1.2 Состав цеха, режим работы его отделений и фонд времени
На основе мощности цеха, номенклатуры отливок и характера производства определяем структуру цеха.
Состав цеха:
— производственные отделения: плавильное, включая участок
приготовления шихты; формовочно-заливочно-выбивное; смесеприготовительное; стержневое; отделение обрубки, очистки и термообработки литья с участком исправления литья и грунтовки литья;
вспомогательные отделения: ремонтно-энергетическое, ковшовое. Лаборатории, отделение подготовки свежих формовочных материалов, регенерация смесей, установки сантехнического оборудования, подстанции;
склады шихты, свежих формовочных материалов, опок, модельной оснастки, приспособлений и инструментов, отливок;
служебно-бытовые: контора цеха, технологическое бюро, службы механика и энергетика, бухгалтерия, и т.д.
В литейных цехах применяются последовательный и параллельный режимы работы. На основании серийности производства применяем двухсменный параллельный режим работы, при котором третья смена отводится для профилактики и ремонта оборудования.
В соответствии с выбранным режимом работы в литейном цехе устанавливается фонд времени работы оборудования, рабочих мест без оборудования и самих рабочих.
В таблице 1.4 представлен расчет годового фонда времени проектируемого цеха, согласно рекомендации [1].
Таблица 1.4 - Сводная таблица расчета годового фонда времени проектируемого цеха
|
Отделение |
Количество смен |
Годовой фонд времени, ч | ||
|
Рабочего места |
оборудования |
рабочих 1820 | ||
|
Плавильное |
2 |
4140 |
3935 | |
|
Формовочное |
2 |
4140 |
3935 |
1820 |
|
Стержневое |
2 |
4140 |
3935 |
1820 |
|
Смесеприготовительное |
2 |
4140 |
3935 |
1820 |
|
Очистное |
2 |
4140 |
3935 |
1820 |
|
Подготовки шихтовых материалов |
2 |
4140 |
3935 |
1820 |
1.3 Плавильное отделение
В проектируемом цехе целесообразно использовать индукционную плавильную установку для плавки чугуна [3].
Преимущества:
активное перемешивание металла и высокая гомогенность расплава;
возможность зонного перемешивания (фокусирования энергии) в
печи;
отсутствие угара легирующих элементов;
возможность плавки без "болота";
широкие технологические возможности при большом выборе емкости печи, типе футеровки и рабочей частоте печи;
точная регулировка температуры расплава;
возможность плавки и выдержки металла в одном печном агрегате;
мгновенная готовность к работе;
высокая скорость плавки;
малые удельные показатели потребления электроэнергии на тонну выплавленного металла;
экологичность технологического процесса;
сохранение качества питающей сети;
плавка цветных металлов в набивном тигле.
Расчет необходимого количества установок и подбор емкости печей приведены ниже.
Баланс металла и расчет расхода компонентов шихты.
Для проведения необходимых расчетов по расходу шихтовых материалов необходимо иметь представление о балансе выплавляемых сплавов (сумме составляющих металлозавалки для выплавки жидкого сплава, %).
Так как соотношения по сплавам в основной продукции: на 4 тонны отливок из СЧ20 приходится 1 т отливок из СЧ18; то для запасных частей,
литья по кооперации и для собственных нужд принимаем деление: 1960 тонн - СЧ20,490 тонны - СЧ18. Баланс металла представлен в таблице 1.5.
Таблица 1.5 — Баланс металла
|
Баланс металла |
СЧ 20 |
СЧ18 | ||
|
% |
т/год |
% |
т/год | |
|
Выход годного литья |
64 |
6427,0 |
64 |
1580,0 |
|
Литники |
23 |
2309,7 |
23 |
567,8 |
|
Брак отливок |
3 |
301,3 |
3 |
74,2 |
|
Сливы и скрап |
5 |
502,1 |
5 |
123,4 |
|
Итого: |
95 |
9540,1 |
95 |
2345,4 |
|
Угар и безвозвратные потери |
5 |
502,1 |
5 |
123,4 |
|
Итого: |
100 |
10042,2 |
100 |
2468,8 |
Состав шихты рассчитывается на основании химического состава сплавов. Химический состав выплавляемых сплавов указан в таблице 1.6.
Таблица 1.6 Химический состав
|
Марка сплава |
Массовая доля элементов, % | ||||
|
С |
Si |
Мп |
Р, ДО |
S, до | |
|
СЧ20 |
3.3-3.5 |
1.4-2.4 |
0.7-1,0 |
0,2 |
0,15 |
|
СЧ18 |
3,1-3,5 |
2,0-2,4 |
0,5 - 0,9 |
0,4 |
0,15 |
Состав шихты для выплавки СЧ20 и СЧ18 аналогичен практики базового предприятия, представлен в таблице 1.7.
Таблица 1.7 I Состав шихты для выплавки СЧ20 и СЧ18
|
№ п/п |
Наименование материалов |
ГОСТ, ост, ТУ |
Марки |
На 1 т годного литья |
На план, т | ||||||
|
% |
кг | ||||||||||
|
СЧ20 | |||||||||||
|
1 |
Лом чугунный |
2787-80 |
17А |
61,9 |
967,19 |
6216,13 | |||||
|
2 |
Лом стальной |
2787-80 |
1А |
6,0 |
93,76 |
602,26 | |||||
|
3 |
Возврат |
|
|
31,0 |
484,38 |
3113,10 | |||||
|
4 |
Ферросилиций |
1415-78 |
ФС-45 |
0,4 |
6,25 |
40,17 | |||||
|
5 |
Силикомарганец |
4756-77 |
СМн17 |
0,3 |
4,69 |
30,14 | |||||
|
6 |
Электродный бой |
ТУ-48- 12-42-82 |
|
0,4 |
6,25 |
40,20 | |||||
|
Итого: |
|
|
|
100 |
1562,52 |
10042,00 | |||||
|
СЧ18 | |||||||||||
|
1 |
Лом чугунный |
2787-80 |
17А |
64,14 |
1002,19 |
1583,46 | |||||
|
2 |
Лом стальной |
2787-80 |
1А |
4,0 |
62,50 |
98,75 | |||||
|
3 |
Возврат |
|
|
31,0 |
484,38 |
765,3 | |||||
|
4 |
Ферросилиций |
1415-78 |
ФС-45 |
0,5 |
7,81 |
12,34 | |||||
|
5 |
Силикомарганец |
4756-77 |
СМн17 |
0,2 |
3,13 |
4,95 | |||||
|
6 |
Электродный бой |
ТУ-48- 12-42-82 |
|
0,16 |
2,5 |
3,95 | |||||
|
Итого: |
|
|
100 |
1562,52 |
2468,75 | ||||||
Расчет необходимого количества плавильных агрегатов на годовую программу[1]:
где Кн - коэффициент неравномерности потребления жидкого металла 1,1 - для крупносерийного производства;
Q - годовое количество жидкого металла по участку, т;
- действительный
годовой фонд времени работы оборудования,
ч;
q – производительность плавильного оборудования
Для плавки СЧ20 выбираем установку индукционной плавки УИП- 1000-0,5-2,0х2Г. Расчетное количество УИП-1000-0,5-2,0х2Г для плавки СЧ20:
Правильность выбора количества плавильного оборудования определяется путем расчета коэффициента загрузки:
где Nv - принятое количество плавильных агрегатов.
Принимаем количество установок УИП-1000-0,5-2,0х2Г равным двум, тогда коэффициент загрузки равен: 1,7
Для выплавки СЧ20 необходимо две установки УИП-1000-0,5-2,0х2Г, производительностью 1,8 т/час, с коэффициентом загрузки 0,85.
Для плавки СЧ18 выбираем установку индукционной плавки УИП-800- 1,0-1,0х2Г.
Расчетное количество установок УИП-800-1,0-1,0х2Г для плавки СЧ18
по формуле (1.1)
Принимаем одну установку УИП-800-1,0-1,0х2Г, тогда коэффициент загрузки по формуле (1.2) равен:
Для выплавки СЧ18 необходима одна установка индукционной плавки УИП-800-1,0-1,0х2Г, производительностью 1,40т/час, с коэффициентом загрузки 0,54.
Таблица 1.8 - Техническая характеристика плавильных установок
|
Тип установки |
Мощность, кВт |
Частота тока, Гц |
Номинальная емкость, т |
Скорость плавки чугуна, т/ч |
Расход охлаждающей воды, м3/ч |
Расход эл/эн, кВт/ч |
|
УИП-800-1,0-1,0x2Г |
800 |
1000 |
1,0 |
1,4 |
13,0 |
530-580 |
|
УИП-1000-0,5-2,0x2Г |
1000 |
500 |
2,0 |
1,8 |
26,0 |
530-570 |
На рисунке 1.1 приведено фото установки индукционной плавки УИП- 1000-0,5-2,0х2Г.
В состав установки входят:
тиристорный преобразователь частоты ТПЧП;
индукционная плавильная печь типа ППИ;
блок компенсирующих конденсаторов (БК);
двухконтурная станция охлаждения с ионно-обменным фильтром;
пульт дистанционного управления (ПДУ);
гидропривод поворота печи с пультом управления;
комплект соединительных шинопроводов (ТПЧ-БК-ИПП);
понижающий трансформатор;
ячейка ввода ШВВ;
система контроля футеровки тигля;
-узел контроля охлаждающей воды.
Рисунок 1.1 -УИП-1000-0,5-2,0х2Г