Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Проектирование новых и реконструкция действующих литейных цехов
Скачать 1.19 Mb.
|
Министерство образования РФ Хабаровский государственный технический университет Институт информационных технологий Кафедра «Литейное производство и технология металлов» Специальность 100400 – Литейное производство черных и цветных металлов РАСЧЕТ ЛИТЕЙНОГО ЦЕХА Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Проектирование новых и реконструкция действующих литейных цехов» КП. 010700407.00.00.00 ПЗ Выполнил: студент гр. ЛП-11 Твердохлеб Е.Н. Проверил: профессор Мостовой Н.И. Хабаровск 2005 Задание на проектирование Разработать проект литейного цеха для выплавки стали мощностью 35 тыс.т./год по выпуску отливки «картер». Исходные данные:
Реферат Курсовая работа содержит 1 лист чертежа формата А1, пояснительную записку на 30 листах формата А4, включающую 7 таблиц, 6 литературных источников. ОТЛИВКА, ПЕЧЬ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ, СУШИЛО, ФОРМОВОЧНАЯ МАШИНА, КОНВЕЙЕР, ФОРМОВОЧНАЯ ЛИНИЯ, ГАЛТОВОЧНЫЙ БАРАБАН, УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ. В данном проекте необходимо определить, каким должен быть цех, чтобы соответствовать требованиям, предъявляемым к его работе заданной производственной программой. Количество и виды оборудования рассчитываются исходя из производственной мощности цеха, массы получаемых отливок, массы литниковой системы на одну отливку, размеров опок, процента брака отливок при производстве, количества отливок в форме, количества стержней на одну отливку, массы стержней, количества стержней, изготовляемых в одном стержневом ящике, процента брака и боя стержней. В зависимости от рассчитанного в ходе разработки проекта межосевого расстояния между выбранными плавильными агрегатами определяются остальные размеры плавильного отделения литейного цеха. Литейный цех показан на чертеже. Содержание Введение 1. Состав и основные параметры литейного цеха 1.1 Классификация цеха 1.2 Производственная программа 1.3 Фонд времени работы оборудования 2. Расчет оборудования плавильного отделения 3. Расчет смесеприготовительного отделения 4. Проектирование формовочного отделения 5. Расчет и проектирование стержневого отделения 6. Расчет и проектирование термообрубного отделения 7. Техника безопасности Заключение Список использованных источников Введение Настоящая работа выполнена в соответствии с рабочей программой по дисциплине: «Проектирование новых и реконструкция действующих литейных цехов», утвержденной начальником методического управления Иванищевым Ю.Г. и согласованной с директором Института информационных технологий Клепиковым С.И. Цель работы: приобретение навыков самостоятельной работы по проектированию литейных цехов. Направление работы определяется выданным техническим заданием. В рамках задания освещены следующие вопросы:
1. Состав и основные параметры литейного цеха Литейные цеха состоят из производственных и вспомогательных отделений, размещенных в различных пролетах и объединенных транспортными средствами таким образом, что маршруты грузопотоков исходных материалов, формовочной и стержневой смесей, форм, стержней, готовых отливок и отходов не пересекаются. Выбор основных параметров литейного цеха и оптимизацию проектных решений следует проводить на основе классификации: 1. По массе отливок, связанных с видом сплава и серийности производства;
1.1 Классификация цеха Заданный цех классифицируем:
1.2 Производственная программа Производственная программа представляется номенклатурой изделий и отливок, их количеством и массой:
шт. 1.3 Фонд времени работы оборудования Действительный годовой фонд времени литейного цеха Фд = 3975 ч. Для дуговых печей Фд = 3890 ч. Для печей термических Фд = 3975 ч. Для печей сушильных Фд = 3975 ч. Для автоматизированных формовочных и стержневых линий Фд = 3645 ч. 2. Расчет оборудования плавильного отделения Расчет плавильного отделения заключается в составлении баланса металла, выборе типа и определения количества плавильных агрегатов, расчете расхода шихтовых материалов на годовой выпуск и планировке участка. Расчет плавильных агрегатов начинается с определения объема металлозавалки по маркам металла. Средний угар и безвозвратные потери металла при принятом способе выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи = 2%, [1] табл.7 стр.9. Потребность в металлозавалке определяется: , т/год, где Q – масса годных отливок, т/год; q – масса литников и прибылей, т\год; qб – брак литья (4%) в % к годному; Рсл – масса сливов и сплесков, 5 % к массе жидкого металла; УГ – угар и безвозвратные потери (2%) в %. Масса литников и прибылей: шт., тогда т Брак литья составляет 4 %, тогда масса брака: т т Сливы и сплески составляют 5% от металлозавалки, тогда т Угар и безвозвратные потери составляют 2 % от металлозавалки, тогда т Полученные данные сводим в таблицу баланса металла: Таблица 1 - Баланс металла
Состав и количество шихтовых материалов для выплавки стали 45л ( кг/т): Лом стальной……………………………………………….…….600…700 Возвраты собственного производства……………… из баланса металла Чушковый передельный чугун……………………………….…....80…90 Ферросилиций 45%-ный……………………………………….……8…10 Ферромарганец доменный…………………………………………..8…10 Добавки и раскислители в ковш (алюминий, силикомарганец, силикокалий и другие) (кг/т жидкого металла)..…………………….…….2…3 Флюсующие материалы (кг/т жидкого металла): Руда железная……………………………………………………….30…43 марганцовая…………………………….………………………………4…6 Известь……………………………………………………….…….90…110 Плавиковый шпат…………………………………………..…………..4…6 Огнеупорные и заправочные материалы (кг/т жидкого металла): Кирпич шамотный……………….…………………………..……...30…35 динасовый……………………………………..….……………………7…9 магнезитовый………………………………………………..………..9…11 хромомагнезитовый……………………………………………...…..9…11 Порошок магнезитовый ………………………….………………..20…30 Доломит обожженный…………………………….……….………..9…11 Порошок шамотный………………………………..……..…………..4…6 Глина огнеупорная……………………………………..……………9…11 Песок кварцевый…………………………………….………..…..0,5…1,5 Асбест листовой………………………………….…………….....0,5…1,0 Для выбора плавильного агрегата необходимо знать часовую потребность в жидком металле: т/час Зная часовую потребность в жидком металле, принимаем дуговую сталеплавильную печь с емкостью 6 т/час [1], стр.14, тогда необходимое число плавильных агрегатов равно 3. , где Кн – коэффициент неравномерности, равный 1,2; q – емкость печи, т/час; , принимаем 3 шт. Коэффициент загрузки печи . Принятое число одновременно работающих агрегатов является оптимальным. Для расчета разливочных ковшей используем формулу: , где t – оборот ковша, час; Р – емкость ковша, т. Подставляя в выражение значения параметров, взятых из таблицы 9 [1] стр. 13 Р = 150 кг., t = 0,2 ч., получаем шт. Принимаем 24 ковша. Число ковшей, работающих в смену: , где n – число одновременно работающих ковшей; - продолжительность рабочей смены, принимаем 6 часов; - продолжительность работы одного ковша, принимаем 4 часа; шт. Парк ковшей N`=KּK1ּN, шт., где К – коэффициент, учитывающий число ковшей в ремонте, принимаем 2 шт.; К1 – коэффициент запаса, принимаем 1,2; шт. Принимаем 87 ковшей. Полученные данные сводим в таблицу: Таблица 2 - Парк ковшей
Для дуговой сталеплавильной печи емкостью 6 т/час выбираем (таблица 11 [1] стр.14) плавильное отделение с шириной пролетов В = 24 м, шагом колонн = 6 м, высотой до низа несущей конструкции Н = 12,6 м, расстоянием между осями ДСП =12 м. 3. Расчет смесеприготовительного отделения Состав смесеприготовительного отделения входят участки подготовки компонентов смесей (песков, глин, отработанной смеси, связующих, противопригарных покрытий и других добавок), приготовление формовочных и стержневых смесей, лаборатория для контроля качества смеси. Расчет оборудования для смесеприготовительных отделений производится на основе ведомости формовочных и стержневых смесей для обеспечения годового производства отливок. Потребное количество смесей выбираем по табл. 12, стр.16 [1] Расход формовочной и стержневой смеси на 1 тонну отливок составляет:
Размер опок в свету , м. . м3. Количество металла в форме: кг. м3 Количество смеси на форму: т Состав формовочной смеси (единой):
Данные сводим в таблицу: Таблица 3: Ведомость расчета потребности формовочной смеси
Состав стержневой смеси:
Рассчитаем количество стержней с учетом брака на программу: , где t – количество стержней в отливке. шт. Расход стержневой смеси на одну форму: т. Расход стержневой смеси на годовую программу: т. Полученные данные сводим в таблицу: Таблица 4 - Ведомость расчета потребности стержневой смеси
Определяем потребное количество формовочной и стержневой смеси в час: т/ч. Принимаем смеситель для формовочной смеси модели 15104 с производительностью 19 т/ч, исходя из часовой потребности. Потребное количество смесителей для формовочной смеси: , где Ру – годовое количество уплотненной формовочной смеси; Кн – коэффициент неравномерности, принимаем равным 1,2; q – производительность, т/ч. , принимаем 7 шт. Часовая потребность в стержневой смеси: т/час. Принимаем смеситель модели 15102 производительностью 8 т/ч. Потребное количество смесителей для стержневой смеси: , принимаем 1 шт. Полученные данные сводим в таблицу. Таблица 5 - Ведомость расчета количества смесителей стержневой и формовочной смесей
4. Проектирование формовочного отделения В формовочном отделении выполняются операции по формовке, сборке, охлаждению и выбивке отливок, трудоемкость которых доходит до 60 % от общей трудоемкости изготовления отливок. Технико-экономические показатели работы, трудоемкость ее, организация зависят от способа изготовления форм. Основными факторами, обеспечивающими методы формовки, являются характер производства, масса, габариты и класс точности отливки, род металла, мощность проектируемого цеха. Поскольку производство массовое, то принимаем решение о выборе автоматической формовочной линии, модель которой уточним после расчета часовой потребности цеха в литейных формах. Зная количество форм на годовую программу и действительный годовой фонд времени, находим часовую потребность в формах: форм/час. Выбираем линию КЛ22813 с производительностью 240 форм/час. Размер опок по заданию , поэтому сборку форм производим на рольганге, с которого собранные формы передаются на конвейер. Количество формовочных машин, необходимых для оснащения конвейера, рассчитываем по формуле: , где n1 – количество форм на годовую программу с учетом брака, шт.; tM – годовое время, необходимое для смены модельной оснастки, час.; Потери времени на смену плит: , где m – наименование детали, принимаем 1; р – число партий в год по каждому наименованию, принимаем 1; b – время на каждую смену плит, принимаем 0,25 часа. ч Выбираем формовочную машину модели 22111 производительностью 100 опок/час:
, принимаем 2 формовочных машины. Скорость движения конвейера: м/мин, где Q – часовое количество форм, поступающих от формовочных машин, равное 400; а – шаг платформы конвейера, м; z – число форм на одной тележке, принимаем 1; n – коэффициент заполнения тележки, принимаем 0,8; Принимаем литейный конвейер тележечный, горизонтально замкнутый с параметрами исходя из размеров опок:
Ранее рассчитанная часовая потребность в формах Пч.ф = 191 форм/час. Уточним требуемую скорость движения конвейера: м/мин. Длина охлаждающей зоны конвейера: , м, где - продолжительность охлаждения формы перед выпуском (0,67…1 час), принимаем 1 час = 60 мин; Кз – коэффициент загрузки линии, принимаем 0,8. м. Полученные данные сводим в таблицу: Таблица 6 - Расчетная ведомость формовочного отделения
5. Расчет и проектирование стержневого отделения На площадях стержневого отделения располагается:
Часовая потребность цеха в стержнях: ст/час. Принимаем автомат для изготовления стержней в горячих ящиках модели 4532 Б, [3], табл. 65, стр. 103. Параметры машины:
Количество стержневых машин, необходимых для выполнения программы: , шт., где А – годовое количество съемов с учетом брака и числа гнезд в стержневом ящике; N – часовая производительность стержневого оборудования. шт. шт. Принимаем 5 машины. Полученные данные сводим в таблицу: Таблица 7: Расчетное количество стержневых машин.
Для повышения прочности стержней и их газопроницаемости производим сушку. Так как производство массовое, то используем сушила непрерывного действия: , шт., где l – расстояние между этажерками (= 0,5м); а – число полок этажерки (= 6 шт); Lk – общая длина конвейера, м; S – площадь сушильных плит на годовую программу, м2; t – время сушки (2 часа); F – площадь одной этажерки, м2; - коэффициент заполнения этажерки (= 0,6…0,8). , где Vk – скорость перемещения конвейера, принимаем 1 м/мин. , где f – площадь одной этажерки (= 1 м2). м, где n1 – стержней на годовую программу; n2 – стержней на плите. Принимаем 1 сушило. Рассчитываем подъемно-транспортное оборудование стержневого участка: Принимаем 3 крана. 6. Расчет и проектирование термообрубного отделения В общей трудоемкости изготовления отливок на долю финишной обработки приходится до 30% и более, причем, в очистных отделениях применяется наибольшее количество ручного труда. Финишная обработка включает в себя следующие операции:
Отрезка литников: принимаем согласно [1] табл.21 галтовочный барабан – 2 шт. Очистка отливок: принимаем барабан очистной галтовочный периодического действия модели 42224 с производительностью q = 3,0 т/час. . Принимаем 4 галтовочных барабана. Выбивка стержней: принимаем согласно [2] стр.167 установку электрогидравлическую модели 36313 с производительностью 9,0 т/час. Определяем потребное количество установок: , принимаем 2 шт. Зачистка отливок: принимаем специальный станок для обдирки и зачистки отливок модели МЗ-11В ([3], стр.41, табл.96) с производительностью 1,5 т/ч. , принимаем 8 шт. Термообработка отливок: сталь 45Л является среднеуглеродистой и относится к улучшаемым сталям, такие стали часто подвергают улучшению – термической обработке(ТО), заключающейся в закалке и отпуске при высоких температурах. Улучшаемые стали должны иметь высокую прочность, пластичность, высокий предел выносливоти, малую чувствительность к отпускной хрупкости, должны хорошо прокаливаться. Принимаем для ТО стальных отливок продолжительностью 20 часов([3] стр.134), агрегат для отжига отливок с производительностью q = 5 т/час. , принимаем 3 шт. Грунтовка и окраска отливок: принимаем установку с подвижным конвейером с производительностью q = 2,5 т/час ([2] стр.173). , принимаем 5. 7. Техника безопасности Организация безопасности работ в литейных цехах производится в соответствии с правилами по охране труда в литейном производстве ПОТРМ 002-97, которые распространяются на предприятия и учреждения всех форм собственности независимо от сферы хозяйственной деятельности и ведомственной принадлежности, кроме опасных металлургических объектов, надзор за которыми осуществляется органами Госгортехнадзора РФ. Организация работ на опасных металлургических объектах, на которых получают расплавы черных и цветных металлов в технологических установках с загрузкой шихты не менее 100 кг осуществляется в соответствии с правилами безопасности в литейном производстве П5 11 551-03. Указанные правила устанавливают требования, соблюдение которых обеспечивает промышленную безопасность в литейных цехах и на участках, направленных на предупреждение аварий, производственного травматизма и обеспечивает создание необходимых условий труда в литейном производстве. Правила действуют на всей территории РФ и должны учитываться при проектировании, строительстве, реконструкции литейных цехов и участков, при конструировании машин, механизмов и оборудования для литейных производств; при разработке и применении технологических процессов; при эксплуатации оборудования зданий и сооружений литейных производств. Основными опасными и вредными факторами в литейном производстве являются:
Метеорологические условия на рабочих местах должны соответствовать ГОСТ 12.1002. Уровень шума - ГОСТ 12.1.003. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны – ГОСТ 12.1.004. Уровень вибрации при работе с ручным механизированным инструментом САНПИН 2.2.2540-96. Освещенность производственных помещений и рабочих мест – СНиП 23-05-95. Для каждого источника загрязнения атмосферы на предприятии должны быть установлены предельно-допустимые нормы выбросов опасных веществ в соответствии с ГОСТ 122.3.02. Степень очистки сбрасываемых сточных вод должна отвечать требованиям ГОСТ 17.1.313. Для решения указанных проблем в каждом литейном цехе должно быть обеспечено:
Разработку, организацию и проведение технологических процессов изготовления отливок из черных и цветных металлов необходимо производить с соблюдением техники безопасности, устанавливаемой ГОСТ 12.3.002, ГОСТ 12.3.027, ГОСТ 18169. Безопасность технологических процессов в литейном производстве должно обеспечиваться:
Требования безопасности к технологическим процессам должны быть изложены в технологическом допущении. При организации рабочего места необходимо обеспечить нахождение работника за ограждением опасных зон оборудования. Остановка оборудования на ремонт, смазку и очистку должен производить электрик путем отключения рубильника, запиранием его на замок в положении выкл. или снятием плавких предохранителей. Пуск оборудования осуществляется с обеспечением мер при работах с повышенной опасностью. Заключение В результате проектирования был разработан проект литейного цеха, способного в необходимых количествах и с минимальными энерго- и ресурсозатратами выплавлять отливки из стали 45Л. Цех оснащен необходимыми плавильными агрегатами, формовочным, транспортным и прочим оборудованием и способен к массовому производству отливок согласно заданной производственной программе. Список использованных источников литейный цех расчет проектирование 1. Мостовой Н. И. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Проектирование новых и реконструкция действующих литейных цехов» для студентов специальности 100400 – Литейное производство черных и цветных металлов, специализация 110405 – Художественное и прецизионное литье (ювелирные изделия). – Хабаровск, изд. ХГТУ, 2000. – 32 с. 2. Основы проектирования литейных цехов и заводов/ Под ред. Б. В. Кнорре. – М.: Машиностроение, 1979. – 376 с. 3. Проектирование машиностроительных цехов и заводов/ Под ред. В. М. Шестопала. – М. Машиностроение, 1977. – 294 с. 4. Логинов И. З. Проектирование литейных цехов. – Минск: Высш. Школа, 1975. – 320 с. 5. Аксенов П. Н. Оборудование литейных цехов. – М. Машиностроение, 1977. – 294 с. 6. Типаж технологического оборудования для литейного производства на 1981 – 1985 гг. – М.: ВНИИМаш, 1980. – 131 с. |