2.2. Проектирование плавильных отделений
Расчет плавильного отделения заключается в составлении баланса металла по выплавляемым маркам, выборе типа и определении числа плавильных агрегатов, расчете расхода шихтовых материалов на годовой выпуск отливок и планировке участка. Подбор типа и конструкции плавильного агрегата зависит от рода металла, массы отливок, объема производства, режима работы цеха и вида топлива.
При описании технологического процесса следует рассмотреть следующие вопросы:
-обоснование выбора плавильного агрегата, его преимущества и недостатки;
- конструктивные особенности (например, вагранки: коксовые, газовые; с копильником, без копильника; на холодном или горячем дутье, др.);
- механизация и автоматизация подготовки, набора и загрузки шихты в плавильную печь; емкость ковшей;
- выбор размеров пролетов, расстояний между печами; шаг колонн, грузоподъемность подъемно-транспортных средств.
В чугунолитейном производстве для плавки применяют вагранки и электрические печи (индукционные, дуговые). Наиболее распространенным агрегатом является вагранка с очисткой отходящих газов от пыли и СО. Недостаток-трудность получения жидкого металла с точным химическим составом и его невысокая температура – 1340-13800С. Современные ваграночные комплексы, оборудованные системами очистки ваграночных газов, дожигания и утилизации тепла ваграночных газов, подогрева дутья, системами дозирования и загрузки шихтовых материалов, поворотными обогреваемыми копильниками, устройствами для грануляции шлака и уборки отходов, являются сложным оборудованием, отвечающим высоким технологическим требованиям. Наличие в них системы водяного охлаждения плавильного пояса и фурм позволяет проводить плавильную кампанию без выбивки до нескольких недель. Подогрев дутья до 400 – 600 0С за счет вторичного тепла и дополнительного расхода топлива позволяет повысить температуру чугуна до 1400-14500С.
В последние десятилетия на ряде отечественных и зарубежных заводов установлены газовые вагранки, имеющие ряд преимуществ перед коксовыми: более высокая экологическая чистота, высокое качество чугуна с низким содержанием серы и др.
Преимуществами индукционных печей перед вагранками являются:
- возможность управления процессом перегрева чугуна в широком интервале по температуре и времени; точное выдерживание химического состава и получение чугуна высокого качества;
- возможность переплава небрикетированной чугунной стружки до 40 % от массы металлозавалки, отходов тонколистового железа, что снижает расход чушкового чугуна и лома;
- снижается угар кремния и марганца, удешевляются шихтовые материалы;
- снижается содержание серы в расплаве;
- снижается удельный расход огнеупорных материалов (для вагранки - 27 кг/т; для индукционной печи - 3 кг/т) ;
- улучшаются условия труда.
Распространенным плавильным агрегатом для плавки чугуна является индукционная тигельная печь промышленной частоты с установкой для подогрева шихты и миксерным режимом (особенно при работе на дешевой шихте при выплавке синтетического чугуна). Недостатком индукционных печей промышленной частоты является ограниченность возможности проведения металлургических процессов по удалению вредных примесей, поэтому следует применять шихту стабильного состава и не имеющую случайных и вредных примесей. Недостатком применения печей промышленной частоты является необходимость оставлять ~1/3 металла в печи в нерабочие смены (плавка с «болотом»).
При дорогой шихте и при высокой стоимости электроэнергии, при выплавке высоких и специальных марок чугуна целесообразно применять дуплекс-процесс: коксовая вагранка - индукционная печь промышленной частоты.
Двухчастотные индукционные печи (плавка на высокой или средней частоте, доводка и выдержка на промышленной частоте) целесообразно устанавливать при реконструкции цехов, имеющих минимальные площади для установки плавильных агрегатов, а также в цехах, выпускающих ремонтное литье с частой сменой марок выплавляемого чугуна; создается возможность плавить, наряду с чугуном, и сталь. Для плавки чугуна применяются также дуговые электрические печи прямого действия, в которых в качестве шихты можно использовать низкосортные металлоотходы и нерассортированный по видам лом.
Основным плавильным агрегатом для выплавки стали в литейных цехах являются электродуговые печи. Их применение обеспечивает быстрое ведение плавки, большую маневренность, широкую номенклатуру марок выплавляемой стали и используемых шихтовых материалов. Используются печи с кислой и основной футеровкой (кислый и основной процессы). Кислый процесс более простой и дешевый, но шихта должна быть чистой по сере, фосфору и легирующим элементам. Основной процесс применяют для получения легированных и специальных сталей. По сравнению с кислым при основном процессе расход электроэнергии повышается на 40-50%, увеличивается продолжительность плавки.
Электропечи емкостью до 12 т устанавливаются в цехах мелкого и среднего литья, печи больших емкостей - при изготовлении крупных отливок, так как металл из печи должен выдаваться, как правило, в один ковш. В настоящее время разработан новый тип плавильных электродуговых печей, работающих на постоянном токе. По конструкции они близки к известным печам ДСП. Дуговые печи постоянного тока разработаны для плавки стали (ДППТС), чугуна (ДППТЧ), цветных сплавов на основе алюминия и меди (ДППТА, ДППТМ) и др. Использование ДППТ позволяет в 7…10 раз уменьшить количество пылевых и газовых выбросов, снизить угар, что увеличивает выход годного металла; значительно снижается расход ферросплавов и графитированных электродов, резко уменьшается шум в плавильных отделениях. Опыт работы на ряде отечественных заводов показал, что ДППТ являются перспективным оборудованием. Возможно осуществлять переоборудование действующих печей переменного тока с переводом их на постоянный ток.
В литейных цехах с небольшим объемом производства для плавки стали применяются индукционные печи повышенной частоты.
В табл. 11 приведены данные по основным типам плавильных печей, используемых в литейных цехах.
Таблица 11
- Федеральное агентство по образованию
- Информация о дисциплине
- Предисловие
- 1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- 1.2.1. Содержание дисциплины по гос сд. 07. Проектирование новых и реконструкция действующих литейных цехов
- 1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы
- 1.2.3. Перечень видов практических занятий и контроля:
- 2. Рабочие учебные материалы
- 2.1. Рабочая программа
- Раздел 1. Организация проектных работ. Исходные данные
- Раздел 2. Проектирование производственных отделений (40 часов)
- 2.1. Проектирование формовочно-заливочно-выбивных отделений
- 2.2. Проектирование плавильных отделений
- Раздел 4. Компоновочные решения при проектировании литейных цехов
- Раздел 5. Общие вопросы проектирования литейных цехов
- Заключение
- 2.2. Тематические планы дисциплины Тематический план дисциплины для студентов очно-заочной формы обучения
- Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения
- 2.3. Структурно-логическая схема дисциплины
- 2.4. Временной график изучения дисциплины
- 2.5. Практический блок
- 2.5.1. Практические занятия для студентов очно-заочной и заочной форм обучения
- Лабораторные работы
- . Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- 3. Информационные ресурсы
- 3.1. Библиографический список
- 3.2. Опорный конспект
- Введение
- Раздел 1. Организация проектных работ. Исходные данные
- Раздел 2. Проектирование производственных отделений
- Раздел 3. Проектирование складов, вспомогательных отделений и служб
- Вопросы для самопроверки
- Раздел 4. Компоновочные решения при проектировании литейных цехов
- Раздел 5. Общие вопросы проектирования литейных цехов
- Заключение
- 3.3. Конспект лекций введение
- Раздел 1. Организация проектных работ. Исходные данные
- Технико-экономическое обоснование выбора вариантов технологических процессов и технических решений. Анализ проектных решений
- Производственная программа
- Программа литейного цеха
- Распределение программы по группам массы
- Точная (подетальная) программа выпуска отливок
- Расчетная ведомость приведенной программы литейного цеха, рассчитанной по деталям - представителям
- Режим работы цехов
- Фонды времени
- Эффективный (действительный) фонд времени работы оборудования в зависимости от числа рабочих смен
- Раздел 2. Проектирование производственных отделений
- 2.1. Проектирование формовочно-заливочно-выбивных отделений
- Сводка количества форм
- Группы формовочных машин и время на смену плит
- Основные технические характеристики некоторых формовочных машин
- Основные технические характеристики вибростолов для уплотнения хтс
- Характеристики напольных горизонтально-замкнутых конвейеров
- Линии формовочные для серийного и мелкосерийного производства
- Автоматические формовочные линии для массового и крупносерийного производства
- Машины для выбивки литейных форм
- 2.2. Проектирование плавильных отделений
- Основные технические данные плавильных печей для литейных сплавов
- Расчетный баланс металла
- Выход годного, угар и потеря металла в процентах от металлической шихты
- Ведомость состава шихты
- Выбор емкости ковша в зависимости от группы литья
- Продолжительность работы и время оборота одного ковша
- 2.3. Проектирование стержневых отделений
- Нормы расчетного количества стержней на 1 т годных отливок из чугуна и стали
- Группа разовых песчаных стержней по объему, массе и размерам
- Линии автоматические для изготовления стержней из песчано-глинистых смесей
- Автоматизированные стержневые линии для массового и крупносерийного производства на базе пескодувных стержневых полуавтоматов с продувкой со2
- Автоматизированные стержневые линии для разносерийного производства на базе смесителей непрерывного действия для хтс
- 2.4. Проектирование смесеприготовительных отделений
- Расчет расхода формовочных смесей
- Состав смесей и расчёт расхода компонентов
- Смесители литейные чашечные (бегуны) для приготовления формовочных и стержневых смесей
- Установки для приготовления жсс и псс
- Установки для приготовления хтс
- 2.5. Проектирование отделений финишных операций
- Область применения оборудования для удаления стержней
- Область применения огневых способов для удаления литников, выпоров, прибылей
- Область применения оборудования для очистки поверхности отливок
- Область применения оборудования и инструментов для зачистки отливок
- Камеры гидравлические периодического действия
- Установки электрогидравлические
- Барабаны очистные галтовочные
- Барабаны очистные дробеметные непрерывного действия
- Барабаны дробеметные периодического действия
- Камеры очистные дробеметные
- Оборудование для абразивной зачистки и обрубки отливок
- Нормы удельной нагрузки на под камерных методических печей
- Раздел 3. Проектирование складов, вспомогательных отделений и служб
- Транспорт
- Участок подготовки свежих формовочных материалов и регенерации смесей
- Склады литейного цеха
- Ведомость годовой потребности материалов и хранение их на складе
- Участок ремонта оборудования
- Количество металлообрабатывающих станков в зависимости от числа оборудования, установленного в цехе
- Кладовые и лаборатории цеха
- Раздел 4. Компоновочные решения при проектировании литейных цехов
- Раздел 5. Общие вопросы проектирования литейных цехов
- Нормы расхода топлива на технологию
- Расход кислорода и ацетилена
- Расход воды на технологические нужды
- Недоходы крюков главного и вспомогательного подъемов до оси подкранового рельса
- Заключение
- 3.4. Глоссарий
- 3.5. Методические указания к проведению практических занятий
- 4. Блок контроля освоения дисциплины
- 4.1. Задание на курсовой проект и методические указания к его выполнению
- Структура и содержание курсового проекта
- Оформление курсовых проектов
- 4.2. Блок текущего контроля
- 4.2.1. Тренировочные тесты
- 4.3. Блок итогового контроля
- 4.3.1. Вопросы для подготовки к экзамену
- Руководитель проекта
- Руководитель проекта
- Руководитель проекта
- Руководитель проекта
- Производственная программа № 1 для проектирования чугунолитейного цеха автомобильного завода (массовое производство)
- Производственная программа №3 для цеха крупного чугунного литья
- Программа №4 (а, б, в, г) цеха мелкого литья
- Курсовой проект
- Действующих литейных цехов»