Разработать проект завода по серийному производству стальных отливок мощностью 16000 тонн в год годного литья в условиях ТОО Каз. Диплом. Целью данной выпускной работы является проектирование литейного цеха на базе уже имеющегося

• Название: Целью данной выпускной работы является проектирование литейного цеха на базе уже имеющегося
• Анкор: Разработать проект завода по серийному производству стальных отливок мощностью 16000 тонн в год годного литья в условиях ТОО Каз
• Дата: 11.04.2023
• Размер: 3.42 Mb.
• Имя файла: Диплом.docx
• Тип: Документы; #1055010
• страница: 2 из 24

Введение

Значение литейного производства для народного хозяйства и в первую очередь для машиностроения чрезвычайно велико. Литейное производство - основная заготовительная база, определяющая возможности дальнейшего развития отраслей машиностроения. Метод получения фасонных заготовок заливкой металла в формы до настоящего времени наиболее простой и доступный.

Отливки имеют существенные преимущества по сравнению с другими видами заготовок. Выбор вида заготовок для машиностроительных деталей в основном обуславливается различными техническими требованиями к их качеству.

При проектировании литейных цехов и заводов необходимо особое внимание уделять вопросам повышения качества отливок. В результате автоматизации обработки резанием повысились требования к геометрической точности литых заготовок. Оценкой конструкции машин по удельной массе на единицу мощности определилась тенденция получения тонкостенных отливок и уменьшения удельной массы литых деталей от общей массы оборудования.

С улучшением внешнего вида, а, следовательно, с повышением конкурентоспособности изделий повысились требования к качеству поверхности и внешнему виду отливок.

Появилась ориентация на использование в плавильных отделениях разнообразных шихтовых материалов. Распространяется применение предварительного подогрева шихты. Уменьшение содержания газов может быть обеспечено при выплавке стали в новых плавильных агрегатах, таких как индукционно-вакуумные печи.

Определилась тенденция по совершенствованию системы планирования и отчетности по литейному производству, направленная на увеличение изготовления отливок в штуках, а не в тоннах. Для уменьшения металлоемкости продукции наметилось расширение производства из ВЧ изложниц, труб, тюбингов и отливок в автомобилестроении. Будет увеличено изготовление отливок из алюминиевых сплавов.

Важнейшей современной проблемой литейного производства является автоматизация заливки форм. Данная задача уже решается как для чугунных, так и для стальных отливок, это позволит увеличить возможности использования формовочных автоматических линий. Расширяется применение мокрой уборки в смесеприготовительных и обрубочно-очистных отделениях, а также использование пылеуборочных вакуумных систем. Все отходы должны сепарироваться. Предусматривается грануляция шлаков для последующей сепарации. Повысились требования к условиям труда, по улучшению защиты окружающей атмосферы и прилегающих водных бассейнов.

1 Разработка проекта цеха

1.1 Обоснование общих решений по проекту

Согласно заданию, в случае ТОО «КазТехСтальПром» должен быть разработан проект завода по серийному производству стальных отливок мощностью 16 000 тонн в год.

ТОО «КазТехСтальПром» производит сталь и чугун промышленного назначения, а также декоративное литье в песчаных формах, слитки массой от 0,5 кг до 5 тонн, машинной и ручной формовки.

В связи с большим количеством литейных наименований в базовом цехе производственные мощности рассчитываются по программе, в которую входят пятнадцать представителей.

Производственное здание проектируемого цеха расположено в здании размером 72000х144000 м2 и высотой 10,5 м.

Основным видом деятельности компании является стальное литье.

Режим работы в две смены, в смену по 8 часов, 254 дня в году. Намеченная максимальная мощность - 16 000 тонн годного литья в год.

Технологический процесс производства состоит из этапов:

- прием, содержание и заготовка шихтовых материалов;

- формование и изготовление стержневых композиций;

- подготовка пресс-форм и стержней;

- выплавка стали;

- литье, охлаждение и разборка отливок;

- очистка отливок;

- термическая обработка отливок;

-  исправление недостатков приемки и наполнения готовой продукции;

- утилизация отходов личного изготовления (возврат личного изготовления, браковка).

1.2 Плавильное отделение

В настоящее время в сталеплавильном производстве в области машиностроения используются следующие плавильные печи:

1. конвертеры с боковым дутьем с кислотным и основным покрытием;

2. Электродуговые печи с кислотным и основным покрытием;

3. Мартеновские печи с кислотным и основным покрытием;

4. индукционные и тигельные печи.

Сталь - это сплав железа с углеродом, содержание которого практически не превышает 1,7 ÷ 2%. Стали, содержащие обычные или стабильные сплавы называются углеродистыми сталями.

Стали с содержанием углерода до 0,25% называются низкоуглеродистыми или мягкими; содержит от 0,25 до 0,6% - среднего углерода, от 0,6 до 2% С - высокого углерода. Стали, содержащие большое количество таких примесей либо примесей таких как хром, никель, титан, молибден, называются легированными сталями. Если содержание легирующих компонентов в сталях (без углерода) не превышает 2,5%, они называются низколегированными. Содержание легирующих компонентов от 2,5 до 10,0%, то стали называют среднелегированными, более 10% - высоколегированными.

Жидкая сталь должна обладать следующими свойствами:

1. Достаточной жидкотекучестью, чтобы заполнить рабочую полость формы и дать ей хорошие следы;

2. химический состав в соответствии с требованиями ГОСТ или техническими условиями приемки слитков; должен содержать минимально вредные примеси (фосфор и сера) и растворенные газы (кислород, азот и водород).

3. Не должно содержать твердых и жидких неметаллических примесей. Металлические примеси должны легко и быстро всплывать на поверхность или удаляться с металла.

4. Обеспечить чистую поверхность слитков без захвата и обжига.

5. Структура литого металла должна быть плотной, сплошной разного типа и происхождения.

Чем выше нагрев металла, тем больше тепла выделяется из стали при кристаллизации и чем меньше тепла отводится от стенок каналов и полостей форм при ее заполнении, тем выше жидкотекучесть.

Определение массы расплавленного сплава в цехе является ключевым в структуре плавильного цеха. В основе расчета лежит цеховая программа, разделенная на отдельные (по весу) группы или технологические потоки литейного производства. В каждой группе или технологическом потоке слитки для отдельных классов загрузки разделяются в зависимости от требований к их физико-механическим свойствам. Эти данные включены в Таблицу 1.1 и являются основой для выбора метода плавки и типа плавильного завода. Информация о характере производства отливок, приведенные в цеховой программе сплавы и выбранный способ плавки позволяют определить процентное содержание и вес трещин, лома, отходов, безвозвратных потерь и, как следствие, общий вес жидкого сплава и металлической засыпки.

Одна и та же марка шихты используется для разных технологических процессов.

В таблицу 1.2 заполняют баланс металлозавалки.

По таблице 1.3 ведется расчет шихтовых материалов.

Для расчета используем метод подбора.

Таблица 1.1 Программа плавильного отделения

Наименование отливки	Марка сплава	Масса отливки	Кол-во годных отливок на годовую программу		Брак отливок			Годовое кол-во отливок с учетом брака			Масса литников (25%)			Итого жидкого металла
		кг	т	шт.	%	шт.	т		шт.	т		на 1 отливку	на годовое кол-во		на 1 отливку, кг	на годовую программу
Опора	35Л	110	1100	10000	5	500	55		10500	1155		27,5	288,75		137,5	1443,75
Проушина	35Л	13,5	675	50000	5	2500	33,8		52500	708,75		3,375	177,2		16,875	885,95
Серьга	35Л	30,2	755	25000	5	1250	37,7		26250	792,75		7,55	198,2		37,75	990,95
Опора	35Л	30	1000	33333	5	1665	50		34998	1049,95		7,5	262,5		37,5	1312,45
Опора	35Л	60	600	10000	5	500	30		10500	630		15	157,5		75	787,5
Траверса	35Л	90	900	10000	5	500	45		10500	945		22,5	236,25		112,5	1181,25
Шпунт	35Л	95	2470	26000	5	1300	124		27300	2593,5		23,75	648,4		118,75	3241,9
Опора	35Л	110	1100	10000	5	500	55		10500	1155		27,5	288,8		137,5	1443,8
Блок	35Л	120	1200	10000	5	500	60		10500	1260		30	315		150	1575
Траверса	35Л	80	800	10000	5	500	40		10500	840		20	210		100	1050
Траверса	35Л	150	600	4000	5	200	30		4200	630		37,5	156,5		187,5	787,5
Шпунт	35Л	90	1800	20000	5	1000	90		21000	1890		22,5	473		112,5	2362,5
Проушина	35Л	115	1150	10000	5	500	57,5		10500	1207,5		28,75	302		143,75	1509,5
Серьга	35Л	95	950	10000	5	500	47,5		10500	997,5		23,75	249		118,75	1246,5
Опора	35Л	90	900	10000	5	500	45		10500	945		22,5	236		112,5	1181
Итого		1279	16000	174333			800			16800			4200			21000

Таблица 1.2 Баланс металлозавалки

Годное литье			Брак			Литники и прибыли			Сливы			Жидкий металл			Угар и безвозвратные потери			Металлозавалка
m	%	m		%	m		%	m		%	M		%	M		%	m		%
16000	72	800		5	4000		25	320		2	21120		95	1056		5	22232		100

Для расчета требуется определить процент возврата (брак, литники, сливы), (из таблицы 1.2)

Химический состав ст.35Л	Средний
С = 0,320,40	0,36
Mn = 0,400,90	0,65
Si = 0,200,52	0,36
P не более 0,5	0,045
S не более 0,05	0,04

Принимаем, что возврат (30%) химический состав которых соответствует среднему содержанию элементов в стали 35Л.
Таблица 1.3 Используемые материалы (химсостав материалов металлошихты)

Наименование	C	Mn	S	По расчету
возврат	0,36	0,65	0,36	30%
Лом стальной	0,32	0,45	0,25	68,15
Чугун передельный ПЛ-2	4,0	1,0	0,8	1,85
Ферромарганец ФМП-75	7,0	75,0	1,0	Сверх 100%
Ферросилиций ФС-45	0,15	0,6	45,0	Сверх 100%

Определим количество чугуна в шихте. Примем его за Х:








Таблица 1.4 Расчет среднего химического состава шихты на 100 кг металлозавалки

Наименование	Количество, кг	Вносят			P	S	Fe, %
		C	Mn	Si
Возврат	30	0,108	0,195	0,108
Лом стальной	68,15	0,218	0,307	0,170
Чугун передельный	1,85	0,074	0,019	0,015
Всего	100	0,4	0,521	0,293	0,045	0,04	98,701

Для выплавки серого чугуна мы выбираем дуговые печи с прямым приводом, которые используют стальной лом в качестве загрузки и возврата собственного производства. Недостатками дуговой плавки являются тяжелые условия эксплуатации плавильного цеха из-за высокого шума, газового загрязнения и большого тепловыделения, а также большее количество металлических остатков, чем при индукционной плавке. Блок дуговой печи состоит из печи, трансформатора, пультов управления и автоматики, блока давления масла, системы влажной газоочистки, установки шихты и станции подогрева шихты.

Для более удобной эксплуатации печи оснащены наклонными механизмами для выгрузки металла из дуговой печи и загрузки шлака, механизмом вращения накопителя электродов, механизмами вращения ванны печи для ускорения расплавления шихты, позиционированием электродов для обеспечения движения каждого электрода вверх и вниз при включении и выключении в период ее работы.

Дуговые печи - это типовые установки, в которых время плавки варьируется от 1,5 ÷ 2,5 часа (емкость ≤3 т) до 3,5 ÷ 4 часа (емкость 12 т) в зависимости от мощности печи и процесса плавки.

Количество печей одновременной плавки рассчитывается в зависимости от количества технологических потоков от одного плавильного цеха, количества одновременно потребляемых шихт в цехе, возможности непрерывной заливки форм из печей на конвейеры.

Число печей рассчитывают по формуле:
(1.2) [2]

где =2,7т/ч - производительность дуговой 6-тонной печи; =3890 - действительный фонд времени работы печи, т/год; =21000 т/год - потребление сплава цехом.


С учетом неравномерности потребления металла разными технологическими потоками принимаем две рабочие печи и две запасных на случай поломки и других непредвиденных случаев. Печи емкостью 6 тонн.
Таблица 1.5 Основные технические данные дуговой печи переменного тока

Параметр	ДСП6Н2
Номинальная вместимость, т	6
Мощность печного трансформатора, кВт	4000
Вторичное напряжение, В	281-118
Диаметр электрода, мм	300
Диаметр распада электродов, мм	1000
Диаметр (внутренний) каркаса на уровне откосов, мм	3350
Диаметр ванны на уровне откосов, мм	2230
Диаметр ванны от уровня порога, мм	425
Расход электроэнергии, кВт·ч/т	700-750

1 – печь; 2 – трансформатор; 3 – щиты управления и автоматики; 4 – маслонапорная установка; 5 – система мокрой газоочистки; 6 – установка для набора шихты; 7 – стенд для подогрева шихты

Рисунок 1.1 Установка дуговой плавильной печи
Ширина плавильного отделения - 24 м, шаг колонн - 6 м. Шихта доставляется на плавильный завод электрической тележкой с приводом от рельсов. Погрузка печей осуществляется краном грузоподъемностью 20/5 тонн. Жидкий металл переливается в перегрузочный ковш вместимостью 1000 кг, а затем в ковши вместимостью 500 кг, которые отправляются на участок формирования монорельса.