CC BY
14
ПРОИЗВОДСТВО
https://doi.org/10.21122/1683-6065-2021-4-38-41 УДК 621.74
Поступила 20.10.2021 Received 20.10.2021
АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЫРОЙ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТОЙ ФОРМОВОЧНОЙ СМЕСИ В ПРОЦЕССЕ СМЕСЕПРИГОТОВЛЕНИЯ В НОВЫХ РАЗРАБОТКАХ ОАО «БЕЛНИИЛИТ»
С. Л. РИМОШЕВСКИЙ, Д. М. ГОЛУБ, С. Н. ГРЕЧАНИК, А. В. ПАШКЕВИЧ, Е. Д. ШВАРЦ, А. А. БОСЬКО, Н. А. ЯЦЕВИЧ, А. О. ЛАГУНОВИЧ,
ОАО «БЕЛНИИЛИТ», г. Минск, Беларусь, улМашиностроителей, 28. E-mail: belniilit@belniilit.by
Специалистами ОАО «БЕЛНИИЛИТ» разработан метод и автоматическое устройство для контроля и управления качеством сырой песчано-глинистой формовочной смеси, который основывается на принципах комплексного контроля - уплотняемости формовочной смеси, замере влажности и прочности в сыром состоянии, температуры прямо в процессе смесеприготовления. Оборудование встраивается в существующие автоматизированные смесеприготови-тельные комплексы, выпускаемые ОАО «БЕЛНИИЛИТ», возможна установка на смесители старой конструкции.
Ключевые слова. Исследования, формовочная смесь, качество, свойства, смесеприготовление, прибор, лаборатория, измерение, предел прочности на сжатие в сыром состоянии, влажность, уплотняемость, оборудование, наука, конструкция, прочность. Для цитирования. Римошевский, С. Л. Автоматический контроль физико-механических свойств сырой песчано-глинистой формовочной смеси в процессе смесеприготовления в новых разработках ОАО «БЕЛНИИЛИТ» / С. Л. Римошевский, Д.М. Голуб, С. Н. Гречаник, А.В. Пашкевич, Е. Д. Шварц, А. А. Босько, Н. А. Яцевич, А. О. Ла-гунович //Литье и металлургия. 2021. № 4. С. 38-41. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2021-4-38-41.
AUTOMATIC CONTROL OF THE PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF THE RAW SAND-CLAY MOLDING MIXTURE IN THE PROCESS OF MIXTURE PREPARATION IN THE NEW DEVELOPMENTS OF OJSC "BELNIILIT"
S. L. RIMOSHEVSKIJ, D. M. GOLUB, S.N. GRECHANIK, A. V. PASHKEVICH, E. D. SHWARTS, A. A. BOSKO, N. A. YATSEVICH, A. O. LAGUNOVICH,
OJSC "BELNIILIT", Minsk, Belarus, 28, Mashinostroiteley str. E-mail: belniilit@belniilit.by
OJSC "BELNIILIT" specialists have developed a method and an automatic device for monitoring and managing the quality of raw sand-clay molding blend, which is based on the integrated control - compaction of the molding blend principles, measurement of humidity and strength in the raw state, measurement of temperature directly in the process of mixture preparation. The equipment is integrated into existing automated mixture preparation complexes manufactured by OJSC "BELNIILIT", it is possible to install on old design mixers.
Keywords. Research, molding blend, quality, properties, mixture preparation, device, laboratory, measurement, tensile strength in
the raw state, humidity, compactability, equipment, science, construction, strength. For citation. Rimoshevskij S. L., Golub D. M., GrechanikS. N., Pashkevich A. V., Shwarts E.D., BoskoA.A., Yatsevich N. A., La-
gunovich A. O. Automatic control of the physical and mechanical properties of the raw sand-clay molding mixture in the process of mixture preparation in the new developments of OJSC "BELNIILIT". Foundry production and metallurgy, 2021, no. 4, pp. 38-41. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2021-4-38-41.
В литейном производстве в силу его технологических особенностей брак продукции находится на более высоком уровне по сравнению с технологиями металлообработки. Около 50 % всего брака отливок прямо или косвенно связано с качеством формовочных материалов и смесей. Приготовление смесей стабильно высокого качества при низких затратах требует большего, чем просто хорошие смесители и формовочные материалы. Контроль свойств формовочной смеси играет важную роль в этой системе.
ОАО «БЕЛНИИЛИТ» несколько десятков лет занимается проектированием и изготовлением автоматизированных смесеприготовительных комплексов для приготовления сырых песчано-глинистых формовочных смесей. Смесители оснащаются устройствами определения влажности оборотной смеси за пределами смесителя. Влажность готовой смеси и ее другие параметры не определяются.
Отсутствие системы оперативного контроля и управления свойствами формовочной смеси на стадии сме-сеприготовления является одной из самых острых проблем в современном литейном производстве, что связано, в первую очередь, с трудностью автоматизации контроля параметров формовочной смеси и наличием ряда факторов, влияющих на ее свойства. При создании систем автоматического управления процессами сме-сеприготовления основным контролируемым параметром в большинстве случаев выбирается влагосодержа-ние, а основным инструментом оперативного воздействия - дозирование воды, вводимой в состав. Остальные факторы, определяющие свойства приготавливаемой смеси: количество и соотношение подаваемых в смеситель компонентов (связующее, наполнитель, спецдобавки при этом сохраняются в большинстве случаев неизменными), задаются избранной технологией и требованиями, предъявляемыми к литейной форме.
Специалистами ОАО «БЕЛНИИЛИТ» разработан метод и автоматическое устройство для контроля и управления качеством сырой песчано-глинистой формовочной смеси, который основывается на принципах комплексного замера - уплотняемости формовочной смеси, замере влажности и прочности в сыром состоянии, температуры прямо в процессе смесеприготовления (проба автоматически отбирается из смесителя). Оборудование встраивается в существующие автоматизированные смесеприготовительные комплексы, выпускаемые ОАО «БЕЛНИИЛИТ». Возможна установка на смесители старой конструкции (рис. 1, см. таблицу).
Л
Рис. 1. Установка для определения свойств сырых песчано-глинистых формовочных смесей мод. П1937
Технические характеристики установки
Режим работы установки Автоматический
Тип установки Двухпозиционная
Способ формирования пробы Прессование
Тип привода Пневматический, электрический
Время цикла, с, не более 20
Размер гильзы, мм: диаметр / высота 50 / 100
Удельное давление прессования, Н/см2 (кгс/см2) 100 (10,2)
Род тока питающей сети Переменный, трехфазный
Частота тока, Гц 50
Напряжение силовой цепи, В 220/380
Установленная мощность, кВт
Рабочее давление сжатого воздуха в пневмосистеме, МПа, не менее 0,5-0,6
Расход сжатого воздуха, м3/ч, не более
Пределы значений контролируемых свойств смеси:
• предел прочности на сжатие в сыром состоянии - 0,4-2,0 кг/см2;
• уплотняемость - 25-50 %;
• влажность (косвенный показатель) - 2-6 %;
• температура - 0-100 °С.
Одна из задач проекта - разработка, изготовление и внедрение локализованного автоматизированного лабораторного комплекса для оснащения практически всех литейных участков смесеприготовления, только визуализация. Вторая задача - полная автоматизация процесса управления качеством смесей во время смешивания.
Цель - создать простое по конструкции устройство, которое сообщит оператору о физико-механическом состоянии формовочной смеси, находящейся в смесителе, что создаст возможность корректировки и исключения выгрузки некачественной формовочной смеси и направления ее на формовочный участок.
В настоящее время проводятся испытания изготовленного устройства на вихревом смесителе мод. 4842 (рис. 2, 3) в лаборатории ОАО «БЕЛНИИЛИТ». Имеются положительные результаты, планируются производственные испытания.
Панель оператора (7 дюймов) имеет до 10 вкладок для удобства работы и обслуживания оборудования, ведения статистики, определения неисправностей, ввода технологических настроечных параметров.
Полученные результаты интересны тем, что дают возможность мгновенного сопоставления изменения свойств смеси на одной мнемосхеме. Разработанное ПО и применение современного контроллера в системе управления устройством позволяют проводить анализ статистических данных свойств смеси в широких пределах (см. рис. 2). Скорость измерения всех замеров - 15 с, что дает возможность произвести до пяти замеров за один цикл смесеприготовления, если есть такая необходимость.
Снстема управления установки обеспечивает надежное и стабильное определение требуемых параметров свойств формовочной смеси. Входными значениями для определения свойств смеси служат измеренные величины линейного перемещения, массы и температуры.
Постоянный контроль параметров свойств формовочной смеси будет обеспечивать предупреждение образования брака отливок, уменьшение затрат на формовочные материалы и очистку отливок, повышение эффективности литейного производства.
Устройство может использоваться со смесителями любого типа, оно полностью устраняет ручной труд по управлению контролем качества смеси (рис. 4).
Влажность, температура, уплотняемость, сырая прочность каждого замеса автоматически определяются и сообщаются оператору.
Конструкция устройства предусматривает стационарную его установку на смесителях.
ПО блока контроля записывает все заданные параметры и полученные в результате испытаний образцов.
Предусмотрены две версии ПО: обеспечивающее отображение свойств на панели, расширенная версия программного обеспечения блока, которая позволит регулировать дополнительную подачу воды и бентонита в песчаную смесь по результатам измерений свойств смеси в смесителе.
Разработка и изготовление установки в Республике Беларусь осуществлена впервые. В России подобных разработок нет. В мировой практике подобные разработки известны. Их стоимость достигает 50-80 тыс. евро. Известные изготовители подобного оборудования: DISA-Georg Fischer, AIERICH, SIMPSON, Ferberg. Отечественный образец будет в 2-3 раза дешевле.
Рис. 2. Настройка и испытания устройства на вихревом смесителе в ОАО «БЕЛНИИЛИТ»
040"БЕлнттит"
СОСТОЯНИЕ входов - выходов
17-9-2021 10:42
0.114 0.05 0.06 О 07 о.ок
юо.оо
¡00.03
100.04
100.05
100.06 100.07 101.00 101.01 101.02 101.03
503
боТТ
506
Ш1
У2 УЗ У4 У6 Уб У7 Ув У9
11арэметры смеси
Входы
Мехатпм перемещения па прессовании Мс\.инпм перемещения па чагрузке Шибер втянут Шш >ср выдвинет Пробки отбора смей отирь/та Пробка отбора смей закрыта
Привод ворошилки ВКЛ
Выходы Привод ворошилки ВКЛ
Поворот механизма перемещения на прессование Поворот механизма перемещения на загрузку Шибер втянут Шибер выдвинут Пробка отбора смеси Механизм упло тнения вверх Механизм уплотнения прессование Обдул бункера Обдун гильзы
Калибровка Кнопки Лог аварий выходы Графики Статистика
п\о-ылн СТАТИСТИКА
8оеьнт п- 10:31 1 10:30 1 10:30 К Р 1 г м / 1.14
17 05/2 1 0:30 1.16 34.53 2.85
17 05.2 10:29 1.20 35.55 2.34
1 7/09/2 10:2& 1.20 37.04 3,07
1 7 09.-2 1 0:25 1.21 40.29 3.38
17/08,'2 10:20 1.33 42.52 3.61
1 7/09/2 10:28 1.32 43.11 3 67
1 7.09 2 10:28 1.28 43.96 3.76
4
ЬиЯ.шГфиВКЦ К ....... || В« '"!а1ши. иь1Ы, |Ы
Рис. 3. Панель оператора. Пример мнемосхем на панели
Рис. 4. Пример установки устройства для измерения свойств формовочной смеси модели П1937 на вихревом смесителе ОАО «БЕЛНИИЛИТ»
