CC BY
19
ВЕСТЦИК
ПРИАЗОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2000 г. Вып.№9
УДК 656.225:502.7
Балабанов А.Х.1, Арнаутов A.C.2, Боева A.A.3, Долгань В.М.4, Митрофанов Г.В.5
РАЦИОНАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОТЛИВКИ ХОДОВЫХ КОЛЕС ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОСТОВЫХ КРАНОВ
Рассмотрены различные варианты технологии производства отливок ходовых колес электрических мостовых кранов и дана оценка их экономической и технической целесообразности.
Технология отливки ходовых колес для электрических мостовых кранов всегда была и остается в поле особого внимания литейщиков. Объясняется это тем, что безаварийная работа кранов во многом зависит от качества и надежности этих отливок. Не оставлены без особого внимания эти отливки и при разработке ОРГЧЕРМЕТом МЧМ СССР в 1951 году типовых технологических процессов по изготовлению серии наиболее распространенного и ответственного литья, в том числе и крановых колес.
Литейный цех ОАО "МК "Азовсталь" начал отливку ходовых колес с 1953 года и продолжает ее осуществлять до настоящего времени, обеспечивая более 50 % нужд комбината. Материалом для отливок служит в основном углеродистая сталь марок 50Л и 55Л, обладающая хорошей сопротивляемостью износу при высоких значениях ударной вязкости. Диаметр отливаемых колес - от 700 до 900 мм, чистовая масса - от 416 до 620 кГ. Высота реборды и ступицы составляют 200 и 350 мм, соответственно. Толщина диска, соединяющего ступицу и обод, изменяются в пределах от 40 до 45 мм, толщина обода в месте примыкания к диску - 60 мм.
В начальный период отливки колес в основу технологии были положены требования типовой технологической инструкции, а именно:
- формовку производили в парных опоках, по модели, всухую, с применением закрытых прибылей газового давления, четыре из которых были расположены по ободу и одна - на ступице;
- литниковую систему выполняли из огнеупорного кирпича и стержней с подводом расплава двумя питателями в нижнюю часть ступицы
Обладая некоторыми достоинствами, типовая технология отливки колес не получила широкого применения на комбинате. Объясняется это трудностями расчета величины заряда газо-творной смеси и толщины оболочки в закрытой прибыли. Колебания условий получения отливок (температура расплава, скорость его заливки в форму и т.п.) могут привести либо к преждевременному выделению газов в прибыли, либо, наоборот, к запаздыванию газовыделения. В обоих случаях это приводит к браку.
На комбинате апробацию прошли и дрз гие технологические приемы отливки колес. Использовались закрытые прибыли с изотермическими оболочками и экзотермическими вставками, устанавливались внутренние холодильники в зоне расположения теплового узла в реборде колеса и наружные холодильники в виде сегментов по нижней (по положению отливки) поверхности обода. Длительное время предпочтение было отдано технологи* * с использованием
1 ОАО «Азовсталь», инж.
2 ОАО «Азовсталь», инж.
3 ОАО «Азовсталь», инж.
4 ОАО «Азовсталь», канд.техн.наук.
3 ОАО «Азовсталь», инж.
4-х открытых прибылей по ободу колеса и одной прибыли на его ступице. Заливку расплава производили сифоном с подкачками его через прибыли. При сравнительно (с другими технологическими вариантами) малом проценте выхода годного литья вероятность получения брака из-за усадочных раковин и пористости значительно снизилась, хотя полностью не исключалась. В этом варианте технологии на ободе колеса в прибыльной зоне появлялись грубые раковины и поры усадочного происхождения. Возникновение этих дефектов может быть объяснено разным временем затвердевания металла диска и обода, что не благоприятствовало направленному затвердеванию отливки.
Длительность затвердевания отдельных узлов ходовых колес была следующей:
Узел Диск толщиной 40-45 мм Обод Ступица
Время, мин От 2,6 до 2,8 От 4,5 до 4,8 От 13,4 до 13,8
Продолжительность заливки расплава в форму через литниковую систему (для всей номенклатуры колес) колеблется от 30 до 35 секунд. Для выдержки металла и подкачки всех пяти прибылей у заливщика остается менее 5 минут.
Таким образом, недостаток времени при выполнении подкачки прибылей приводит к тому, что одна или несколько прибылей, питающих обод колеса, дополняются расплавом тогда, когда в этом уже нет необходимости.
Анализируя собственный опыт и опыт предприятий, производящих аналогичное литье, в частности Запорожского электромеханического завода, литейщики комбината в 1999 году совместно со специалистами Управления главного механика, цеха неразрушающих методов контроля и лаборатории металловедения провели комплексную работу по совершенствованию качества крановых колес.
Цель работы - полностью исключить брак колес по причине образования дефектов усадочного происхождения и повысить процент выхода годного на этих отливках. Было принято и реализовано предложение об изменении конструкции колеса с увеличением толщины диска с целью обеспечения направленности остывания узлов отливки. При этом можно устранить использование всех прибылей на ободе колеса. При увеличении толщины диска с 40-45 мм до 80 мм длительность затвердевания диска стала сравнимой с длительностью затвердевания обода. В этом варианте технологии длительность затвердевания отдельных узлов ходовых колес была следующей:
Узел Диск толщиной 80 мм Обод Ступица
Время, мин 4,8 От 4,5 до 4,8 От 13,4 до 13,8
Таким образом, внесенные конструктивные изменения предоставили возможность предельно упростить технологию и надежно обеспечить требуемое качество отливок крановых колес. Отливка имеет одну открытую прибыль на ступице, подвод металла осуществляется сифоном в ступицу или в ступицу и обод для более мелких колес. После заливки в форму расплава стояк замораживали стальным прутом, затем производили подкачку металла через прибыль.
Комплекс произведенных металлографических исследований, ультразвуковой дефектоскопии с последующей порезкой как опытных, так и сравнительных отливок, в том числе и изготовленных на других предприятиях, полностью подтвердили экономическую и технологическую целесообразность разработанной технологии производства крановых колес.
Выводы
1. Рассмотрено три варианта технологии отливки ходовых колес для мостовых кранов, кото-
рые применялись в разное время на комбинате.
2. Сделано предложение об увеличении толщины диска колеса, что способствовало улучше-
нию направленности затвердевания отливки, дало возможность отказаться от установки прибылей на ободе и полностью устранило брак металла по усадочным дефектам.
Балабанов Александр Харлампиевич. Начальник литейной лаборатории ЦЛМК ОАО «МК «Азовсталь». Окончил Мариупольский металлургический институт в 1958 году. Основные научные напрвления - совершенствование технологических процессов отливки деталей металлургического оборудования.
Арнаутов Александр Савельевич. Начальник группы литейной лаборатории ЦЛМК ОАО «МК «Азовсталь». Окончил Мариупольский металлургический институт в 1975 году. Основные научные направления - совершенствование технологических процессов отливки деталей металлургического оборудования.
Боева Антонина Анатольевна. Начальник технологического бюро литейного цеха ОАО «МК «Азовсталь». Окончила Мариупольский металлургический институт в 1972 году. Основные научные направления - совершенствование технологии производства литья для ремонтных нужд предприятия
Долгань Владимир Митрофанович. Канд. техн. наук. Начальник физико-технической лаборатории ЦЛМК ОАО «МК «Азовсталь». Окончил Мариупольский металлургический институт в 1967 году. Основные научные направления - совершенствование технологических процессов отливки деталей металлургического оборудования.
Митрофанов Геннадий Владимирович. Заместитель главного механика ОАО «МК «Азовсталь». Окончил Мариупольский металлургический институт в 1976 году. Основные научные направления - совершенствование технологии производства литья для ремонтных нужд предприятия.
