонами; в знаменателе – при двух печных трансформаторах между печами (для ДСП-25 и ДСП-50).

Определение площади плавильного отделения определяется количе-

ством рабочих мест, проездами и проходами.

13

5.2.Расчет оборудования смесеприготовительных отделений

Смесеприготовительные участки предназначены для подготовки компо-

нентов смесей, приготовления формовочных и стержневых смесей и кон-

троля их качества.

Как правило, смесеприготовительные отделения располагаются в от-

дельных помещениях. Участки, на которых производятся операции смесе-

приготовления, формовки, уборки отработанной смеси объединены транс-

портной системой.

Для расчета оборудования смесеприготовительных отделений необхо-

димо составить баланс формовочных и стержневых смесей для годового про-

изводства отливок. Расчет количества формовочных смесей следует произво-

дить исходя из расхода смесей на 1 тонну годных отливок (таблица 11). Рас-

чет стержневых смесей производится исходя из массы стержня и годового производства отливок. Для определения количества потребляемой смеси по-

лученные значения необходимо просуммировать. Во всех расчетах плотность смесей принимают (т/м3):

-разрыхление 1,25;

-нормальное уплотнение 1,65;

-уплотнение при высоком давлении 1,8; ЖСС 1,35; ХТС 1,55.

Количество смеси на просыпку принимают равным 10…12 %.

Для определения расхода отдельных компонентов, входящих в состав смеси, необходимо заполнить таблицу 12. Данные о составе различных фор-

мовочных смесей приведены в таблице 13.

Сырые глинистые смеси (малопрочные) применяют для отливок массой от 100 до 250 кг. Упрочняемые смеси средней прочности, подвергаемые теп-

ловой обработке в процессе формовки, используют, в основном, для изготов-

ления отливок массой более 250 кг, а в некоторых случаях менее 100 кг. Са-

мотвердеющие высокопрочные смеси, приобретающие прочность в результа-

те химического процесса, имеют ту же область применения, что и смеси

14

средней прочности. К таким смесям относят: жидкие (ЖСС), пластичные

(ПСС), для СО2-процесса и холоднотвердеющие (ХТС).

Таблица11. Расход формовочных смесей на 1 тонну годных отливок.

отливокГруппа кг,массепо	массаСредняя отливокгодных, кг	,опокиРазмермм	формыВысота, мм	массаСредняя отливокгодныхв	форме	Расход по видам смесей на 1 тонну
						годных отливок, т.
						Наполни-	Облицо-	Всего сме-
						тельная	вочная	си
менее 20	10	500х400	300	10		5,7	3,8	9,5
20…100	50	800х700	600	50		6,3	4,2	10,5
50…150	90	1000х800	700	90		5,8	3,9	9,7
50…250	160	1200х1000	800	160		5,5	3,7	9,2
100…500	250	1400х1000	900	250		4,4	3	7,4
100…1000	400	1600х1200	1000	400		4,1	2,8	6,9
500…1000	700	2000х1600	1100	700		4,3	2,9	7,2
500…1500	1000	2500х1600	1200	1000		4	2,7	6,7
1000…2000	1250	2500х2000	1200	1250		3,9	2,6	6,5
1000…3000	1600	2500х2500	1200	2000		3,9	2,5	6,4
2000…5000	3000	4000х2500	1400	3000		3,6	2,4	6

Таблица 12. Рецепты смесей и расчет расхода их компонентов.

Наиме-

Потреб-

Составы смесей и расход компонентов

нования

ность, т/год

смесей

оборот-

кварце-

связу-

добавка 1

добавка 2

расчетупо

просыпкуна

всего

ная смесь

вый

пе-

ющее

%

год/т

%

год/т

%

год/т

%

год/т

%

год/т

сок

Таблица 13. Примерные рецепты различных формовочных смесей для форм и стержней.

1.	Сырые глинистые формовочные смеси
Смеси	и	их	Количество, % по массе
назначение			Оборот-		Кварцевого		Глины (или	Прочих добавок
			ной смеси		песка		бетонита)
Чугунное литье
Единая			85	- 90	10 - 5		3 (1 – 0,5)	1 сульфитной барды; 0,5
								угля.
Облицовочная			50	-60	40-30		6,5–5 (2–1,5)	2 сульфитной барды; 3 угля
Наполнительная			96	- 98	3 – 1,5		1 – 0,5	-

15

Продолжение таблицы 13.

Единая

с

повы-

93

– 96

3,5 – 2

(2 – 1,5)

1 угля; 0,1 крахмалита

шенной

прочно-

стью

Цветное литье

Единая

алюминие-

82

– 87

10

– 5

10 -8

-

вая

Единая бронзовая

80

– 85

10

- 5

12 - 8

1,5 угля

2.

Упрочняемые формовочные смеси средней прочности

Смеси и их назна-

Количество по массе, %

чение

Оборот-

Квар-

Глины

Асбе-

Прочих добавок

ной

цевого

стовой

смеси

песка

крошки

Чугунное литье

Облицовочная для

40

– 60

54

– 30

4 – 5

2 – 3

2 сульфитной барды

сухих форм

Облицовочная

40

- 50

52

– 44

6 – 8

3 – 4

4 – 5 связующего СБ

быстросохнущая

для

подсушивае-

мых форм

Наполнительная

94

1 – 2

3 – 4

-

-

для

чугунного

и

стального литья

Стальное литье

Облицовочная для

25

– 30

72

– 65

3 - 5

4 – 5

3 сульфитной барды

сухих форм

Облицовочная

30

– 50

62

– 42

3 – 4

-

5 связующего СБ

быстросохнущая

для

подсушивае-

мых форм

3.

Самотвердеющие высокопрочные смеси

Смеси и их назана-

Количество по массе, %

чение

Кварце-

Реаген-

Ферро-

Древес-

Жидкой композиции со-

вого

та

хромо-

ного

става

песка

вого

песка

шлака

Чугунное литье

ЖСС

для

форм

и

57

38

4

1

7,5 жидкого стекла; 0,15

стержней

ДС-РАС; 2 воды

ПСС облицовочная

70

20

2,5

Глина

4

5,5 жидкого стекла; 0,8

для форм

– 5

едкого натра; 4 молотого

угля

ХТС

для

форм

и

30

70

-

-

2 смолы; 1 ортофосфор-

стержней

ной кислоты

Стальное литье

ЖСС

для

форм

и

50

30

5

Пыле-

6,5 жидкого стекла; 0,2

стержней

видный

ДС-РАС; 0,05 НЧК; 15 во-

кварц

-

ды

15

16

Окончание таблицы 13.

ПСС облицовочная

60 – 50

Обо-

Продув-

Марша-

6 – 7 жидкого стекла

для СО2-процесса,

ротная

ка СО2

лит 10 -

для форм

20 – 30

15

ХТС для

форм

и

40

60

-

-

2,5 смолы; 6 – 7 паратолу-

стержней

оласульфокислоты

4.

Стержневые смеси

Смеси

и

их

Количество по массе, %

назначение

Оборот-

Кварце-

Глины

Опилок

Связующих или дру-

ной смеси

вого пес-

или

гих добавок

ка

крошки

асбеста

Быстровысыха-

-

94 – 92

3

-

2,5

– 3,5 связующих

ющая

для

мел-

П, ПТ, КО; 2 суль-

ких стержней

фитной барды

Сухая для сред-

20 – 35

70 – 53

3 – 4

3

3 – 4 сульфитной бар-

них и

крупных

ды

стержней

Для

СО2-

20

65

-

3 – 4

4,5 – 5 жидкого стек-

процесса

для

ла; 1 – 1,5 едкого

средних и круп-

натра; 4,5 графита

ных стержней

ГТС для мелких

-

96

-

-

2,5 фурановой смолы;

и

средних

0,5

катализатора; 0,8

стержней

окиси железа

БХТС

для

мел-

-

96

-

-

2,6

фенолформальде-

ких стержней

гидной смолы; 1,4 па-

ратолуоласульфата

Смесители выбираются в зависимости от типа используемой смеси.

Шнековые смесители являются наиболее простыми и компактными. Они подразделяются на одно- и двухвалковые и случат для приготовления напол-

нительной глинистой и холоднотвердеюшей смеси. Формовочные глинистые стержневые и облицовочные смеси подготавливают в смешивающих бегунах периодического или непрерывного действия. Маятниковые смесители при-

меняют исключительно для глинистых смесей сырой формовки. Некоторые модели смесителей приведены в таблице 14. Для расчета числа смесителей необходимо заполнить таблицу 15.

17

Таблица 14. Смесители для приготовления формовочных и стержневых сме-

сей.

Мо-

Замес

Время

Произ-

Диа-

Характеристика

дель

объем, м3

масса, т

замеса,

во-

метр

мин

дитель-

чаши,

ность,

мм

т/ч

15101

0,25

0,3

3…4

Менее 8

1350

Периодического действия с

15102

0,45

0,56

3…4

11…8

1615

вертикально

расположен-

15104

1,0

1,25

3…4

25…19

2020

ными катками

15107

2,0

2,5

3…4

50…38

2540

15328

1,6

2,0

1,2…2

100…60

2500

Периодического действия с

горизонтально

располо-

женными катками

1524

1,25 2

3,1

75…60

2020

Непрерывного

действия

сдвоенный

с

вертикально

расположенными катками

Таблица 15. Расчет числа смесителей.

Смеси

Смесители

Вид

Количество, т/ч

Наиме

Произ-

Число

Загрузка, %

Средне

Рас-

нова-

води-

Сред

Рас

При

Средн

Рас-

часо-

четное

ние,

тель-

неча-

чет

ня-

еча-

чет-

вое

модель

ность,

часо-

ное

тое

совая

ная

т/ч

со-

вое

Среднечасовое количество смеси определяют делением годового расхо-

да с учетом просыпи на действительный годовой фонд времени работы обо-

рудования.

При определении расчетных величин учитывается коэффициент нерав-

номерности потребления, равный 1,2 – 1,4 при серийном и мелкосерийном производстве и 1,1 – 1,3 при массовом и крупносерийном.

При компоновке смесеприготовительных отделений следует учитывать размещение пультов управления, КИПа и автоматики электрооборудования,

вентиляционных установок и экспресс-лабораторий.

18

5.3.Расчет оборудования формовочных отделений

Вформовочном отделении производятся такие операции, как формовка,

сборка, заливка, охлаждение и выбивка отливок. Используемое оборудование напрямую зависит от способа литья и, соответственно, от технологии изго-

товления формы. Основными определяющими факторами являются: характер производства, масса, габариты отливок, тип сплава, требования к отливкам по точности.

Метод формовки и выбор оснастки обусловлен, помимо перечисленных выше факторов, металлоемкостью и массой отливок, в зависимости от кото-

рых выбирается размер опок.

Основными типами установок для изготовления разовых песчано-

глинистых форм являются машины, использующие такие типы уплотнения,

как прессование, встряхивание с одновременным и последующим прессова-

нием, пескодувно-прессовый, пескометный. Основные характеристики неко-

торых формовочных машин приведены в таблице 16.

Таблица 16. Основные характеристики некоторых формовочных машин.

Модель	*Тип	опокРазмер, мм	-Произво -дитель опок,ность/ч мили	Давление -прессо	,вания 10	Расходвоз- ,духа	м	Габаритные ,размерым	т,Масса
			3		5		опоку/
			ч /		м
					2
					Н/
							3
Встряхивающие машины
91271БМ	Д	500×400×200	100	3,1		0,5		1,7×1,1×1,6	1,3
22111	Д	500×400×200	145	2,1		0,5		1,2×0,9×1,7	1,4
22211	ДК	500×400×200	130	2,1		0,5		1,8×0,8×1,8	2,1
232М	К	800×700×450	40	-		1,0		2,5×2,0×2,4	4,0
254М	ДКН	800×700×300	45	2,3		2,3		2,4×1,2×2,9	4,0
265М3	Д	800×700×350	60	-		0,6		2,1×2,1×2,5	4,5
703М2	ДВ	1000×600×250	40	-		1,0		2,0×1,7×1,9	3,0
255М	ДКН	1000×800×350	45	2,1		2,3		2,6×1,4×3,4	6,5
267М	ДВ	1000×800×350	45	3,7		1,0		2,6×2,6×2,9	7,0
233М	К	1000×800×400	20	-		1,5		3,7×2,1×3,2	7,0
ВПФ-2,5	КН	1200×1000×400	25	-		1,0		3,8×2,8×2,2	10,7
ВВФ-2,5	В	1200×1000×400	25	-		1,0		1,3×2,8×1,8	8,8
234М	К	1600×1200×500	17	-		4,5		4,4×3,2×4,2	13,3
235С1	К	2500×1600×700	10	-		18,0		5,0×4,5×4,8	39,0
235М	К	2000×1600×700	12	-		9,0		5,2×3,5×3,7	21,3
236	К	2500×2500×800	5	-		-		5,6×5,2×5,8	55,0
В-440М	пресс	900×600×250	240	-		-		4,9×4,6×6,7	38,0
									19

Окончание таблицы 16.

Пескометные машины

2Б93М	Стационарный		R=4,6 м	12,5 м3/ч		-	-	5,6×1,2×2,9	6,0
296М2	Передвижной		R=7,5 м	25	м3/ч	-	-	10,8×4,3×4,9	13,2
Н2933	Мостовой		-	50	м3/ч	-	-	7,7×3,9×5,8	16,0
Установки для приготовления и раздачи ЖСС и ПСС
19114	Периодическая	для	Замес 0,75 т	8 т/ч		-	-	6,8х4,7х6,8	15,6
М	ЖСС
19115	Периодическая	для	Замес 1,2 т	12	т/ч	-	-	9,4х5,1х6,5	40
М	ЖСС
18112	Для жидкой компо-		Емкость 1,3 м3	4 т/ч		-	-	5,1х5,0х5,1	8,7
	зиции
19413	Непрерывная	для	R=2,2 м	5 – 10 т/ч		-	-	5,7х2,6	15
	ЖСС
19415	Непрерывная	для	R=2,65 м	10	– 30 т/ч	-	-	7,6х6,3х7,1	21,7
	ЖСС
19512	Непрерывная	для	R=3,5 – 7,5 м	20	т/ч	-	-	12,8х7,2х5,6	14,5
	ПСС
Машины для приготовления ХТС
4731	Шнековый смеси-		R=1 м	0,8 – 1 т/ч		-	-	2,4х0,9х1,6	0,7
	тель
4727	- // -		R=2,35 м	3,5 т/ч		-	-	3,6х0,8х3,1	2
ЛП029	- // -		R=2,45 м	6 т/ч		-	-	3,6х1,2х3,4	2
4732	- // -		R=2,63 м	10	– 15 т/ч	-	-	4,2х1,5х3,8	2,5
21424	Вибростол		1600х1250	q=2 т		-	-	1,7х1,3х0,7	1,5

*Д – с подпрессовкой, К – с кантованием опок, Н – для нижних полуформ, В – для верхних полуформ.

Количество необходимых формовочных машин рассчитывается по фор-

муле:

(3)

где N – количество формовочных машин; n – годовое число форм;

kб – коэффициент, учитывающий потери из-за брака форм и отливок, kб = 0,94 – 0,96;

Nп.расч. – принятая расчетная производительность автоматического обо-

рудования;

Фд – действительный годовой фонд времени работы машин.

Годовое число форм рассчитывается с учетом брака, составляющего 4 – 6 % годового числа форм. Расчет производится по формуле:

20