Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 125
Для получения качественной продукции, с оптимальными свойствами, в ме таллургической промышленности важно правильное построение произ водствен ного цикла.
Современное литейное производство отличается большой номенклату рой изделий. Основным полуфабрикатом в металлургии является слиток. В цехах литья слитков из алюминиевых деформируемых сплавов получают:
Обеспечение необходимого качества слитков достигается правильным по строением технологического процесса, грамотного применения современ ных ме тодов обработки расплава (рафинирования, модифицирования), также примене нием современного оборудования и оснастки.
Учитывая вышесказанное, применение этого позволяет существенно улуч шить структуру и свойства заготовок. Тем самым, при дальнейшей об работке давлением повышается стойкость инструмента, стабилизируются и несколько повышаются механические свойства полуфабрикатов, увеличива ется скорость прессования металла, а также увеличивается степень его де формации.
Улучшение качества поверхности слитка позволяет уменьшить, а в не кото рых случаях и исключить, механическую обработку. Это позволяет зна чительно увеличить выход годной продукции на 8 -10%.
Литейный цех обычно располагается в корпусе, состоящем из трёх пролетов: шихто вого литейного и плавильного.
Для производства сплавов на основе алюминия используют следую щие шихтовые материалы:
- первичный алюминий, лома и легирующие компоненты закупаются со сто роны и поступают в цех со склада шихтовых материалов;
- внутризаводские отходы, переплав и т.д. поступают из цехов пере плава и обрабатывающих цехов.
Шихтовые материалы в виде отходов собственного производства, лома алю миниевых сплавов, первичного алюминия и легирующих компонентов поступают железнодорожным и автомобильным транспортом на шихтовой участок, где про водится их складирование. Шихтовые материалы в виде от ходов и ломов со сто роны проходят входной контроль, стилоскопический анализ и взвешивание. По добранная и рассчитанная на плавку шихта пода ется с помощью мостовых кра нов шихтового пролета на эстакаду плавиль ного отдела или на участок высокока чественного литья (ВКЛ) к печам, от куда производится загрузка шихтовых мате риалов с помощью мульдозава лочных кранов (МЗК) и электромостовых кранов (ЭМК). Плавление шихто вых материалов и приготовление плавок производится в газовых пламенных печах с автоматическим регулированием теплового режима.
Для доведения расплава до требуемого химического состава, в пла вильных печах применяются мульдозавалочные краны (МЗК) и электромос товые краны, после чего производится рафинирование флюсами или смесью газов аргон + хлор, модифицирование лигатурой Al-Ti-B, съем шлака с по мощью мульдозавалочных кранов или напольных завалочных машин.
Контроль температуры расплава в печи производится при помощи тер мо пара по показаниям потенциометра. Максимальная температура расплава в печи 7800С. Перелив плавки из печи в миксер производится с помощью си фона или от крытого лотка.
Литье слитков производится из газовых пламенно–отражательных или элек трических миксеров. Плавильно–литейные агрегаты оснащены поворот ными га зовыми миксерами ёмкостью 40 тонн или электрическими миксерами ёмкостью 25 тонн.
В миксере расплав очищают от шлака, вакуумируют, рафинируют флюсами, аргоном или смесью газов аргон + хлор. Миксеры оборудованы ус тановками авто матической подачи лигатурного прутка Al-Ti-B для модифи цирования расплава во время литья слитков.
Отливка слитков производится в кристаллизаторы скольжения (круг лые слитки) на литейных машинах с тросовым приводом и гидравлической литейной машине. Подача металла из миксера осуществляется через лёточ ное отверстие по разливочной оснастке к кристаллизаторам. Каждому раз меру слитка соответст вует определённая температура и скорость литья. Кон троль температуры осуще ствляется по показаниям потенциометра. Скорость литья слитков измеряется по прибору измерения скорости, соединенному с вольтметром.
На участках агрегатов устанавливают процессоры, с помощью которых должны регули роваться и поддерживаться технологические параметры литья в автоматическом режиме (скорость и расход воды на охлаждение слитков в зависимости от длины слитка).
Диаметры отливаемых круглых слитков определяются мощностью прессов, применяемых для их деформирования, и качеством самих слитков. В настоящее время для получения деформированных полуфабрикатов при меняют слитки диа метром от 70 до 850 мм. Литьё слитков больших диамет ров освоено не для всех сплавов и применяют только для небольшой номенк латуры полуфабрикатов.
Длину отливаемых слитков стремятся довести до максимума, так как это по вышает выход годного. С другой стороны, увеличение длины слитка усложняет конструкцию и удорожает изготовление литейной машины. По этому длина отли ваемых слитков колеблется в интервале 4-6 м.
По диаметрам сортамент отливаемых сплошных и полых слитков можно раз делить на 4 группы: до 200 мм; от 200 до 400 мм; от 400 до 850 мм; более 850 мм. Отливка слитков первых двух групп не вызывает каких-либо затруднений. От ливка слитков третьей группы для ряда сплавов требует осо бых мер по регулиро ванию состава сплава, режимов литья и конструкции кристаллизаторов, но может считаться освоенной так же для всех сплавов. Отливка слитков четвёртой группы освоена только для сплавов, обладающих достаточно хорошими литейными свой ствами.
Круглые сплошные слитки используют для получения профилей, прут ков, поковок и штамповок. А основную массу бесшовных труб из алюминие вых де формируемых сплавов изготавливают из полых слитков. Из полых слитков мето дом прессования получают трубную заготовку под волочение и прокатку, толсто стенные трубы, а так же трубы для изготовления панелей. В серийном производ стве отливают слитки с наружным диаметром от 150 до 850 мм и с внутренним диаметром от 50 до 600 мм.
Основные размеры слитков и заготовок приведены в таблицах 1 и 2 [1].
Таблица 1 - Основные размеры сплошных слитков и заготовок (длина слитка 4-6 м).
|
Диаметр слитка, мм |
Диаметр заготовки, мм |
Длина заготовки, мм |
|
95 |
91 |
250- 400 |
|
115 |
110 |
250- 400 |
|
130 |
124 |
250- 400 |
|
170 |
162 |
250- 400 |
|
190 |
182 |
300- 500 |
|
234 |
224 |
400- 600 |
|
273 |
262 |
400- 1000 |
|
360 |
347 |
400- 1000 |
|
430 |
414 |
600- 1000 |
|
540 |
520 |
600- 1000 |
|
650 |
630 |
800- 2000 |
|
840 |
810 |
800- 2000 |
Таблица 2 - Основные размеры полых слитков и заготовок (длина слитка 4- 6 м).
|
Диаметр слитка, мм |
Диаметр заготовки, мм |
Длина заго товки, мм |
||
|
наружный |
внутренний |
наружный |
внутренний |
|
|
155 |
52 |
145 |
64 |
250- 350 |
|
180 |
52 |
170 |
64 |
250- 400 |
|
220 |
105 |
210 |
114 |
250- 400 |
|
290 |
90 |
275 |
102 |
300- 600 |
|
290 |
135 |
275 |
150 |
300- 600 |
|
365 |
90 |
350 |
102 |
450- 800 |
|
365 |
138 |
350 |
152 |
450- 800 |
|
365 |
200 |
350 |
225 |
450- 800 |
|
420 |
200 |
400 |
225 |
600- 800 |
|
510 |
290 |
490 |
315 |
600- 800 |
|
650 |
320 |
630 |
345 |
800- 1500 |
|
850 |
410 |
830 |
435 |
800- 1500 |
На рисунке 1 показаны схемы зависимости литейных свойств от со става сплава в двойных системах эвтектического типа [1].
Эффективный интервал и
линейная усадка кристаллизации
Объем раковин (VP) и nop (Vn)
Герметичность
Склонность к зональной ликвации и ликвационным наплывам
Жидкотекучесть
Полная линейная усадка
Горячеломкость
Рисунок 1.- Типовые схемы зависимости литейных свойств алюминие вых сплавов от их химического состава в системе эвтектического типа:
ab – равновесный солидус; ac – неравновесный солидус;
1 – жидкотекучесть при постоянном перегреве над ликвидусом;
2- жидкотекучесть при постоянной температуре заливки в металлическую форму.
Поведение металлов и сплавов в литейных процессах определяется разнообразными физико-химическими свойствами (температурой ликвидуса, солидуса, теплоемкостью, теплопроводностью, растворимостью газов) и специфическими литейными свойствами (жидкотекучестью, усадкой, склонностью к образованию литейных трещин, склонностью к зональной ли квации и т.д.).
Жидкотекучесть – это способность металлов и сплавов заполнять ли тейную форму. Обычно у алюминиевых сплавов ее оценивают по длине прямого или спи рального прутков, отлитых в строго определенных условиях в земляную или металлическую форму.
Жидкотекучесть зависит, главным образом, от характера кристаллиза ции. Минимальной жидкотекучестью обладают сплавы, которые имеют ши рокий интервал кристаллизации. Алюминий затвердевает в виде дендритов, сравнительно быстро перекрывающих канал. У сплава, затвердевающего в широком интервале температур, сильно разветвленные первичные дендриты еще быстрее перекрывают все сечение канала и, несмотря на относительно большое количество жидкой фазы, поток останавливается на ранней стадии кристаллизации.
Герметичность - это способность отливки выдерживать давление жид кости или газа без течи. Герметичность - литейное свойство сплава, зависящее от характера кристал лизации. Она тесно связана с развитием усадочной и газовой порис тости. Герме тичность определяется не только суммарным объёмом пор и их распределением по сечению отливки, но и тем, изолированы ли поры или об разуют систему свя занных междендритных каналов. У алюминия и сплавов эвтектического состава герметичность максимальная, а у сплавов с большим интервалом кристаллизации - минимальная.
Линейная усадка – это сокращение линейных размеров отливки, происходящее в период затвердевания и после дующего охлаждения. Механическое торможение усадки создают форма, металлостатическое дав ление и трение отливки о форму.
Газовыделение сильно сказывается на той части линейной усадки алю миние вых сплавов, которая развивается в интервале кристаллизации. Влияние газосодержания на линейную усадку проявляется только в том слу чае, когда в отливке имеется широкая переходная область из жидкости и кристал лов, из которой выделение газов затруднено.
В период охлаждения металла или сплава от температуры заливки до начала кристаллизации, во время кристаллизации и при последующем охла ждении происходит уменьшение объема, называемое объемной усадкой. На образование усадочных пустот решающее влияние оказывает объемная усадка металла при кристаллизации. Ее величину выражают в процентах от ношением разности удельного объема жидкого расплава при температуре ли квидуса и твердого сплава при температуре солидуса к удельному объему при температуре ликвидуса.
Усадочные дефекты зависят не только от характера кристаллизации, но и от газовыделения при затвердевании слитка. Усадочные пустоты в про мышленных отливках из алюминиевых сплавов всегда заполнены газом. Под давлением газа могут образовываться и самостоятельные раковины и поры.
Первопричиной образования литейных трещин в слитках из алюминие вых сплавов в подавляющем большинстве случаев является затрудненная усадка, которая может вызвать пластическую деформацию и закончиться разрушением. Значительно реже литейные трещины возникают под дейст вием внешних сил: силы трения при вытягивании слитка из кристаллизатора, силы тяжести при зависании слитка, силы вытягивания слитка из покороб ленного кристаллизатора и др.
Литейные трещины обычно подразделяют на «горячие» и «холодные». В алюминиевых сплавах «горячие» трещины являются кристаллизацион ными. Они образуются в эффективном интервале кристаллизации, когда сплав обладает весьма малой прочностью и очень хрупок из-за наличия жид кой фазы по границам зерен. Кристаллизационные трещины располагаются в участках слитка, затвердевающих в последнюю очередь, или вблизи этих участков.
Так называемые «холодные» трещины в слитках из алюминиевых сплавов обычно образуются при температурах около 200ºС и ниже. Холод ные трещины, по сравнению с кристаллизационными менее извилисты и имеют меньше колебаний по ширине в разных участках. Часто кристаллизационные трещины переходят в «холодные» трещины.
Если в отливке имеется достаточно широкая переходная область, из которой затруднено удаление газа при затвердевании, то при увеличении га зосодержания расплава линейная усадка в интервале кристаллизации снижа ется, и запас пластичности возрастает, т.е. горячеломкость уменьшается; при вакуумной дегазации расплава, наоборот, линейная усадка, а вместе с ней и горячеломкость возрастают. Модифицирование зерна алюминиевых сплавов титаном может значительно снизить горячеломкость
Ликвацией называют неоднородность химического состава сплава. Ее можно наблюдать при значительной разнице в плотности составляющих сплава. Ликвация усиливается при увеличении объема и размеров заготовки, а также при увеличении скорости и температуры заливки. Различают денд ритную (микроликвация) и зональную (макроликвация) ликвацию.
Зональная ликвация проявляется в изменении состава по сечению слитка. Если легкоплавкими элементами обогащается центральная часть слитка, то зональную ликвацию называют прямой, если периферийные – то обратной, а если промежуточные слои – то внецентренной ликвацией.
Дендритная ликвация проявляется в виде внутрикристаллитной кон центрационной неоднородности и в образовании неравновесных избыточных составляющих. Она характеризуется разностью концентраций центрального и периферийного слоев кристаллита.
Ликвационными наплывами называют проявляющиеся изнутри слитка и затвердевающие на его поверхности участки расплава. Главная причина возникновения ликвационных наплывов – истечение жидкой фазы под действием металло статического давления через каналы кристаллического каркаса в зазор между слитком и кристаллизатором. Чем больше относительное количество жидкой фазы в кристаллическом каркасе при температуре линей ной усадки, тем ярче выражены ликвационные наплывы. Игольчатые и пла стинчатые интерметаллиды, образующие кристаллический каркас при высо ком содержании жидкой фазы, усиливают склонность сплава к ликвацион ным трещинам.
Жидкая фаза выдавливается не через все каналы в кристаллическом каркасе, а только в тех местах, где нарушена окисная пленка. В связи с этим большую роль играет состояние окисной пленки и качество внутренней по верхности кристаллизатора. При затвердевании металла без контакта с кри сталлизатором ликвационные наплывы не образуются.
Сплав 7175 относится к высокопрочным деформируемым алюминие вым сплавам системы Al-Zn-Mg-Cu. Они применяются в авиаци онном, об щем и транспортном машиностроении. Сплав в основном используется для изготовления крупных поковок и штам повок и поставляется на экс порт. Сплавы системы Al-Zn-Mg-Cu характеризуются высокой
проч ностью (до 750-800 МПа в долевом направлении для прессованных по луфабрика тов). Они имеют особенно высокий предел текучести, который на 40-50% выше, чем у сплавов типа Д16 в естественно состаренном состоянии Т. Сплав пластич ный и обрабатывается в горячем и холодном состоянии. Подвергается упрочняю щей термообработке. Сплав отличается высокой прочностью после термической обработки, хорошей прокаливаемостью, ми нимальной анизатропией свойств го товых штамповок, высокой трещино стойкостью при сохранении статической прочности и некотором увеличении сопротивления малоцикловой усталости. К недостаткам сплава относят склонность к быстрому разупрочнению при повы шенных температурах. Не плакированные полуфабрикаты в естественно соста ренном состоянии имеют низкую коррозионную стойкость.
От строгого соблюдения процентного содержания компонентов во многом зависит качество отливаемых слитков.
Содержание основных компо нентов и примесей приведено в таблице 3.
Таблица 3 - Химический состав сплава марки 7175
|
Вид хи миче ского со става |
Содержание основных элементов и примесей, % |
Прочие при меси, % |
||||||||
|
Si |
Fe |
Cu |
Mn |
Mg |
Cr |
Zn |
Ti |
Каждый |
Σ |
|
|
расчёт ный |
≤0,04 |
≤0,12 |
≤1,6 |
≤0,02 |
≤2,4 |
≤0,20 |
≤5,5 |
≤0,025 |
- |
- |
|
разливочный |
≤0,06 |
0,11-0,14 |
1,5-1,7 |
≤0,02 |
2,3-2,6 |
0,19-0,21 |
5,45-5,75 |
0,02-0,03 |
≤0,05 |
≤0,15 |
|
сдаточ ный по ГОСТ 4784-97 |
≤0,15 |
≤0,20 |
1,2-2,0 |
≤0,10 |
2,1-2,9 |
0,18-0,28 |
5,1-6,1 |
≤0,10 |
≤0,05 |
≤0,15 |
Структуру сплава можно описать, руководствуясь соответствующими разре зами четверной системы Al-Zn-Mg-Cu.
Как показывают разрезы, сплав 7175 имеет сложный фазовый состав, который изменяется с понижением температуры. При температуре 460°С сплав лежит на границе α – (α + S). При 200°С и ниже сплав попадает в четы рёхфазную область α + М(Mg Zn2) +S(Al2CuMg) + T(Al2Mg3Zn3) , следова тельно, основными упрочни телями сплава являются фазы S, T, MgZn2.
В фазе Т растворяется определённое количество меди. По мере увели чения содержания меди в четверных сплавах Al-Zn-Mg-Cu часть атомов цинка в ре шетке фазы Т(Al2Mg3Zn3) замещается атомами меди.
На рисунке 2 показан первичный разрез системы Al-Zn-Mg-Cu [2], а на ри сунках 3 и 4 показана структура сплава в различных состояниях [4].
Рисунок 2 - Первичный разрез системы Al-Zn-Mg-Cu
а - при 460°С, б – при 200°С [4].
В литом состоянии в сплавах системы Al-Zn-Mg-Cu по границам дендритных ячеек αAl-раствора располагаются включения фаз S, M и T. Помимо перечисленных фаз при сутст вует нерастворимая (Al, Mn, Fe, Si)-составляющая. В деформированных и зака лённых полуфабрикатах можно встретить не полностью рас творив шиеся в процессе нагрева под закалку включения промежуточной фазы S (Al2CuMg). Сплав 7175 в отожжённом состоянии может иметь сле дующий фазо вый состав: α , MgZn2, AlMgZnCu (являющийся твёрдым рас твором) и фазы, со держащие хром и марганец. На фазовый состав может оказывать сильное влияние содержание кремния. Чем больше содержа ние кремния в сплаве, тем больше бу дет образовываться фаза Mg2Si, которая практически не участвует в упроч нении сплава, поэтому рекоменду ется держать содержание крем ния на нижнем допустимом пределе.
Рисунок 3 - Микроструктура сплава 7175 в искусственно
состаренном состоянии.
Рисунок 4 - Микроструктура литого сплава 7175.
На фоне α-твёрдого раствора сложного состава (светлое пятно) видны выделения S-фазы (се рая), MgZn4 и Т-фазы (тёмная). Две по следние фазы трудноотличимы на шлифах вследствие одинаковой их трави мости.
Основными легирующими элементами в сплаве являются Cu, Mg, Cr, Zn.
Марганец и хром повышают температуру рекристаллизации и проч ностные характеристики сплава. На рисунке 5 показано влияние марганца на механические свойства сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu.
Рисунок 5 - Влияние марганца на свойства сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu
в различных со стояниях:
а - ото жженное (1) и свежезакаленное (2), б - состояние Т1.
Введение марганца повышает также эффекты закалки и старения. Влияние хрома на механические свойства сплава в основном ана логично влиянию марганца, однако хром действует в два раза эффективнее, поэтому для достижения того же уровня свойств его концентрация в сплаве может быть в два раза меньше, чем марганца. Марганец и хром ускоряют процессы старения сплава. Максимум прочности достигается значительно быстрее в сплавах с хро мом и марганцем, чем в сплавах без этих добавок.
Марганец и хром так же положительно влияют и на коррозионную стойкость сплава 7175 в состоянии Т1. Лучше использовать оба компонента, так как содержание добавки только одного компонента, появля ется склонность к об разованию интерме таллидов, ухудшающих пластичность [10].
Медь, вызывая дополнительное упрочнение, при содержании до 2% даёт по вышение сопротивление коррозионному растрескиванию, пластично сти.
Железо и кремний отрицательно влияют на свойства сплава. Кремний сни жает прочностные свойства всех видов полуфабрикатов. Железо в количествах до 0,2% мало влияет на прочность, а при больших концентра циях вызывает разупрочнение и снижает эффекты закалки и старения.
Сплав 7175 склонен подвергаться упрочнению при применении закалки и по следующего естественного и искусственного старения. Полуфабрикаты из сплава 7175 подвергают закалке с температуры 465- 475°С. Охлаждение полу фабрикатов в процессе закалки рекомендуется осуществлять быстро, время переноса их из печи в закалочную среду не должно превышать 15 сек.
Старение сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu протекает в несколько стадий, ха рактеризующих изменение свойств: на первой стадии (до 80°С) повышение проч ности и электросопротивления, на второй стадии (120…140°С) - даль нейшее по вышение прочности и электросопротивления, на третьей стадии, при более высо ких температурах или длительных выдержках, - снижение прочности, пластично сти и электросопротивления.
Ступенчатый режим старения (выдержка в течение 3 часов при тем пера туре 115- 125°С, затем выдержка в течение 3 часов при температуре 157- 163°С, и охлаждение на воздухе) обеспечивает более вы сокую коррозионную стойкость и улучшает расклепываемость сплава [11].
Отжиг полуфабрикатов из сплава 7175 производится при температуре 430+10 °С. Время выдержки зависит от массивности полуфабрикатов. Так, при толщинах до 10 мм время выдержки рекомендуется доводить до 60 минут, при толщине 10..15 мм – до 90 минут, а при толщине 15..20 мм время выдержки увели чивается до 120 минут. Охлаждение полуфабрикатов следует производить вместе с печью со скоро стью 30..50 °С/час до температуры 150°С. Дальнейшее охлаждение можно вести на воздухе.
Когда полу фабрикаты подвергаются промежуточному отжигу (для снятия нагартовки), тем пература отжига может быть снижена до 390°С. В этом случае охлаждение ведется на воздухе.
Изделия и полуфабрикаты, деформированные в свежезакаленном со стоянии, не требуют дополнительной перезакалки перед искусственным ста рением, что яв ляется преимуществом деформирования в свежезакаленном состоянии перед де формированием в отожженном состоянии.
Сплав 7175 обладает одной из самых высоких характеристик прочности по сравне нию с основными конструкционными алюминиевыми сплавами.
Сплав удовлетворительно сваривается контактной сваркой, ко торую ведут при жестких импульсах тока из-за повышенной чувствительно сти сплава к тепломеханическому циклу сварки. При сварке плавлением сплав склонен к обра зованию трещин. На рисунке 6 представлено изменение механических свойств системы Al-Zn-Mg-Cu в зависимости от температуры [5].
Рисунок 6 - Диаграмма деформирования сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu
в литом гомогенизи рованном (а) и деформированном (б) состояниях:
1- σв, 2- σ0,2, 3- δ, 4- ψ.
Комплекс свойств полуфабрикатов из сплава В95пч при разных видах термо обработки представлен в таблице 4 [6].
Таблица 4 - Типичные механические и коррозионные свойства сплава 7175 после закалки и старения по различным режимам
|
Режим термо обра ботки |
σв, МПа |
σ0,2, МПа |
δ, % |
ат.у., кДж/м2 |
К1с, МПа·м1/2 |
РК*, балл |
σкр**,МПа (по вы соте) |
|
Т1 |
540 |
470 |
10,0 |
40 |
30,0 |
6..7 |
<60 |
|
Т2 |
500 |
430 |
11,5 |
60 |
33,5 |
2..3 |
~200 |
|
Т3 |
470 |
400 |
11,5 |
75 |
36,0 |
1 |
>260 |
|
* Расслаивающая коррозия ** Критическое напряжение при стандартных условиях испытания на коррозию под напряжением |
Основные физические свойства сплава 7175 сведены в таблицу 5 [7].
Таблица 5 - Физические свойства слитков из сплава 7175
|
Ср. коэфф. линейн. расширения, α·106, 1/град |
Плотность d·10-3, кг/м3 (при 0ºС) |
Теплопроводность λ, Вт/(м·ºС) при t, ºС |
Теплоемкость С, кДж/(кг·град) при t, ºС |
Удельное электросопротивление ρ·106 Ом·м при 20ºС |
||||
|
25 |
100 |
200 |
100 |
200 |
400 |
|||
|
24,0 |
2,85 |
155 |
159 |
163 |
0,922 |
1,00 |
1,09 |
4,2 |
Предельная степень деформации сплава 7175 при горячей обработке со став ляет 40..60%.
Сплав имеет одни из наиболее низких литейных свойств по сравнению с и ос тальными алюминиевыми деформируемыми сплавами. Он обладает низкой жид котекучестью, что в совокупности со склонностью сплава к обра зованию горячих и холодных трещин существенно усложняет технологию литья этого сплава. На рисунке 7 показана зависимость литейных свойств сплава от коли чества легирующих компонентов (магния и цинка).
Сплав АД1 относится к сплавам алюминиевым деформируемым. Высокая пластичность позволяет производить из сплава АД1 глубокую вытяжку, штамповку, прокатку до тонкой толщины (фольга). Высокая электропроводность позволяет применять сплав АД1 для электротехнических це лей (проводниковый металл). Высокая коррозионная стойкость также позволяет расширить применение данного сплава. Он весьма устой чив в органических кислотах, от сюда его широкое применение в быту. В неорганических кислотах сплав устойчив лишь при низкой кон центрации. Данный сплав применяется в строительной технике для фасадов домов, оконных рам и т.д.
Содержание основных компонен тов и примесей в сплаве АД1 приведено в таблице 6.
Таблица 6 - Химический состав сплава АД1
|
Вид хи миче ского со става |
Содержание основных элементов и примесей, % |
Прочие при меси, % |
||||||||
|
Si |
Fe |
Cu |
Mn |
Mg |
Cr |
Zn |
Ti |
Каждый |
Σ |
|
|
расчёт ный |
≤0,2 |
≤0,25 |
≤0,04 |
≤0,02 |
≤0,04 |
- |
≤0,04 |
≤0,015 |
- |
- |
|
разливочный |
≤0,23 |
≤0,29 |
≤0,05 |
≤ 0,025 |
≤0,05 |
≤0,04 |
≤0,05 |
0,015-0,03 |
≤0,05 |
- |
|
сдаточ ный по ГОСТ 4784-97 |
≤0,15 |
≤0,20 |
1,2-2,0 |
≤0,10 |
2,1-2,9 |
0,18-0,28 |
5,1-6,1 |
≤0,10 |
≤0,05 |
≤0,15 |
|
Fe/Si≥1,0 Al не менее 99,3% |
Чтобы выяснить, какие промежуточные фазы железо и кремний могут обра зовывать в сплаве АД1, рассмотрим диаграмму состояния тройной системы Al-Fe-Si.
Рисунок 8 - Система Al-Fe-Si [2].
Железо незначительно растворяется в алюминии в твердом состоянии, обра зуя с ним несколько промежуточных фаз. При ничтожно малых его со держаниях в структуре алюминия появляется эвтектика Al+Al3Fe. Соедине ние Al3Fe выделя ется в виде игл, служащих готовыми надрезами в металле, и поэтому железо сни жает пластические свойства алюминия, а также уменьшает коррозионную стойкость металла.
Кремний не образует с алюминием химических соединений. Сплавы содержат обычно две фазовые составляющие Al + Si и Al + (Al – Fe – Si), а фазы Al + (Al – Fe – Si) и Al – Al3 Fe очень редко присутствуют вместе с первыми фазами. Несмотря на замет ную и перемен ную растворимость кремний не придаёт алюминию способно сти к упрочнению термической обработкой, что связано с неблагоприятным характером распада твёрдого раствора кремния в алюминии. Растворяясь в алюминии, кремний не сколько упрочняет его, незначительно снижая при этом пластические свойства.
Если в сплаве одновременно присутствуют железо и кремний, то могут обра зоваться два тройных химических соединения: α (Al-Fe-Si) и β (Al-Fe-Si). Соединения α и β практически нерастворимы в алюминии. Они обла дают вы сокой хрупкостью и снижают коррозионную стойкость сплава. При сутствие этих соединений, особенно при их размещении по границам зёрен, уменьшает пла стичность сплава. Размер выделений этих фаз уменьшается с увеличением скоро сти охлаждения.
При наличии в фазовом составе алюминия свободного кремния при кристал лизации образуется эвтектика Al-Si, т.е. температура конца кристал лизации сни жается до 557°С, а температура начала кристаллизации близка к 660°С и из-за большого интервала температур кристаллизации сплав стано вится горячеломким.
Для получения высококачественных полуфабрикатов из сплава АД1 необхо димо, чтобы содержание примесей в алюминии отвечало следующим требова ниям:
Примеси железа мало изменяют температуру начала и резко повы шают тем пературу конца кристаллизации и одновременно сильно измель чают величину зерна. Примеси меди и кремния в меньшей степени повы шают эти показатели.
Хром и марганец значительно повышают температуру рекристаллиза ции и незначительно измельчают зерно. Кремний и магний в меньшей сте пени повы шают температуру рекристаллизации и сильно измельчают размер зерна. Цинк повышает температуру рекристаллизации алюминия.
Термообработкой сплав АД1 не упрочняется. Для уменьшения степени нагартовки или полного её снятия и получе ния по вышенной пластичности полуфабрикаты подвергают или низкому от жигу (при температурах 150-300°С в течение 1-3 ч, с последующим охлажде нием на воз духе), когда требуется, чтобы материал ещё сохранял достаточ ную прочность (полунагартованное состояние), или высокому отжигу (при температурах 300-500°С в течение 2-10 мин при толщине полуфабриката до 6 мм и 10-30 мин при толщине полуфабриката более 6 мм с последующим ох лаждением на воздухе. Та кой отжиг применяют для получения пониженной прочности и максимальной пластичности.
При низком отжиге повышение пластичности достигается путем сни жения упругих напряжений в кристаллической решетке. При полном отжиге происходит полное разупрочнение материала путем рекристаллизации обра ботки.
Полуфабрикаты и изделия из сплава АД1 поставляются в отожженном, полу нагартованном и нагартованном состояниях.
Модуль нормальной упругости листов из АД1 составляет 71000 МПа, модуль сдвига 27000 МПа, коэффициент Пуассона 0,31.
Благодаря высокой пластичности полуфабрикаты из АД1 легко можно под вергать деформации без существенных нагревов. Сплав АД1 отличается высокой тепло- и электропроводностью, хорошей коррозионной стойкостью и свариваемо стью. Высокая коррозионная стойкость обусловлена наличием на поверхности из делий очень прочной и плотной окисной пленки. Обраба тываемость резанием вследствие высокой вязкости у сплава плохая.
На рисунке 9 представлено изменение механических свойств сплава АД1 в зависимости от температуры [5].
Рисунок 9 - Диаграмма деформирования сплава АД1 в литом гомоге низированном со стоянии: 1- σ0,2, 2- σв, 3- δ, 4-KCV, 5- ψ.
В таблицах 7 и 8 представлены механические свойства сплава АД1 [6].
Таблица 7 -Механические свойства листов из сплава АД1, Т=200С
|
Состояние листа |
Толщина листа, мм |
σв, МПа |
δ , % |
|
Не менее |
|||
|
Отожженное Нагартованное Горячекатаное |
1..10 4..10 5..10,5 |
60 130 70 |
28 5 15 |
Таблица 8 - Механические свойства отожженного сплава АД1 в зависимости от направления вырезки образцов.
|
Состояние слитка перед горячей про каткой |
Температура го рячей про катки, °С |
Вдоль про катки |
Поперек про катки |
Под углом 45° к направ лению про катки |
||||
|
на чало |
ко нец |
σв, МПа |
δ , % |
σв, МПа |
δ , % |
σв, МПа |
δ , % |
|
|
После гомоге низа ции (550..570°С, 20ч) Без гомогени зации |
520 350 520 350 |
400 270 400 270 |
84 87 82 80 |
42,6 39,2 43,0 41,5 |
81 82 81 80 |
47,0 47,5 43,1 42,0 |
83 80 83 79 |
49,2 49,8 48,5 49,3 |
Сплав 6082 относится к алюминиевым деформируемым сплавам на основе системы Al-Mg-Si. Промышленные сплавы системы Al – Mg – Si менее прочны, чем дуралюмины, но более пластичны и обладают лучшей коррозийной стойкостью.
Сочетание достаточной прочности с высокой технологичностью ип хорошей коррозионной стойкостью, удовлетворительная свариваемость, хорошее качество поверхности после анодирования делают сплавы системы Al – Mg – Si перспективными для использования в различных отраслях народного хозяйства (строительстве, транспортном машиностроении и т.д.)
Применение сплавов системы Al – Mg – Si в народном хозяйстве обеспечивает, с одной стороны, хорошие эксплуатационные свойства изделий (например, длительную службу в атмосферных условиях), с другой стороны, позволяет сравнительно быстро благодаря их высокой технологичности увеличивать производство деформированных полуфабрикатов. Вследствие высокой пластичности в горячем состоянии из них можно изготавливать очень сложные по конфигурации тонкостенные полые полу фабрикаты. Сплавы системы Al-Mg-Si не имеют склонности к кор розионному растрескиванию под напряжением. Их коррозионная стой кость оста ется такой же высокой после сварки, как и до неё.
От строгого соблюдения процентного содержания компонентов сплава во многом зависит качество изделий.
Содержание основных компонентов и примесей приведено в таблице 9.
Таблица 9 - Химический состав сплава 6082
|
Вид хи миче ского со става |
Содержание основных элементов и примесей, % |
Прочие при меси, % |
||||||||
|
Si |
Fe |
Cu |
Mn |
Mg |
Cr |
Zn |
Ti |
Каждый |
Σ |
|
|
расчёт ный |
≤1,0 |
≤0,4 |
≤0,05 |
≤0,6 |
≤0,9 |
≤0,15 |
≤0,12 |
≤0,04 |
- |
- |
|
разливочный |
0,95-1,1 |
≤0,45 |
≤0,08 |
0,55-0,7 |
0,8-1,0 |
≤0,18 |
≤0,15 |
0,03-0,06 |
≤0,05 |
≤0,15 |
|
сдаточ ный по ГОСТ 4784-97 |
0,7-1,3 |
≤0,50 |
≤0,10 |
0,40-1,0 |
0,6-1,2 |
≤0,25 |
≤0,20 |
≤0,10 |
≤0,05 |
≤0,15 |
Основными легирующими элементами сплава являются магний и кремний. Если пренебречь небольшими добавками меди, марганца, хрома и железа, то фа зовый состав сплава можно показать с помощью диаграммы со стояния тройной системы Al-Mg-Si (рисунок 10). [2]
Рисунок 10 - Алюминиевый угол системы Al-Mg-Si.
Магний и кремний характеризу ются пе ременной растворимостью в твердом алюминии. В связи с очень ма лой раствори мостью кремния в алюминии при низких температурах (200°С) сплав имеет в рав новесных условиях гетерогенную структуру. Фазовый со став сплава 6082 α + Mg2Si + Si.
Промышленный сплав 6082 с содержанием 0,40- 1,0% Mn имеет волок нистую нерекристаллизованную структуру независимо от тех нологии изго товления. Этот сплав благодаря большому количеству марганца является наибо лее коррозионностойким из всех сплавов системы Al-Mg-Si.
Фазой- упрочнителем сплавов на основе системы Al-Mg-Si при терми ческой обработке служит силицид Mg2Si.
Марганец и хром в сплавах системы Al-Mg-Si повышают температуру рекри сталлизации, затрудняют рост зерен при вторичной рекристаллизации, способст вуют сохранению нерекристаллизованной структуры изделий после термообработки.
Титан служит модифицирующей добавкой, улучшающей технологич ность сплава при литье. Модифицирование титаном позволянт снизить склонность сплава к горячим трещинам при литье. Благодаря интенсивному измельчению структуры литого слитка титан способствует повышению пла стичности и прочно сти слитка и более равномерному распределению свойств по сечению. На прочно стные свойства готовых изделий титан практически не влияет, а пластичность не сколько повышает.
При таком содержании железа, как в сплаве 6082, за метно умень шается склонность сплава к горячим трещинам при литье, из мельчается структура готовых полуфабрикатов благодаря повышению тем пературы рекристаллизации алюминия.
Медь как примесь в сплаве 6082 не допускается в количествах более 0,10%, так как она повышает склонность сплава к межкристаллитной корро зии.
Цинк в допустимых количествах (не более 0,20%) не влияет на свойства сплава 6082.
С повышением содержания кремния в сплаве улучшается способность к сва риваемости. Коррозионная стойкость сплава резко снижается с увеличе нием фазы Mg2Si и кремния. Увеличение концентрации магния не снижает коррозионную стойкость сплава.
Сплав 6082 упрочняем термообработкой. Упрочняется этот сплав как при ес тественном, так и при искусственном старении.
Температуру нагрева под закалку сплава обычно выбирают в пределах 520..540°С. При естественном старении прирост прочности продолжается в тече ние двух недель после закалки. Искусственное старение даёт больший прирост прочности, по сравне нию с естественным. Оптимальные механические свойства обеспечивает ста рение по режиму: 160..170°С, 12..15 ч. Коррозионная стойкость авиаля после искусствен ного старения уменьшается, в частности, возрастает склонность к межкристал литной коррозии.
Механические свойства искусственно состаренных сплавов системы Al-Mg-Si чувствительны к перерыву между закалкой и старением. Для получения макси мальной прочности сплава необходимо прово дить искусственное старение сразу после закалки. Учитывая выдержку при искусственном старе нии, можно частично компенсировать снижение прочности, обусловленное пере рывом между закалкой и старением.
Для естественно состаренного сплава характерны относительно низкий пре дел текучести (100-150 МПа), высокое удлинение (18-25 %), возрастаю щее элек тросопротивление (до 470 Ом∙см), высокая ударная вязкость (0,5-0,6 МДж/м2) и высокая коррозионная стойкость. В искусственно состаренном состоянии предел текучести достигает больших значений (200-300 МПа), при этом удлинение сни жается до 10%, электросопротивление до 350 Ом∙см, ударная вязкость до 0,2-0,3 МДж/м2, значительно снижается коррозионная стойкость. Возникает склонность к межкристаллитной коррозии.
В таблице 10 приве дены ти пичные механические свойства сплава в различных состояниях.
Таблица 10 - Механические свойства прессованных полуфабрикатов из сплава системы Al-Mg-Si, Т=200С
|
Состояние |
σв, МПа |
σ0,2, МПа |
δ , % |
σ–1, Мпа |
|
Т1 |
330 |
280 |
10 |
110 |
|
Т |
250 |
150 |
16 |
- |
|
М |
150 |
100 |
20 |
- |
Сплавы системы Al-Mg-Si склонны к образованию кристаллизацион ных тре щин при сварке. Пластичность сплава в отожженном состоянии хо рошая, в есте ственно и искусственно состаренном состояниях удовлетвори тельная. Обрабаты ваемость резанием в отожженном состоянии неудовлетво рительная, в естественно и искусственно состаренном состояниях – удовле творительная.
Заготовки для изготовления конусных стержней, кристаллизаторов и поддонов для отливки круглых слитков вырезаются из гомогенизированных слитков сплава Д1 с химическим составом по ГОСТ 4784.
Таблица 11 – Состав сплава Д1 по ГОСТ 4784-97.
|
Содержание основных элементов и примесей, % |
Прочие при меси, % |
||||||||
|
Cu |
Mg |
Mn |
Fe |
Si |
Ni |
Zn |
Ti |
Al |
Σ |
|
3,5-4,8 |
0,4-0,8 |
0,4-1,0 |
≤0,7 |
0,20-0,8 |
≤0,05 |
≤0,25 |
≤0,15 |
основа |
≤0,15 |
Гомогенизационный отжиг слитков Д1 проходит в температурном ин тервале 480-500ºС в течение 24-36 часов. Сплав Д1 характеризуется хорошей пластичностью в горячем состоя нии.
Таблица 12 - Типичные механические свойства Д1 в закаленном и соста ренном состоянии [8].
|
Состояние сплава |
Механические свойства на растяжение |
Удар ная вяз кость, МПа |
|||
|
σв, МПа |
σ0,2, МПа |
δ , % |
Ψ, % |
||
|
Свежезакаленный |
338 |
135 |
20,2 |
40,5 |
370 |
|
Естественно состаренный |
425 |
246 |
19,9 |
35,7 |
190 |
|
Искусственно состаренный при следующих температурах и времени выдержки: 100ºС, 25 ч 120ºС, 24 ч 120ºС, 12 ч 140ºС, 8 ч 140ºС, 16 ч 160ºС, 4 ч 160ºС, 6 ч 200ºС, 2 ч 200ºС, 4 ч 250ºС, 1/2 ч 250ºС, 1 ч |
416 414 417 436 417 418 433 427 433 418 403 |
230 231 223 306 287 259 287 336 369 221 311 |
25,3 27,7 28,8 16,9 17,4 23,9 20,9 10,0 7,6 26,3 12,6 |
39,0 37,5 37,9 35,1 35,0 36,4 37,2 31,3 29,5 38,2 32,8 |
210 210 230 130 110 180 170 90 80 240 190 |
Наиболее распростра нены корпуса и гильзы, изготовленные из алюминиевых сплавов типа Д1. Гильзы необходимо закаливать. Внутренняя поверхность гильзы, соприкасающаяся со слитком, должна быть полированной.
Наиболее распространенным способом производства слитков из алю миние вых деформируемых сплавов является полунепрерывное литье с непо средствен ным охлаждением слитка водой. Этот метод характеризуется высо кими скоро стями кристаллизации и обеспечивает получение качественных слитков практи чески всех сплавов.
Для реали зации этих возмож ностей необходима разработка эффективного технологи ческого процесса, начиная от приготовления расплава и заканчивая выходом годного слитка.
Исходными шихтовыми материалами для приготовления алюминиевых деформируемых сплавов служат первичные металлы, вторичные сплавы и лигатуры, отходы литейного производства.
Для приготовления шихты, используемой для кондиционных сплавов, разрешается применять следующие материалы:
Первичный алюминий в виде чушек массой 15 кг, «Т»-образных чушек массой до 2000 кг, алюминиевые слитки, первичные металлы разрешается использовать в шихту, не дожидаясь прибытия на них сертификатов.
Запрещается использовать в шихту без протоколов химического ана лиза или без сертификатов качества лигатуры, переплав со стороны, лома, поступающие в вагонах и контейнерах, а также забракованные по химиче скому составу отходы плавок своего производства.
В качестве освежения первичным алюминием или отходами использу ются:
Шихтовые материалы поступают в цех автомобильным транспортом в стеллажах, мульдах, коробках, стопках, рулонах, россыпью и железнодорож ным транспортом на платформах, в крытых вагонах, полувагонах, контейне рах.
Разгрузка шихтовых материалов из крытых вагонов (алюминий в паке тах, «Т»-образной чушки, катодная медь, цинк, магний, никель в пакетах) производится электропогрузчиками; из по лувагонов (слитки весом 2,5; 8; 10 тонн, «Т»-образная чушка, пакетирован ные и нестандартные лома, пакетированный алюминий, трубы, сыпучие ма териалы) - согласно «Технологической карте загрузки и раз грузки полувагонов и платформ мостовыми кранами на складах и в цехах». Разгрузка непакетированных шихтовых материалов (медь, цинк, магний, чушковый алюминий) производится вручную. Разгрузка ломов и от ходов, поступающих в цех в полувагонах и автомашинах россыпью, произ водится с помощью грейфера или вручную, в зависимости от габаритов от ходов; в пакетированном виде - вручную.
Взвешиванию в шихтовом отделе подлежат все шихтовые материалы , кроме первичного алюминия в виде мелкой и крупнога баритной чушки, вес которых указывается заводом-изготовителем, железно дорожных вагонов с шихтой (кроме оборотных отходов), проходящих взве шивание на железнодорожных весах, и автомобильного транспорта с ломами, отходами и первичными металлами, проходящего взвешивание на автомо бильных весах. Шихта, поступающая в цех в таре, взвешивается вместе с последней. При этом на таре сваркой должны быть нанесены ее номер и масса. Шихта, поступающая в цех россыпью, предварительно разгружается вручную в по рожнюю тару, а затем подвергается взвешиванию.
После взвешивания производится распечатка результатов на само клеящемся отрывном талоне термоленты в двух экземплярах. Один экземп ляр отрывного талона наклеивается на тару, а второй – в журнал учета. От рывной талон содержит: номер накладной; поставщика шихты; массу нетто; массу брутто; массу тары; марку сплава, переплава, лигатуры или группы и сорта отходов, чис того металла; время взвешивания; дату взвешивания.
Алюминий в виде мелкой и крупногабаритной чушки, слитки алюми ния, переплав, лигатуры, отходы металлов, чистые металлы разгружаются, складируются и хранятся на полу шихтового отдела в контейне рах. Складирование бочек с магнием производится в специально отве денном месте, не выше трех ярусов. Через каждые пять бочек нижнего яруса устанавливаются деревянные прокладки сечением не менее 100 х 100 мм по всей длине бочки. Расход бочек производится поярусно, начиная с верхнего ряда. Запрещается расходовать следующий ярус, не закончив предыдущий. Бочки с ярусов снимаются при помощи электропогрузчика и устанавлива ются на пол. Вскрытие бочек производится только на полу.
Все лома и отходы алюминиевых сплавов, поступающие в цех от сто ронних организаций, проверяют на радиоактивность. Запрещается использо вать в шихту лома и отходы с уровнем радиации, превышающим допусти мый.
Задачей расчета шихты является определение количества её компонен тов для получения 1 тонны жидкого расплава [12].
Химический состав сплава 7175 (расчетный) приведен в таблице 13.
Таблица 13 - Расчетный химический состав сплава 7175
|
Содержание основных элементов и примесей, % |
|||||||
|
Основные компоненты |
Примеси |
||||||
|
Zn |
Mg |
Cu |
Cr |
Fe |
Si |
Mn |
Ti |
|
5,4 |
2,3 |
1,5 |
0,19 |
0,15 |
0,04 |
0,03 |
0,025 |
Количество каждого компонента в расплаве определяется по формуле
Эж = Эк ∙1000/100, (1)
где Эк – содержание компонента в шихте по химическому составу;
Эж – содержание компонента в расплаве.
ЭAl= 90,365 ∙ 1000/100 = 903,65 кг;
ЭZn= 5,4 ∙ 1000/100 = 54,0 кг; ЭFe= 0,15 ∙ 1000/100 = 1,5 кг;
ЭMg= 2,3 ∙ 1000/100 = 23,0 кг; ЭSi= 0,04 ∙ 1000/100 = 0,4 кг;
ЭCu= 1,5 ∙ 1000/100 = 15,0 кг; ЭMn= 0,03 ∙ 1000/100 = 0,3 кг;
ЭCr= 0,19 ∙ 1000/100 = 1,9 кг; ЭTi= 0,025 ∙ 1000/100 = 0,25 кг.
Итого: 1000 кг.
С учетом угара, который в сплаве 7175 составляет 1,2%, количество каждого компонента определяется по формуле
Эж*= Эж ∙ (100+1,2)/100. (2)
ЭAl= 903,65 ∙ 101,2/100 = 914,49 кг;
ЭZn= 54,0 ∙ 101,2/100 = 54,65 кг; ЭFe= 1,5 ∙ 101,2/100 = 1,52 кг;
ЭMg= 23,0 ∙ 101,2/100 = 23,28 кг; ЭSi= 0,4 ∙ 101,2/100 = 0,4 кг;
ЭCu= 15,0 ∙ 101,2/100 = 15,18 кг; ЭMn= 0,3 ∙ 101,2/100 = 0,3 кг;
ЭCr= 1,9 ∙ 101,2/100 = 1,92 кг; ЭTi= 0,25 ∙ 101,2/100 = 0,25 кг.
Итого: 1012 кг.
В сплаве 7175 алюминия первичного (в том числе марки А85 -20%, АВч- 80%) при приготовлении должно быть не менее 60%. Берем с запасом 80% первичного алюминия, значит, остальные 20% составляют отходы сплава 7175. Определим весовое количество компонентов, которое вводится в расплав с отхо дами: Qотх = Qш ∙ 20/100, (3)
где Qотх – количество отходов;
Qш – количество шихты.
Qотх = 1012 ∙ 0,2 = 202,4 кг
QAlотх = 914,49 ∙ 0,2 = 182,9 кг;
QZnотх = 54,65 ∙ 0,2 = 10,93 кг; QFeотх = 1,52 ∙ 0,2 = 0,3 кг;
QMgотх = 23,28 ∙ 0,2 =4,66 кг; QSiотх = 0,4 ∙ 0,2 = 0,08 кг;
QCuотх = 15,18 ∙ 0,2 = 3,04 кг; QMnотх = 0,3 ∙ 0,2 = 0,06 кг;
QCrотх = 1,92 ∙ 0,2 = 0,38 кг; QTiотх = 0,25 ∙ 0,2 = 0,05 кг.
Итого: 202,4 кг.
Определим весовое количество основных легирующих компонентов:
Zn = 54,65 – 10,93 = 43,72 кг; Cu = 15,18 – 3,04 = 12,14 кг.
Mg = 23,28 – 4,66 = 18,62 кг; Cr = 1,92 – 0,38 = 1,54 кг.
Лигатурой вводим в шихту хром. Химический состав лигатуры пред ставлен в таблице 14.
Таблица 14 - Химический состав лигатуры Al-Cr.
|
Наименование |
Al |
Ле гир. |
Si |
Fe |
Cu |
Mn |
Mg |
Zn |
Ti |
|
Al-Cr |
96,85 |
1,8-3,0 |
0,15 |
0,35 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,08 |
0,02 |
Рассчитаем весовое количество лигатуры и её составляющих:
QAl-Cr = 1,54 ∙ 100/2,4 = 64,17 кг; QMnAl-Cr = 0,05∙ 64,17/100 = 0,032 кг;
QSiAl-Cr = 0,15∙ 64,17/100 = 0,096 кг; QMgAl-Cr = 0,05∙ 64,17/100 = 0,032 кг;
QFeAl-Cr = 0,35∙ 64,17/100 = 0,225 кг; QZnAl-Cr = 0,08∙ 64,17/100 = 0,051 кг;
QCuAl-Cr = 0,05∙ 64,17/100 = 0,032 кг; QTiAl-Cr = 0,02∙ 64,17/100 = 0,013 кг.
Цинк, магний и медь вводят в шихту чистыми компонентами: медь ка тодная марок М0, М1 по ГОСТ 859-2001; цинк марок Ц0, Ц1 по ГОСТ 3640-94; магний первичный марки Мг90 по ГОСТ 804-93.
Рассчитываем количество чистых компонентов:
Zn = 43,72 – 0,032 =43,69 кг; Mg = 18,62 – 0,032 = 18,59 кг;
Cu = 12,14 – 0,032 = 12,11 кг.
Рассчитаем количество вводимого чистого алюминия:
Al = 1012- 202,4- 64,17- 43,69– 18,59– 12,11 = 671 кг.
Рассчитаем примеси, вводимые с алюминием:
Первичный алюминий марки А85 -134 кг.
Fe = 0,08 ∙ 134/100 = 0,11 кг; Si = 0,06 ∙ 134/100 = 0,08 кг.
Первичный алюминий марки А95 -537 кг.
Fe = 0,025∙ 537/100 = 0,13 кг; Si = 0,02∙ 537/100 = 0,11 кг.
Проверяем количественный состав примесей:
QFe = 0,3 + 0,225 + 0,11 + 0,13 = 0,765 <1,51 кг;
QSi = 0,08 + 0,096 + 0,08 + 0,11 = 0,366 < 0,4 кг;
QMn = 0,06 + 0,032 = 0,092 < 0,3 кг;
QTi = 0,05 + 0,013 = 0,063 < 0,25 кг.
Итоговый состав шихты по расчетам представлен в таблице 15.
Таблица 15 – Состав шихты для сплава 7175
|
Марка |
Вес, кг |
|
|
Чушковый алюминий |
А 85 А 95 |
134 537 |
|
Отходы |
7175 |
202,4 |
|
Лигатура |
Al-Cr |
64,17 |
|
Чистые компоненты |
Zn Mg Cu |
43,69 18,59 12,11 |
|
Итого: |
1012 |
В пересчете, учитывая коэффициент выхода годного (п.5.2 «Расчет за пуска на одну тонну годных слитков») в расчете баланса металла, получаем состав шихты, указанный в таблице 16.
Таблица 16 – Состав шихты для сплава 7175 с учетом коэффициента выхода годного.
|
Марка |
Вес, кг |
|
|
Чушковый алюминий |
А 85 А 95 |
281,74 1129,01 |
|
Отходы |
7175 |
425,53 |
|
Лигатура |
Al-Cr |
134,93 |
|
Чистые компоненты |
Zn Mg Cu |
91,87 39,09 25,47 |
|
Итого: |
2127,66 |
Химический состав сплава АД1 (расчетный) приведен в таблице 17.
Таблица 17 - Расчетный химический состав сплава АД1
|
Содержание примесей, % |
||||||
|
Fe |
Si |
Cu |
Mg |
Zn |
Mn |
Ti |
|
0,25 |
0,2 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
0,02 |
0,015 |
Количество каждого компонента в расплаве определяется по формуле (1):
ЭAl= 99,395 ∙ 1000/100 = 993,95 кг; ЭZn= 0,04 ∙ 1000/100 = 0,4 кг;
ЭFe= 0,25 ∙ 1000/100 = 2,5 кг; ЭSi= 0,2 ∙ 1000/100 = 2,0 кг; ЭMn= 0,02 ∙ 1000/100 = 0,2 кг; ЭCu= 0,04 ∙ 1000/100 = 0,4 кг; ЭTi= 0,015 ∙ 1000/100 = 0,15 кг; ЭMg= 0,04 ∙ 1000/100 = 0,4 кг.
Итого: 1000 кг.
С учетом угара, который в сплаве АД1 составляет 0,75%, количество ка ждого компонента определяется по формуле :
Эж*= Эж ∙ (100+0,75)/100. (4)
ЭAl= 993,95 ∙ 100,75/100 = 1001,4 кг; ЭMn= 0,2 ∙ 100,75/100 = 0,2 кг;
ЭFe= 2,5 ∙ 100,75/100 = 2,52 кг; ЭZn= 0,4 ∙ 100,75/100 = 0,4 кг;
ЭSi= 2,0 ∙ 100,75/100 = 2,02 кг; ЭCu= 0,4 ∙ 100,75/100 = 0,4 кг;
ЭTi= 0,15 ∙ 100,75/100 = 0,15 кг; ЭMg= 0,4 ∙ 100,75/100 = 0,4 кг.
Итого: 1007,5 кг.
В сплаве АД1 первичного алюминия марки А6 при приготовлении должно быть не менее 40%, значит, остальные 60% составляют отходы сплава АД1.
Весовое количество компонентов, которое вводится в расплав с отхо дами, определяется по формуле
Qотх = Qш ∙ 60/100, (5)
где Qотх – количество отходов;
Qш – количество шихты.
Qотх = 1007,5 ∙ 0,6 = 604,5 кг
QAlотх = 1001,4 ∙ 0,6 = 600,84 кг; QMgотх = 0,4 ∙ 0,6 = 0,24 кг;
QFeотх = 2,52 ∙ 0,6 = 1,51 кг; QZnотх = 0,4 ∙ 0,6 = 0,24 кг;
QSiотх = 2,02 ∙ 0,6 = 1,21 кг; QMnотх = 0,2 ∙ 0,6 = 0,12 кг;
QCuотх = 0,4 ∙ 0,6 = 0,24 кг; QTiотх = 0,15 ∙ 0,6 = 0,09 кг.
Итого: 604,5 кг.
Рассчитаем количество вводимого чистого алюминия:
Al = 1007,5- 604,5= 403,0 кг.
Рассчитаем примеси, вводимые с алюминием:
Первичный алюминий марки А6.
Fe = 0,25 ∙ 403,0/100 = 1,01 кг; Si = 0,18 ∙ 403,0/100 = 0,73 кг.
Проверяем количественный состав примесей:
QFe = 1,51+ 1,01 = 2,52 = 2,52 кг; QMg = 0,24 < 0,4 кг;
QSi = 1,21+ 0,73 = 1,94 < 2,02 кг; QCu = 0,24 < 0,4 кг;
QMn = 0,12 < 0,2 кг; QZn = 0,24 < 0,4 кг.
QTi = 0,09 < 0,15кг;
Итоговый состав шихты по расчетам представлен в таблице 18.
Таблица 18 – Состав шихты для сплава АД1
|
Марка |
Вес, кг |
|
|
Чушковый алюминий |
А6 |
403,0 |
|
Отходы |
АД1 |
604,5 |
|
Итого: |
1007,5 |
В пересчете, учитывая коэффициент выхода годного (п.5.2 «Расчет за пуска на одну тонну годных слитков») в расчете баланса металла, получаем состав шихты, указанный в таблице 19.
Таблица 19 – Состав шихты для сплава АД1 с учетом коэффициента выхода годного.
|
Марка |
Вес, кг |
|
|
Чушковый алюминий |
А6 |
512,82 |
|
Отходы |
АД1 |
769,23 |
|
Итого: |
1282,05 |
Химический состав сплава 6082 (расчетный) приведен в таблице 20.
Таблица 20 - Расчетный химический состав сплава 6082
|
Содержание основных элементов и примесей, % |
|||||||
|
Основные компоненты |
Примеси |
||||||
|
Si |
Mg |
Mn |
Cr |
Fe |
Zn |
Cu |
Ti |
|
1,0 |
0,9 |
0,6 |
0,15 |
0,4 |
0,12 |
0,05 |
0,04 |
Количество каждого компонента в расплаве определяется по формуле (1):
ЭAl= 96,74 ∙ 1000/100 = 967,4 кг;
ЭSi= 1,0 ∙ 1000/100 = 10,0 кг; ЭFe= 0,4 ∙ 1000/100 = 4,0 кг;
ЭMg= 0,9 ∙ 1000/100 = 9,0 кг; ЭZn= 0,12 ∙ 1000/100 = 1,2 кг;
ЭMn= 0,6 ∙ 1000/100 = 6,0 кг; ЭCu= 0,05 ∙ 1000/100 = 0,5 кг;
ЭCr= 0,15 ∙ 1000/100 = 1,5 кг; ЭTi= 0,04 ∙ 1000/100 = 0,4 кг.
Итого: 1000 кг.
С учетом угара, который в сплаве 6082 составляет 0,75%, количество каждого компонента определяется по формуле (4):
ЭAl= 967,4 ∙ 100,75/100 = 974,66 кг;
ЭSi= 10,0 ∙ 100,75/100 = 10,08 кг; ЭFe= 4,0 ∙ 100,75/100 = 4,03 кг;
ЭMg= 9,0 ∙ 100,75 /100 = 9,07 кг; ЭZn= 1,2 ∙ 100,75/100 = 1,21 кг;
ЭCu= 0,5 ∙ 100,75/100 = 0,5 кг; ЭMn= 6,0 ∙ 100,75/100 = 6,05 кг;
ЭCr= 0,15 ∙ 100,75/100 = 0,15 кг; ЭTi= 0,4 ∙ 100,75/100 = 0,4 кг.
Итого: 1007,5 кг.
В сплаве 6082 первичного алюминия марки yне ниже А0 при приготов лении должно быть не менее 10%. Берем с запасом 20% первичного алюми ния, значит, остальные 80% составляют отходы сплава 6082.
Весовое количество компонентов, которое вводится в расплав с отхо дами, определяется по формуле
Qотх = Qш ∙ 80/100, (6)
где Qотх – количество отходов;
Qш – количество шихты.
Qотх = 1007,5 ∙ 0,8 =806,0кг
QAlотх = 974,66∙ 0,8 = 779,73 кг;
QZnотх = 1,21 ∙ 0,8 = 0,97 кг; QFeотх = 4,03 ∙ 0,8 = 3,22 кг;
QMgотх = 9,07 ∙ 0,8 = 7,26 кг; QSiотх = 10,08 ∙ 0,8 = 8,06 кг;
QCuотх = 0,5 ∙ 0,8 = 0,40 кг; QMnотх = 6,05 ∙ 0,8 = 4,84 кг;
QCrотх = 0,15 ∙ 0,8 = 0,12 кг; QTiотх = 0,4 ∙ 0,8 = 0,32 кг.
Итого: 806,0 кг.
Определим весовое количество основных легирующих компонентов:
Si = 10,08 – 8,06 = 2,02 кг; Mn = 6,05 – 4,84 = 1,21 кг.
Mg = 9,07 –7,26 = 1,81 кг;
Лигатурой вводим в шихту марганец. Химический состав лигатуры представ лен в таблице 21.
Таблица 21 - Химический состав лигатуры Al-Mn.
|
Наименование |
Al |
Легир. |
Si |
Fe |
Cu |
Cr |
Mg |
Zn |
Ti |
|
Al-Mn |
88,42 |
9,0-12,0 |
0,15 |
0,35 |
0,05 |
0,03 |
0,05 |
0,08 |
0,02 |
Рассчитаем весовое количество лигатуры и её составляющих:
QAl-Cr = 1,21∙ 100/10,5 = 11,52 кг; QCrAl-Cr = 0,03∙ 11,52 /100 = 0,003 кг;
QSiAl-Cr = 0,15∙ 11,52 /100 = 0,017 кг; QMgAl-Cr = 0,05∙11,52 /100 = 0,006 кг;
QFeAl-Cr = 0,35∙11,52 /100 = 0,040 кг; QZnAl-Cr = 0,08∙ 11,52 /100 = 0,009кг;
QCuAl-Cr = 0,05∙ 11,52 /100 = 0,006 кг; QTiAl-Cr = 0,02∙11,52 /100 = 0,002 кг.
Кремний и магний вводят в шихту чистыми компонентами. Рассчиты ваем количество чистых компонентов:
Si =2,02– 0,017 = 2,0 кг; Mg =1,81– 0,006 = 1,8кг.
Рассчитаем количество вводимого чистого алюминия:
Al = 1007,5- 806,0- 11,52- 2,0–1,8 = 186,18 кг.
Рассчитаем примеси, вводимые с алюминием:
Берём первичный алюминий марки А35 кг.
Fe = 0,35 ∙186,18 /100 = 0,65 кг; Si = 0,30 ∙186,18 /100 = 0,56 кг.
Проверяем количественный состав примесей:
QFe = 3,22 + 0,04 + 0,65 = 3,91< 4,03 кг; QTi = 0,32 + 0,002 = 0,322 < 0,4 кг;
QCu = 0,4+ 0,006 = 0,406 < 0,5 кг; QZn = 0,97 + 0,009 = 0,979 < 1,21 кг;
QCr = 0,12 + 0,003 = 0,123 < 0,15 кг.
Итоговый состав шихты по расчетам представлен в таблице 22.
Таблица 22 – Состав шихты для сплава 6082
|
Марка |
Вес, кг |
|
|
Чушковый алюминий |
А35 |
186,18 |
|
Отходы |
6082 |
806,0 |
|
Лигатура |
Al-Mn |
11,52 |
|
Чистые компоненты |
Si Mg |
2,0 1,8 |
|
Итого: |
1007,5 |
В пересчете, учитывая коэффициент выхода годного (п.5.2 «Расчет за пуска на одну тонну годных слитков») в расчете баланса металла, получаем состав шихты, указанный в таблице 23.
Таблица 23 – Состав шихты для сплава 6082 с учетом коэффициента выхода годного.
|
Марка |
Вес, кг |
|
|
Чушковый алюминий |
А35 |
308,0 |
|
Отходы |
6082 |
1333,35 |
|
Лигатура |
Al-Mn |
19,04 |
|
Чистые компоненты |
Si Mg |
3,3 2,98 |
|
Итого: |
1666,67 |
Для дальнейшей разработки технологического процесса необходимо выбрать тип печи [13]. Печи для плавки алюминиевых сплавов должны от вечать ряду требований:
Всем вышеперечисленным показателям в наибольшей степени отвечает печь газовая пламенная отражательная. Печь состоит из следующих основных частей: рабочего пространства, сжигающих устройств и установки для использования тепла отходящих продуктов горения – рекуператора [14]. Рабочее пространство и реку ператор соединены вертикальными дымоотводами – опусками.
При рекуперации тепла на плавильной печи емкостью 40 тонн, обогре ваемой природным газом, при подогреве воздуха до 400-500ºС расход газа на тонну металла снижается примерно на 20-30%.
Особое внимание уделяется футеровке рабочего пространства печи. В качестве футеровки используют следующие материалы:
Стенки ванны футеруют высокоглиноземистым кирпичом с содержа нием А10 62%. Подину печи выкладывают в несколько слоев: сначала кладут шамот, на него насыпают магнезитовый порошок, а рабочий слой подины укладывают магнезитовым кирпичом.
Так как на подину печи загружается твердая шихта больших габаритов, то ее выкладывают из блоков больших размеров, что повышает стойкость подины до 1000 и более плавок.
Недостатками отражательных печей является повышенный процент угара металла (5%) и местный перегрев. Трудность тщательного перемеши вания расплава затрудняет получение однородного распределения легирую щих компонентов и качественного рафинирования.
Таблица 24 – Техническая характеристика рекуператорной печи.
|
Наименование |
Единица из мерения |
Числовая величина |
|
Емкость ванны |
т |
40 |
|
Температура сплава на выдаче |
ºС |
714-740 |
|
Время плавки |
ч |
4,5 |
|
Время цикла |
ч |
8 |
|
Производительность печи по расплаву |
кг/ч |
8900 |
|
Технологическая производительность печи |
кг/ч |
5000 |
|
Топливо (природный газ), Q |
ккал/м3 |
10300 |
|
Расход газа за период плавки |
м3/ч |
650 |
|
Удельный расход газа |
м3/т |
80 |
|
Расход воздуха для горения |
м3/ч |
8125 |
|
Температура подогретого воздуха |
ºС |
400 |
|
Площадь поверхности металла |
м2 |
25,2 |
|
Количество горелок |
шт |
8 |
|
Производительность вентилятора |
м3/ч |
20000 |
|
Тепловыделения в цех |
ккал/ч |
850000 |
|
Давление у поверхности металла |
мм.вод.ст. |
0,1 |
|
Давление сжатого воздуха для подъема |
атм. |
3-4 |
|
Объем насадки рекуператора |
м3 |
36 |
Перед загрузкой печи шихтой для очередной плавки печь очищают от шлака и других загрязнений с обязательной уборкой шлака из кармана, по дины, откоса и порога печи.
Промывка печи производится при переходе с одного сплава на другой, отличающийся от предыдущего по химическому составу, а также при возоб новлении работы на агрегате после замены подины или капитального ре монта.
Промывная плавка готовится на чушковом алюминии, отходах алюми ния и отходах сплавов последующей плавки.
Порядок загрузки шихты впечь следующий:
Шихта загружается в печь при помощи мульдозавалочного крана в мульдах, поддонах [12].
Загрузка шихты в печь производится бадьями при температуре под сводом печи 720-820ºС. Если температура под сводом печи перед загрузкой превышает 820ºС, следует перевести горелки в режим контрольного факела, т.е. открыть окно печи. При этом свод печи должен быть закрыт [15]. Далее необ ходимо остудить печь до температуры, не превышающей 820ºС, после чего отвести свод и произвести загрузку печи шихтой.
При проведении плавки строго контролируется температура жидкого металла. Она не должна превышать допустимой для каждого сплава темпера туры (таблица 25).
Таблица 25 – Температурный режим приготовления плавки для сплавов 7175, АД1, 6082.
|
Сплав |
Температура от бора проб на экс пресс анализ, ºС |
Верхний предел температуры ме талла в печи,ºС |
Температура сплава перед сли вом в миксер,ºС |
|
7175 |
730 |
760 |
730-750 |
|
АД1 |
720 |
760 |
720-740 |
|
6082 |
730 |
760 |
720-740 |
В начальный период плавления температура регулируется по темпера туре отходящих газов. При появлении в кармане печи расплавленного ме талла достаточного уровня устанавливается термопара, и по истечении 3-5 минут регулирование печи переключается с температуры отходящих газов на температуру расплава.
После начала оплавления шихты рекомендуется покрывать ее флюсом из расчета 0,5% к массе шихты. После полного расплавления шихты и дос тижения расплавом температуры 710ºС расплав выдерживается в течение 7-10 минут, а затем с поверхности расплава, без перемешивания, производится съем шлака. После снятия шлака производится перемешивание расплава при помощи газодинамического насоса (ГДИН). Далее, при достижении темпера туры 730ºС производится присадка магния и введение чушкового цинка при помощи мульдовой коробки в верхние слои ванны печи с замешиванием в расплав. Затем с помощью титановой ложки отбирается проба расплавлен ного металла на экспресс-анализ для определения возможности слива плавки в миксер.
После получения результатов анализа производится рафинирование расплава печи, доводка химического состава.
Ввиду увеличенной активности алюминия и ряда легирующих элемен тов промышленная технология плавки и литья алюминиевых сплавов не обеспечивает получения чистых заготовок. В заготовках в том или ином ко личестве вселда присутствуют неметаллические включения (окислы, кар биды, нитриды, сульфиды, газ, шлаковые и флюсовые включения, кусочки кладки печи и т.д).
4.3.4.1Рафинирование расплавов флюсами
Механизм очистки от взвешенных включений при помощи флюсов ос нован на извлечении их из расплава за счет адсорбции, растворения или хи мического взаимодействия с расплавленными солями. Эффективность очи стки достигается лишь в том случае, когда флюсы смачивают неметалличе ские включения лучше, чем металл. В результате смачивания размер вклю чений увеличивается и они осаждаются или всплывают. Часть включений удаляется также вследст вие флотирующего действия пузырьков пара, образующегося в процессе дис социации составляющих флюса [16].
Состав флюсов, применяемых при плавлении из расчета 3 кг на 1 тонну расплава: 30% NaCl, 47% KCl, 23% криолита .
Практика рафинирования флюсами состоит в следующем. Операцию рафинирования делят на два этапа. Сначала часть флюса наносят на поверх ность расплава и замешивают в него. Перемешивание ведут до прекращения взаимодействия между металлом и флюсом. Вторую часть флюса вводят в расплав при помощи колокольчика погружением его на дно ванны.
4.3.4.2 Очистка продувкой газами
Очистка продувкой газами основана на двух процессах: диффузии растворенного газа в пузырьки продуваемого и флотирующего и адсорбирующего действия их по отношению к неметаллическим включениям и мельчайшим газовым пузырь кам.
Дегазацию алюминиевых сплавов проводят смесью из 20% азота и 80% хлора. Рафинирование проводят через ра бочее окно печи тремя металлическими трубками. Давление смеси 2-3 кгс/см2. Важным условием такого рафинирования является 10-15-минутная выдержка после продувки. Она необходима для всплытия мелких пузырьков. Затем с расплава снимается шлак. После выдержки отбирают пробы на газо насыщенность. Отбор производится титановой ложкой на глубине не менее 150 мм от поверхности расплава. При газосодержании выше требуемого сплав рафинируется повторно. После достижения необходимого уровня газов плавка переливается в миксер.
Время от конца процесса рафинирования до начала перелива плавки в миксер должно составлять не более 1,5 часа, время от начала загрузки шихты до начала слива в миксер – не более 14 часов.
Итак, технологические показатели расхода времени и металла при при готовлении расплава показаны в таблице 26.
Таблица 26 – Технологические потери металла и времени при плавле нии и очистке расплавов.
|
Марка сплава |
Угар ме талла, % |
Металл в шлаке, % |
Сплесы, % |
Время ра финирова ния, мин |
Время от стоя, мин |
|
7175 |
1,2 |
0,8 |
0,5 |
45 |
60 |
|
АД1 |
0,75 |
0,7 |
0,5 |
10 |
30 |
|
6082 |
0,75 |
0,7 |
0,5 |
30 |
45 |
Перед переливом плавки в миксер с поверхности расплава удаляется шлак. Перелив плавки в миксер производится по лотку. Перед началом про цесса перелива необходимо удостовериться в соответствии температуры ме талла в печи с температурой перелива в миксер.
Качество расплава во многом зависит от литейных миксеров. Их атмо сфера должна содержать минимальное количество водяных паров. Глубина ванны должна быть по возможности большая. Необходимую температуру нужно поддерживать с большой точностью, а перепад температур по объему расплава должен быть минимальным [17].
В этой связи целесообразным является применение газовых пламенных или вакуумных миксеров. Для обогрева газовых миксеров, как правило, приме няют инжекционные горелки. В целях равномерного прогрева ванны и созда ния избытка тепловой мощности, необходимой для поднятия температуры металла, вдоль боковых стенок устанавливают ряд горелок небольшой про изводительности. Горелки устанавливают под углом с направлением вверх, под свод, что исключает воздействие факела на поверхность расплава.
Тепловую нагрузку регулируют по температуре металла. Внедрение автоматизации позволило получить колебание температур в пределах 10-14ºС. При этом температура поверхности ванны не поднимается выше 725-730ºС. Перепад температур по зеркалу ванны составляет 8ºС, а максималь ный градиент температур находится в пределах 15-25ºС.
Корпус газового миксера изготовлен из стальной обшивки, усиленной стальными прокатными профилями. Изнутри миксер футерован огнеупор ными и теплоизоляционными материалами. Свод миксера плоский, выполнен из огнеупорного кирпича с заливкой жаростойким бетоном. Для выхода про дуктов сгорания в миксере предусмотрен канал дымоудаления в своде мик сера. Также с задней стороны миксера предусмотрены 4 двери, предусмот ренные для обработки и рафинирования расплава, снятия шлака, осмотра и чистки самого миксера.
Рисунок 11 – Газовый пламенный миксер.
После каждого слива металла миксер должен быть очищен от шлака с помощью гребков. При работе агрегата на одной марке сплава разрешается оставлять в миксере расплав предыдущей плавки количеством не более 8 тонн.
Слив «насухо» проводится в следующих случаях:
В начале и конце литья производится отбор проб на экспресс-анализ. Металл, сливаемый из миксера «насухо», является промывкой. Промывной металл выдерживается в миксере не менее 3 часов при температуре 700-730ºС с обязательным перемешиванием через ка ждый час. При сливе ме талла «насухо» разрешается отливать последние порции в слитки, увеличив их длину на 1,5 метра.
Капитальная чистка миксеров и доливочных печей от наростов шлака производится в холодном или горячем состоянии с помощью шлакоубороч ной машины (ШУМ), гребков, пик и пневмоинструмента один раз в месяц во время остановки агрегата на планово-производственный ремонт (ППР) или по указанию старшего мастера отдела литья.
В миксере разрешается проводить подшихтовку первичными метал лами (Al, Mg, Zn) и лигатурами в количестве до 200 кг.
После отливки слитков каждой плавки поверхность остатка расплава в миксере, стены и карманы миксера должны быть очищены от наростов шлака.
Перед переливом плавки миксер должен быть разогрет в автоматическом режиме нагрева согласно температурному заданию под сводом. Температур ное задание под сводом миксера устанавливается на 100ºС выше верхнего предела температуры литья.
Температура расплава в миксере измеряется на уровне летки термопарой ХА в защитном чехле по ГОСТ 6616-74.
По истечении 10 минут после перелива металла в миксер с поверхности расплава собирается шлак к порогу, который затем отводится гребком на по рог рабочего окна миксера, выдерживается 5-8 минут и сбрасывается на сухую площадку или в лайбу перед рабочими окнами миксера.
После снятия шлака сплав рафинируется смесью аргон + 5% хлора по ГОСТ 10157-79 с влажностью не более 0,03 г/м3 в течение 45 минут. Целью рафинирования является очистка расплава от взвешенных включений и дега зация. температура начала рафинирования должна быть в пределах темпера туры литья + 20º. После операции рафинирования с поверхности расплава повторно сни мается шлак и дается отстой.
К литейным машинам предъявляют следующие требования: простота и надежность конструкции; высокая производительность; обеспечение получения качественного литья с высоким выходом годного [18].
Литейные машины состоят из механизма движения (поддона) и кри сталлизатора. Поддон передвигается с помощью тросов и лебедки. Каждая машина имеет индивидуальный привод, расположенный в приямке. При ра бочем ходе машины обеспечивается регулирование скорости литья слитков, а также быстрый подъем и опускание поддона. Порядок установки литейной оснастки следующий: поддон устанавливается на литейной машине и фикси руется. Подкристаллизаторная плита устанавливается на литейный стол го ризонтально по уровню. Кристаллизатор устанавливается в отверстие под кристаллизаторной плиты на двух поворотных плитах, которые в момент вы грузки слитков поворачиваются с помощью гидравлического цилиндра и ус танавливаются в вертикальное положение.
Недостатком машины является сравнительно быстрый выход из строя тросов, также не предусмотрена механизированная выгрузка слитков.
Кристаллизатор - основной элемент литейной оснастки. Для литья слитков из сплавов 7175, АД1, 6082 будем применять кристаллизаторы скольжения. Эти кристаллизаторы открыты с обеих торцевых сторон, и сли ток в них перемещается под действием собственной массы. Кристаллизатор состоит из двух основных частей: корпуса и гильзыСмазку гильз проводят до начала литья маслом вапор – Т.
Вода к кристаллизатору подводится при помощи штуцеров, соединен ных шлангами с системой водооборота. Обычно для подвода воды к кристаллизатору применяют штуцеры диаметром от1 до 2 дюймов. Число их на один кристаллизатор может колебаться от 1 до 4 в зависимости от диаметра слитка, диаметра штуцера и количества и площади отверстий в нижней части кристаллизатора. Шаг между отверстиями принимают от 4 до 10 мм в зависимости от диаметра слитка.
При отливке полых слитков допускается эксцентриситет осей конуса и нижней части в пределах 2,0 мм. Пояс охлаждения водой внутренней по верхности слитка должен быть на уровне пояса охлаждения наружной по верхности или выше, но не более, чем на 10 мм. Подача металла осуществля ется в середину стенки слитка. Допускается отклонение на 1/5 толщины слитка.
При отливке сплошных слитков литейная оснастка устанавливается так, чтобы подача металла осуществлялась в центральную зону слитка.
Для обеспечения качественного литья с высокими выходами годного слиток должен опускаться со строго постоянной скоростью во все время ли тья. Движение слитка должно быть плавным, без проскоков и остановок.
Рисунок 12 – Вакуумный миксер, раздача металла в кристаллизатор.
Таблица 27 – Технические характеристики литейной машины
|
Наименование характеристики |
Числовая величина |
|
Наибольшая масса отливаемых слитков, т |
40 |
|
Габариты литейной платформы в плане, мм |
2800х2800 |
|
Диаметр отливаемых слитков, мм |
в пределах габаритов литейной платформы |
|
Скорость отливки, мм/мин |
8 – 210 |
|
Количество одновременно отливаемых слитков, шт |
не ограничено |
При завершении обработки расплава производится подача расплава из миксера в кристаллизатор через летки, изготовленные из шамота. Рас ход металла регулируют стальным ло миком . От летки расплав по открытому желобу подается к кристаллиза тору. На пути от летки до кристаллизатора не допускаются перепады и бур ление металла. Большое значение имеет поддержание постоянного уровня расплава в кристаллизаторе в процессе литья. Регулировка его проводится автоматически.
При литье нескольких слитков с использованием одной летки металл подают сначала в распределительную коробку, а затем в кристаллизаторы. Число отверстий для подачи расплава из коробки в слиток должно быть таким, чтобы расплав равномерно распределялся по всему се чению слитка. Наиболее распространены распределительные коробки, футе рованные теплоизоляционным картоном. Всю литейную оснастку перед литьем тщательно просу шивают.
Сплав 7175 имеет наиболее низкие литейные свойства по сравнению с остальными алюминиевыми сплавами. При отливке слитков из сплава 7175 на начальном этапе производится подлив жидкого алюминия в кристаллизатор для образования донной части слитка, которая служит «замком» для слитка, предотвращая растрескивание. Также проводят самоотжиг литниковой части слитка. До на чала литья на поддон в кристаллизаторе, заливают расплав алюминия на высоту 30-40 мм. Расплаву алюминия дают затвердеть на 30-40%, после чего начинают литье основного сплава. Самоотжиг литниковой части слитка осуществляют следующим образом: после прекращения подачи металла слиток опускают на 2/3высоты кристаллизатора. Затем отключают подачу воды и останавливают литейную машину. При этом кристаллизация последних порций металла происходит без интенсивного отбора тепла, и верхняя часть слитка разогревается до нужной температуры. Для сплавов АД1 и 6082 подлив в донную часть осуществляется метал лом собственного сплава.
При литье важными параметрами являются скорость литья и темпера тура расплава. Увеличение скорости литья должно сопровождаться сниже нием температуры расплава в миксере, и наоборот. Температуру расплава в миксере поднимают на 50-100ºС выше температуры ликвидуса.
Технологические режимы литья указаны в таблице 28 [1].
Таблица 28 – Технологические режимы литья слитков из сплавов 7175, АД1, 6082
|
Марка сплава |
Диаметр слитка, мм |
Вы сота кри стал лиза тора, мм |
Техно логиче ская ско рость литья, мм/мин |
Количе ство од новре менно отливае мых слитков, шт |
Темпе ратура литья, ºС |
Давление воды, am |
|
|
перед вводом в кристал лизатор |
перед вводом в стер жень |
||||||
|
7175 |
635 |
180 |
14 |
2 |
720-740 |
0,5-1,2 |
- |
|
АД1 |
480 |
180 |
75 |
3 |
710-730 |
0,8-1,0 |
- |
|
6082 |
789х350 |
180 |
34 |
1 |
690-710 |
0,6-1,0 |
0,4-0,8 |
Выход на технологическую скорость осуществляется в автоматическом режиме при помощи регулятора начальной скорости литья и расхода охлаж дающей жидкости.
Процесс модифицирования представляет собой операцию по добавле нию в сплав специальных компонентов, которые придают ему необходимые свойства. В основном, целью модифицирования является повышение у спла вов прочностных и пластических свойств, а также измельчение зерна.
Модификатором служит титан, при добавлении кото рого в количестве 0,002-0,005% происходит измельчение зерна. Присадка ти тана осуществляется во время литья подачей лигатурного прутка Al-Ti-B в промежуточный канал. Подача прутка осуществляется специальным разма тывающим устройством с определенно заданной скоростью. Такой метод дает ряд преимуществ: равномерное распределение присаживаемых компо нентов по объему расплава и максимальное использование свойств модифи катора.
Сущность метода состоит в пропускании жидкого расплава через фильтр, изготовленный из нейтральных или активных по отношению к ме таллу материалов. При этом взвешенные включения задерживаются меха нически или в результате физического или химического взаимодействия с ма териалом фильтра.
В нашем случае при литье фильтрацию расплава производят с помо щью пенокерамического фильтра (ПКФ). ПКФ устанавливают перед кри сталлизатором, а фильтрацию производят непосредственно во время слива расплава из миксера в кристаллизатор. Также для фильтрации при сливе плавки из миксера используют специальную стеклосетку. Схема фильтрации с помощью ПКФ показана на рисунке 11.
Рисунок 13 – Схема процесса фильтрации через пенокерамический фильтр.
Рисунок 14 – Схема процесса фильтрации через пенокерамический фильтр.
Гомогенизация слитков позволяет устранить или уменьшить денд ритную ликвацию, повысить способность материала к горячему и холодному деформированию, улучшить механические свойства полуфабрикатов, а также снять внутренние напряжения, т.е. приводит к большей химической и струк турной однородности литого сплава.
Печи для гомогенизации алюминиевых сплавов должны отвечать ряду требований: иметь высокую производительность; обеспечить удобство за грузки и выгрузки тяжелых садок, имеющих в период выгрузки высокую температуру; обеспечивать равномерность скорости нагрева.
Практически все печи гомогенизации строят по одной тепловой схеме – с принудительной циркуляцией теплоносителя (воздух), подогреваемого в электрокалориферах. Различают шахтные вертикаль ные печи (колодцы) и печи с выкатным подом.
Слитки из сплавов 7175 и 6082 гомогенизируют в электрических ко лодцах гомогенизации. Колодцы гомогенизации не требуют промежуточной кантовки слитков в случае непосредственной перегрузки их из литейных ма шин и позволяют сравнительно просто захватывать и выгружать слитки из нагретой печи без ее охлаждения. Это имеет особое значение для слитков крупных размеров. Максимальная садка колодцев гомогенизации составляет 60 тонн.
Слитки из сплава АД1, если из них изготавливаются детали ответст венного назначения, обрабатывают в печах гомогенизации с выкатным по дом. Максимальная садка печи 40 тонн. На под этих печей можно укладывать слитки и стеллажи любых размеров и конфигураций. Загрузка и выгрузка садки имеет то удобство, что выкатной под находится на уровне пола цеха и свободна для подхода со всех сторон.
В таблицах 29, 30 и 31 представлены режимы термообработки, характе ристики шахтного колодца и печи гомогенизации слитков из сплавов 7175, АД1 и 6082 соответственно.
Таблица 29 – Рекомендуемые режимы гомогенизации слитков [1].
|
Марка сплава |
Температурный интервал гомогенизации, ºС |
Длительность выдержки, ч |
|
7175 |
450-465 |
36 |
|
АД1 |
610-630 |
6 |
|
6082 |
500-520 |
18 |
Таблица 30 – Технические характеристики колодца гомогенизации.
|
Наименование характеристики |
Числовая величина |
|
Количество колодцев в блоке, шт |
4 |
|
Максимальная температура нагрева, ºС |
560 |
|
Установленная мощность колодца, кВт |
1080 |
|
Максимальная садка из круглых слитков, т |
10 |
|
Напряжение питания, В |
500 |
|
Количество зон в колодце, шт |
4 |
|
Номинальный ток фазы нагревателей зоны, А |
180 |
|
Мощность фазных нагревателей зоны, кВт |
270 |
|
Количество вентиляторов в зоне, шт |
1 |
|
Тип вентилятора |
Ц9-55 №10 |
|
Производительность вентилятора, м3/ч |
57000 |
|
Частота вращения вентилятора, об/мин |
630 |
|
Мощность электродвигателя вентилятора, кВт |
40 |
|
Скорость воздуха в рабочем пространстве колодца, м/с |
11-12 |
Таблица 31 – Технические характеристики печи гомогенизации.
|
Наименование характеристики |
Числовая величина |
|
Размер рабочего пространства печи, мм: длина ширина высота |
10,7 4,2 1,6 |
|
Максимальная температура нагрева, ºС |
650 |
|
Исполнение печи |
левое |
|
Максимальная садка из круглых слитков, т |
40 |
|
Напряжение питания, В |
500 |
|
Термическая мощность печи, кВт |
1650 |
|
Номинальный ток фазы нагревателей зоны, А |
180 |
|
Мощность фазных нагревателей зоны, кВт |
270 |
|
Количество зон |
6 |
|
Тип вентилятора |
Ц9-55 №10 |
|
Производительность вентилятора, м3/ч |
56100 |
|
Частота вращения вентилятора, об/мин |
630 |
|
Мощность электродвигателя вентилятора, кВт |
40 |
|
Скорость воздуха в рабочем пространстве печи, м/с |
5 |
|
Тепловыделение в цех, ккал/час |
200000 |
Контроль над процессом гомогенизации ведется по температуре рабо чего пространства печи стационарными термопарами, установленными в каж дой нагревательной зоне печи. Отсчет времени выдержки начинается с мо мента достижения нижнего предела температуры гомогенизации. Если во время выдержки произошло отклонение одной или более зон ниже нижнего предела температуры гомогенизации, то время процесса увеличивается на время, в течение которого температура была ниже температурного интервала гомогенизации.
Резка заготовок на мерные заготовки производится на специальных ли ниях. Для слитков сплавов, склонных к растрескиванию, перед механической обработкой необходимо произвести гомогенизацию.
Резка слитков идет согласно сменному заданию. Слитки режутся без раскроя по заданию длин заготовок в карте плавки (см. приложение Б). Резка слитков на мерные заготовки начинается с литника. Резка идет с применением смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) .
Длины отрезаемых концов, ширина резов, размеры темплетов в зависи мости от марки сплава приведены в таблице 32.
Таблица 32 – Длины отрезаемых концов, ширина резов, размеры выре заемых темплетов из сплавов 7175, АД1, 6082.
|
Марка сплава |
Размеры слит ков, мм |
Длина отрезаемых кон цов, мм |
Ширина реза, мм |
Толщина темплетов, мм |
|
|
литник |
донник |
||||
|
7175 |
635х1450 |
300 |
350 |
20 |
30 |
|
АД1 |
480х1600 |
120 |
200 |
20 |
30 |
|
6082 |
789х350х1200 |
300 |
350 |
20 |
40 |
Отбор темплетов идет в следующем порядке:
Заготовки, требующие обточки или расточки направляются по рольган гам к линии механической обработки.
Для сплава 7175 линия обработки состоит из отрезного станка модели МП6-716, обточного станка модели КЖ1614ОФI и торцефрезерного станка модели КЖ 6905.
Линия механической обработки для сплава АД1 состоит из отрезного станка мод. МП6-716 и торцефрезерного станка мод. КЖ 6905.
Для сплава 6082 линия обработки состоит из отрезного станка мод. МП6-716, обточного станка мод. КЖ1614ОФI, расточного станка мод. КЖ-1904 и торцефрезерного станка мод. КЖ 6905.
Рисунок 15 – Слиток после механической обработки.
Характеристики указанных станков приведены в таблицах 33-36 соот ветственно их перечислению.
Таблица 33 – Станок отрезной модели МП6-716.
|
Наименование характеристики |
Числовое значение |
|
Габаритные размеры станка, мм длина ширина высота |
4430 8600 3130 |
|
Масса станка, кг |
20000 |
|
Диаметр разрезаемых слитков, мм |
500-850 |
|
Регулирование подачи |
бесступенчатое |
|
Подача бабки пильного диска, мм/мин |
90-1000 |
|
Частота вращения шпинделя, об/мин |
184 |
|
Скорость резания, м/мин |
1200 |
|
Наибольшая длина хода бабки пильного диска, мм |
900 |
|
Длина отрезаемой заготовки, мм |
550-1800 |
|
Скорость отвода бабки пильного диска, мм/мин |
2500 |
|
Производительность, шт/час |
15 |
Таблица 34 – Станок расточной модели КЖ 1904.
|
Наименование характеристики |
Числовая величина |
|
Диаметр обрабатываемого изделия, мм наибольший наименьший |
860 380 |
|
Диаметр растачивания, мм наибольший наименьший |
650 300 |
|
Длина обрабатываемого изделия, мм наибольшая наименьшая |
1800 550 |
|
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг |
2500 |
|
Частота вращения шпинделя, об/мин |
300-1500 |
|
Рабочая подача, мм/мин |
200-1000 |
|
Регулирование |
бесступенчатое |
|
Разностенность,мм |
до 0,4 |
|
Шероховатость обработки Rz, мкм |
20 |
|
Наибольшая глубина резания, мм |
до 20 |
|
Производительность, шт/час |
8-12 |
Таблица 35 - Станок обточной мод. КЖ 1614ОФI.
|
Наименование характеристики |
Числовое значение |
|
Диаметр обрабатываемого изделия, мм: наибольший наименьший |
860 400 |
|
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг |
3500 |
|
Точность позиционирования, мкм |
50 |
|
Частота вращения шпинделя, об/мин |
120-590 |
|
Регулирование |
бесступенчатое |
|
Рабочая подача, мм/мин |
406-312 |
|
Усилие зажима, тс |
100 |
|
Габаоиты станка, мм длина ширина высота |
11500 7000 5350 |
|
Длина устанавливаемых заготовок, мм наибольшая наименьшая |
2000 500 |
|
Производительность, шт/час |
15 |
Таблица 36 - Станок торцефрезерный мод. КЖ -6905.
|
Наименование характеристики |
Числовое значение |
|
Диаметр обрабатываемого изделия, мм: наибольший наименьший |
1100 480 480 |
|
Длина обрабатываемого изделия, мм: наибольшая наименьшая |
2000 500 |
|
Длина при двухсторонней обработке, мм |
1000-2000 |
|
Частота вращения шпинделя, об/мин |
585 |
|
Подача, мм/мин |
1000 |
|
Наибольший осевой ход шпинделя, мм |
525 |
|
Наибольший ход автоматического калибра, мм |
70 |
|
Наибольший ход стола, мм |
2000 |
|
Наибольший ход зажимной призмы, мм: правой левой |
360 470 |
|
Диаметр фрезы, мм |
1300 |
|
Косина реза, мм |
0,4-0,7 |
|
Отклонение по длине изделия, мм |
±(8-10) |
|
Шероховатость обработки, Rz, мкм |
- 20 |
|
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг |
4500 |
|
Производительность, шт/час |
12-20 |
Слитки предъявляются контролеру участка технического контроля (УТК) на сдаче. Каждый слиток подвергают контролю качества поверхности и размеров. При арбитражной проверке контролю размеров и качества по верхности подвергается каждый слиток, проверке кривизны не менее 10% слитков от каждой партии, контролю химического состава и внутренних де фектов не менее 3%. Содержание водорода в расплаве при литье слитков оп ределяют периодически, но не менее одного определения в сутки из каждой разливочной печи. Результаты указываются в документе о качестве, удосто веряющем качество слитков. При получении удовлетворительных результа тов испытаний хотя бы по одному из показателей, по нему ведут повторное испытание на удвоенном количестве образцов, взятой из той же плавки.
В таблице 37 приведены требования, предъявляемые к готовым слит кам.
Таблица 37 – Нормы допустимых дефектов в слитках из сплавов 7175, АД1, 6082
|
Сплав |
Назначение |
Размер допустимых дефектов в поперечине и их количество, не более |
|||||
|
Шлак, окис ные плены |
Светлые пятна |
Интерметаллиды |
|||||
|
мм2 |
шт |
мм2 |
шт |
мм2 |
шт |
||
|
7175 |
Экспорт |
не допускаются |
|||||
|
АД1 |
Для прессования профилей и прут ков, ковки и штам повки |
0,5 |
3,0 |
10,0 |
6,0 |
- |
- |
|
6082 |
Экспорт |
не допускаются |
К слиткам из алюминиевых сплавов предъявляют следующие требова ния и контролируют: химический состав; размер слитка (длина, поперечные размеры , кривизна); поверхность на наличие окислов, трещин; контроль макроструктуры на наличие шлаков, окисных включе ний, интерметаллидов, крупного зерна; содержание водорода.
Контроль качества производится: визуально, химическими анализами, травлением микрошлифа, ультразвуковым исследо ванием.
Контроль качества металла производится металлографической лабо раторией по изломам с по мощью измерительной линейки по ГОСТ 427-75.
Контроль качества слитков проводят следующим образом:
В проектируемом цехе производятся сплошные и полые слитки круг лого се чения из сплавов 7175, АД1, 6082. Их классификация представлена в таблице 38.
Таблица 38 - Размеры слитков в проектируемом цехе.
|
Сплав |
Внешний диа метр слитка D, мм |
Внутренний диаметр слитка d, мм |
Длина слитка L, мм |
Программа вы пуска, тонн/год |
|
7175 |
635 |
- |
1450 |
20000 |
|
АД1 |
480 |
- |
1600 |
30000 |
|
6082 |
789 |
350 |
1200 |
25000 |
Создание поточного производства при полунепрерывном литье обеспе чива ется характером используемого оборудования, механизацией всех транспортных операций, а также характером самой продукции.
Продукция проектируемого цеха носит характер заготовительной и да лее идет на обработку и получение из неё необходимых полуфабрикатов и изделий в цехах обработки металлов давлением.
Производство в цехе является крупносерийным, так как оно характери зуется относительно ограниченной номенклатурой продукции с переналад кой оборудо вания при переходе с одной операции на другую.
Технологический процесс изготовления слитков состоит из следующих опе раций:
Трудоёмкость производства по всем операциям приведена в таблице 39.
Таблица 39 - Распределение трудоемкости работ на одну тонну годного в нормочасах.
|
Сплав |
Подго товка шихты |
По дача шихты |
Плав ление |
Ли тьё |
Чи стка мик сера |
Гомоге-низация |
Резка |
Сдача |
|
|
7175 |
0,724 |
0,322 |
0,317 |
0,188 |
1,13 |
0,084 |
0,405 |
0,201 |
3,37 |
|
АД1 |
0,724 |
0,322 |
0,317 |
0,188 |
1,13 |
0,084 |
0,42 |
0,201 |
3,39 |
|
6082 |
0,724 |
0,322 |
0,317 |
0,188 |
1,13 |
0,084 |
0,405 |
0,201 |
3,37 |
Трудоемкость годовой программы выпуска в нормочасах определяется по формуле:
Тпр = Q ∙ ТΣ, (7)
где Q – годовая программа,
ТΣ – суммарная трудоёмкость одной тонны годного в нормочасах.
Для сплава 7175: Тпр = 20000 ∙ 3,37 =67400,0 н/ч;
Для сплава АД1: Тпр = 30000 ∙ 3,39 = 101700,0 н/ч;
Для сплава 6082: Тпр = 25000 ∙ 3,37 = 84250,0 н/ч.
Найдем общую трудоёмкость на всю программу выпуска:
Тпробщ = 67400,0 + 101700,0 + 84250,0 = 253350,0 н/ч.
Целью расчета является:
Исходные данные, размеры слитков и заготовок для расчета баланса металла приведены в таблице 40.
Таблица 40 - Исходные данные, размеры слитков и заготовок для расчета ба ланса металла.
|
Исходные данные |
Сплав |
||
|
7175 |
АД1 |
6082 |
|
|
Диаметр кристаллизатора dкр, мм |
720 |
495 |
840 х 305 |
|
Диаметр слитка dсл, мм |
706 |
480 |
823 х 305 |
|
Диаметр заготовки dзаг, мм |
635 |
480 |
789 х 350 |
|
Длина заготовки Lзаг, мм |
1450 |
1600 |
1200 |
|
Количество заготовок nзаг, мм |
3 |
3 |
4 |
|
Длина литника Lл, мм |
300 |
120 |
300 |
|
Длина донника Lд, мм |
350 |
200 |
350 |
|
Ширина темплета Lт, мм |
30 |
30 |
40 |
|
Количество темплетов nт, мм |
3 |
2 |
3 |
|
Ширина торцовки Lтор, мм |
30 |
30 |
30 |
|
Ширина реза Lрез, мм |
20 |
20 |
20 |
|
Количество резов nрез, мм |
7 |
6 |
8 |
|
Длина слитка Lсл, мм |
5410 |
5480 |
5970 |
Длина слитка определяется по формуле:
(8)
Потери металла на угар определяются по формуле:
(9)
где Мз – металлозавалка на операции «плавление».
Тогда для сплава 6082 Мз = 1007,5 кг;
для сплава АД1 Мз = 1007,5 кг;
для сплава 7175 Мз = 1012 кг.
Тогда потери металла на угар для сплава 6082 = 0,75%;
для сплава АД1 = 0,75%;
для сплава 7175 = 1,2%.
Потери металла в шлаке для сплава 6082 составляют 0,7%;
для сплава АД1 – 0,7%;
для сплава 7175 – 0,8%.
Общие потери составят:
для сплава 6082 – 1,45 %;
для сплава АД1 – 1,45 %;
для сплава 7175 – 2.0 %.
Потери металла на сплесы, съемы шлака для сплава 6082 составляют 0,5%;
для сплава АД1 – 0,5 %;
для сплава 7175 – 0,5 %.
2.1 Потери на операции «резка»:
(10)
где Lл и Lд – размеры отрезаемых величин;
%мет.пот. – общие металлургические потери сплава.
Для сплава 6082 %мет.пот. = 1,95 %;
для сплава АД1 %мет пот. = 1,95 %;
для сплава 7175 %мет.пот. = 2,5%.
Тогда для сплава 6082
для сплава АД1
для сплава 7175
(11)
Тогда для сплава 6082
для спдава АД1
для сплава 7175
(12)
Тогда для сплава 6082
для спдава АД1
для сплава 7175
Общие потери на операции «резка»:
для сплава 6082 составляют 15,26%;
для сплава АД1 – 8,95%;
для сплава 7175 – 15,85%.
2.2 Потери металла на операции «обточка»:
(13)
где mп.м.сл. – вес одного погонного метра слитка;
mп.м. обт. – вес одного погонного метра обточенной заготовки.
Для сплава 6082 mп.м.сл. = 1486,12 кг;
mп.м. обт. =1346,82 кг;
для сплава 7175 mп.м.сл. = 1537,5 кг;
mп.м. обт. =1243,81 кг.
Тогда для сплава 6082
для сплава 7175
2.3 Потери металла на операции «расточка»:
(14)
где mп.м.раст. – вес одного погонного метра расточенной заготовки.
Для сплава 6082 mп.м.раст. = 1271,75 кг.
Тогда
2.4 Потери металла на операции «торцовка»:
(15)
Тогда для сплава 6082
для сплава АД1
для сплава 7175
Общие потери определяются по формуле:
П = 100 – Σпотерь – ПВГ, (16)
где ПВГ – плановый выход годного по сплаву.
Для сплава 6082 ПВГ = 60%;
для сплава АД1 ПВГ = 78%;
для сплава 7175 ПВГ = 47%.
Тогда для сплава 6082 П = 100 – 32,93 – 60 = 7,07%.
для сплава АД1 П = 100 – 14,1 – 78 = 7,9%;
для сплава 7175 П = 100 – 36,51 – 47 = 16,49%.
Из общих потерь 75% расходуется при литье слитков, а 25% при мех обработке.
Металлургические, геометрические и технологические потери при производстве слитков указаны в таблице 41.
Таблица 41 – Потери на технологических операциях при производстве слитков из сплавов 6082, АД1 и 7175.
|
Вид потерь металла |
Сплав |
||
|
6082 |
АД1 |
7175 |
|
|
Металлургические потери, % − при плавлении − при литье |
1,45 0,5 |
1,45 0,5 |
2,0 0,5 |
|
Геометрические потери, % − на операциях резки − на операции «обточка» − на операции «расточка» − на операции «торцовка» |
15,26 7,39 4,39 3,94 |
8,93 - - 3,22 |
15,85 14,92 - 3,24 |
|
Технологические потери, % − при литье слитков − при сдаче слитков |
5,3 1,77 |
5,93 1,97 |
12,37 4,12 |
|
Итого: |
40 |
22 |
53 |
Запуск металла на одну тонну годных заготовок определяется по фор муле:
(17)
Где Е – сумма всех потерь.
Тогда для сплава 6082
для сплава АД1
для сплава 7175
Состав шихты с учетом выхода годного перечитывается с помощью ко эффициента выхода годного, который определяется по формуле:
(18)
Где У – угар металла.
Для сплава 7175 У = 25,53 кг; для сплава АД1 У = 9,62 кг; для сплава
6082 У = 12,5 кг.
Тогда для сплава 7175
для сплаваАД1
для сплава 7175
Итоговые технологические параметры для сплавов 7175, АД1 и 6082 приведены соответственно в таблицах 42, 43,44.
Таблица 42 – Технико-экономическая карта сплава 7175.
|
Наименование операции |
Шихта, кг |
Отходы |
Выход год ного, % |
|||
|
запуск |
выпуск |
наимено вание |
вес, кг |
% |
||
|
Подготовка шихты |
2127,66 |
2127,66 |
100,0 |
|||
|
Подача шихты |
2127,66 |
2127,66 |
100,0 |
|||
|
Плавление, ра финирование |
2127,66 |
2085,11 |
угар, шлак |
42,55 |
2,0 |
98,0 |
|
Литье слитков |
2085,11 |
1821,92 |
наладка |
263,19 |
12,37 |
85,63 |
|
Чистка миксера |
1821,92 |
1811,28 |
сплесы |
10,64 |
0,5 |
85,13 |
|
Гомогенизация |
1811,28 |
1811,28 |
85,13 |
|||
|
Резка слитков |
1811,28 |
1474,05 |
стружка, темплеты, литники, донники |
337,23 |
15,85 |
69,28 |
|
Обточка заготовок |
1474,05 |
1156,6 |
стружка |
317,45 |
14,92 |
54,36 |
|
Торцовка заготовок |
1156,6 |
1087,66 |
стружка |
68,94 |
3,24 |
51,12 |
|
Клеймение |
1087,66 |
1087,66 |
51,12 |
|||
|
Сдача заготовок на склад |
1087,66 |
1000,00 |
наладка |
87,66 |
4,12 |
47,00 |
|
Транспортировка |
1000,00 |
1000,00 |
47,00 |
|||
|
Итого: |
2127,66 |
1000,00 |
1127.66 |
53,00 |
47,00 |
Таблица 43 – Технико-экономическая карта сплава АД1.
|
Наименование операции |
Шихта, кг |
Отходы |
Выход год ного, % |
|||
|
запуск |
выпуск |
наименова ние |
вес, кг |
% |
||
|
Подготовка шихты |
1282,05 |
1282,05 |
100,0 |
|||
|
Подача шихты |
1282,05 |
1282,05 |
100,0 |
|||
|
Таблица 43 (продолжение). |
||||||
|
Наименование операции |
Шихта, кг |
Отходы |
Выход год ного, % |
|||
|
запуск |
выпуск |
наименова ние |
вес, кг |
% |
||
|
Плавление, ра финирование |
1282,05 |
1263,46 |
угар, шлак |
18,59 |
1,45 |
98,55 |
|
Литье слитков |
1263,46 |
1187,43 |
наладка |
76,03 |
5,93 |
92,62 |
|
Чистка миксера |
1187,43 |
1181,02 |
сплесы |
6,41 |
0,5 |
92,12 |
|
Гомогенизация |
1181,02 |
1181,02 |
92,12 |
|||
|
Резка слитков |
1181,02 |
1066,54 |
стружка, темплеты, литники, донники |
114,48 |
8,93 |
83,19 |
|
Торцовка заготовок |
1066,54 |
1025,26 |
стружка |
41,28 |
3,22 |
79,97 |
|
Клеймение |
1025,26 |
1025,26 |
79,97 |
|||
|
Сдача заготовок на склад |
1025,26 |
1000,00 |
наладка |
25,26 |
1,97 |
78,00 |
|
Транспортировка |
1000,00 |
1000,00 |
78,00 |
|||
|
Итого: |
1282,05 |
1000,00 |
282,05 |
22,00 |
78,00 |
Таблица 44 – Технико-экономическая карта сплава 6082.
|
Наименование операции |
Шихта, кг |
Отходы |
Выход годного, % |
|||
|
запуск |
выпуск |
наименование |
вес, кг |
% |
||
|
Подготовка шихты |
1666,67 |
1666,67 |
100,0 |
|||
|
Подача шихты |
1666,67 |
1666,67 |
100,0 |
|||
|
Плавление, ра финирование |
1666,67 |
1642,5 |
угар, шлак |
24,17 |
1,45 |
98,55 |
|
Литье слитков |
1642,5 |
1554,17 |
наладка |
88,33 |
5,3 |
93,25 |
|
Чистка миксера |
1554,17 |
1545,84 |
сплесы |
8,33 |
0,5 |
92,75 |
|
Гомогенизация |
1545,84 |
1545,84 |
92,75 |
|||
|
Резка слитков |
1545,84 |
1291,51 |
стружка, тем плеты, лит ники, дон ники |
254,33 |
15,26 |
77,49 |
|
Обточка заготовок |
1291,51 |
1168,34 |
стружка |
123,17 |
7,39 |
70,1 |
|
Расточка заготовок |
1168,34 |
1095,17 |
стружка |
73,17 |
4,39 |
65,71 |
|
Торцовка заготовок |
1095,17 |
1029,5 |
стружка |
65,67 |
3,94 |
61,77 |
|
Клеймение |
1029,5 |
1029,5 |
61,77 |
|||
|
Сдача заготовок на склад |
1029,5 |
1000,00 |
наладка |
29,5 |
1,77 |
60,00 |
|
Транспортировка |
1000,00 |
1000,00 |
60,00 |
|||
|
Итого: |
1666,67 |
1000,00 |
666,67 |
40,00 |
60,00 |
Целью расчета является определение количества оборудования, необ ходимого для выполнения годовой производственной программы проекти руемого литейного цеха.
Годовая программа 75000 тн, в том числе сплава 7175 – 20000 тн, сплава АД1 – 30000 тн, сплава 6082 – 25000 тн.
Расчет количества оборудования производится по технологической трудоемкости каждой операции. Трудоемкость каждой операции определя ется на основании часовой производительности оборудования.
Расчет производят по формулам 19 – 36.
Трудоемкость 1 тонны передела определяется по формуле:
(19)
где Нвыр. – часовая норма выработки агрегата, т/час.
, (20)
где К – вес 1плавки, тн;
Тшт. – норма времени на единицу изделия, час.
На операции «литье» трудоемкость 1 тонны передела определяется по формуле:
, (21)
где Q – вес слитка, тн;
а норма времени на один слиток определяется по формуле:
, (22)
где Тосн. – основное технологическое время, необходимое для отливки одного слитка, час.;
n1 – количество одновременно отливаемых слитков на одной литейной машине, шт.;
Твсп. – вспомогательное время, необходимое для отливки одного слитка, час.;
Тдоп. – дополнительное время, Тдоп. = 5%.
Основное технологическое время определяется по формуле:
(23)
где L – длина слитка, мм;
V – скорость литья, мм/мин.
Вспомогательное время определяется по формуле:
(24)
где Тм = 0,68 мин/т – время на очистку миксера;
Тсн.= 0,48 мин/т – время, необходимое для снятия шлака ;
Траф. – время на рафинирование, мин;
Тотст. – время на отстой расплава, мин;
Ткл. =2 мин – время на клеймение слитков;
Тподг.=10,6 мин – время на подготовку линейной машины;
N – количество слитков, отливаемых в одной плавке, шт.
Количество слитков определяется по формуле:
(25)
На операции «гомогенизация» норма выработки определяется по фор муле:
, (26)
где К – масса садки колодца, тн.
Масса садки колодца определяется:
, (27)
где n2 – количество слитков, одновременно размещенных в колодце, шт.
Норма времени на один слиток определяется по формуле:
, (28)
где Тосн. – время выдержки садки в печи, час;
Твсп. – вспомогательное время, час.
Вспомогательное время определяется по формуле:
, (29)
где Тн = 30 мин – время набора температуры;
Тз и Тв – время на загрузку и выгрузку слитков из колодца гомогениза ции. Тз = Тв = 1 час.
На операции «резка» норма времени на один слиток определяется по формуле:
, (30)
где Топ – оперативное время резки.
Оперативное время резки определяется по формуле:
, (31)
где Nр – количество резов в слитке, шт;
П – часовая производительность станка, шт/час;
Твсп. = 1,216 мин – вспомогательное время;
а – дополнительное время; а = 19 %.
Трудоемкость изготовления 1 тонны расплава с учетом выхода годного определяется по формуле:
, (32)
где Квып. – коэффициент выпуска.
Коэффициент выпуска определяется по формуле:
, (33)
где М – масса материала на данной операции, кг.
Трудоемкость операции в пересчете на годовую программу определя ется формуле:
, (34)
где N – годовая программа.
Необходимое количество оборудования на каждой операции определя ется по формуле:
, (35)
где Fэ - эффективный фонд времени работы оборудования, час;
Кн =1,2 – коэффициент выполнения нормы.
Эффективный фонд времени работы оборудования определяется по формуле:
, (36)
где Fкал = 365 дней – календарный фонд времени;
Д = 6 дней – праздничные дни;
Трем = 30 дней – время плановых ремонтов;
Кисп. = 0,90-0,95 – коэффициент использования оборудования.
По формуле (36) рассчитаем эффективный фонд времени работы обо рудования:
Время на одну плавку Тшт = 10 час, вес одной плавки К =20 тн. Тогда по формуле (20) получим часовую норму выработки:
Трудоемкость изготовления одной тонны расплава определим по фор муле (19):
Коэффициент выпуска определим по формуле (33):
Трудоемкость изготовления 1 тонны расплава с учетом выхода годного определим по формуле (32):
Трудоемкость изготовления 1 тонны расплава в пересчете на годовую программу определим по формуле (34):
Тогда расчетное количество плавильных печей определим по формуле (35):
Принятое количество Апр = 3 печи.
Основное технологическое время для производства слитков опреде ляем по формуле (23):
Количество слитков, отливаемых в одной плавке, определим по фор муле (25): вес слитка 5,74 тн.
Вспомогательное время определим по формуле (24):
Норму времени на литье одного слитка определим по формуле (28):
Трудоемкость изготовления 1 тонны слитков определим по формуле (21):
Коэффициент выпуска определим по формуле (33):
Трудоемкость изготовления 1 тонны слитков с учетом выхода годного определим по формуле (32):
Трудоемкость изготовления 1 тонны слитков в пересчете на годовую программу определим по формуле (34):
Тогда расчетное количество литейных машин определим по формуле (35):
Принятое количество Апр = 6 машин.
Максимальная садка колодца гомогенизации К = 60 тонн. Так как вес одного слитка составляет 5,74 тонну, а в колодец помещают 8 слитков. Тогда садку колодца определим по формуле (27):
Время выдержки садки в колодце Тосн = 36 часов.
Вспомогательное время определим по формуле (29):
Норму времени на гомогенизацию 1 слитка определим по формуле (28):
Норму выработки печи определим по формуле (20):
Трудоемкость гомогенизации 1 тонны слитков определим по формуле (19):
Коэффициент выпуска определим по формуле (33):
Трудоемкость гомогенизации 1 тонны слитков с учетом выхода год ного определим по формуле (32):
Трудоемкость в пересчете на годовую программу определим по фор муле (34):
Тогда расчетное количество колодцев гомогенизации определим по формуле (35):
Принятое количество Апр = 2 колодца.
Средняя производительность станка линии резки П = 15 шт/час.
Оперативное время резки определяем по формуле (31):
Норму времени на резку 1 слитка определим по формуле (30):
По формуле (20) получим часовую норму выработки:
Трудоемкость разрезки слитков определим по формуле (19):
Коэффициент выпуска определим по формуле (33):
Трудоемкость разрезки слитков с учетом выхода годного определим по формуле (32):
Трудоемкость разрезки слитков в пересчете на годовую программу оп ределим по формуле (34):
Тогда расчетное количество оборудования на линии резки определим по формуле (35):
Принятое количество Апр = 1 линия.
Время на одну плавку Тшт = 10 час, вес одной плавки К = 30 тн. Тогда по формуле (20) получим часовую норму выработки:
Трудоемкость изготовления одной тонны расплава определим по фор муле (19):
Коэффициент выпуска определим по формуле (33):
Трудоемкость изготовления 1 тонны расплава с учетом выхода годного определим по формуле (32):
Трудоемкость изготовления 1 тонны расплава в пересчете на годовую программу определим по формуле (34):
Тогда расчетное количество плавильных печей определим по формуле (35):
Принятое количество Апр = 2 печи.
Основное технологическое время для производства слитков опреде ляем по формуле (23):
Количество слитков, отливаемых в одной плавке, определим по фор муле (25): вес слитка 2,69 тн.
Вспомогательное время определим по формуле (24):
Норму времени на литье одного слитка определим по формуле (28):
Трудоемкость изготовления 1 тонны слитков определим по формуле (21):
Коэффициент выпуска определим по формуле (33):
Трудоемкость изготовления 1 тонны слитков с учетом выхода годного определим по формуле (32):
Трудоемкость изготовления 1 тонны слитков в пересчете на годовую программу определим по формуле (34):
Тогда расчетное количество литейных машин определим по формуле (35):
Принятое количество Апр = 2 машины.
Средняя производительность станка линии резки П = 20 шт/час.
Оперативное время резки определяем по формуле (31):
Норму времени на резку 1 слитка определим по формуле (30):
По формуле (20) получим часовую норму выработки:
Трудоемкость разрезки слитков определим по формуле (19):
Коэффициент выпуска определим по формуле (33):
Трудоемкость разрезки слитков с учетом выхода годного определим по формуле (32):
Трудоемкость разрезки слитков в пересчете на годовую программу оп ределим по формуле (34):
Тогда расчетное количество оборудования на линии резки определим по формуле (35):
Принятое количество Апр = 1 линия.
Максимальная садка печи гомогенизации К = 40 тонн. Так как вес од ного слитка составляет 2,69 тонну, а в печь помещают 10 слитков. Тогда садку печи определим по формуле (27):
Время выдержки садки в печи Тосн =8 часов.
Вспомогательное время определим по формуле (29):
Норму времени на гомогенизацию 1 слитка определим по формуле (28):
Норму выработки печи определим по формуле (20):
Трудоемкость гомогенизации 1 тонны слитков определим по формуле (19):
Коэффициент выпуска определим по формуле (33):
Трудоемкость гомогенизации 1 тонны слитков с учетом выхода год ного определим по формуле (32):
Трудоемкость в пересчете на годовую программу определим по фор муле (34):
Тогда расчетное количество печей гомогенизации определим по фор муле (35):
Принятое количество Апр = 1 печь.
5.5.4 Расчет количества оборудования для сплава 6082
Время на одну плавку Тшт = 10 час, вес одной плавки К = 30 тн. Тогда по формуле (20) получим часовую норму выработки:
Трудоемкость изготовления одной тонны расплава определим по фор муле (19):
Коэффициент выпуска определим по формуле (33):
Трудоемкость изготовления 1 тонны расплава с учетом выхода годного определим по формуле (32):
Трудоемкость изготовления 1 тонны расплава в пересчете на годовую программу определим по формуле (34):
Тогда расчетное количество плавильных печей определим по формуле (35):
Принятое количество Апр = 2 печи.
Основное технологическое время для производства слитков опреде ляем по формуле (23):
Количество слитков, отливаемых в одной плавке, определим по фор муле (25): вес слитка 7,42 тн.
Вспомогательное время определим по формуле (24):
Норму времени на литье одного слитка определим по формуле (28):
Трудоемкость изготовления 1 тонны слитков определим по формуле (21):
Коэффициент выпуска определим по формуле (33):
Трудоемкость изготовления 1 тонны слитков с учетом выхода годного определим по формуле (32):
Трудоемкость изготовления 1 тонны слитков в пересчете на годовую программу определим по формуле (34):
Тогда расчетное количество литейных машин определим по формуле (35):
Принятое количество Апр = 4 машины.
Максимальная садка колодца гомогенизации К = 60 тонн. Так как вес одного слитка составляет 7,42 тонну, а в колодец помещают 6 слитков. Тогда садку колодца определим по формуле (27):
Время выдержки садки в колодце Тосн = 18 часов.
Вспомогательное время определим по формуле (29):
Норму времени на гомогенизацию 1 слитка определим по формуле (28):
Норму выработки печи определим по формуле (20):
Трудоемкость гомогенизации 1 тонны слитков определим по формуле (19):
Коэффициент выпуска определим по формуле (33):
Трудоемкость гомогенизации 1 тонны слитков с учетом выхода год ного определим по формуле (32):
Трудоемкость в пересчете на годовую программу определим по фор муле (34):
Тогда расчетное количество колодцев гомогенизации определим по формуле (35):
Принятое количество Апр = 1 колодец.
Средняя производительность станка линии резки П = 15 шт/час.
Оперативное время резки определяем по формуле (31):
Норму времени на резку 1 слитка определим по формуле (30):
По формуле (20) получим часовую норму выработки:
Трудоемкость разрезки слитков определим по формуле (19):
Коэффициент выпуска определим по формуле (33):
Трудоемкость разрезки слитков с учетом выхода годного определим по формуле (32):
Трудоемкость разрезки слитков в пересчете на годовую программу оп ределим по формуле (34):
Тогда расчетное количество оборудования на линии резки определим по формуле (35):
Принятое количество Апр = 1 линия.
Таблица 45 – Сводная ведомость основного оборудования.
|
Наименование |
Количество оборудования |
Итого |
||
|
7175 |
АД1 |
6082 |
||
|
Печь плавильная |
3 |
2 |
2 |
7 |
|
Миксер |
3 |
2 |
2 |
7 |
|
Литейная машина |
6 |
2 |
4 |
12 |
|
Колодец гомогенизации |
2 |
- |
1 |
3 |
|
Печь гомогенизации |
- |
1 |
- |
1 |
|
Линия резки |
1 |
1 |
1 |
3 |
Количество производственных рабочих определяется по формуле:
, (37)
Где А – количество оборудования на одну операцию;
Нобс – норма обслуживания оборудования;
Ксм – количество смен;
Кспис – списочный коэффициент.
Определяем количество плавильщиков: Rплав = 7∙1∙3∙1,1=23,1 чел.
Принимаем Rплав = 23 чел.
Определяем количество литейщиков: Rлит = 12∙2∙3∙1,1=79 чел.
Определяем количество термистов: Rтерм = 4∙1/3∙3∙1,1= 4,4 чел.
Принимаем Rтерм = 5 чел.
Определяем количество резчиков: Rрез = 3∙1∙3∙1,1= 9,9 чел.
Принимаем Rрез = 10 чел.
Определяем количество шихтовщиков на МЗК: RМЗК = 1∙1∙3∙1,1=3,3чел.
Принимаем RМЗК = 4 чел.
Определяем количество шихтовщиков по формуле:
, (38)
где Q – годовая программа;
Нвыр – норма выработки;
Фэф – эффективный фонд времени;
Кспис – списочный коэффициент.
Тогда
Принимаем Rших = 4 чел.
Среднесписочное количество производственных рабочих по разрядам приведено в таблице 46.
Таблица 46 – Среднесписочное количество производственных рабочих.
|
Профессия |
Принятое количество рабочих |
|
Шихтовщик МЗК Шихтовщик Плавильщик Литейщик Резчик Термист |
4 4 23 79 10 5 |
|
Общее число рабочих |
125 |
Таблица 47 – Фонд заработной платы основных рабочих.
|
Профессия |
Количество человек |
Оклад, руб. |
Годовой фонд заработной платы, руб |
|
Шихтовщик Плавильщик Литейщик Резчик Термист |
8 23 79 10 5 |
7515 8300 8300 7515 7515 |
721440,0 2290800,0 7868400,0 901800,0 450900,0 |
|
Суммарный фонд заработной платы, руб. |
12233340,0 |
Среднемесячная заработная плата основных производственных рабочих составит 8155,6 рубля.
Таблица 48 – Фонд заработной платы вспомогательных рабочих.
|
Профессия |
Количество человек |
Оклад, руб. |
Годовой фонд заработной платы, руб |
|
Контролеры Кладовщицы Лаборанты Распределительный рабочий Электрик Транспортный рабочий Слесари Техники Подсобные рабочие |
15 6 12 10 6 7 10 20 6 |
5500 4300 4300 4300 7700 5800 7700 4800 4300 |
990000,0 309600,0 619200,0 516000,0 554400,0 487200,0 924000,0 1152000,0 309600,0 |
|
Суммарный фонд заработной платы, руб. |
5862000,0 |
Среднемесячная заработная плата вспомогательных рабочих составит 5309,78 рубля.
Таблица 49 – Штат и фонд заработной платы служащих и ИТР.
|
Должность |
Количество человек |
Оклад, руб. |
Годовой фонд заработной платы, руб. |
|
Начальник цеха Заместитель начальника цеха Старший мастер Сменный мастер Старший механик Старший энергетик Мастер по ремонту Старший лаборант Технолог цеха ПДБ Нормировочное бюро Конструкторское бюро |
1 1 2 7 1 1 1 1 5 2 4 3 |
25000 15000 10000 9300 9800 9800 8500 4800 6700 9000 9000 8300 |
300000,0 180000,0 240000,0 781200,0 117600,0 117600,0 102000,0 57600,0 402000,0 216000,0 432000,0 298800,0 |
Среднемесячная заработная плата служащих и ИТР составит 9324,14 рубля.
Таблица 50 – Штат и фонд заработной платы счетно-конторского персонала.
|
Должность |
Количество человек |
Оклад, руб. |
Годовой фонд заработной платы, руб. |
|
Табельщик Старший бухгалтер Счетовод Копировщик Заведующий складом Завхоз Уборщик Гардеробщик |
1 1 3 2 2 1 4 3 |
5000 6000 5500 4800 4600 4800 4300 4300 |
60000,0 72000,0 198000,0 115200,0 110400,0 57600,0 206400,0 154800,0 |
Среднемесячная заработная счетно-конструкторского персонала составит 4776,5 рубля.
Среднемесячная заработная плата по заводу тогда составит 6891,505 рубля.
Стоимость основного оборудования приведена в таблице 52.
Таблица 51 – Стоимость основного оборудования.
|
Наименование |
Количество, шт |
Стоимость, руб. |
|
|
единица |
общая |
||
|
Газовая рекуператорная печь Вакуумный миксер Литейная машина Колодец гомогенизации Печь гомогенизации Линия резки Кран мостовой (G = 10 тн) |
8 8 10 3 1 3 6 |
3000000 2500000 600000 1102200 920000 540000 150000 |
24000000 20000000 6000000 3306600 920000 1620000 900000 |
|
Суммарная стоимость основного оборудования, руб. |
101196600 |
Суммарная стоимость вспомогательного оборудования в цехе составляет ≈ 20% от стоимости основного оборудования, т.е. 20239320 рублей.
Тогда общая стоимость всего оборудования цеха составит 121435920 рублей.
Затраты по монтажу и транспортировке принимаем в размере 10 % от общей стоимости оборудования: 121435920 ∙ 0,1 = 12143592,0 рубля.
Стоимость затрат на инструмент, приспособления и приборы составляет 15% от стоимости всего оборудования: 121435920 ∙ 0,15 = 18215388,0 рублей.
Затраты на дорогостоящий инструмент составляют 60% от стоимости всего инструмента: 18215388,0 ∙ 0,6 = 10929232,8 рубля.
Стоимость производственного и хозяйственного инвентаря составляет 15% от стоимости всего инструмента: 18215388,0 ∙ 0,15 = 2732308,2 рубля.
Затраты на дорогостоящий инвентарь составляют 60% от стоимости всего инвентаря: 2732308,2 ∙ 0,6 = 1639384,92 рубля.
Площадь, объем и стоимость деловых помещений приведена в таблице 53.
Таблица 52 – Площадь объем и стоимость деловых помещений.
|
Вид помещения |
Площадь, м2 |
Высота, м2 |
Объем, м3 |
Стоимость 1 м2, руб. |
Общая стоимость, руб. |
|
Производственные Вспомогательные |
16150 2120 |
12 3 |
193799 6360 |
400 1200 |
6459960 2544000 |
Стоимость основных фондов цеха приведена в таблице 53.
Таблица 53 – Стоимость основных фондов цеха.
|
Наименование основных фондов |
Стоимость, руб. |
|
Стоимость деловых помещений Стоимость оборудования Стоимость инструмента Стоимость инвентаря |
9003960 121435920 18215388 2732308,2 |
|
Суммарная стоимость, руб. |
151387576,2 |
Приведем расчет затрат на 1 тонну годного литья.
Затраты на вспомогательные материалы Звсп=202руб.
Зарплата на 1 тонну годного литья определяется по формуле:
, (39)
где Згод – годовой фонд заработной платы основных и вспомогательных рабочих;
Nгод – годовая программа выпуска.
Тогда
Затраты на оплату труда аппарата обслуживания и управления:
.
Отчисления на социальное страхование: 26 % от З1т.
Амортизационные отчисления – 24,2% от З1т.
Ремонтный фонд – 150 % от З1т.
Цеховые расходы – 200% от З1т.
Сумма всех этих затрат – цехавая себестоимость Сц.
Общезаводские расходы Сз = 10-12% от Сц.
Общезаводская себестоимость Собщ = Сц + Сз
Внепроизводственные расходы Свнепр = 2-5% от Собщ.
Полная себестоимость Сполн = Сз + Свнепр
Плановые накопления (прибыль) Сплан = 15-20 % от Сполн.
Сполн + Сплан = оптовая цена.
Данные расчета сведены в таблицы 54,55,56.
Таблица 54 – Калькуляция себестоимости 1 тонны годного литья для сплава 7175.
|
Статья затрат |
Единица измерения |
Количество |
Цена за единицу, руб. |
Сумма, руб. |
|
Отходы сплава 7175 Чушковый алюминий: марки А85 марки А95 Лигатура Al-Cr Чистые компоненты: Zn Mg Cu Вспомогательные материалы |
кг кг кг кг кг кг кг |
425,53 1129,01 425,53 134,93 91,87 39,09 25,47 |
25,8 49,0 50,5 64,3 58,4 61,1 86,0 |
10978,74 55321,5 2299,27 8676,0 5365,21 2388,4 2190,42 202,0 |
|
Итого, руб. |
37631,54 |
|||
|
Транспортные расходы Топливо и электроэнер гия Безвозвратные отходы Возвратные отходы |
% кВт/ч кг кг |
10 400 100 250 |
1,2 23,6 |
97,15 480,0 2360 |
|
Сумма выхода годного, руб. |
40568,69 |
|||
|
Зарплата Премия Отчисления на социаль ное страхование Расходы на содержание оборудования Амортизационные рас ходы Цеховые расходы |
руб. % % % % % |
100 26 150 24,2 200 |
70,98 70,98 26,48 106,47 17,18 141,96 |
|
|
Цеховая себестоимость, руб. |
41002,74 |
|||
|
Общезаводские расходы |
% |
10-12 |
4100,27 |
|
|
Общезаводская себестоимость, руб. |
45103,0 |
|||
|
Внепроизводственные расходы |
% |
2-5% от Собщ |
1353,1 |
|
|
Полная себестоимость, руб. |
46456,24 |
|||
|
Плановые накопления (прибыль) |
% |
15-20% от Сполн |
6968, 4 |
|
|
Оптовая цена, руб. |
53424,64 |
Таблица 55 – Калькуляция себестоимости 1 тонны годного литья для сплава АД1.
|
Статья затрат |
Единица измерения |
Количество |
Цена за единицу, руб. |
Сумма, руб. |
|
Отходы сплава АД1 Чушковый алюминий: марки А6 Вспомогательные мате риалы |
кг кг |
769,23 512,82 |
23,0 40,0 |
17692,29 20512,8 202,0 |
|
Итого, руб. |
38407,09 |
|||
|
Транспортные расходы Топливо и электроэнер гия Безвозвратные отходы Возвратные отходы |
% кВт/ч кг кг |
10 400 46,0 160,0 |
1,2 21,2 |
97,15 480,0,0 975,2 |
|
Сумма выхода годного, руб |
39959,44 |
|||
|
Зарплата Премия Отчисления на социаль ное страхование Расходы на содержание оборудования Амортизационные от числения Цеховые расходы |
руб. % % % % % |
100 26 150 24,2 200 |
70,98 70,98 26,48 106,47 17,18 141,96 |
|
|
Цеховая себестоимость, руб. |
40393,49 |
|||
|
Общезаводские расходы |
% |
10-20 |
4039,35 |
|
|
Общезаводская себестоимость, руб. |
44432,84 |
|||
|
Внепроизводственные расходы |
% |
2-5% от Собщ |
1333,0 |
|
|
Полная себестоимость, руб. |
45765,84 |
|||
|
Плановые накопления (прибыль) |
% |
15-20% от Сполн |
6864,08 |
|
|
Оптовая цена, руб. |
52630,72 |
Таблица 56 – Калькуляция себестоимости 1 тонны годного литья для сплава 6082.
|
Статья затрат |
Единица измерения |
Количество |
Цена за единицу, руб. |
Сумма, руб. |
|
Отходы сплава 6082 Чушковый алюминий: марки А35 Лигатура Al-Mn Чистые компоненты: Si Mg Вспомогательные мате риалы |
кг кг кг кг кг |
1333,35 308,0 19,04 3,3 2,98 |
26,3 34,0 46,0 54,1 61,1 |
35067,05 10472,0 875,84 178,53 182,08 202,0 |
|
Итого, руб. |
46977,5 |
|||
|
Транспортные расходы Топливо и электроэнер гия Безвозвратные отходы Возвратные отходы |
% кВт/ч % % |
10 400 217 225 |
1,2 25,9 |
97,15 480,0 5620,3 |
|
Сумма выхода годного, руб. |
53174,95 |
|||
|
Зарплата Премия Отчисления на социаль ное страхование Расходы на содержание оборудования Амортизационные от числения Цеховые расходы |
руб. % % % % % |
26 150 24,2 200 |
70,98 70,98 26,48 106,47 17,18 141,96 |
|
|
Цеховая себестоимость,руб. |
53609,0 |
|||
|
Общезаводские расходы |
% |
10-20 |
5360,9 |
|
|
Общезаводская себестоимость, руб |
58969,9 |
|||
|
Внепроизводственные расходы |
% |
2-5% от Собщ |
1769,1 |
|
|
Полная себестоимость, руб. |
60739,0 |
|||
|
Плановые накопления (прибыль) |
% |
15-20% от Сполн |
9110,85 |
|
|
Оптовая цена, руб |
69849,85 |
Деятельность - специфическая форма отношения человека с окружаю щей средой, содержание которой составляет его целесообразное изменение и преобразование в интересах людей.
При взаимодействии человека со средой обитания возникает опасность, т.е. такое воздействие, которое может причинить ущерб здоровью человека, создать угрозу его жизни, затруднить функционирование органов человека.
Под безопасностью понимают такое состояние деятельности (труда), при котором с некоторой вероятностью (риском) исключается реализация по тенциальной опасности. При этом регламентируется определенные условия. Понятие риска дает возможность нормировать безопасность. В мировой прак тике нормированный риск называют приемлемым. Для обычных общих усло вий деятельности приемлемый риск гибели человека принимается равным 10-6 (один случай на миллион). Приемлемый риск и возможность управления им являются объективными предпосылками развития области знаний, изучающей опасности и защиту от них. Эта дисциплина получила название «безопасность жизнедеятельности».
Производственная среда – это часть техносферы, обладающая повышенной концентрацией негативных факторов, поэтому безопасность производственных процессов определяется, в первую очередь, безопасностью производственного оборудования, которая обеспечивается на стадии его проектирования .
Все опасные и вредные факторы разделяют на четыре основные группы :
биологические
химические
психофизиологические.
Основными травмирующими факторами в металлургии, как и в машиностроении являются (%): оборудование (41,9) , падающие предметы (27,7), падение персонала (11,7), заводской транспорт (10), нагретые поверхности (4,6), электрический ток (1,6), прочие (2).
Современные технические системы повышенной энергетической мощности в проектируемых цехах имеют вероятность воздействия опасных и вредных факторов на человека на уровне 10-6 – 10-8 1/год и менее при всех видах воздействия на систему (отказы техники, ошибки оператора, стихийные явления).
Это обеспечивается внедрением комплексной механизации и автоматизации, применением дистанционного управления технологическими процессами и операциями при наличии опасных и вредных факторов, внедрением системы контроля и управления технологическими процессами.
Основным оборудованием для получения круглых слитков в проектируемом цехе являются: плавильные газо вые печи, миксера, литейные машины, колодцы и печи гомогенизации, а также линия резки.
Перемещение грузов внутри цеха производится мостовыми кранами и тележками. Так как повседневная деятельность человека связана с процессом использования техники, то она является потенциально опасной. Использова ние техники связано с выработкой, хранением и преобразованием электриче ской, химической и других видов энергии в условиях воздействия внешней среды.
Опасность возникает в результате бесконтрольного выхода энергии, ко торая накапливается в материалах и оборудовании или непосредст венно в окружающей среде и человеке и которая сопровождается возникнове нием происшествий с ухудшением здоровья людей или их гибелью, загрязне нием природных ресурсов, получением материальных затрат.
Инициаторами и составными звеньями цепи происшествий служат не санкционированные или ошибочные действия людей, отказы и неисправно сти техники и нерасчетные воздействия на них внешних факторов среды обита ния.
Устойчивость любой технической системы - это возможность сохране ния ею способности работать при нештатном внешнем воздействии, а также приспособленность системы к ее восстановлению при повреждении.
К опасным производственным факторам в проектируемом цехе относят:
1. Электрический ток;
2. Движущиеся машины, механизмы;
3. Острые кромки;
4. Повышенная температура поверхностей оборудования, материалов.
К вредным производственным факторам в проектируемом цехе относят:
Акустические колебания: шум;
Инфракрасная радиация;
Загазованность рабочей зоны;
Смазочно – охлаждающая жидкость;
Электромагнитное излучение;
Тепловой поток.
При плавлении в воздух рабочей зоны выделяются аэрозоли и конденса ты, одни из самых токсичных - аэрозоли оксидов марганца и цинка.
К газам, загрязняющим окружающую среду, относятся: окись углерода, углекислый газ, хлор.
Хлор встречается иногда в воздухе вблизи от химических заводов. Он приме няется для хлорирования воды, для получения пластмасс, растворителей и др., в металлургии применяется для хлорирующего обжига руд цветных ме таллов. Это зеленовато - желтый газ с характерным запахом. Раздражает ды хательные пути, может вызвать отек легких. При хроническом отравлении, у работающих при невысокой концентрации хлора описано повышение сопротивляемости к гриппозной инфекции. Но также отмечаются легочные заболевания. У ра ботающих с хлором отмечены воспаления десен, изъязвление слизистой носо вой перегородки, желудочно-кишечные расстройства, анемия, головные боли, бессонница. При контакте с кожей вызывает острый дерматит, иногда переходящий в экзему.
Избыточное выделение теплоты в отделениях плавки, литья и гомогени зации слитков. Температура в этих отделениях существенно превы шает 30°С, при нормальной температуре воздуха 20°С. Интенсивность теплового потока при открытых створках печи или мик сера, например, при чистке миксера или при переливании расплава, превы шает 3,5 кВт/м . Такая интенсивность уже через две секунды вызывает жже ние.
В зависимости от места и условий воздействия электромагнитного излу чения (ЭМИ) различают четыре вида облучения: профессиональное, непро фессиональное, облучение в быту и облучение, осуществляемое в лечебных целях, а по характеру облучения — общее и местное.
При длительном воздействии ЭМИ характерно развитие у человека функ циональных расстройств центральной нервной системы [22]. В связи с этим мо гут появиться головные боли, повышение или понижение давления, бы строе развитие утомления. Наблюдаются изменения возбудимости обонятель ного, зрительного и вестибулярного аппарата. При длительном воздействии ЭМИ происходит стойкое снижение трудоспособности. Для защиты от ЭМИ используют специальные экраны.
Основными источниками поражения электрическим током являются: колодцы гомогенизации; электромагнитные трансформаторы; литейные машины; пролетные краны.
Наличие расплавленного или сильно разогретого металла вызывает воспламенение или сильный ожог. Также причиной пожара бывает неис правность в электрооборудовании.
Эти факторы оказывают отрицательное влияние на человека. Они приводят к ухудшению здоровья человека, получением им различных заболе ваний, увечьям, потери различной степени работоспособности, а также к его гибели.
Безопасность эксплуатации технических систем оцениваются по норма тивным показателям. Эти показатели регламентируются ГОСТом, прави лами и санитарными нормами. Если разрабатываемое оборудование, условия труда или технологический процесс не соответствуют нормативным требо ваниям, то проводится ряд мер, которые должны улучшить указанные пока затели.
Литейный цех относится к горячим с тепловыделением ³ 23,2 Вт/м3 , поэтому защиту от тепловых излучений осуществляют путем теплоизоляции поверхностей, излучающих тепло. При работе в условиях высокой температуры воздуха водно–солевой и витаминный обмен значительно изменяется, так как усиленное потоотделение ведет к потере жидкости, солей и витаминов. Считается допустимым для человека снижение его массы на 2 - 3% путем испарения влаги (обезвоживание организма). Отрицательное влияние на центральную нервную систему работы в условиях высоких температур проявляется в ослаблении внимания, замедления реакций, ухудшении координации движения.
Спецодежда выполняет роль индивидуальной защиты от вредных воздействий. Она выбирается воздухо- и влагонепроницаемой и имеет удобный покрой. Обувь и одежда для различных групп выполнена в разных цветовых и технических исполнениях (например, у электриков в обувь без металлических гвоздей).
Перед началом работы осуществляется проверка всех движущихся частей технологического оборудования на холостом ходу, работа распределителей и другого технологического оборудования.
Повышение электробезопасности в энергоустановках (отрезной, торцефрезерный станки и т.п.) достигается применением систем защитного заземления, отключений и других методов и средств защиты, в том числе знаков безопасности и предупреждающих плакатов и надписей.
Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний и своеобразный характер. На сопротивление организма воздействию электрического тока оказывает влияние физическое и психическое состояние человека. Вот почему уделяется большое внимание эстетическому оформлению производственных помещений цеха и эргономическим параметрам рабочего места.
В проектируемом цехе для окраски оборудования используются пассивные, малонасыщенные цвета. Окраска оборудования в сигнальные и отличительные цвета выполняется в соответствии с требованиями действующих ГОСТ Р 12.4.026-2001 [23].
Правильная организация рабочего места предполагает учет эргономических требований (экономию движений, исключение неудобных поз при обслуживании оборудования и пультов управления, правильную компоновку последних).
Для согласования действий работающих в частности крановщиков и стропальщиков используется информационная сигнализация (звуковые сигналы и специальные команды).
Все рабочие места и склады освещаются в соответствии с нормами. Конструктивно освещение внутри производственных помещений реализуется естественным (через боковые световые проемы в наружных стенах и верхние проемы через аэрационные и зенитные фонари) и искусственным освещением.
Удаление очищенных выбросов вредных веществ осуществляется применением систем вытяжной вентиляции.
Для защиты от поражения электрическим током применяются блокиро вки и ограждения, заземление и зануление оборудования.
При избыточном выделении теплоты при работе печи и колодца гомо гени зации применяются теплоотражающие плиты для облицовки стен печи и ко лодца. Проверяется плотность прилегания дверки к фронту печи, а также плотность прилегания крышки колодца. Рабочими ис пользуется спецоде жда для защиты от избыточной теп лоты (это специальные комбинезоны из хлопчато-бумажной ткани, ботинки, перчатки, очки, каски), при вращении частей отрезных станков и для защиты от стружки исполь зуются защитные очки. Во время работы запрещается стоять перед диском пилы.
При прорыве расплава в кристаллизаторе соблюдаются технологиче ские параметры литья: давления воды в кристаллизаторе и скорости литья. При движении механизмов литейной машины предусмотрено ограждение опасной зоны, при воздействии паров и газов - эффективный отвод газов через дымоход в рекуператор и очистка охлажденных газов пылеуловителями, применение эффективных осевых вентиляторов.
За грузка "холодной" шихты в печь производится после предва рительной просушки в пла мени горелок печи.
Для предотвращения взрыва газа в плавильной газовой рекуператорной печи предусмотрена автобло ки ровка подвода газа при падении давления газа или при прекращении его подвода.
При избыточном выделении теплоты на участке плавления применяются водоохлаждаемые дверки и крышки, фронтовые тепло отражательные об лицовочные плиты, экранирование источников или рабочих мест, воздушное душирование; теплоизоляция по верхности плавильной печи. В цехе предусмотрена сис тема снабже ния работающих водой из фонтанчиков.
Санитарно-гигиеническая характеристика проектируемого цеха приведена в таблице 57 [22].
Таблица 57 – Санитарно-гигиеническая характеристика проектируемогоцеха.
|
Наименование показателя |
Единица измерения |
Величина показателя |
Примечание |
|
1. Характеристика производственного помещения: с явными избытками теплоты (³ 23 Вт/м2) с незначительными избытками теплоты (£ 23 Вт/м2) |
Вт/м2 |
³ 23 |
|
|
2. Категория работы: легкая Iа, Iб средней тяжести IIа, IIб тяжелая III |
Вт |
IIа, IIб |
|
|
3. Оптимальная температура: теплый период года (³ +10°С) холодный период года (£ +10°С) |
°С |
17..19 20..23 |
|
|
4. Относительная влажность: оптимальная допустимая |
% |
40..60 15..75 |
|
|
5. Допустимая скорость движения воздуха: теплый период года (³ +10°С) холодный период года (£ +10°С) |
м/с |
0,2..1,0 0,2..0,5 |
|
|
6. Нормируемая освещенность помещения при лампах: накаливания люминесцентных |
лк |
150..200 200..300 |
|
|
7. Допустимый уровень шума |
дБ |
< 80 |
|
|
8. Предельно допустимые концентрации вредных веществ: паров (серной кислоты) газов (СО2) нетоксичной пыли |
мг/м3 |
< 2,0 <20,0 <(0,04..0,4) |
|
|
9. Площадь на одного производственного рабочего |
м2 |
> 4,5 |
Норма 4,5 |
|
10. Объем на одного производственного рабочего |
м3 |
> 15 |
Норма 15 |
Средства индивидуальной защиты рабочих
Каждый шихтовщик, резчик, плавильщик и литейщик обеспечивается следующими средствами индивидуальной защиты:
ботинки кожаные ГОСТ 12.4.137-84 (носки ботинок защищены металлической пластиной во избежание травм при падении тя жестей). [24].
каска защитная ГОСТ 12.4.207-99 [25].
рукавицы брезентовые ГОСТ 12.4.010-75 [26].
очки защитные ГОСТ 12.4.013-97 [27].
щитки защитные ГОСТ 12.4.023-84 [28].
При работе на пилах проверяется наличие и исправность ограждений всех ме ханизмов. Чтобы диск маятниковой пилы был закрыт кожухам. Исправность установки и всех механизмов, обслуживающих её работу, прове ряются на хо лостом ходу. Проверяется местное освещение, исправность вен тиляции и за щитного заземления. Устанавливаются мульды или банки для сбора отходов (концов профилей). Проверяется исправность зубьев (ножей) пильного диска, надежность его крепления, отсутствие трещин.
На производстве имеются также средства автоматического контроля и сигнализации. Устройства предупредительной сигнализации предназначены для пре дупреждения об опасности. Чаще всего в них используют световые и звуко вые сигналы, поступающие от различных приборов, регистрирующих ход технологического процесса, в том числе уровень опасных и вредных факто ров. Большое применение находит предупреждающая сигнализация, опере жающая включение оборудования или подачу высокого напряжения.
Подвидом предупредительной сигнализации является сигнальная окра ска. Травмоопасные элементы оборудования выделяют чередующимися (под углом 45° к горизонтали) полосами желтого и черного цвета. На стенках в красный цвет окрашивают обратные стороны дверец, ниш для электрообору дования, а также поверхности схода стружки. Все трубопроводы с горючими газами окрашены в жёлтый цвет с цвет ными сигнальными кольцами.
Все вышеперечисленные меры обеспечивают безопасность эксплуатации технических систем и жизнедеятельности че ловека.
Основными нормативными показателями экологичности предприятия, производственного оборудования и технологических процессов являются предельно допустимые выбросы (ПДВ) в атмосферу и предельно допустимые сбросы (ПДС) в гидросферу. Нормативные показатели являются основой для проведения экологической экспертизы. Реализация нормативных показателей достигается путем повышения экологичности проектов промышленных объ ектов, оборудования и технологических процессов. К нормативным показате лям экологичности технических систем относятся также допустимые уровни физических воздействий (шума, вибрации и т.д.).
Сущность ПДВ состоит в том, что идет ограничение выбросов и обу словлена тем, что при настоящих методах уменьшения отходов производства почти нельзя полностью избежать выброса в атмосферу вредных веществ. Нужно уменьшать выбросы до определенных уровней, которые обеспечивали бы соблюдение предельно допустимых концентраций (ПДК).
Нормы ПДС устанавливаются с учетом ПДК в местах пользования, оп тимального распределения массы сбрасываемых вредных веществ между пользователями воды и ассимилирующей способности водного объекта.
Основное направление увеличения экологичности технических систем и технологий - это выработка процессов по переработке и утилизации отхо дов, а также разработка малоотходных технологий. Уменьшение отрицатель ного воздействия достигается путем увеличения герметичности систем, а также вводом в конструкцию источника аппаратов нейтрализации или очи стки, применением регенеративных циклов использования рабочих сред.
Основным источником загрязнения атмосферы в проектируемом цехе пылью, окисью углерода, аэрозолями и избыточной теплотой являются пла вильно-литейные агрегаты (сюда также относятся CH4,O3,N2O).
Отходы литейного производства переплавляются здесь же (литники, донники, брак), другие переправляются на переработку (сплесы, съемы, стружка, металл в шлаке).
Основными видами загрязнений сточных вод является песок, окалина, смазка. Очистка выбросов от пыли происходит устройствами содержащими в себе фильтры, а также пылеуловителями. Для очистки выбросов от пыли ис пользуются два вида пылеуловителей - сухие и мокрые. Себестоимость очи стки газов в мокрых пылеуловителях выше, чем в сухих, а проблемы, связанные с потребно стью в системах оборотного водоснабжения и хозяйства, ограничивают воз можность применения мокрых пылеуловителей. Из сухих инерционных пыле уловителей наибольшее распространение получили центробежные аппараты — циклоны, имеющие ряд преимуществ перед пылеуловителями других типов для литейного цеха: они просты по изготовлению, монтажу и эксплуатации; обладают надежной работоспособностью при повышенных температурах -более 500°С (такие циклоны изготавливают из термостойких сплавов) и почти при любых давлениях газа; позволяют выделять пыль в сухом виде. Эффек тивность пылеулавливания в циклонах не зависит от начальной концентрации пыли, которая в ряде случаях достигает сотен граммов на кубический метр. В зависимости от характера протекания газа через циклоны они делятся на прямоточные и противоточные. Наиболее эффективны противоточные циклоны.
Принцип действия противоточных циклонов следующий (рис. 16). Га зовый поток вводится в циклон через патрубок 2 по касательной к внутрен ней поверхности корпуса 1 и совершает вращательно-поступательное дви жение вдоль корпуса к бункеру 4. Под действием центробежной силы час тицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с ча стью газа по падает в бункер. Отделение частиц пыли от газа, попавшего в бункер, проис ходит при повороте газового потока на 180°. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из бункера, давая начало вихрю газа, поки дающему циклон через выходную трубу 3. Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если бункер негерме тичен, то из-за под соса наружного воздуха идет вынос пыли с потоком через выходную трубу.
В качестве пылеуловителей в проектируемом цехе применяются проти-воточные конические циклоны НИИОГаза марки ЦН-СК-34М. Под соедине ния циклонов к сети газоходов следует осуществлять с помощью га зораспре делительных коллекторов запыленного и обеспыленного газа. Выхлопные патрубки циклонов целесообразно присоединять по средством рас кручивающихся улиток.
Рисунок 16 - Схема циклона.
Для очистки сточных вод от песка используются песколовки (рис. 17). зависимости от направления движения сточной воды применяют горизон тальные песколовки с прямолинейным и круговым движением воды, вер тикальные и аэрируемые.
Рисунок 17 - Схема горизонтальной песколовки.
Для очистки сточных вод от окалины, а также от частиц нефтепродук тов используются отстойники. В зависимости от направления дви жения потока сточной воды применяют горизонтальные, радиальные или комбини рованные отстойники.
Для очистки вод от смазки используется флотация - это интенсифика ция процесса всплывания маслопродуктов при обволакивания их частиц пу зырьками газа, продуваемого в сточную воду. В основе этого про цесса имеет место молекулярное слипание частиц масла и пузырьков тонкодисперсного в воде газа. Образование агрегатов "частица - пу зырьки газа" зависит от интенсивности их столкновения друг с другом, химического взаимодействия со держащихся в воде веществ, избыточ ного давления в сточной воде и т.п.
В зависимости от способа образования пузырьков газа различают на порную, пневматическую, пенную, химическую, вибрационную, биологиче скую, электрофлотацию и др.
В таблице 58 указаны вредные вещества и их концентрации в соответствии с их источниками.
Таблица 58 – Вредные вещества.
|
Наименование |
Выбросы загрязняющих веществ |
ПДКмр ПДКсс |
Классопасностивещества |
||
|
г/с |
мг/м3 |
т/год |
|||
|
Оксид алюминия |
0,3114 |
5,5989 |
8,4762 |
-/0,01 |
1 |
|
Окись азота |
0,1068 |
1,9197 |
2,9061 |
0,4/0,06 |
3 |
|
Двуокись азота |
0,0087 |
0,0308 |
0,4723 |
0,085/0,04 |
2 |
|
Ангидрид сернистый |
0,2225 |
3,9997 |
6,0545 |
0,5/0,05 |
3 |
|
Окись углерода |
0,5339 |
9,5986 |
14,5307 |
5/3 |
4 |
|
Масло минеральное нефтяное |
0,0089 |
17,8 |
0,1773 |
0,05 |
1 |
Объем выполненной работы по контролю состояния воздушной среды определяется категорией опасности производства (КОП), вычисляем по формуле:
|
КОП=, |
где М – количество выбрасываемого в атмосферу i-го вредного вещества т/год;
ПДК – предельнодопустимая концентрация i-го вредного вещества для селитебной зоны мг/м3;
a – относительный коэффициент опасности, применяется в зависимости от класса опасности вещества.
Таблица 59 - Относительный коэффициент опасности
|
Коэффициент |
Класс опасности вещества |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
а |
1,7 |
1,3 |
1,0 |
0,9 |
|
КОП |
>108 |
104<КОП<108 |
103<КОП<104 |
< 103 |
|
Санитарно – защитная зона |
1000м |
500м |
300м |
100м |
Сопоставив данные таблиц 58 и 59, получим:
К= (8,48/0,01)1,7 + (2,91/0,4)1 + (0,47/0,085)1,3 + (6,05/0,1)1 + (14,53/0,2)0,9 + (0,18/0,05)1,7 = (95120,24+7,3+9,24+60,5+47,33+8,83)=95253,44
Полученное значение характеризуется значением 104<КОП<108 , поэтому исследуемый объект относится к II группе опасности санитарной зоны вокруг предприятия 500м.
Защита почвенного покрова и недр от твердых отходов (образивы, черные и цветные металлы) реализуется за счет отбора, сортирования и утилизации отходов, их централизованного захоронения на промышленных свалках и полигонах [20]. При этом участок захоронения токсичных отходов имеет санитарно – защитную зону 300м. Вторичные отходы (стружка, шлак) после соответствующей переработки (переплава) поступают в новый технологический цикл.
Исходной базой при проектировании цеха служит производст венно-технологическая схема цеха, представляющая собой схему ос новных этапов технологического цикла, который включает в себя целый ряд транспортных операций, связанных с перемещением отливаемых слитков.
В цехе исключается возможность пространственного пересечения гру зовых потоков материалов и обеспечена кратчайшая их протяжен ность, что экономически целесообразно и обеспечивает безопасность технологического процесса.
Производственное здание состоит из трех пролетов шириной 24 м, высотой 12 м.
Основные размеры литейного цеха определены, в первую очередь, числом установленных процессов и их мощностью. Поэтому оборудование расставлено по технологическому принципу с соблюдением основных требований поточного производства: из шихтового отдела металл поступает в печи плавления, после расплавления переливается в миксер, а слитки отливают на литейных машинах. Изделия поступают на термообработку и далее на линию, резки и сдаточный участок. В конце цеха размещаются склады готовой продукции [18].
Основой здания служит каркас, составленный из железобетонных колонн, закрепленных поверху металлическими фермами, которые расположены поперек пролета. На металлические фермы уложено перекрытие из железобетонных плит.
Элементы конструкций здания цеха выполняют несущие и ограждающие функции. Несущие – воспринимают нагрузки, возникающие в здании или вне его, но воздействующие на здание, это фундаменты, колонны, различные балки и фермы. Ограждающие защищают здание и его внутренние помещения от внешних метеорологических факторов, к ним относятся крыша, стены, перегородки [21].
Большую часть стенового ограждения между колоннами занимает оконный переплет – остекленная рама из металлических профилей. Площадь остекления относительно большая, поэтому внутри помещения при естественном дневном освещении обычно светло. Этому способствует также остекление части перекрытия, которое называется фонарем.
Высота производственного цеха определена возможностью его обслуживания и проведения ремонтов с помощью мостовых кранов.
Количество мостовых кранов определено из условия /23/, что при длине пролета до 150м применяются два мостовых крана.
Мостовой кран движется вдоль пролета, а поперек пролета по мосту передвигается тележка, на которой установлен подъемный механизм с краном. Таким образом, вся площадь цеха оказывается в зоне действия мостового крана, и с его помощью можно поднять и переместить груз, расположенный в любой точке цеха.
В цехе поддерживается определенная температурный режим, определенный санитарными нормами. Для отопления цеха применяют калориферы. При этом учитывается так называемое «техническое тепло» – выделяемое различными нагревательными устройствами. Избыток тепла и выбросы после очистки вредных веществ в отдельных местах цеха удаляются с помощью вентиляции (вытяжная вентиляция) и аэрации – естественного движения воздуха.
Объем вентилируемого помещения (Vp) составляет 193798,8 куб. мет ров. Норма вентиляции в час (Nn) составляет 7-12% от объема цеха.
Соответственно производительность вентиляционной системы (Уц) должна составлять 13565,9-23255,9 куб. метров воздуха в час. По полученным цифрам, на стадии проектирования, подберется необходимое оборудование.
В качестве пылеуловителей в проектируемом цехе применяются проти-воточные конические циклоны НИИОГаза марки ЦН-34М.
Здесь важно отметить, чтобы исключить создания сквозняков в поме щениях цеха, вентиляционное оборудование необходимо грамотно располо жить по его территории, а для улучшения микроклимата при необходимости использовать специальное оборудование (тепловые завесы, радиаторы ото пления, «местные» вытяжки).
Организация на предприятии специальной службы по эксплуатации, наладке и ремонту систем обеспыливания и вентиляции является обязатель ным условием при большой чистоте выбросов и для создания нормальных са нитарно-гигиенических условий работы.
Приточно-вытяжная вентиляция – наиболее распространенная система, при которой воздух подается в помещение приточной системой, а удаляется вытяжной. Системы работают одновременно. Система применяется в помещениях, в которых отсутствует выделение вредных веществ (комнаты отдыха, столовая и т.д.). Количество вторичного и свежего воздуха в помещении регулируется клапанами.
Посредине цеха расположены транспортные проходы и проезды. По ним передвигается обслуживающий персонал и напольный транспорт (электрокары или автомашины). Границы проходов, проездов, рабочих мест складских помещений обозначаются хорошо видимыми знаками.
Участки цехов обработки металлов давлением оснащены средствами пожаротушения в соответствии с действующими ГОСТами. Количество огнетушителей различных марок определены из расчета один прибор на 500 – 600 м2 площади цеха. По существующим нормам в цехе устанавливаются пожарные щиты или шкафы – один на каждые 5000 м2 площади, но не менее двух на помещение. Количество пожарных кранов определяется из расчета их установки через каждые 50 м по периметру помещения, а также на каждой лестничной площадке.
В состав цеха, помимо подразделений, занимающихся выполнением основных технологических операций, входят некоторые вспомогательные службы. Они занимают трехэтажный пристрой к основному корпусу. Лестницы во вспомогательных помещениях делаются двухмаршевыми с числом ступеней не более 18, с шириной от 1,15м до 2,4м. В подвальные помещения кладут одномаршевые лестницы.
Высота конторских и бытовых помещений: комнаты 2,7 и 3,3м , общие залы 3,6 и 4,2м [19].
Наименьшая ширина коридоров 1,4м , наибольшая не ограничивается. Двери в целях пожарной безопасности должны открываться внутрь коридорного прохода.
В настоящее время существуют два основных направления минимиза ции вероятности возникновения и последствий ЧС на промышленных объек тах. Первое направление заключается в разработке технических и организаци онных мероприятий, уменьшающих вероятность реализации опасного пора жающего потенциала современных технических систем. В рамках этого на правления технические системы снабжают защитными устройствами - средст вами взрыво- и пожарозащиты технологического оборудования, элек тро- и молниезащиты, локализации и тушения пожаров и т.д.
Второе направление заключается в подготовке объекта, обслуживающе го персонала, служб гражданской обороны и населения и действиям в услови ях ЧС.
При существующей вероятности наводнения нужно учитывать, что зда ния и сооружения цеха необходимо строить на возвышенностях, чтобы сни зить потери от затопления. В первую очередь это относится к зданиям, где располагается дорогостоящее оборудование, склады с материалами.
Во избежание послегрозовых последствий производственные здания снабжаются молниеотводами.
Также к источникам ЧС следует отнести возможность возникновения пожара в проектируемом цехе, выброс расплавленного металла, а также взрыв газа в печах. При отсутствии эффективного отвода вредных веществ и газов, могут оказать губительное действие на здоровье и даже привести к угрозе жизни.
Причинами разрушения и разгерметизации систем повышенного давления и пожаров технического характера могут быть:
старение систем (снижение механической прочности);
нарушение технологического режима;
изменение состояния герметизирующей среды;
ошибка обслуживающего персонала и т.д.
В связи с тем, что вероятность возникновения взрыва и, как следствие, пожара на металлургическом предприятии велика, пожарная безопасность проектируемого цеха обеспечивается:
системой противопожарной защиты;
организационно – техническими мероприятиями;
правильной планировкой производственных помещений.
Взрывозащита систем повышенного давления достигается организационно-техническими мероприятиями: разработкой инструктивных материалов, регламентов норм и правил ведения технологических процессов; организацией обучения и инструктажа обслуживающего персонала; осуществлением контроля и надзора за соблюдением норм технологического режима, правил и норм техники безопасности, пожарной безопасности и т. п.
Кроме того, оборудование повышенного давления оснащают системами взрывозащиты, которые предполагают: применение гидрозатворов или защиту аппаратов от разрушения при взрыве с помощью устройств аварийного сброса давления (предохранительные мембраны и клапаны, быстродействующие задвижки, обратные клапаны и т.д.).
Чтобы внешний вид трубопровода указывал на свойства транспортируемого вещества, введена их опознавательная окраска (ГОСТ 14202-69): вода – зеленый, воздух – синий, масло - коричневый
Для выделения вида опасности на трубопроводы наносят предупреждающие (сигнальные) цветные кольца, количество которых определяет степень опасности. Так, на трубопроводы взрывоопасных, огнеопасных, легковоспламеняющихся веществ наносят красные кольца, безопасных или нейтральных веществ –зеленые, для обозначения глубокого вакуума, высокого давления – желтый цвет.
Все трубопроводы подвергают гидравлическим испытаниям при пробном давлении на 25% выше рабочего; так для прессов испытания проводят при давлении 400 атмосфер при рабочем в 320 атмосфер.
Для обеспечения безопасной и безаварийной эксплуатации сосуды и аппараты, работающие под давлением, подвергаются техническому освидетельствованию после монтажа и пуска в эксплуатацию, периодически в процессе эксплуатации, а в необходимых случаях и внеочередному освидетельствованию.
При гидравлических испытаниях испытываемую емкость заполняют водой, после чего давления воды плавно повышают до значений пробного давления (на 25-30% больше расчетного рабочего). Применяемая вода имеет температуру не ниже 5°С и не выше 40°С. Разность температур стенки сосуда и окружающего воздуха во время испытания не должна вызывать конденсации влаги на поверхности стенок сосуда. Использование сжатого воздуха или другого газа для подъема давления не допускается [19].
Проход для рабочих составляет два метра, транспортный проезд при двустороннем движении пять метров. Въезд в производственное помещение исключает пороги и выступы. Въездной уклон не более 0,05.
Пожарная безопасность проектируемого производства обеспечивается: организационно - техническими мероприятиями; системами, которые могут предотвратить пожар, отсечь, от ключить, блокировать устройства защиты производственного оборудо вания, установкой пожароопасного оборудова ния в специально изоли рованных помещениях; системами противопожарной защиты (применение средств пожаротушения - огнетушителей, пожарных кранов, установок сигна лизации пожара и пожаротушения, наличием нуж ного количества и ширины выходов для эвакуации);
Показатели противопожарной характеристики производственного по мещения приведены в таблице 60.
Таблица 60 - Противопожарная характеристика проектируемого производственного здания.
|
Наименование показателей |
Величина показателя |
Примечание |
|
1. Категория производства по степени пожарной безопасности |
Г |
|
|
2. Степень огнестойкости проектируемого здания |
II |
|
|
3. Наименьшая суммарная ширина проходов для эвакуации людей, м |
2,0 |
|
|
4. Расстояние от наиболее удаленного рабочего до эвакуационного выхода, м |
18,0 |
|
|
5. Число пожарных постов |
3 |
1 на 5000 м2 |
|
6. Число пожарных кранов |
8 |
|
|
7. Количество огнетушителей: ОХП-10 ОЧ-2 |
22 11 |
Литейное производство в промышленности считается одним из самых вредных и опасных, но при правильном проектировании с точки зрения БЖД и экологии, возможно, влияние вредных факторов на организм человека и ок ружающею среду, уменьшить до минимума.
В результате проделанной работы бал спроектирован литейный цех по производству профилей из алюминиевых сплавов.
Влияние опасных, вредных и травмирующих факторов сведены к минимуму, все ПДВ и ПДС соответствуют нормам. В результате расчетов выяснили, что большой опасности для здоровья и жизнедеятельности этот цех не представляет, как для людей, работающих в нем, так и проживающих поблизости, за пределами санитарно-защитной зоны.
В настоящее время существенно возросли требования заказчиков к качеству продукции. В первую очередь требования касаются ультразвукового контроля изделий на наличие дефектов (категория «А» - контрольный отражатель Ø 1,2 мм, максимальная величина дефекта - 2,0 мм), содержания водорода (до 0,2 см3/100 гр. металла) и получения регламентированной структуры. Это в свою очередь повлекло за собой ужесточение требований к качеству литых заготовок. Кроме того, появляются заказы на крупногабаритные заготовки из высоколегированных алюминиевых сплавов, производство которых по серийной технологии не представляется возможным из-за низкой технологичности сплавов и крупных размеров заготовок.
Используемое на сегодняшний момент в литейных цехах оборудование и технологическая оснастка, в полной мере не обеспечивает стабильного качества отливаемых слитков. Для повышения качества отливаемого металла, а также для расширения номенклатуры отливаемых слитков предлагается внедрить автоматизированную установку для отливки круглых слитков «Castright II» производства компании «Almex USA Inc.».
Одним из преимуществ системы Castright является ее автоматизированность. Это снижает риск возникновения ситуаций, связанных с угрозой здоровью или жизни рабочих. Более того, если система обнаруживает наличие условий, представляющих какую-либо опасность, то автоматически включается система преждевременного (аварийного) прекращения процесса, что также повышает производительность процесса и снижает расход металла. В систему входит пакет автоматизации и ультразвуковая проверка качества слитков в процессе литья и после механической обработки.
При сравнении поверхности слитков, полученных в типовых кристаллизаторах цеха и кристаллизаторах Almex, визуально очевидно, что последние имеют более гладкую поверхность.
К преимуществам новой системы литья относятся следующие:
Кристаллизаторы применяются для литья круглых слитков диаметром от 82 до 915 мм. Длина отливаемых в кристаллизаторы слитков ~ 6100 мм. Технические характеристики кристаллизатора представлены в таблице 63.
Таблица 61 – Характеристики отливаемых слитков.
|
Диаметр готового слитка, мм |
Число кристаллизаторов |
Диаметр слитка после отливки, мм |
|
480 |
4 |
498 |
|
635 |
2 |
660 |
|
785 |
2 |
816 |
Расход воды для охлаждения слитков равен 1,18 – 2,60 л/мин на 1 см внутреннего периметра кристаллизатора;
Давление воды для охлаждения слитков составляет 0,70 – 0,84 кг/см2 на выходе в литейный стол;
Температура литья в зависимости от диаметра сплава колеблется в пределах 680 - 710°С;
Высота уровня расплава над кристаллизатором 127 мм +/- 10 мм . Кристаллизаторы спроектированы таким образом, что колебания уровня металла не оказывают влияния на качество поверхности слитка и процесс образования микроструктуры.
Рисунок 19 – Схема конструкции кристаллизатора.
Графитовое кольцо и керамический диск установленные в алюминиевом кристаллизаторе, прошли специальную термообработку для удаления внутренних напряжений. Керамические диски покрыты суспензией на основе нитрида бора для предотвращения смачивания их поверхности алюминием.
Минимальный коэффициент теплообмена в кристаллизаторе достигается с помощью специальной графитовой кольцевой вставки с непрерывной подачей смазки, направления струи воды охлаждения под определенным углом на поверхность слитка. Хотя смазка подводится к графитовому кольцу только в двух точках, за счет пористости графитовой структуры смазка равномерно распределяется по всему периметру слитка. В результате слиток имеет не только гладкую поверхность, но и сверхмелкую структуру по всему поперечному сечению. Так как кристаллизатор короткий, это гарантирует ведение процесса кристаллизации с плоской, неглубокой лункой. В результате, микроструктура слитков даже больших диаметров имеет мелкое зерно по всему профилю слитка.
Входной резервуар для подачи расплава выполнен таким образом, что начальное заполнение кристаллизатора происходит равномерно. Система построена на «модульном» принципе, позволяющем осуществлять точный контроль параметров литья, проверку исправности кристаллизаторов, их подготовку и мелкий ремонт.
Применение датчика давления, установленного внутри литейного стола, позволяет регистрировать малейшие изменения объема подачи охлаждающей жидкости.
Конструкция кристаллизатора предусматривает установку термопары, что позволяет вести более точный контроль литейного процесса.
Центровка приемников металла производится снизу, снижая, таким образом, возможность поломки кристаллизатора и время его наладки. Профиль приемника металла обеспечивает быстрый и надежный захват затвердевшего донника слитка в начале плавки.
Наличие специального устройство (так называемого «протира») для снятия воды с поверхности затвердевающего слитка делает условия затвердевания и охлаждения слитка более «мягкими», снижая вероятность образования трещин.
Описание узлов системы
1. Кристаллизаторы и приемники металла
Кристаллизатор выполнен из алюминия марки 6061. Остальные металлические компоненты выполнены из алюминия и нержавеющей стали, обладающей высокой коррозионной стойкостью. Специальная марка графита используется для графитовой вставки-кольца. Керамические диски сделаны из композиционного материала на основе силиката кальция.
Верх кристаллизатора, стенки, кожух канала подвода воды и опорный фланец сделаны из единого алюминиевого блока. Это обеспечивает структурную прочность кристаллизатора и упрощает замену одного стола на другой и снижает время наладки. Перегородки канала подвода воды хромированы; специальные силиконовые сальники обеспечивают постоянное давление при подаче воды.
Установка кристаллизатора производится с верхней стороны стола, облегчая, таким образом, замену и профилактический ремонт кристаллизатора.
Вода входит в кристаллизатор радиально, что облегчает соединение с подводящей жидкость системой. Внутри водоканала в кристаллизаторе установлены перегородки для более равномерного распределения потока воды и охлаждения поверхности слитка. Кристаллизатор спроектирован на максимальную эффективность охлаждения; процесс постоянно контролируется датчиками давления воды.
2. Литейный стол
Столы выполнены из толстолистовой конструкционной стали. После окончания процесса сварки поверхность стола зачищается с помощью дробеструйной обработки и покрывается специальной краской для защиты от коррозии.
Столы сделаны таким образом, что остаются неподвижными во время процесса отливки слитка. Для проверки состояния стола и чистки внутренних водоподводящих каналов в столе расположены специальные окна-люки.
Все поверхности ответственного назначения проходят точную машинную обработку и строго перпендикулярны друг другу. Это обеспечивает строго горизонтальную посадку кристаллизатора в литейном столе.
Специальная интегрированная система, включающая набор вертикальных направляющих, позволяет столу перемещаться вместе с плитой, на которой установлены приемники металла. Этим обеспечивается точное соединение распределителя металла, литейного стола и плиты с приемниками металла. Данная конструкция не требует подгонки всех частей системы при ее установке на литейную машину. В результате время, необходимое для подготовки к плавке, значительно сокращается. Этим обеспечивается более высокая производительность литейной установки.
3. Плита приемников металла
Плита изготовлена из толстолистовой конструкционной стали. Она подвергается дробеструйной обработке и покрывается специальным антикоррозионным составом согласно стандартам АА (Aluminum Association).
Все поверхности ответственного назначения проходят точную машинную обработку, поэтому все приемники металла находятся на одном горизонтальном уровне. Таким образом, обеспечивается синхронность заполнения кристаллизаторов на начальном этапе литья.
Плита выполнена таким образом, чтобы исключить ее прогиб как во время плавки (при соприкосновении с горячим металлом), так и в конце процесса, когда механическая нагрузка на плиту достигает максимума. Профиль плиты выполнен таким образом, что поток воды после ее отвода не создает брызг.
Модернизация литейной установки
Пакет автоматизации фирмы Almex USA обеспечит следующее:
Рисунок 20 – Вид главного экрана управления процессом литья
На экран панели управления выводятся и могут контролироваться следующие параметры:
Система ультразвукового тестирования
Специальная методика Ultrex, разработанная фирмой Almex USA, позволяет проводить ультразвуковой контроль качества продукции по двум категориям: определение трещинообразования в процессе литья плоских и круглых слитков и ультразвуковая инспекция готовой продукции.
Первая определяет поверхностные трещины и трещины в середине слитка, тем самым значительно снижая стоимость производства. В зависимости от ситуации, оператор либо останавливает трещинообразование, либо прекращает литье, а вторая методика была специально разработана для проверки полуфабрикатов, идущих на изготовление деталей авиационной промышленности. Проверка проводится после механической обработки. Дефекты размером от 75 микрон являются достаточно большими, чтобы повлиять на качество конечной продукции, поскольку размер дефекта увеличивается в процессе термо-механической переработки.
Технико-экономическое обоснование от внедрения нового агрегата
Экономическая целесообразность нововведения устанавливается при рассмотрении базового процесса и предлагаемого нового процесса. Определяется по минимуму приведенных затрат.
где Зпрi - приведенные затраты на единицу изделия по i - му варианту;
Ci - себестоимость изготовления единицы продукции по i- му варианту ;
Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных затрат;
Кi - капиталовложения в расчете на единицу изделия по i - му варианту;
где Кi - общие затраты на изготовление единицы продукции по i - му варианту;
Nгi - годовая программа выпуска по i - му варианту
Затем определяется отношение:
где С=(Сбаз - Снов) - разность себестоимости изготовления единицы продукции по базовому и новому варианту;
К=Кнов - Кбаз - разность капитальных затрат на единицу изделия по новому и базовому варианту;
Экономический эффект считается по формуле:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В дипломном проекте спроектирован литейный цех литья круглых полых и сплошных слитков из сплавов 7175, АД1, 6082. Разработан технологический процесс производства литых заготовок из указанных сплавов. Подобрано необходимое количество оборудования, приведены его основные характеристики.
В записке представлен расчет стоимости оборудования, рассчитана себестоимость процесса и определено необходимое количество обслуживающего персонала. Разработаны необходимые меры по защите от вредных факторов производства, рассчитан коэффициент опасности производства.
В специальной части дипломной записки спроектирована новая литейная установка, конструкция кристаллизатора с тепловой насадкой, которая позволяет отливать слитки лучшего качества, и успешно внедрена в производство на ОАО СМЗ. Внедрение этой установки позволило модернизировать технологический процесс, снизить себестоимость продукции, увеличить выход годного и получить значительный экономический эффект от ее внедрения.
Приведены расчетные данные по требуемым разделам проекта для специальности 150106. Представлен необходимый графический материал, облегчающий усвоение материала.
Приложение А |
|||||
|
Технологические параметры литья слитков из сплава В95 в кристаллизатор с тепловой насадкой. |
|||||
|
Марка сплава |
В95 |
Параметры |
Значение |
Допуск |
|
|
Диаметр,мм |
660 |
Скорость литья в установившемся режиме, мм/мин |
19,9 |
|
|
|
Номер рецепта |
0000-0660-0095-1 |
Скорость подачи прутка Al-Ti-B, м/мин |
0,3 |
|
|
|
Температура расплава в желобе, град |
695 |
10 |
|||
|
Применяется для отливки сплавов |
Температура воды в кристаллизаторе, град |
30 |
5 |
||
|
7075, 7175, В95, В95пч, В95оч, 1933 |
Уровень металла, мм |
75 |
25 |
||
|
Начальная скорость подачи воды, куб.м/час |
60 |
15 |
|||
|
Длина дистанционных втулок, мм |
185 |
Способ распределения воды |
всего |
|
|
|
Способ поддержания воды в приямке |
послед-ный |
|
|||
|
Шаг |
Скорость литья, мм/мин |
Общий объем воды, куб.м/час |
Время платформы в остановке, сек |
Время платформы в движении, сек |
|
|
1 |
20,5 |
60 |
30 |
15 |
|
|
2 |
20,5 |
60 |
15 |
15 |
|
|
3 |
20,5 |
60 |
5 |
20 |
|
|
4 |
20,5 |
60 |
5 |
60 |
|
|
5 |
20,5 |
60 |
5 |
120 |
|
|
6 |
20,5 |
60 |
5 |
60 |
|
|
7 |
20,5 |
60 |
5 |
60 |
|
|
8 |
20,5 |
60 |
5 |
60 |
|
|
9 |
20,5 |
60 |
5 |
150 |
|
|
10 |
20,5 |
60 |
5 |
60 |
|
|
11 |
20,5 |
60 |
5 |
30 |
|
|
12 |
20,5 |
60 |
5 |
30 |
|
|
13 |
20,3 |
60 |
5 |
30 |
|
|
14 |
20,1 |
60 |
5 |
60 |
|
|
15 |
20,1 |
60 |
0 |
30 |