CC BY
45УДК 621.742
INDUKSION METALL ERITISH PECHLARINING UNUMDORLIGINI
OPTIMALLASH
Kenjaboyev Shukurjon Sharipovich Namangan muhandislik-qurilish instituti professori, [email protected]
Mamadaliyeva Mavludaxon Nurmirza qizi
Namangan muhandislik-qurilish instituti stajyor-o'qituvchisi, [email protected]
Anotasiya. Maqola induksion eritish pechlari futerovkasining oktimaya tarkibida tayyorlash texnalogiyasini ishlab chiqish masalasiga bag'ishlangan. Shuningdek, temir yo'l vagonlarining "Buksa" detali quymasini olish uchun eritish pechi futerovkasi tayyorlanadigan o'tga chidamli materiallar komponentlari miqdori hisoblash natijalari keltirilgan.
Аннотация. Статья посвящена вопросу разработки технологии подготовки футеровки индукционных плавильных печей в оптимальном составе. Также приведены результаты расчета количества компонентов огнеупорного материала, используемых для подготовки футеровки плавильной печи для производства детализационного литья «Букса» железнодорожных вагонов.
Annotation. The article is devoted to the development of technology for preparing the lining of induction melting furnaces in the optimal composition. Also presented are the results of calculating the number of refractory material components used to prepare the lining of a melting furnace for the production of Buksa detail castings for railway cars.
Kalit so'zlar: Futerovka, eritish pechi, o'tga chidamli materiallar, marshalit, quyma
detal.
Ключевые слова: Футеровка, плавильная печь, огнеупорные материалы, маршалит, деталь отливки.
Key words: Lining, melting furnace, refractory materials, marshalite, casting part.
Kirish (Introduction). Hozirgi vaqtda metal va qotishmalarni eritish hamda ulardan turli mahsulotlar ishlab chiqarishda induksion elektr pechlari asosiy instrument hisoblanadi. Bunday pechlarning qator afzalliklari jumladan yuqori samaradorlik pech ichidagi haroratni hajmi bo'yicha bir xil bo'lishi, haroratni o'zgarishini tezlik bilan aniqlash imkoniyatini mavjudligi sababli bunday pechlardan foydalanish salmog'i ortib bormoqda. Induksion metall eritish pechlarining keng intervaldagi hajmli bo'lishi tufayli ham, yakka tartibdagi tadbirkorlik sub'ektlari ham ishlab chiqarishlarida bunday pechlardan foydalanilmoqda.
Usullari (methods). Hozirgi kunda Namangan viloyatida 100 dan ortiq metallni eritib mahsulot ishlab chiqaradigan korxonalar faoliyat yuritayotganligini e'tiborga olsak, induksion metal eritish pechlarining samaradorligini oshirish yullarini to'g'ri tanlash dolzarb masala hisoblanadi. Shu sababli induksion metal eritish pechining ish unumiga ta'sir ko'rsatadigan asosiy omillarni ko'rib chiqaylik.
1. Induksion metal eritish pechi futrlovkasining termoturg'unligi. Futerovka metal eritish pechining devoir bo'lib, suyuqlantiriladigan metallni rafinirlashga xizmat qiladi va pechga sodir bo'ladigan jarayonning asosiy qismi hisoblanadi. Futerovka sifati elektr induksion pechining ish samaradorligiga to'g'ridan-to'g'ri ta'sir ko'rsatadi. Shu sababli elektr induksion metall eritish pechining futerovkasini ta'mirlashda(yaangilashda) futerovka termoturg'unligini oshirish uchun quyidagilarga e'tibor qaratish lozim.
a) Kristall tuzulishidagi kvars qum zarralarini tozalash. Bunda yirik qum donalarini hamda boshqa qo'shimchalarni ajratib tashlash kerak. Magnitli seperastiya o'tkazish, ya'ni
Qurilish^aT'a'limjlmiyjurmli^^^^^^^^S-jild^
155
magnitga tortiladigan qo'shimchalarni ajratib olish; tozalangan qumni 200-300 gradus haroratda quritish va shu haroratda 4 soatdan kam bo'lmagan vaqt ushlab turish;
d) Kvars qumi zarralarini bog'lovchi material tanlash. Zarrachalarni bog'lash uchun bor kislotasi (H2BO3) o'rniga bor angidrid (B2O3) dan foydalanish tavfsiya etiladi. Bunda bog'lovchi material moqdori 1,0-1,5% bo'lishi lozim;
v) Futerovka uchun material va uning miqdorini tanlash. Bunda futerovka uchun barcha turdagi kvars qumlaridan (SiO2>99%) foydalanish maqsadga muofiq emas. Bunda asosiy omil bu qum zarralachalirining o'lchami hisoblanadi. Oqish va shaffof rangdagi kvars qumi SiO2 ning kristall tuzulishidagi turi futerovka uchun maqul hisoblanadi. Pechning hajmi ortib borgan sari uning futerovkasi uchun ishlatiladigan kvars qumi kristallari tozaligiga qo'yiladigan talab ham ortib boradi.
g) Futerovkani bog'lanish sifati uni pishirish sifatiga to'g'ridan to'g'ri bog'liq. Bog'lashda qum zarralari o'lchamlari bo'yicha tekis taqsimlanadi. Qumli qatlam zichligi bog'lanish hosil qilinganda yuqori bo'ladi va futerovkani pishirish jarayonida darzlar hosil bo'lish ehtimoli kamayadi. Bu esa o'z navbatida induksion eritish pechi futerovkasini ish muddatini oshiradi.
d) Pech tubida bog'lanishlar hosil qilish induksion metall eritish pechining tubi odatda 280 mm qalinlikda hosil qilinadi. Bunday qatlam odatda to'rt martada hosil qilinadi. Pech tubini bog'lashda qum zichligi bir hilda bo'lishiga e'tibor berish lozim, aks holda futerovkani pishirishida nuqsonlar yuzaga kelishi mumkin. Shuning uchun tashlangan qum qalinligi qat'iy nazorat qilinishi kerak. Tubni hosil qilishidagi har safar tashlangan qum qalinligi 100 mm dan oshmasligi kerak;
s) Futerovka devorlarini bog'lash. Futerovka devorlarining qalinligi 110-120 mm bo'ladi. Bunda qum bilan to'ldirgich qalinligi 60 mm dan oshmaydi;
j) Uchqatlamli strukturadagi futerovkani olish uchun futerovkani qizdirish va pishirish jarayoni quyidagi uchta bosqichdan iborat bo'ladi:
1- qizdirish bosqichi. Bunda tigel uchun mo'ljallangan formani 25°C/soat va 50°C/soat tezlikda 600°C haroratgacha qizdiriladi va 4 soat mobaynida ushlab turiladi. Shunday qilinganda pech futerovkasida namlik umuman qolmaydi.
2-bosqich. Yarim pishirish bosqichi. Bunda haroratni 50°C/soat tezlikda 900°C gacha ko'tariladi va 3 soat mobaynida shu harorat ushlab turiladi, so'ngra 100°C/soat tezlikda harorat 1200°C ga ko'tariladi va shu harorat 3 soat mobaynida ushlab turiladi. Bu jarayonda eng muhimi qizdirish tezligini nazorat qilib turish hisoblanadi, ya'ni darzlar hosil bo'lmadligini nazorat qilib turish kerak.
3-bosqich. To'liq pishirish jarayoni. Yuqori haroratni pishirish vaqtida pishirish strukturasi o'rtacha chastotada ishlaydigan elektr pechlari uchun asosiy hisoblanadi va bunday pechlarning uzoq muddat ishlashini ta'minlab beradi. Bulardan tashqari, o'rta chastotada ishlaydigan elektr pechlarini sovuq holatidan ishga tushirishda dastlab past haroratda qizdirib, so'ngra asta-sekin haroratini oshirib borish orqali pechni ishga tayyorlash ham pech futerovkasining ishlash muddatini oshiradi.
Induksion eritish pechining shu unumdorligining maksimal samaradorligiga erishish uchun bir qator omillarga e'tibor qaratish hamda shu jarayonini optimallash uchun muayyan choralar ko'rish talab etiladi.
Birinchidan, extiyojdan (yoki mahsulot ishlab chiqarish hajmidan) kelib chiqan holda induksion pechning hajmi hamda o'lchamlari tanlanishi tavsiya eriladi. Kam quvvatli pech tanlanganda mahsulot uchun suyuq metallni yetishmasligi kuzatilsa, keragidan ortiq quvvatli pech tanlanganda metallni hamda ortiqcha energiya sarf bo'lishiga olib keladi. Induksion, induksion pechning shu rejimini to'g'ri sozlash ham uning samaradorligiga bevosita ta'sir ko'rsatadi
Pechni qizdirish tezligi va optimal haroratni saqlab qolishni nazorat qilish ham metallni suyuqlantirish samaradorligini belgilab beradi. Pechni shu rejimiga shunday sozlash kerakki, bunday ishlab chiqarish maksimal darajada va vaqt sarfi minimal bo'lishi lozim hamda suyuq metallni sifat parametirlari saqlabishi kerak.
Uchunchidan, pech uchun mahsus elektr induksion katushkadan hamda pechga mahsulotlarni yuklash va suyuq metalni chiqarish uchun mahsus instrumentlardan foydalanish ham pech ish unumdorligini oshiradi. Elektr katushkani optimal o'lcham va shaklda bo'lishi ham suyuqlantiriladigan materialga energiyani maksimal samarali uzatish imkonini beradi. Bulardan tashqari, pechga shixta materiallarini yuklash hamda pechdan suyuq metalni chiqarish uchun to'g'ri tanlangan instrumentlar sababli, yuklash hamda tushirishga sarf bo'ladigan vaqtdan tejash imkonini beradi va bu o'z navbatida pech ish unumdorligini oshirishga xizmat qiladi.
Yuqorida keltirilgan fikrlardan hamda olib borilayotgan tadqiqotlardan quyidagicha hulosa qilish mumkin. Induksion eritish pechlarining ishlash samaradorligini optimallashtirish -bu metalni suyuqlantirishdagi eng muhim omil hisoblanadi. Shu sababli metalni suyuqlantirish jarayonining yuqori samaradorligiga erishish uchun quyidagi tadbirlarni amalga oshirish lozim.
1. Samarali materiallardan foydalanish, ya'ni pechni devori uchun sifatli o'tga chidamli materiallardan foydalanish hamda elektr katushkasining shakli va o'lchamini to'g'ri tanlash. To'g'ri tanlangan bunday materiallar va elektr katushkasi energiyani samarali uzatish hamda yo'qotishlarni oldini olish imkonini beradi. Masalan, yuqori temperaturali yuqori qarshilikga ega metallardan hamda sifatli o'tga chidamli materiallardan foydalanilganda pechning ishlash muddati va qizdirish hususiyati ortadi.
2. Pechga yuklangan materiallar to'ldirish zichligini optimallashtirish. Pechga shixta materiallarini yuklashda ularni zich joylashishi hamda bo'shliqlarni ham bo'lishi ich hajmi bo'yicha bir tekisda taqsimlanishiga erishish kerak. Shunday qilinganda issiqlikni bir tekisda taqsimlanishiga hamda metalni eritish jarayonini nazorat qilishga erishiladi.
3. Pechni sovitish tizimini yaxshilash. Pechni sovitish (odatda suv bilan) tizimini effektiv bo'lishi pechni qizib ketishdan saqlaydi hamda ish unumdorligini oshiradi. Sovitish tizimini doimiy nazorat qilib borish hamda tozalab turish zarur va bunda zamonaviy texnologiyalardan foydalanish lozim.
4. Suyuqlantirish parametrlarini optimallash. Pechdagi harorat, uni qizdirish tezligi va vaqti kabi parametrlarni to'g'ri tanlash imkonini beradiva shu unumdorligini oshiradi. Turli metallar uchun eritish parametrlari ham turlicha bo'lishini e'tiborgd olib, ularni optimallash bo'yicha ham tadqiqot o'tkazib borish mumkin.
Natijalar (results). Xulosa qilib aytganda, induksion eritish pechlarining samaradorligini optimallashtirish masalasi kompleks yondashuvni hamda doimiy monitoring olib borish talab qilinadi.
Tigelli induksion eritish pechlarida futerovka uchun o'tga chidamli materiallar, bog'lovchi materiallar yoki mineral qo'shimchalardan iborat bo'lgan massalardan foydalaniladi. Futerovka materiallari quritish va toblash jarayonida pishiriladi hamda mustahkamlanadi. Bog'lovchi material sifatida ko'pincha qutidagi materiallardan foydalaniladi: bor kislotasi (H2BO3); bor angidirid (B2O3); sulfatli suyuq shisha (Na2SiÜ2*nlt2Ü); plavik shpati ( CaF2); kalsiy xlorid(CaCh) va boshqalar [1]. Futerovka uchun olingan o'tga chidamli massadagi bog'lovchi komponentlar miqdori umumiy massaning 5% gacha tashkil etadi.
Pechlarning futerovkasi bir necha qatlamdan tashkil topadi. Har bir qatlam alohida tarkibga ega bo'lib, uning har biriga muayyan talablar qo'yiladi. Qatlamlarning umumiy soni pech tigelining hamda eritiladigan qotishma turiga bog'liq bo'ladi. [2.3].
Eritish pechlarining har qanday futerovkasi uchun eng muhim ko'rsatkich - bu futerovka tayyorlanadigan materiallar tarkibiga kiruvchi komponentlarning o'tga chidamliligi emas, balki ularni shular muddati hisoblanadi. To' g'ri tanlangan va tayyorlangan futerovka massasi pishirib tayyorlangach, talab etilgan ( zarur bo'lgan ) fizik- kimyoviy xossalarga ega bo'lgan futerovkani Qurilish va Ta'lim ilmiy jurnali 3-jild, 2-son https://jurnal.Qurilishtalim.uz
hosil qiladi. Futerovka tayyorlashdagi umumiy tavsiya - bu maksimal mustaxkamlik va zichlikka ega bo'lgan futerovka tayyorlashdir. Shunga erishilganda futerovka ichiga suyuq metall va gulak kirib ketmaydi.
Eritish pechlari futerovkasining sifatini yaxshilashda asosiy masala bu - futerovkani tayyorlash texnalogiyasini takomillashtirish usullarini ishlab chiqish hisoblanadi. Tashlangan takomillashtirish usuli natijasida futerovkani suyuq metall va gulak ta'sirida erishga bo'lgan turg'unligi oshishi ta'minlashishi lozim va bu o'z navbatida futerovkani ishlash muddatini ortishini ta'minlaydi.
Pech tigelining chidamliligi - bu futerovka sifatini belgilovchi kompleks ko'rsatkich bo'lib, uning quyidagi bir qator ishlash va fizik xossalaridan iborat bo'ladi:
1) futerovka komponentlarni joylashuv zichligi va g'ovakligi - hajmiy massasi, kg/m3;
2) gaz o'tkazuvchanlik- o'lchamsiz kattalik ;
3) issiqlikdan chiziqli va hajmiy kengayishi-% da;
4) futerovkani shixta massadan bo'ladigan deformasiyaga barqarorligi - bu futerovkani shixta massasi va yuqori haroratni bir vaqtdagi ta'siriga qarshi turishi;
5) darzlarga barqarorligi - pechdagi haroratni keskin o'zgarishiga buzilmasdan qarshilik ko'rsatishi;
6) mustaxkamlik - cho'zilish, siqilish va qirqishga bo'lgan mustaxkamlik chegarasi,
kg/sm2;
7) shlak barqarorligi -suyuq shlakning fizik va kimyoviy ta'siriga qarshilik ko'rsatishi xususiyati;
8) sirt mustaxkamligi - shixta komponentlaridan bo'ladigan zarb va yedirilishiga qarshilik ko'rsatishi;
9) kimyoviy inertlik- pechdagi atmosferaga qarshi tura olishi.
Yuqorida keltirilganlardan ko'rinib turibdiki, eritish pechlarining futerovkasini optimallashtirish masalasini murakkab hisoblanar ekan. Yuqorida keltirilgan ma'lumotlarga asoslangan holda, hajmi 500 kg bo'lgan induksion eritish pechida temir yo'l vagonlarining "Buksa" detali quymasini olish uchun Pop mexanika zavodi misolida ko'rib chiqaylik. Hozirgi kunda zavodda hajmi 500 kg bo'lgan induksion eritish pechidan foydalaniladi. Ushbu pech uchun futerovka materiallari uchun o'tga chidamli to'ldiruvchilarning tarkibi 1- jadvalda keltirilgan. Ushbu pech uchun zarur bo'lgan o'tga chidamli to'ldiruvchilarning granulametrik tarkibini ma'lum metodika [5] asosida hisoblash orqali aniqlaymiz.
To'ldiruvchilar g'ovakligini ta'minlash uchun ularga mayin dispersli qo'shimcha marshalit kiritamiz. Marshalit mayinligini nazorat qilish uchun N008 nomerli setka elashdan (ushbu elak setkasining 2 sm2 yuzasida 5476 ta teshiklar bo'ladi) foydalanamiz. Elanish jarayonida elakda qolgan marshalit miqdori umumiy massaning 10% gan oshmadi, bu hisoblash talablariga to'g'ri keladi.
1-jadval O'tga chidamli to'ldiruvchining granulametrik tarkibi
Qum turi Qum zarrasi o' lchami Miqdori % Qum zarrasi shakli Optimal namlikdagi gaz o' tkazuvchanligi Hajmiy Massa kg/m3
Dag'al 4,0..0,63 5.15 Yarimdu -maloq 900-800 1240
O'ta dag'al 0,4... .0,315 30.40 Yarimdu -maloq 500-400 1460
O'rtacha 0,2..0,16 50.60 Yarimdu -maloq 200.125 1630
Mayin, 0,1 va undan 2.7 O'tkir 30 va undan past 1850
changsimon kichik qirrali
Qurilis^va^a^imJlmiyjurnal^
3-jild, 2-son 158
https://jurnal.qurilishtalim.uz
Bog'lovchi material sifatida bor kislotasidan foydalandik. Bog'lovchi materialning miqdori umumiy massaning 4,2% ini tashkil etdi. Yuqoridagi tarkibdan iborat bo'lgan o'tga chidamli materiallardan 500 kg hajmli pech uchun futerovka tayyorlandi. Tayyorlangan futerovkali pechdan foydalanish uchun uni ishga tushirildi. Bunga shixta materiallari sifatida ikkilamchi metallom qo'llanildi. Pechdan olingan suyuq metalldan 20ГЛ markali po'lat hosil qilinib "Buksa" detalini quymasi olindi.
1-rasm. Buksa detalini quymasi.
Avvalgi futerovkadan foydalanilganda 10-12 marta eritishdan keyin pech futerovkasi yangilangan bo'lsa, tavsiya etilgan optimallashtirish usulidan foydalanib tayyorlangan futerovka bilan pechda 18 martagacha metall suyuqlantirildi ya'ni futerovkani ishlash muddati 1,5 martaga oshishiga erishildi.
ADABIYOTLAR
1. Трофимов М.Г. Футеровка индукционных печей / М.Г. Трофимов.-М.: Металлургия, 1968.-288с.
2. Бут Ю.М. Химическая технология вяжущих материалов: учебник для вузов под ред. В.В Тимашов / Ю.М. Бут, М.М. Сычев, В.В Тимашов. -М.: Высшая школа, 1980.- 472с.
3. Долотов Г.П. Печи и сушила литейного производства / Г.П. Долотов, Е.А. Кондаков. -М.: Машиностроение, 1990. -560 с.
4. Зинченко Ю.А. Моделирование и оптимизация процессов литейного производства: учеб. пособие / Ю.А. Зинченко. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2001. -68с.
Qurilish va Ta 'lim ilmiy. jurnali
3-jild, 2-son
https://jurnal.qurilishtalim.uz
