22.03.02.2020.741.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 53
е) наибольшая склонность к образованию участков свободного феррита наблюдается при низких температурах нагрева серого чугуна, когда получаемый аустенит оказывается менее насыщенным углеродом. Повышение температуры нагрева, увеличивая содержание углерода в образовавшемся аустените, естественно, затрудняет образование свободного феррита при последующем охлаждении может привести к полному подавлению этого процесса. В случае достаточно высокой температуры нагрева диффузионное превращение аустенита может сопровождаться возникновением избыточных карбидов и графита, вслед за которыми развивается обычный процесс образования феррито-карбидной смеси [16].
22.03.02.2020.741.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 54
возникает необходимость снижения твердости чугуна. Для готовых изделий, напротив, в большинстве случаев требуется упрочняющая термообработка.
Для чугунов из множества видов термической обработки наиболее часто используются отжиг.
Отжиг – операция термообработки, включающая в себя нагрев до определенной температуры, выдержку при ней и последующее медленное охлаждение с печью. Графитизирующий отжиг применяют после кристаллизации отливок, полностью или частично отбеленных, с целью их графитизации. Эта разновидность отжига лежит в основе производства ковкого чугуна с хлопьевидным графитом. Исходная структура перед отжигом: ледебурит + перлит + вторичный цементит. Цикл отжига состоит из двух ступеней: 1 ступень высокотемпературная (≈ 950 °С), II ступень – в интервале эвтектоидного превращения или чуть ниже.
Окончательное охлаждение осуществляется на воздухе с температур не ниже 550 °С. При изготовлении ковких чугунов с ферритной матрицей используется полный двухстадийный отжиг. Исключение второй стадии графитизации позволяет получить в ковком чугуне перлитную основу, степень дисперсности которой можно изменять, используя легирование или варьируя скорость охлаждения с I ступени отжига.
Графитизируюший отжиг применяют также для устранения отбела в серых или высокопрочных чугунах, который может быть технологически неизбежным либо случайным как результат нарушения технологии литья. Это возможно при изготовлении тонкостенного и кокильного литья, длительной разливке и т.п. При литье стремятся устранить отбел или уменьшить степень его развития соответствующим подбором химического состава чугуна, вводом графитизирующих присадок и модификаторов, либо замедлением охлаждения с помощью различных покрытий рабочих поверхностей, или подогревом кокилей. Ускоренное охлаждение отливок в металлических формах неизбежно приводит, по крайней мере, на поверхности или в тонких сечениях отливки к формированию структуры ледебуритного типа с высокой твердостью, что препятствует обработке чугуна на станках, не обеспечивает требуемых эксплуатационных характеристик. В
22.03.02.2020.741.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 55
зависимости от требуемой структуры чугуна графитизирующий отжиг кокильных отливок состоит из двух стадий: распада эвтектических и первичных карбидов;
распада аустенита до заданной степени. Первая стадия с нагревом выше АС1к для всех отливок обязательна. Ее продолжительность существенно меньше той, что используется при отжиге ковкого чугуна. Вторая стадия термической обработки обеспечивает получение перлитной, перлито-ферритной или ферритной структуры матрицы. Для образования перлитной структуры отливки должны охлаждаться на воздухе с температуры аустенитизации. Отливки простой конфигурации могут охлаждаться на воздухе прямо с температуры нагрева. Детали сложной формы охлаждаются на воздухе после некоторого подстуживания с печью.
Продолжительность графитизируюшего отжига отливок, полученных литьем в кокиль, существенно уменьшается по сравнению с требуемым для аналогичных отливок, изготовленных в разовых песчаных формах. Высокие скорости затвердевания чугуна в металлических формах увеличивает количество дефектов кристаллического строения, облегчающих зарождения графита при отжиге.
Отливки из серых чугунов подвергаются также отжигу для снятия напряжений с нагревом ниже AС1H. Температура такого отжига должна быть достаточно высокой, чтобы снять внутренние остаточные напряжения (таблица 4.6), но с другой стороны, необходимо помнить, что эта обработка может сопровождаться процессами коалесценции эвтектоидного цементита и его распадом, что отрицательно скажется на прочности и твердости изделий [17].
Таблица 4.6 – Предельно допустимая температура отжига для снятия напряжений в отливках некоторых чугунов
Марка чугуна
Содержание элементов, % Предельно допустимая температура
отжига, °С
С Si Мп Р S
СЧ10 3,50…3,70 2,20…2,60 0,50…0,80 0,30 0,15 520 СЧ15 3,50…3,70 2,00…2,40 0,50…0,80 0,20 0,15 520 СЧ20 3,30…3,50 1,40…2,20 0,70…1,00 0,20 0,15 550 СЧ25 3,20…3,40 1,40…2,20 0,70…1,00 0,20 0,15 570
22.03.02.2020.741.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 56
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Проектируемый цех чугунного литья представляет собой одноэтажное здание, общей площадью 8064 м2. Здание литейного цеха каркасного типа. Несущий каркас состоит из колонн, установленных на фундаменте и связанных балками и фермами.
Каркасы и колонны – железобетонные. Для въезда и выезда транспортных средств имеются ворота, оборудованные воздушно-тепловой завесой.
Конструкция здания проектируемого литейного цеха выполнена в соответствии с СанПиН 2.2.3.1385-03 – «Требования к предприятиям металлургической промышленности».
Для эффективного проветривания, размещаем проектируемый цех в здании сплошной застройки пролетного типа, конфигурация плана цеха в виде прямоугольника. Полы цеха выполнены из материалов с высокой прочностью, износостойкостью, стойкостью к воздействию агрессивных средств, раскаленных деталей и т.д.
Санитарно-гигиенические требования к вентиляции, отоплению помещения выполнены по СанПиН 2.04.05-07 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
Отопление цеха осуществляется местными нагревательными приборами регистрами из гладких труб. Все трубопроводы систем отопления и теплоснабжения калориферов выполняются из стальных водогазопроводных труб. Проектируемый литейный цех имеют эффективную вентиляцию, обеспечивающую многократный обмен воздуха в цехе, систему местной вентиляции, предотвращающую выброс вредных выделений в атмосферу цеха; устройство воздушных душей или тепловых завес на рабочих местах. У ворот имеются воздушные тепловые завесы, пуск которых сблокирован с механизмом открывания ворот. В помещениях объем наружного воздуха составляет не менее 30 м³/ч на одного работающего. В зимнее время приточная вентиляция работает в сочетании с калориферными установками.
Температура в цехе в холодный период 15…21 оС, в теплый период 16…27 оС.
Предприятие относится к 1-му классу санитарной классификации по СанПиН 2.2.11.1200-2003 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация
22.03.02.2020.741.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 57
предприятий, сооружений и других объектов». Поэтому территория цеха отделена от жилого массива санитарно-защитной зоной на расстоянии (1000 м). По СанПиН 21-01-07 огнестойкость здания – 2 степени. Расчетные нагрузки на полы и перекрытия представлены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 – Расчетные нагрузки на полы и перекрытия (кПа), материалы полов Отделения и участки
Максимальная масса отливки, менее 1000 кг
Рекомендуемые типы материалов
для полов
Плавильное отделение 30…60 IV, V, VI
Машинная формовка 30…60 I, II, VI
Участок заливки на конвейере 30…60 IV
Выбивное отделение 30…60 I, II, VI
Стержневое отделение 20…60 I, II, VI
Смесеприготовительное отделение 30…60 I, II, III, VI
Отделение обрубки 30…60 I, VI
Склады шихты и формовочных
материалов 60 I, V
Закрома формовочных материалов 100…150 I, VI
Железнодорожный путь 60 VII
Примечания: Типы материалов полов: I – бетонные плиты с железоцементным покрытием;
II – плиты из высокопрочного бетона, изготовляемые методом прессования; III – сборные железобетонные плиты; IV – плиты из жаростойкого бетона; V – стальные рифленые плиты толщиной 8 мм с анкерами; VI – стальные перфорированные плиты толщиной 1,5…3,0 мм; VII – брусчатка.
При установке оборудования в цехе необходимо учитывать, чтобы агрегаты, являющиеся источником тепловых потоков размещались вдоль продольной оси пролета. Расстояние между агрегатами устанавливается такое, чтобы тепловые потоки от них не перекрещивались.
На территории завода, литейный цех располагаем в зоне группы горячих цехов и энергетических сооружений, так же выбираем площадку, расположенную на возвышенном месте. Глубина залегания грунтовых вод на месте сооружения литейного цеха, должна быть не менее 4…5 метров от планировочной поверхности.
22.03.02.2020.741.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 58