CC BY
38
/!г:тт*г: гттпгг/лтгг/ iir
- 2 (02). 2007/ 1 1U
; л«« ' /
ИТЕЙНОЕ£ ПРОИЗВОДСТВО
The main activity directions in developments of NP RUP "Institute BelNIIlit", which solve the complicated problems in the field of foundry and energy-saving are considered.
А. П. МЕЛЬНИКОВ, НП РУП «Институт БелНИИлит»
ЭНЕРГО - И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
УДК 621.74
Снижение расхода энергоносителей в производстве литых заготовок играет важную роль в повышении конкурентоспособности современного литейного производства и стабильного его функционирования. Это обусловлено тем, что цена на энергоносители неуклонно растет и энергоносители в себестоимости отливок уже занимают существенное место.
Литейное производство — энергоемкое производство. Однако практически в каждом технологическом переделе имеются резервы для снижения расхода энергоресурсов. Основные затраты энергоносителей идут на технологические нужды: плавку и доводку металла, сушку стержней и формовочных материалов, термическую обработку отливок, резку, заварку дефектов при исправлении брака литья.
Однако в каждом случае при рассмотрении намечаемых мер по снижению расхода энергоносителей, особенно на технологические нужды, следует учитывать, какое влияние данное мероприятие окажет на технологию и соответственно на качество выпускаемой продукции.
Одно из основных направлений деятельности НП РУП «Институт БелНИИлит», решающего сложные задачи в области литейного производства и энергосбережения, — это изготовление песчаных стержней из холоднотвердеющих смесей (ХТС).
В настоящее время для производства литейных песчаных стержней используется целый ряд технологических процессов, каждый из которых имеет многочисленные разновидности. По совокупности технико-экономических показателей наиболее перспективны «холодные» методы. Существенные преимущества, на наш взгляд, имеет технология «СоЫ-Ьох-агшп». Объемы применения ее в промышленно развитых странах составляют до 80%.
За последние годы отношение специалистов-литейщиков стран СНГ к «холодным» процессам
изменилось — опыт успешной эксплуатации технологии «СоМ-Ьох-атт» и широкий выбор на рынке литейного оборудования специальных стержневых машин и вспомогательного оборудования сформировал устойчивую тенденцию к стремительному расширению применения этого процесса.
Технологическая схема процесса определяет весь комплекс оборудования, используемого в изготовлении стержней: смесеприготовительное оборудование, стержневые машины, установки дозирования и подготовки газообразного катализатора, оборудование для обработки стержней и подготовки их к заливке, локализация отработанной амино-воздушной смеси.
Научные исследования НП РУП «Институт БелНИИлит» в области теоретического анализа процессов формирования прочности связующей системы СоШ-Ьох-атт и комплексные лабораторные испытания вяжущих систем позволили оптимизировать многие технологические параметры процесса и обеспечить наилучшие условия реализации технологии с применением разработанного институтом оборудования.
НП РУП «Институт БелНИИлит» разработал техническую документацию и организовал производство пяти базовых моделей стержневых машин для изготовления стержней, отверждаемых продувкой газообразными катализаторами.
Принятый пескодувный метод уплотнения смеси обеспечивает достаточно высокое качество стержней и минимальное время заполнения ящика стержневой смесью. Основной параметр машин, объем пескодувного резервуара определяют массу изготавливаемых стержней и габаритные размеры стержневого ящика. От объема резервуара зависят размеры всех элементов пескодувной системы уплотнения: объем ресивера, площади сечения вдувного и выхлопного клапанов.
Основные технические характеристики базовых моделей стержневых машин приведены в табл. 1.
Ш//ХТ7.-Г г: к'ж/лт-гтх
/ 2 (42), 2007 -
Таблица 1. Основные технические характеристики базовых моделей стержневых машин для
СоМ-Ьох-атт-процесса
Модель машины 4749Б1К2 4751Б1К2 4752Б2К1 4747У2Б2К1 4760Б2К1
Способ заполнения стержневого ящика смесью Пескодувный с отверждением в ящике продувкой газообразным катализатором
Объем пескодувного резервуара, л 10 15 35 100 200
Цикловая производительность, съем/ч (в зависимости от конфигурации стержня) 60-80 60-80 40-50 30-35 20-30
Разъем стержневого ящика вертикальный горизонтальный горизонтальный горизонтальный горизонтальный
Размеры стержневого ящика (стандартные, могут быть увеличены), мм 400x320x200 400x320x200 580x580x210 1000x850x365 1600x1180x570
Тип привода пневматический
Расход воздуха, м3/ч 15 15 22 35 45
Установленная мощность, кВт 5 5 11 19 19
Масса машины, кг 3200 4000 9000 17500 22000
Габариты машины, мм 1850x1590x2660 200x1700x2700 5800x4500x3200 5720x5900x4240 8180x7500x5230
Стержневые машины оснащены системами локализации отработанной токсичной амино-воз-душной смеси; герметизации ящика и продувочной плиты для возможности удаления газообразного катализатора, используемого при продувке смеси в ящике; обеспечения быстрого съема и установки надувной плиты, толкательных плит, а также ящика на машину.
Общие виды машин 4747Б2К1 показаны на рис. 1, 2.
Для приготовления стержневых песчано-смо-ляных смесей для созданной гаммы стержневых машин институтом разработан ряд смесителей периодического действия. Основные технические характеристики приведены в табл. 2.
Принцип работы смесителей ряда С 1С основан на перемешивании компонентов смеси специальным смешивающим элементом с ^-образной лопастью, получающей вращательное движение от привода мотор-редуктора.
Рис. 1. Стержневая машина мод.4747Б2К1
Все смесители периодического действия (рис. 3) модельного ряда С 1С могут поставляться и эксплуатироваться с установками подачи и дозирования сухого песка и жидких составляющих в смеситель.
Как альтернативную версию организации схемы смесеприготовления и подачи приготовленной смеси в бункера машин, НП РУП «Институт БелНИИлит» может предложить вариант использования шнековых смесителей непрерывного действия (рис. 4). В этом случае смеситель устанавливается непосредственно над приемным бункером стержневой машины. Приготовление смеси и загрузка бункера производятся в автоматическом режиме согласно сигналам сигнальных датчиков, расположенных по критическим высотам приемного бункера.
Институтом предлагаются различные модели шнековых смесителей производительностью от 1 до 6 т/ч. Основные технические характеристики смесителей приведены в табл. 3.
Рис. 2. Стержневая машина мод.4747Б2К1 (схема), вид без укрытия
_г, г:тт- г: г- г.: г. г. тг гт: п / 117
-- 2 (42). 2007/ 1 11
Таблица 2. Смесители периодического действия для приготовления песчаио-смоляных смесей
Наименование параметра С1С-050-01 С1 СМ-050-02 С 1С-150-02 С1С-200 С1С-300
1 2
Масса замеса, макс., кг 50 80 150 150 200 300
Диаметр чаши, мм 525 630 800 800 884 992
Высота чаши, мм 435 425 500 500 650 465
Модель мотор -редуктора МРМ4-21.024 МРМ5-21.024 МРМ7-35.024 МРМ7-25.024 МРМ7-25.029 МРМ9-25.224
Число оборотов в минуту 67,1 67,1 41,1 58 58 58,2
Мощность, кВт 4 4 7,4 11 11 15
Ориентировочные габариты, мм 895x700x1020 710x1015x1270 970x1055x1415 970x1055x1415 1060x1765x1265 992x1000x1900
Масса, кг 260 300 570 575 1000 1170
Рис. 3. Смеситель периодического действия мод. С1С-150-02 с в-образным смешивающим элементом
Свои разработки в области производства стержней институт внедряет в производство комплексно с решением вопросов, касающихся всей технологии изготовления стержней.
Пионером в освоении новой ресурсосберегающей технологии изготовления стержней из холоднотвердеющих смесей (СоШ-Ьох-ашт-процесс) является МТЗ, на котором реализуется программа перехода на холодные технологии изготовления стержней. Здесь с 2000 г. проводится коренная реконструкция стержневого отделения чугунолитейного цеха. Установлено 6 ед. стержневых автоматов конструкции НП РУП «Институт БелНИИлит» для производства крупных стержней ответственных отливок по СоШ-Ьох-атт-процессу (блоки цилиндров, корпус муфты сцепления, корпус
маслобака, корпус заднего моста и др.). Завершение плана реконструкции цеха планируется на 2007 г. установкой еще 3 ед. машин такого типа.
Не менее масштабной планируется работа по переоснащению стержневого отделения чугунолитейного цеха №1 этого завода, где в настоящее время эксплуатируется более 20 машин устаревшей конструкции (по "горячим ящикам") — разработка института 30-летней давности.
По данным 2000 г., годовой экономический эффект от освоения технологического комплекса по производству стержней из ХТС с продувкой аминами составил более 1,2 млн. долл. США при общих объемах капитальных затрат на создание комплекса 1,57 млн. долл. США. Экономия при-
Ш/г.гтг-г: г г^штт^
/ 2 (42). 2007 -
Рис. 4. Высокоскоростной одношнековый смеситель
Таблица 3. Шнековые смесители непрерывного действия для приготовления песчано-смоляных
смесей
Характеристика Модель смесителя
С2Ш-1 С1Ш-3 | С1Ш-6
Тип поворотного смесителя непрерывного действия Одноплечий двушнековый с вихревой головкой Одноплечий одношнековый высокоскоростной
Количество рабочих органов (шнеков), шт. 2 1
Угол поворота, не менее 90 180
Радиус действия, мм 1200 720 1030
Производительность, т/ч 1,0-2,0 1,0-3,0 3,0-6,0
Число оборотов шнеков, об/мин 109 690 483
Количество насосов -дозаторов, шт. 2
Установленная мощность, кВт 5 4 5
Давление воздуха, МПа 0,5-0,7
Габариты (без электрического шкафа и насосных установок) 2295x510x2530 1375x420x1650 2130x500x2025
Масса смесителя, кг 1100 450 560
родного газа составила порядка 5 млн. м3/год, электроэнергии — 1 млн. кВт • ч/год. Брак стержней снизился в 38 раз, брак отливок - в 10 раз. Масса отливок снижена в среднем на 0,8%.
В результате окупаемость комплекса составила всего 1,2 года.
На ОАО «Азовмаш» (Украина) в 2004 г. создано и освоено специализированное производство стержней для самых сложных крупногабаритных отливок вагонной группы «рама боковая» и «балка надрессорная».
Следует отметить, что в процессе разработки специалистами института проведено усовершенствование технологии. В частности, ряд стержней объединены из половинок в целые, в результате чего количество стержней для отливки «рама боковая» снижено с 25 до 15 шт.
Институт проводит работы по испытаниям новых технологических процессов и созданию стержневого оборудования для производства стержней по Cold-box-amin-npoueccy в чугунолитейном цехе Ярославского моторного завода.
Цех специализируется по выпуску отливок блоков цилиндров, двигателей ЯМЗ 236/238 в количестве 75 тыс. шт/год, головок блоков цилиндров двигателей в количестве 815 тыс. шт/год, отливок корпусов коробок переменных передач КПП в количестве 34 тыс. шт/год и др.
В стержневом отделении литейного цеха 80% номенклатуры стержней производится по технологии «горячих ящиков» и 20% стержней — по технологии тепловой сушки в сушилах.
Учитывая особенности действующего производства по основной номенклатуре стержней от-
ливок блоков и головок цилиндров двигателей, было принято решение поэтапного перехода к единой технологии изготовления стержней по Cold-box-amin-процессу без остановки действующего производства.
С 2006 г. институт начал проводить работы по техническому переоснащению стержневых производств сталелитейного цеха № 2 и чугунолитейного цеха Минского автозавода. Для переоснащения в основу положена технология производства стержней по Cold-box-amin-npo-цессу.
В 2007 г. в стержневое отделение чугунолитейного цеха поставлена первая стержневая машина мод. 4747Б2К1 с абсорбционно-биохимической установкой для очистки от остатков амина газовоздушной смеси после отверждения стержневой смеси в ящике. Запуск в производственную эксплуатацию этого комплекса будет произведен в III кв. 2007 г.
В III кв. 2007 г. будет начата поставка стержневых машин мод. 4751Б1К2 в сталелитейный цех № 2 для освоения производства стержней до 10 кг по Cold-box-amin-процессу взамен технологии «горячих ящиков».
В настоящее время подписаны контракты об освоении технологии производства крупных стержней по Cold-box-amin-процессу на Тутаевском моторостроительном заводе. Предусматривается освоение технологии для производства стержней отливок блоков цилиндров с использованием технологических комплексов на базе стержневых машин мод. 4747Б2К1.
Переход на холодные технологии изготовления стержней взамен технологий их отверждения с применением тепловой энергии обеспечивает экономию на каждой тонне не менее 50 кВт • ч электроэнергии и около 250 м3 природного газа. Снижаются брак стержней, отливок, их масса, а также повышается размерная точность.
