CC BY
75
Полученное немонотонное изменение электропроводности металла на контактной поверхности свидетельствует о сложном характере изменений структурного состояния металла при интенсификации деформационного процесса. Экстремальные значения силы тока достигаются при критической степени деформации порядка
0.1340.17. что можно объяснить интенсивным выглаживанием металла на контактной поверхности (это подтверждается резким уменьшением шероховатости на рис. 3).
Наибольшие значения электропроводности получены для центральной зоны 2 (кривая 1), в которой действует максимальное давление деформирующего инструмента (пуансона). Для периферийной зоны 3 получены меньшие значения силы тока в среднем на 15% вследствие локализации упрочняющего эффекта в центральной части на торцах цилиндрических образцов.
На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что применение различных металло-физических методов контроля свойств деформированного и упрочненного металла в процессах пластического формоизменения позволяет получить сравнительные данные об изменениях структурного состояния металла в зоне контакта с деформирующим инструментом.
Список литературы
1.Манасевич А. Д. Физические основы напряженного состояния и прочности металлов. - М.: Машгиз, 1962. - 199 с.
2.Бернштейн М. Л. Структура деформированных металлов. - М.: Металлургия, 1977. - 432 с.
3.Лившиц Б. Г., Крапошин В. С., Линецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов /Под ред. Б.Г. Лившица. - М.: Металлургия, 1980. - 320 с.
4.Большанина М.А., Панин В.Е. Скрытая энергия деформации // Исследования по физике твердого тела. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - С. 193-223.
5.А.с. № 1837222 СССР, МКИ 5 G 01 N 27/90 № 4816364/28. Устройство для вихретокового контроля /В.Я. Герасимов//Бюллетень изобретений. - 1993. - № 32. - С. 53.
А.В. Афонаскин
Курганский государственный университет
САМАЯ КРУПНАЯ ОПОЧНАЯ ЛИНИЯ В ЕВРОПЕ И ЭФФЕКТИВНОЕ ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО GEORG FISCHER
Литейный завод в Лейпциге входит в состав концерна +GF+ (Georg Fischer) - крупнейшего производителя отливок в Европе. Литейный цех завода Georg Fischer производит отливки для деталей турбин, автомобильной промышленности - задние мосты грузовых автомобилей для фирм MAN, Mercedes-Daimler, Volvo, Scania для машин грузоподъемностью 7,5 т; 11-32 т; отливки для машиностроения; станины машин массой от 360 до 1200 кг; отливки для тракторостроения, например, основная литая рама для трактора типа CNH; отливки для строительных машин и автобусов, например, поворотная база для автобусов длинного исполнения с поворотом внутри корпуса; поворотные шарниры для машин лесного хозяйства и т.д. (рис.1, 2) на одной опочной формовочной линии HWS-Sinto по «Сейатцу»-процессу (Seiatsu).
Годовой выпуск литья на конец 2005 г составлял около 50000 тонн (95% высокопрочный чугун), численность всех работающих 300 человек. График работы - вся неделя без выходных в три смены. Остановка на профилактику - одни сутки в декаду. Показатель эффективности №1 данного литейного производства - 163 тонны крупных отливок в год на одного сотрудника, включая весь вспомогательный персонал и вахтеров.
Лейпциг - город с традициями в области литья. Первая литейная фабрика Meier & Weichelt GieBerei в Лейпциге была основана в 1887 г. В 1946 г. фабрику национализировали, завод был расширен сталелитейным цехом и получил название GISAG. В 1991 г. чугунолитейный цех бывшей фирмы GISAG приобрела фирма Schubert & Salzer. На территории предприятия GISAG был построен
Рис.1. Крупные автоагрегатные отливки на стенде завода Georg Fischer, Лейпциг, на выставке GIFA-2003, Дюссельдорф, в специальном павильоне для поставщиков отливок
Рис.2. Примеры некоторых отливок, производимых на заводе Georg Fischer, Лейпциг
новый литейный цех, первая очередь которого была ориентирована на изготовление крупных отливок из чугуна с пластинчатым или шаровидным графитом. В дальнейшем завод был куплен крупнейшим швейцарским литейным концерном Georg Fischer AG, Schaffhausen. Оборот литейных заводов концерна Georg Fischer Automotive в 2005 г. составил около 1,16 млрд евро, количество сотрудников 5870 человек (заводы расположены в разных странах мира).
Показатель эффективности №2 литейного производства концерна Georg Fischer Automotive - объем продаж отливок - около 200 тыс. евро в год на одного сотрудника литейного производства.
Завод Georg Fischer, Лейпциг, выпускает отливки с максимальной толщиной стенки 100 мм из 12 разных марок высокопрочного чугуна (EN-GJS-400-15, EN-GJS-500-7, EN-GJS-600-3 и др.) и 3 марок серого чугуна (EN-GJL-250, ENGJL-300 и др.). Всего выпускается 300 наименований различных отливок массой от 100 до 1200 кг, масса жидкого металла на одну форму до 1600 кг Общий уровень брака составляет 2%, включая брак по причине плавки, заливки, песка, форм, выбивки отливок и снятия отливок манипуляторами. Габаритная точность отливок по норме GTB 16 составляет 8 мм на длине 1,5 м и данная норма точности выполняется без малейших затруднений благодаря качеству современных форм. Отливки покидают территорию завода обычно после грубой механообработки (рис. 3).
ста» для грузовиков и другое крупное корпусное чугунное литье (рис.4).
Рис.3. Бундесканцлер ФРГ Ангела Меркель на заводе Georg Fischer, Лейпциг (24.02.2007 г.), знакомится с организацией литейного производства и качеством песчаных стержней, полученных на машинах Laempe и установленных в форму
В 1993 г. в новом цехе завода была смонтирована линия HWS-Sinto с размерами опок 2500 х 1600 х 500/ 500 мм и стержневой автомат фирмы Laempe на 250 литров для стержневых ящиков размером 3000 х 1200 х 1050 мм. Уплотнение формы проходит в две ступени -воздушным потоком и последующим прессованием («Сейатцу»-процесс], что обеспечивает прекрасные результаты, которые подтверждаются испытаниями, например, головок блоков цилиндров для дизельных двигателей или корпусов электродвигателей. В начале 2001 г. была поставлена вторая стержневая машина фирмы Laempe на 250 литров для стержней массой до 600 кг. В одной форме получают, например, 2-4 цельнолитых «мо-
Рис.4. Форма для 2-х самых крупных мостов (линия HWS-Sinto) и стержневые автоматы Laempe на заводе Georg Fischer, Лейпциг
Современная структура литейного завода Georg Fischer, Лейпциг
Плавка
В плавильном отделении установлены 3 индукционные печи вместимостью 12,5 т.
Мощность каждой печи 7 МВт. Производительность плавильного участка 17,2 т/ч.
Футеровка печей - основная, влажность 5,5%.
Состав шихты: металлолом от автомобильной промышленности, металлолом от трансформаторов, 12% первичного чугуна от «Тула-чермет», стружка, рельсы, крупный стальной лом, 24% возврата собственного производства (литники).
Из печи чугун сливается (при 1480°С для ВЧ и 1430°С для СЧ) и обрабатывается магнием в течение 140 секунд в конвертере вместимостью 5,5 тонн ^g от 0,1 до 0,12%). Из конвертера жидкий металл заливается в индукционный миксер вместимостью 23 т (эффект модифицирования снижается на 0,01% Мg в час). Этот метод модифицирования запатентован +GF+ и дает возможность уменьшить расход магния на 20%. СЧ модифицируют ферросилицием.
Заливка
Металл разливается на линии автоматическим заливочным устройством без подогрева с ковшом вместимостью 3 т (рис.5) - изготовитель фирма Metzger, сегодня это производство передано на фирму HWS-Sinto. При разливке чугун дополнительно модифицируется автоматической подачей проволоки в струю металла. Скорость заливки до 35 кг/ с. Постоянно в обороте 3 заливочных ковша, 1 раз в день проводят очистку ковшей от шлака и исправление футеровки, каждые 5 месяцев делают новую футеровку ковшей. Модифицирование - вторичное в струю металла при заливке «Sferix» (FeSi + микролегирование AI, Са, и др.). Форма имеет специальную форму литниковой чаши (овальная, не круглая) для того, чтобы во время заливки контролировать и регулировать уровень металла в стояке. Металл очищается пенокерами-ческими фильтрами. На модель перед формовкой устанавливаются теплоизоляционные прибыли. Литниковую
чашу можно выбирать свободной конфигурации, например, овальную, с каналом для заливки со стороны и другие и на любых местах поверхности формы. Это обеспечивается устройствами формовочной линии. На собранные формы перед заливкой устанавливается груз.
шгшЬ
) - ч»3;' Ш ■
Рис. 5. Участок заливки форм с автоматическим разливочным устройством без подогрева
Уплотнение форм
Компенсационная прессовая головка имеет саморегулирующую систему изменения давления прессования в течение процесса уплотнения формы. При этом на каждой определенной площади прессовой головки (отдельные плунжеры) давление прессования саморегулируется в зависимости от действительно достигнутой степени уплотнения формы по объему под этой определенной площадкой (одного плунжера), можно сказать, что есть всего один общий цилиндр с единым внутренним давлением, в котором и установлены несколько поршней с возможностью индивидуально перемещаться при прессовании на разные высоты, в зависимости от податливости смеси под ними. Поток воздуха («Сейатцу») используется для предварительного уплотнения высоких болванов и при более сложных моделях.
Модели
Материал моделей - пластмасса или слоеное дерево.
Склад и замена модельной оснастки
Склад находится в подвале под формовочной линией. Замена моделей осуществляется полностью автоматически в тактовом цикле формовочной линией. Модели автоматически выезжают из подвального склада к системе автоматической замены оснастки формовочной линии, при этом все процессы автоматизации контролируются от единой системы управления формовочной линией.
Производство стержней
Стержень заднего моста одним выстрелом получают на 250 литровом комплексе Laempe пo Cold-Box-амин-процессу. Затем стержень окрашивается водной краской окунанием и сушится. Имеется запас стержней (хранение до 1 месяца).
Простановка стержней
Стержни проставляют вручную с помощью тельфера (рис.6). Необходимо отметить явную эффективность в применении устройства с пневмозахватами, особенно при сравнении с массовым опытом отечественных заводов с переносом стержней на ремнях и др. Управляя двумя руками рабочий плавно ставит огромный стержень в знаки формы, не разрушая ее.
Выбивка и очистка
Отливки выбиваются на каскаде выбивных решеток, затем попадают на виброжелоб транспорта отливок - в рабочую зону манипуляторов. Отливки снимаются манипулятором (рис.7) и навешиваются на подвесной конвейер (рис.8), затем проходят дробеметную проходную камеру. Отделение обработки отливок имеет многоэтажную схему, отливка доставляется на обрубку автоматическим подъемником. Очищенные отливки подаются в
Рис.6. Установка крупных стержней с помощью схемы простейшего «пантографа» - свободное перемещение стержней через конвейер полуформ; контроль с двух сторон опоки по точности совмещения стержневых знаков
отдельных контейнерах на участок грубой механической отработки и грунтовки отливок. После выходного контроля отливки отгружаются на заводы заказчиков. Анализ опыта передовых литейных заводов Европы подтверждает рост тенденции активного применения манипуляторов для операций с отливками и стержнями, что демонстрировалось на выставке С1РА-2007. Так, например, в России аналогичный манипулятор грузоподъемностью 5 т установлен на ООО «Промтрактор-Промлит», Чебоксары, для съема из вакуум-пленочной формы линии НУУЭ-Э^о куста из 2-х стальных железнодорожных отливок «рама» или «балка», каждая массой около 0,5 т.
11* :
Рис. 7. Манипулятор для извлечения отливок, удаления литниковой системы, кабина рабочего оборудована кондиционером
Рис.8. Подвесная система транспортировки готовых отливок «Задний мост». Манипуляторы отделяют литниковую систему от отливок и подвешивают отливки на подвески монорельсовой системы
Снятие отливок
Съем отливок с конвейера производится двумя крупными манипуляторами, управление которыми осуществляет рабочий из кабины, оснащенной кондиционером. На заводе Georg Fischer, Лейпциг, все тяжелые транспортные работы - отделение отливки от литниковой системы и от остатков песчано-глинистой смеси, осуществляются манипуляторами с челюстным захватом, управляемыми оператором. Литниковые системы разбиваются на куски стационарным прессом с усилием в 400 т. Возврат подается обратно в шихтовое отделение плавильного участка. Некоторые очищенные от смеси и литниковой системы отливки размещаются в контейнеры и автопогрузчиками отправляются на участок дробеметной очистки.
Смесеприготовление
Свежий песок - размер зерна кварцевого песка 0,32 мм. Готовая смесь со средним размером частиц 0,18 мм, свойства смеси: влажность-3,8% ±0,15%, уплотняемость - 43%, газопроницаемость - более 100 ед.
П роизводител ьность
Тактовый цикл линии 25 комплектных форм в час. Средняя производительность составляет420 форм в сутки (в 2 смены по 10 часов), то есть 21 форма в час, учитывая все задержки по вине заливки, смесеприготовления, выбивки и съема отливок. Коэффициент эффективности всего литейного цеха 84%.
Рабочий персонал участка формовки
На формовочной линии работают 6 человек (включая ручную простановку стержней), на съеме отливок - 34 человека (с 2 манипуляторами отливок), на складе моделей -1 человек, в отделении смесеприготовления -1 человек.
Формовочная линия
В 95% случаев формовочная линия устанавливается в старом цехе, и большинство формовочных линий принципиально отличаются по конфигурации. Например, с целью экономии площадей развивается новая тенденция - многоярусное расположение ветвей охлаждения форм (5 ярусов на МТЗ, Минск; «Volvo»; 3 яруса на «Mercedes») или две линии HWS-Sinto на КАМАЗ с напольным расположением до пяти ветвей охлаждения. В данном новом цехе все было иначе.
Литейный цех первоначально необходимо было оснастить автоматической формовочной линией. Определяющим требованием для выбора размера опок было размещение в одной форме двух крупных задних мостов грузовика. В результате был выбран размер опоки 2500x1600x500/500 мм; вид уплотнения - воздушный поток + прессование («Сейатцу»-процесс); потребность в формовочной смеси -159 т в час; потребность в электроэнергии - 511 кВт, для размещения формовочной линии был выделен совершенно новый свободный корпус площадью 12000 м2. Благодаря этому можно было спроектировать формовочную линию с четким разграничением между участком выбивки, участком формовки, участком разливки и участком охлаждения. Такая концепция линии обеспечивает доступное для обозрения расположение всех отдельных агрегатов и гармоничную схему движения. Была выбрана производительность линии 25 форм в час; время охлаждения составляет при непрерывном цикле 5,4 ч. Для выбивки охлажденную форму необходимо передать с транспортировочной тележки на вибрационную выбивную решетку. Существовала потенциальная опасность, что ком может провалиться вниз, так как в нижней огромной опоке нет поперечных ребер. Это необходимо учитывать при выборе опоки большого размера и марки бентонита, соответствующего современным европейским требованиям. Чтобы избежать даже минимального процента риска, форму решили приподнимать всего на несколько сантиметров и передавать на лоток перед виброрешеткой, где она и выбивается. По такой схеме передачи боковая стенка лотка откидывается вниз и образует мостик между тележкой и дном лотка, на котором оказывается ком (около 6 тонн смеси в форме), чтобы он случайно не провалился (опока длиной 2500 мм), а затем он может быть сдвинут на решетку самой опокой. Как только опока окажется в лотке, стенка снова встанет на место, и опока будет поднята от кома вверх. Ком, который в результате такой выбивки имеет очень малую высоту падения, свободно сдвигается скребком на выбивную решетку. На выбивной решетке ком распадается и освобождает отливку, которую забирают из сме-
си с помощью манипулятора. При этом оператор манипулятора может останавливать работу виброрешетки.
После выбивки опока возвращается обратно на транспортировочную тележку и попадает на ней на участок распаривания. Распариватель автоматически освобождает скобы обеих полуформ и поднимает вначале верхнюю опоку на высоту рольганга формовочной линии. После ее отвода толкающим цилиндром формовочной линии он забирает нижнюю опоку, и в результате шаговой подачи опоки попадают вначале на участок очистки и контроля, где их внутренние стенки, лад опоки и прилегающие поверхности очищаются от остатков смеси. Приставшие брызги металла регистрируются контрольным устройством и могут приводить к остановке линии. Затем опоки попадают в формовочные машины. Они заполняются формовочной смесью и уплотняются.
Важнейшей предпосылкой при изготовлении форм с равномерным уплотнением является равномерное распределение формовочной смеси по всей площади опоки. Чтобы распределить большое количество смеси (одна полуформа содержит более 3 т смеси) на большой площади под мешочным бункером (из ткани «Тревира» с пластиковым покрытием) параллельно установлены два раздаточных транспортера, которые заполняют устройство дозирования смеси по его продольной стороне. Направляющие листы обеспечивают равномерное распределение смеси. Количество наполнения регулируется с помощью устройства взвешивания.
Уплотнение смеси осуществляется прессованием воздушным потоком с последующей подпрессовкой. После открытия клапана воздух проходит через формовочную смесь в направлении к модели и выходит через венты в подмодельной плите. Воздушный поток обеспечивает равномерное распределение смеси, плотное наслоение смеси на контур, особенно в нижних участках модели. Свою окончательную прочность форма получает после подпрессовки многоплунжерным прессом. Действие прессования может быть увеличено повторным воздушным потоком, который обеспечивает дополнительное псевдосжижение смеси во время сжатия. После уплотнения модель опускается вниз, выкатывается из машины и заменяется другой половиной модели. Так получают друг за другом верхнюю и нижнюю полуформы.
Для изготовления качественных отливок больших размеров необходимо использовать достаточное количество прибылей. С этой целью формовочная машина была сконструирована таким образом, что после выхо--да из машины HWS-Sinto модельный комплект имеет доступ с трех сторон. Благодаря этому существует возможность размещения на модели более 20 питателей (рис.9).
сток смены моделей был перенесен в подвал. Для соединения между подвалом и полом цеха (расстояние по высоте 6 м) предусмотрены два лифта. Модельные комплекты (оснастка) снабжены передаточной плитой, поэтому можно использовать имеющиеся модели. Эта система передачи выполнена таким образом, что можно комбинировать две половины или три трети подмодель-ных плит. Соответственно числу подмодельных плит просверливаются и литниковые воронки.
После того, как формы выйдут из машины, их поворачивают на 180°, чтобы поверхности форм смотрели вверх. Расположенный под рольгангом неподвижный нож срезает при движении ряда опок избыток смеси по контрладу формы. На последующем участке фреза с управлением от компьютера просверливает на обратной стороне верхней полуформы одну или несколько литниковых воронок. Затем обе половины формы опускаются на участок простановки стержней. Нижняя опока устанавливается на транспортировочную тележку, которая на участке накопления передается на участок установки стержней (рис.10).
Рис.9. Модельные плиты для разных типов отливок «мост» и установка более 20 экзотермических прибылей, которые благодаря технологии уплотнения форм «Сейатцу» не разрушаются при прессовании
Чтобы не затруднять доступ к нужной модели, уча--
Рис.10. Полуформы низа без и с установленными стержнями
Верхняя опока находится на рольганге, который устроен так, что по участку установки стержней попеременно следуют одна верхняя опока и одна тележка.
Установка стержней большого размера и массы упрощена тем, что форма имеет высокую прочность и не разрушается при надавливании. В конце участка установки стержней верхние опоки снова поворачиваются и затем приподнимаются в устройстве спаривания. Когда с последующим тактом в него поступает нижняя опока, лежащая на транспортировочной тележке, оно опускает верхнюю опоку, закрывает форму и закрепляет скобы. После этого форма попадает на участок заливки, заливка осуществляется автоматическим заливочным устройством. Этот заливочный автомат рассчитан на отливки массой от 200 до 2500 кг на одну форму. Автомат может перемещаться над шестью формами и автоматически подводиться к самым различным позициям литниковой воронки. Процессы заливки и доливания производятся в автоматическом режиме автоматической системой регулирования заливки. Процесс заливки можно заканчивать в зависимости от уровня или от массы расплава.
Для охлаждения форм имеется четыре участка охлаждения на 31 тележку в каждом, причем три из них располагаются в холодильном отсеке друг над другом.
При непрерывном режиме работы продолжительность охлаждения составляет 5,2 ч. Каждый из четырех участков может использоваться и как накопительный участок и отключаться для выдерживания таких отливок, для которых требуется более длительный период охлаждения.
Для привода насосов центральной гидравлической станции, подающей более 2100 л/мин, были применены электродвигатели мощностью 450 кВт. К этому необходимо добавить насосы для оборотной и охлаждающей воды, нагрева и т.д. Таким образом, общая потребность в электроэнергии составляет более 500 кВт.
Формовочная линия имеет электронное управление и контролируется автоматизированной системой управления, которая позволяет производить быструю диагностику при появлении неисправностей, а также вести регистрацию производственных параметров, причин не-
исправностей и времени простоев и тем самым постоянно контролировать работу линии (рис.11).
Стержневой участок
Ниже приведены оптимальные подходы к организации операций со стержнями:
• подача стержней в контейнерах с двумя открытыми стенками. Каждый ряд стержней расположен на двух квадратных съемных трубах. В контейнере несколько рядов. Вместо труб можно использовать транспортные паллеты или поддоны;
• контейнер подается автопогрузчиком непосредственно к линии;
• еонтейнеры со стержнями хранятся в многоярусном складе, можно на колесах;
• постановщик стержней простейшего пневматического действия: 3-4 пневмоцилиндра, несколько шарни--ров, противовес и пантограф;
Рис. 11. Виды на отдельные участки формовочной линии - охлаждения, смены моделей, формовки,
простановки стержней, заливки
• вместо обдува на позиции простановки желательно иметь промышленный пылесос.
Завод в Лейпциге близкий аналог по размеру форм, расположению отливок и даже конфигурации стержней производству железнодорожных отливок «рама» и «балка». Заводы СНГ по стальному литью для тележек грузовых вагонов активно завершают модернизацию стержневых участков путем внедрения, в основном, машин Laempe.
Два крупных стержневых автомата на заводе Georg Fischer в 2003 г обеспечивали крупными стержнями производственную программу 42000 т отливок в год, а также рост производства на 20%: в 2005 г. - до 50000 тонн. В Лейпциге на два автомата по 250 литров приходится еще 5-7 «малых» стержневых машин. В других более распространенных случаях для аналогичных по размерам отливок на один «крупный» автомат приходится более 4-х «малых».
Например, на 000 «Промтрактор-Промлит», Чебоксары, и Кременчугском стальзаводе при производстве ж/д отливок «рама» и «балка» работают 7 стержневых машин Laempe, включая 3 крупных (стальные отливки массой около 0,5 т), объем производства составляет около 120000 тонн стальных отливок в год.
В 1992-1996 гг. чугунолитейный завод Georg Fischer был подвергнут полной модернизации. Технологически были обновлены участки формовки, изготовления стержней и плавки. Особое внимание было уделено экологической защите. Плавильные агрегаты и система заводской вентиляции были оснащены обеспыливающими установками, а стержневой участок - скруббером для очистки воздуха от аминов. В течение только двух лет после модернизации завода уровень загрязнения атмосферы пылью был уменьшен на 72,3% (это соответствует 1500 т/ год), сократилось и содержание в воздухе S02 на 42 т/год. В результате этого была получена экономия по утилизации промышленных отходов, а также значительно уменьшен штраф, который завод был вынужден оплачивать за засорение атмосферы токсическими газами.
В 1994 г. метод ручной формовки стержней из ХТС на базе фурановых смол был полностью заменен методом машинной формовки стержней по Cold-Box-амин-процессу. В 1996 г. была запущена в действие система для механической регенерации стержневой смеси по Cold-Вох-амин-процессу.
Завод оснащен универсальными стержневыми автоматами, из них две машины типа L250. Эти автоматы сконструированы так, чтобы на них изготовлять с быстрой заменой комплектов стержневой оснастки самые сложные стержни различных габаритов (рис.12). Максимальная масса стержней, производимых в рамках одного цикла машины - стержень 600 кг. По словам технического директора завода, г-на Кирста, это не лимит, а тенденция развития - получение даже еще более крупных стержней в одном цикле на каждом из двух 250 литровых машин Laempe. Подобный метод позволяет производить в деревянной оснастке высококачественные стержни, которые или в отдельности, или в стержневых «пакетах», блоках могут применяться для оформления внутренних полостей любых крупногабаритных отливок. Максимальная потребность завода в крупногабаритных стержнях -около 80000 шт. в год.
В результате перехода с технологии Фуран-процесс на современный Cold-Вох-амин-процесс производительность увеличилась в 25 раз. Положительные результаты получены при переходе на процесс Cold- Box-амин при производстве стержней, например, для рамы трактора. Масса стержня составляет 600 кг, размеры стержня 2150x450x450 мм.
Рис. 12. Массовое применение деревянных стержневых ящиков на заводе Georg Fischer, Лейпциг
Рис.13 . Окрашивание стержня
Преимущества гибкого производства стержней на 250 литровых стержневых автоматах Laempe следующие:
• высокая производительность (по опыту завода Georg Fischer); реальное отверждение стержней по Cold-Вох-амин-процессу происходит со скоростью 0,5 с на 1 кг уплотненной в ящике стержневой смеси;
• высокая прочность на изгиб (2,5 МПа сразу при извлечении стержня, 4,5 МПа через 1 час после извлечения при составе смеси: 100% кварцевый песок Н31 (сред-ный размер зерна 0,26 мм), 0,7% смола Isocure ЗООМВ / 0,7% полиизоцианат Isocure 600 MB (при ХТС на «фура-не» минимальная прочность для извлечения стержня из ящика должна быть 2,2 МПа, а время нарастания прочности до этого значения минимум 20 мин. В реальности иногда приходится ждать готовности форм и стержней от несколько часов до суток);
• экономичное применение катализатора; средний расход амина (ДМЕА) -4,8-8 г амина на 10 кг уплотненной стержневой смеси.
• возможность применения деревянных ящиков, в том числе без контактной поверхности из пластмассы, ориентировочный срок годности ящика без ремонта -20000-30000 съемов, стоимость одного комплекта минимум в 25 раз дешевле, чем подобного ящика из стали или чугуна;
• возможность механической регенерации остатков стержневой смеси Cold-Вох-амин-процесса с применением до 50% регенерата при производстве стержней. Остальные 50% подаются в поток оборотной смеси (ПГС-процесс) на освежение. Стержни красят водяной противопригарной краской. Расход краски - около 1% от массы стержня. Краску наносят окунанием стержней в ванну (рис.13). Стержни после окраски ставят на тележки и подвергают сушке в сушилах на базе СВЧ (рис.14). Мощ-
ность сушила 250 кВт. Цикл сушки 5 мин. Именно принципом сушки стержней в сушилах СВЧ обусловлено ограничение доли применяемого регенерированного песка до 50% на повторном цикле смесеприготовления, в случае увеличения доли регенерата печи СВЧ расходуют больше электроэнергии, которая поглощается регенерированным песком в рецептуре стержня.
Рис.14. Общий вид сушил и тележки со стержнями на входе печи
Завод в настоящее время изготавливает 250-300 различных по массе и размерам отливок партиями по 100-4500 шт. каждой (рис.15). Средний расход жидкого металла на форму - 500 кг. Масса одной формы с грузом и опоками до заливки ориентировочно 20 т. Участок ох-
лаждения состоит из 4-х веток, на каждой из которых охлаждаются по 31 форме.
Заводы Georg Fischer, Лейпциг и Fritz Winter посетила делегация российских специалистов литейщиков (рис.16). По итогам посещения были сделаны следующие выводы.
• Оборудование фирмы HWS-Sinto позволяет получать качественные отливки в песчано-глинистых формах с минимальными припусками на механообработку (брак по вине формы менее 1 -2%).
• Высокий уровень автоматизации производства: смесеприготовительное отделение обслуживает 1-2 человека, на технологических операциях широко применяются роботы.
• Участие человека в технологической операции сведено к минимуму, в основном производительность оборудования и качество продукции определяет автоматизация процесса.
• Перечисленные выше условия позволили отказаться от бюро технического контроля.
• На всех заводах отмечается высокая культура производства, нет захламленности, поддерживается чистота на рабочих местах, оборудование находится в хорошем состоянии.
• Мощная приточно-вытяжная вентиляция обеспечивает хорошие условия труда.
• Для внутренних перевозок (жидкого металла, стержней, материалов, отливок) широко используются автомобильные погрузчики. Жидкий металл из одного корпуса в другой может перевозиться погрузчиком, оборудованным поворотным чайниковым ковшом.
• Отмечается высокий уровень инженерных реше--ний по комплексной разработке литейной технологии при освоении новой номенклатуры. При этом используются новейшие разработки в области литья, рекомендуемые институтом при ассоциации немецких литейщиков.
Для литейных предприятий России и СНГ целесообразно рекомендовать:
• при получении отливок из чугуна нужно применять модифицирование чугуна современными высокоэффективными модификаторами;
• создание на литейных заводах специальных участков по подготовке шихты, особенно для индукционных печей. Без подготовленной шихты получение качественных отливок проблематично;
I
т
(Г.
it
I
Рис.15. Отливки среднего и самого крупного заднего моста (материал: EN-GJL, масса 650 кг) завода Georg Fischer, Лейпциг, на выставке GIFA -2007, Дюссельдорф, на фоне машины второй формовочной линии фирмы HWS-Sinto для МТЗ, Минск
Рис.16. Руководство HWS-Sinto - K.Wilbert с планом линии (a); Dr.C.Muschna отвечает на вопросы специалистов (б); главный металлург Уралвагонзавода В.Байков выясняет тонкости технологии у руководства Georg Fischer (в); вся
делегация у экспозиции отливок Georg Fischer (г)
• для получения отливок из СЧ и ВЧ рекомендовать применение системы (вагранка и индукционный миксер или дуговой миксер постоянного тока; индукционная печь + индукционный миксер, дуговая электропечь + индукционный миксер);
• для отливок серийного и массового производства применение формовочного оборудования с процессом «воздушны поток + прессование» оправдано;
• применение Cold-box-amin-процесса при производстве стержней полностью оправдано и подтверждено опытом;
• целесообразно использовать смесители с вихревым процессом.
Список литературы
1. Буданов Е.Н. Сотрудничество фирмы Laempe с литейным заводами
концерна Georg Fischer AG // Литейщик России. - 2007. - №5. -С. 13-17.
2. Буданов Е.Н. О новых тенденциях развития литейных технологий в
2007 г. //Литейное производство. - 2006. №12.
3. Буданов Е.Н. Опыт модернизации ведущего литейного производства
Германии - завода Fritz Winter//Литейное производство. - 2005. -№5. - С.26-30.
4. Буданов Е.Н. Современное производство по Сейатсу-процессу
сложных отливок типа «корпус электродвигателя» /Литейщик России. - 2006. - №12. - С. 11-16.
А.В. Афонаскин, В.И. Дудоров
Курганский государственный университет
ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ ПЕЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Дуговые печи постоянного тока (ДППТ), созданные Российской научно-технической фирмой "ЭКТА", могут быть применены для плавки стали, чугуна, цветных сплавов на основе алюминия и меди, восстановительной плавки никеля и кобальта, переработки отходов черных и цветных металлов и в других областях приготовления расплавленного металла или сплава.
ДППТ для плавки различных сплавов очень близки по конструкции между собой. При сохранении основной элементной базы ДППТ различаются между собой фу-теровочными материалами, выбор которых определяется только требованиями технологов, особенностями систем автоматического управления, мощностью источников электропитания. Это позволяет значительно сократить типаж плавильных печей.
Результаты работы ДППТ на промышленных предприятиях показали их технико-экономическую эффективность и целесообразность использования в широком диапазоне емкостей плавильных ванн (от 0,5 до 100 тонн).
Конструкция механической части плавильной ДППТ нового поколения
При разработке механической части ДППТНП использованы все основные элементы дуговых печей переменного тока, по которым накоплен большой опыт производства и эксплуатации.
