3.4.1 Составление ведомости расхода металла
Основой для расчета плавильного отделения является ведомость расхода металла на залитые формы (таблица 3.4), которая составляется на основе точной производственной программы цеха, рассчитывается масса выплавляемого металла с учётом массы литников, угара и брака.
Таблица 3.4 – Ведомость расхода металла на залитые формы Номер
отливки
Наименование отливки
Масса отливки,
кг
Марка сплава
Годовая программа
шт т
1 2 3 4 5 6
1 Рычаг двуплечий 2,70 35Л 711111 1920,0
2 Опора 12,00 35Л 133333 1600,0
3 Колесо 8,00 35Л 120000 960,0
4 Накладка 11,00 35Л 130909 1440,0
5 Крышка
редуктора 5,00 35Л 480000 2400,0
6 Зажим 9,00 35Л 106667 960,0
7 Головка 1,00 35Л 1280000 1280,0
8 Стойка 14,00 35Л 102857 1440,0
9 Колено 7,00 35Л 160000 1120,0
10 Рамка 6,00 35Л 266667 1600,0
11 Плита 4,00 35Л 320000 1280,0
Итого 3811544 16000,0
Продолжение таблицы 3.4 Наименование
отливки
Брак по вине литейного цеха Отливается в год
% шт т шт т
1 7 8 9 10 11
Рычаг двуплечий 3 21993 59,38 733104 1979,38
Опора 3 4124 49,48 137457 1649,48
Колесо 3 3711 29,69 123711 989,69
Накладка 3 4049 44,54 134958 1484,54
22.03.02.2019.179.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 42
Продолжение таблицы 3.4 Наименование
отливки
Брак по вине литейного цеха Отливается в год
% шт т шт т
1 7 8 9 10 11
Крышка редуктора 3 14845 74,23 494845 2474,23
Зажим 3 3299 29,69 109966 989,69
Головка 3 39588 39,59 1319588 1319,59
Стойка 3 3181 44,54 106038 1484,54
Колено 3 4948 34,64 164948 1154,64
Рамка 3 8247 49,48 274914 1649,48
Плита 3 9897 39,59 329897 1319,59
117883 494,85 3929427 16494,85
Продолжение таблицы 3.4
Наименование отливки
Масса на одну отливку, кг Расход металла в год, т литников и
прибылей
отливка с литниками и
прибылями
на литники и
прибыли всего
Рычаг двуплечий 1,35 4,05 960,00 2939,38
Опора 6,00 18,00 800,00 2449,48
Колесо 4,00 12,00 480,00 1469,69
Накладка 5,50 16,50 720,00 2204,54
Крышка редуктора 2,50 7,50 1200,00 3674,23
Зажим 4,50 13,50 480,00 1469,69
Головка 0,50 1,50 640,00 1959,59
Стойка 7,00 21,00 720,00 2204,54
Колено 3,50 10,50 560,00 1714,64
Рамка 3,00 9,00 800,00 2449,48
Плита 2,00 6,00 640,00 1959,59
8000,00 24494,85
3.4.2 Составление баланса металла
В проектируемом цехе материалом для отливок служит сталь марки 35Л ГОСТ 977-88. Химический состав стали представлен в таблице 3.5.
22.03.02.2019.179.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 43
Таблица 3.5 – Химический состав стали 35Л ГОСТ 977-88 Обозначение
по ГОСТ 1412-85
Массовая доля элементов, % Примеси не более, %
С Si Mn S P
Сталь 35Л min max min max min max
0,320 0,400 0,200 0,520 0,450 0,900 0,045 0,040 На основании ведомости расхода металла на залитые формы составляем баланс металла (таблица 3.6).
Металлозавалка рассчитывается по формуле:
00 П 1
100 Б Л
М Г
, (3.2)
где М –годовая металлозавалка по выплавляемой марке, т.;
Г – масса годных отливок, т.;
Б – масса бракованных и опытных, отливок, технологических проб, т.;
Л – масса литников и прибылей, т.;
П – безвозвратные потери металла, %.
После расчета металлозавалки определяются остальные значения статей.
. т 46 , 25515 3 100
5 , 0 5 , 0 100
85 , 494 8000 16000
М
Таблица 3.6 – Баланс металла
Наименование статей 35Л
% т
1. Годные отливки 62,71 16000,00
2. Брак отливок 31,35 8000,00
3. Литники и прибыли 1,94 494,85
4. Технические пробы 0,50 127,58
5. Сливы и сплески 0,50 127,58
Итого жидкого металла 97,00 24750,00
6. Угар и безвозвратные потери 3,00 765,46
Металлозавалка 100,00 25515,46
22.03.02.2019.179.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 44
3.4.3 Выбор оборудования плавильного отделения
Выбор плавильного оборудования обуславливается металлургическими возможностями обеспечения заданного качества выплавляемого сплава, наличием необходимых шихтовых материалов и энергетических ресурсов, условиями труда обслуживающего персонала, защиты окружающей среды от газовыделений и отходов плавки, а также эффективностью производства.
Для получения жидкой стали применяется электро-дуговая печь.
Анализ номенклатуры производимых отливок позволяет установить требования по качеству к выплавляемому сплаву, что определит тип плавильного агрегата для обеспечения металла требуемого качества, который должен быть выбран с учетом экологичности и экономической выгоды.
После выбора типа агрегата необходимо установить его вместимость.
Вместимость печи лимитируется временем заливки полученного сплава, определим вместимость печей по формуле [8]:
Д Н Г
Ф К
G B
, (3.3)
где BГ – годовое количество потребляемого жидкого металла (с учетом брака);
KН – коэффициент неравномерности потребления и производства;
τ – длительность разливки одной плавки, ч
ФД – годовой действительный фонд времени рассчитываемого оборудования.
т 4 , 3915 2
35 , 0 05 , 1 24750
G
Из стандартного ряда печей типа ДСП выбираем печь HX-3 фирмы Asian Industrial Technology.
Техническая характеристика HX-3:
мощность по трансформатору, кВА; 3150;
производительность, т/ч; 1,8;
номинальная емкость, т; 3;
22.03.02.2019.179.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 45
температура перегрева металла, ºС; 1650;
внутренний диаметр кожуха печи, мм ø3220;
диаметр электрода, мм ø300;
вес печи, т 5;
расход воды, т/ч 32.
К преимуществам этой печи можно отнести простоту ее конструкции, надежность в эксплуатации, быстроту выполнения ремонтных работ, минимальный угар элементов в процессе плавки, обеспечение получения качественного жидкого металла, высоких температур перегрева и высоких механических свойств отливки, возможность использования в шихте стального лома. Газоочистка уменьшит загрязнение окружающей среды как тепловыми, так и пылегазовыми выделениями, они имеют достаточно высокий КПД, особенно при перегреве и доводке стали.
Технология выплавки стали в электродуговой печи достаточно проста (кислый процесс), и сводится к:
анализу шихты в лаборатории;
дроблению шихты;
нормированию компонентов шихты;
загрузке шихты в печь с добавлением плавикового шпата;
расплавлению шихты;
доводке расплава;
термовременной выдержке металла;
последующего выпуска металла из печи.
Интенсификация плавки стали в электродуговых печах связана с предварительным подогревом металлошихты за счет тепловых потоков, идущих от свода и, следовательно, к сокращению длительности плавки и обезвоживанию шихты.
22.03.02.2019.179.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 46
3.4.4 Ведомость расхода шихтовых материалов
Для расчета шихты используется симплекс-метод оптимизации стоимости шихтовых материалов. Он основан на принципе минимизации стоимости шихтовых материалов, расходуемых на одну тонну жидкого металла. Ведомость расхода шихтовых материалов приведена в таблице 3.7.
Таблица 3.7 – Ведомость расхода шихтовых материалов
Наименование материала Расход материалов
% т
Возврат 33,29 8494,85
Лом стальной А1 ГОСТ 2787-86 62,86 16038,77 Чугун передельный П1 ГОСТ 805-95 3,60 918,05
Ферросилиций ФС75 ГОСТ 1415-93 0,05 13,52
Ферромарганец ФМн75 ГОСТ 4755-91 0,20 50,27
Итого 100,00 25515,45
Шлакообразующие 3,00 765,46
Раскислители 2,50 637,89
Всего 105,50 26918,80
3.4.5 Расчет оборудования плавильного отделения
Расчетное количество плавильных агрегатов Р1 определяется по формуле [8]:
/расч /Д
Н / Г
1 Ф N
К Р В
, (3.4)
где ВГ – годовое количество потребляемого жидкого металла (с учетом брака);
ФД – годовой действительный фонд времени рассчитываемого оборудования;
N /расч – производительность оборудования (расчетная), принятая исходя из прогрессивного опыта его эксплуатации;
КН – коэффициент неравномерности потребления и производства. В условиях массового и крупносерийного производства КН = 1,0…1,3.
,21 8 4
, 1 3915
1,1 45 , 25515
Р1/
.
22.03.02.2019.179.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 47
Число единиц оборудования (Р/2), принимаемое к установке в цехе, определяется по формуле [8]:
З / / 1
2 К
Р Р , (3.5)
где Кз – коэффициент загрузки (K3=0,7…0,95).
. 06 , 8 5 , 0
21 , Р/2 4
Принимаем Р/2=6.Фактическая величина коэффициента загрузки проверяется по формуле [8]:
/ 2 / 1
ЗФ Р
К Р , (3.6)
7 , 6 0
КЗФ 4,21 .
Коэффициент загрузки оборудования – оптимальный, значит, принимаем к установке в цехе шесть печей HX-3 фирмы Asian Industrial Technology.
3.4.6 Расчет потребности ковшей
При расчете количества ковшей учитываются:
время ожидания ковша у печи, наполнение металлом, продолжительность модифицирования;
время доставки ковша на участок разливки;
время раздачи металла из ковша;
время возврата пустого ковша;
время выдержки ковша до остывания металла до нужной температуры.
Учитывая емкость печи (3 тонны), условия плавки, среднюю металлоемкость формы (115 кг), выбираем разливочный ковш емкостью 1 тонна и раздаточный, емкостью 3 тонны.
22.03.02.2019.179.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 48
В проектируемом цехе ковши подогреваются перед каждой плавкой до температуры 600…700 0С. Ремонт ковшей производится на участке ремонта ковшей после выхода его из строя. Сушка ковшей осуществляется после каждого ремонта перед плавкой на специальном стенде при температуре 800…900 0С.
Расчет раздаточных ковшей проводится по формуле [8]:
Q Ф
t n B
д г
, (3.7)
где Вг – годовое количество потребляемого жидкого металла, т;
t – средний цикл оборота ковша, ч; t = 0,33;
Q – емкость ковша, т;
n – количество одновременно работающих ковшей, шт.
. 69 , 3 0
3915 33 , 0 24750
n
Количество раздаточных ковшей в работе – 1 шт.
Число ковшей, находящихся в ремонте:
д Н Р p
КР Ф
К n n n
, (3.8)
где nКР – число ковшей, находящихся в ремонте, шт;
n – число ковшей находящихся в работе, шт;
τР – общая длительность ремонтного цикла, τР = 16 ч.
nР – число ремонтов в год, nР = 250 шт.
. 2 , 3915 1
1 , 1 250 16
nКР 1
Количество раздаточных ковшей в ремонте – 2 шт.
Таким образом, количество ковшей, необходимое для обеспечения бесперебойной работы цеха, соответствует 3 штукам.
Учитывая, что минимальное число резервных ковшей соответствует двум штукам, принимаем количество раздаточных ковшей в проектируемом цехе 5 шт.
Расчет разливочных ковшей проводится по формуле (3.7):
22.03.02.2019.179.00.00 ПЗ
лист.
Изм Лист № докум. Подп. Дата 49
. 94 , 1 0
3915 15 , 0 24750
n
Количество разливочных ковшей в работе – 1 шт.
Общее количество ковшей, находящихся в ремонте (8):
. 1 , 3915 1
1 , 1 250 16
nКР 1
Количество разливочных ковшей в ремонте – 2 шт.
Таким образом, количество ковшей, необходимое для обеспечения бесперебойной работы цеха, соответствует 3 штукам.
Учитывая, что минимальное число резервных ковшей соответствует двум штукам, принимаем количество разливочных ковшей в проектируемом цехе 5 шт.