• Nenhum resultado encontrado

22.03.02.2020.133.00.00 ПЗ

лист

.

Изм Лист № докум. Подп. Дата 56

конусность стенок изложницы и конусность слитка, тем выше плотность его структуры и тем меньше развита осевая рыхлость. Отрицательной стороной повышенной конусности прокатываемых слитков является неравномерный нагрев их в колодцах, сопровождаемый повышенным угаром металла и перегревом тонкой части слитка. Кроме того, прокатка таких слитков связана с плохим использованием мощности прокатного оборудования, неравномерностью обжатий и различием механических свойств по длине раската. С учетом этих соображений конусность стенок изложниц для спокойной стали выбирают в пределах 2…4 % на сторону. Для слитков, идущих на ковку, конусность стенок изложниц увеличивают до 3…6 %. В листовых изложницах для спокойной стали конусность широких сторон принимают равной 3…3,5 %, а конусность узких граней во избежание трапецевидности листов уменьшают вдвое.

В связи с отсутствием в слитках кипящей и полуспокойной стали осевой усадочной рыхлости конусность стенок расширяющихся книзу изложниц меньше, чем у изложниц для спокойной стали. Она составляет 0,9…1,3 %, что обеспечивает свободное снятие изложницы со слитка (свободное раздевание слитка).

Толщину стенок изложниц выбирают исходя из условий обеспечения механической прочности изложницы и ее обычно принимают равной примерно 20 % от величины поперечного размера слитка. Отношение массы изложницы к массе слитка составляет 0,8…1,4; для мелких слитков это отношение достигает 2.

Стойкость изложниц составляет 20…60 плавок (разливок), расход изложниц (чугуна) равен 1,0…3,5 % от массы разливаемой стали.

22.03.02.2020.133.00.00 ПЗ

лист

.

Изм Лист № докум. Подп. Дата 57

Крупные изложницы с перлитной структурой чугуна быстро поражаются продольными трещинами. Изложницы со структурно свободным цементитом растрескиваются при первых же наливах. Поэтому не случайно до введения бан- дажирования наиболее желательной считалась ферритная структура чугуна.

В настоящее время благодаря бандажированию изложниц разрушение их продольными трещинами резко уменьшилось. Основными причинами выхода изложниц из строя стали выгары и разгары. В связи с этим сейчас особое значение приобретает вопрос о выборе структуры, устойчивой против разгаров и выгаров.

Изложницы отливаются в основном из ваграночного чугуна и отчасти из первичного (передельного или литейного).

При отливке изложниц из ваграночного чугуна необходимо стремиться к повышенному содержанию в нем углерода. На основе опытов и статистической обработки материалов о стойкости изложниц установлено, что оптимальное содержание углерода в чугунах для изложниц весом 5…10 т составляет 3,8 % при таком общем химическое составе (в проц.): C – 3,8 %; Si – 1,8 %; Mn – 0,9 %;

P – до 0,2 %.

Содержание серы здесь не оговорено, но многочисленные данные свидетельствуют о необходимости всемерного его снижения.

Исследованиями, выполненными на заводе «Запорожсталь», установлено, что увеличение содержания серы от 0,05…0,06 до 0,094…0,1 % приводит к значительному снижению стойкости изложниц.

Здесь же были поставлены опыты по обессериванию жидкого чугуна для отливки изложниц путем введения содь: и получены положительные результаты.

На Магнитогорском металлургическом комбинате при изготовлении изложниц из первичного чугуна принимают меры к уменьшению содержания серы до 0,06 %.

На зарубежных заводах также строго ограничивают верхний предел содержания серы в чугуне для изложниц. Так, в Англии этот предел, равен 0,08 %.

Таким образом, необходимо любыми средствами снижать содержание серы в чугунах. Одним из способов обессеривания является перемешивание жидкого

22.03.02.2020.133.00.00 ПЗ

лист

.

Изм Лист № докум. Подп. Дата 58

первичного чугуна с тонко помолотой известью в барабанных печах в течение 15…30 мин. Расход извести при этом составляет 1 % от веса чугуна. Емкость барабанных печей достигает 30 т.

Этот способ, получающий сейчас распространение, позволяет снизить содержание серы в чугуне с 0,1 до 0,01 %.

Содержанию фосфора в чугуне для отливки изложниц не уделяют столько внимания, сколько содержанию серы. Техническими условиями предусмотрено содержание фосфора до 0,25 %. Следует отметить, что за рубежом регламентированный верхний предел содержания фосфора значительно ниже.

С точки зрения улучшения литейных свойств чугуна содержание фосфора в пределах 0,20…0,25 % полезно, так как фосфор способствует получению чистой внутренней поверхности изложниц и уменьшает изотермический линейный рост чугуна. Однако исчерпывающих данных о степени влияния фосфора на качество изложниц при концентрации его 0,20…0,25% в литературе не имеется.

Минимальное содержание марганца, предусмотренное подавляющим большинством заводских технических условий, составляет 0,6 %. Попытки изготовления изложниц из чугуна с меньшим содержанием марганца нельзя считать обоснованными.

Так, например, данные завода «Запорожсталь» свидетельствуют о том, что чем ниже содержание марганца в чугуне, тем меньше стойкость изложниц (таблица 4.1).

Таблица 4.1 – Зависимость стойкости изложниц от содержания марганца в чугуне Содержание марганца (в %) Количество

изложниц

Средняя стойкость (в наливах)

0,46…0,65 229 41,9

0,70…0,75 443 47,3

0,80…0,85 345 45,8

0,90…0,95 103 49,4

Зарубежные источники также указывают на повышение стойкости изложниц при увеличении содержания марганца, однако приводят различные рекомендации

22.03.02.2020.133.00.00 ПЗ

лист

.

Изм Лист № докум. Подп. Дата 59

относительио его содержания. Одни исследователи считают, что оптимальной является концентрация марганца 0,7…1,0 %, другие – 0,86…1,4 %, третьи – 1,5…1,95 % (для изложниц с толщиной стенок 90…150 мм).

Марганец увеличивает сопротивление росту чугуна и тем самым препятствует образованию сетки разгара. Падение прочности у марганцовистых чугунов начинается при более высокой температуре.

Однако изложницы, изготовленные из марганцовистого чугуна, более склонны к трещинообразованию. Поэтому содержание марганца в чугуне для изложниц не должно превышать 2 %. При этом рекомендуется наряду с увеличением концентрации марганца на каждые 0,2 % сверх 0,8 % увеличивать содержание кремния на 0,1 %.

Влияние кремния на стойкость изложниц изучено в достаточной степени.

Доказано, что высококремнистые чугуны хрупки и не выдерживают термических ударов.

Содержание кремния в чугуне для изложниц колеблется в пределах 1,0…2,8 % и определяется содержанием углерода и характеристикой литейной формы.

Структура чугуна должны быть феррито-перлитной. Есть основания предполагать, что изложницы с содержа-нием феррита более 80% должны обладать повышенной стойкостью, так как они лучше переносят односторонний нагрев.

Имеются также данные, что повышенной стойкостью обладают изложницы, внутренние слои которых имеют перлитную основу, а наружные – ферригную.

При отливке изложниц в разовые формы образуется сорбитообразный перлит, равномерно распределенный по сечению.

Такая структура устойчива против образования про дольных трещин. Однако сейчас, после введения бандажирования, более актуальна задача предотвращения по-перечных трещин. Бороться с ними можно путем применения либо ферритного чугуна с мелким графитом, либо сверхпрочного чугуна с шаровидным графитом.

Большое значение; имеет также качество поверхности изложниц. После удаления остатков формовочной смеси пи на внутренней, ни на наружной

22.03.02.2020.133.00.00 ПЗ

лист

.

Изм Лист № докум. Подп. Дата 60

поверхности не должно быть углублений, ужимин, спаев, раковин, трещин, искривлений и т. п. Даже небольшие ужнмины на наружной поверхности изложниц, являющиеся следствием дефектов литейной формы, зачастую приводят к быстрому образованию трещинисунок 4.3).

Необходимо избегать исправлений внутренней поверхности изложниц, разрушающих литейную корочку. Исследования, проведенные на заводе

«Азовсталь», показали, что разрушение более 20 % поверхности литейной корочки снижает стойкость изложниц с 50 наливов до 10…20.

В зарубежной литературе также сообщается, что наличие первичной пленки существенно замедляет разрушение основной массы изложниц. К сожалению, механическая обработка внутренней певерхности изложнице целью удаления наростов и других дефектов применяется на большинстве заводов.

Заводскими техническими условиями предусматривается заварка раковин, которые возникают вследствие нарушения технологии производства изложниц. При этом появляются дополнительные внутренние напряжения, которые могут привести к образованию трещин в процессе эксплуатации. Поэтому следует избегать заварки раковин, если они не ухудшают качество слитка и допустимы с точки зрения техники безопасности.

Рисунок 4.3 – Образование продольной трещины вследствие литейного дефекта Следует обращать особое внимание на точное соблюдение чертежных размеров. Практика показывает, что разностенность приводит к резкому снижению

22.03.02.2020.133.00.00 ПЗ

лист

.

Изм Лист № докум. Подп. Дата 61

стойкости изложниц, причем, если отливка производится в полупостоянных формах, то при первых же наливах возникают трещины.

Если допущены отклонения размеров по высоте внутренней полости изложницы, то при последующей прокатке слитков увеличивается процент обрези.

Техническими .условиями предусматривается строгое соблюдение перпендикулярности оснований изложниц к их высоте. Невыполнение этого условия приводит к преждевременному появленикэ размывов рабочей поверхности изложниц. /

Для простоты контроля за службой изложницы на ней отливают порядковый номер, год отливки и марку завода-изготовителя.

Цифры и буквы выпуклые и выступают над поверхностью изложниц примерно на 10…12 мм. На каждую изложницу составляется паспорт, в котором указывается: типоразмер, порядковый номер, сорт, дата отливки; характер формы;

способ подвода металла в форму; химический состав чугуна и способ модифицирования; режим остывания изложницы в форме после отливки После поступления изложницы в сталеплавильный цех в паспорте отмечают дату начала эксплуатации, общее количество наливов и дату выхода из стрся с указанием причин разрушения.

Выбор материала для изготовления изложницы – вопрос экономичности.

Изложницы из стали служат дольше, чем из чугуна, но чугунные изложницы дешевле. Например, хорошая чугунная изложница средних размеров выдерживает около 100…150 отливок, а такая же стальная - до 250…400 и в исключительных случаях даже до 700 отливок. Рекомендуемый состав чугуна: 1,5…2,0 % Si, не более 0,5…0,8 % Мn и возможно меньше S и Р. Сталь для отливки изложниц применяется с содержанием 0,35…0,45 % С. Стойкость изложницы зависит не только от материала, но и от обращения с ней в работе и от размеров самой изложницы. Для тяжелых слитков стойкость изложниц ниже, чем для более легких. Изложницы хорошего качества отливаются на уральских заводах из древесноугольного чугуна, иногда с добавкой стальных обрезков. На Кушвинском заводе изложницы для небольших слитков, весом около 1 ц, выдерживали в среднем около 700 отливок, а

22.03.02.2020.133.00.00 ПЗ

лист

.

Изм Лист № докум. Подп. Дата 62

отдельные изложницы даже и до 1000, но изложницы для слитков весом около 8 ц выдерживали в среднем всего около 100 отливок.

После отливок изложницы должны быть остужены или в баках с водой или просто на воздухе, а затем очищены от приставших брызг и корочек стали. Для увеличения стойкости изложниц желательно, чтобы они охлаждались на воздухе;

при таком охлаждении в каждую изложницу производится обычно 1…3 отливки в сутки. Новые заводы оборудуются так, чтобы имелось достаточно места для остуживания изложниц на воздухе.

С целью получения более гладкой поверхности слитка, внутренние стенки изложниц перед отливкой иногда покрывают тонким слоем графитового порошка или слоем обезвоженной каменноугольной смолы. Смолой можно покрывать только горячие изложницы; при этом смола разлагается, и стенки изложниц оказываются покрытыми тонким слоем сажи [16].

Как уже отмечалось в 3 главе, рациональным и современным для крупных отливок (масса от 1000 до 10000 кг) в условиях штучного и мелкосерийного производства является применение форм из самотвердеющих смесей.

Для чугунных отливок применяется α-set-процесс с компонентами фирмы POLYTEQ. Более дорогие компоненты для приготовления формовочной смеси в сравнении с обычной песчано-глинистой смесью, компенсируются низким процентом брака и лучшим качеством поверхности отливок.

22.03.02.2020.133.00.00 ПЗ

лист

.

Изм Лист № докум. Подп. Дата 63

5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

5.1 Общая характеристика литейного цеха

Конструкция здания проектируемого литейного цеха выполнена в соответствии со СанПиН 2.2.3.1385-03 – «Гигиенические требования к предприятиям производства строительных материалов и конструкций».

Цех чугунного литья представляет собой одноэтажное здание. Здание цеха относится к каркасному типу. Несущий каркас состоит из железобетонных колонн, стоящих на фундаменте и связанных балками и фермами. Шаг наружных колонн 6 м, внутренних – 18 м. Кровельное покрытие – рубероидный ковер. Покрытие пола – стальные перфорированные плиты толщиной 1,5…3 см.

В соответствии с СП 18.13330.2011 «Генеральные планы промышленных предприятий» (актуализированная редакция СНиП II-89-80 с учетом их требований здание цеха расположено по отношению с ближайшими зданиями жилого комплекса и культурно-бытового назначения с подветренной стороны по отношению к господствующим ветрам.

Температура в цехе в холодный период 15…21 оС, в теплый период 16…27 оС.

Предприятие относится ко 2-му классу санитарной классификации по СанПиН 2.2.11.1200-2003 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и других объектов. Минздрав России». Поэтому территория цеха отделена от жилого массива санитарно-защитной зоной на расстоянии (500 м).

Санитарно-гигиенические требования к вентиляции помещения выполняются по СанПиН 2.04.05-07 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Объем подаваемого воздуха в помещение цеха составляет не менее 60 м3/ч на одного работающего. В холодный переходный периоды года подаваемый в здание системами механической вентиляции воздух подогревается, а удаляемый местными отсосами воздух очищается перед выбросом в атмосферу.

22.03.02.2020.133.00.00 ПЗ

лист

.

Изм Лист № докум. Подп. Дата 64

В соответствии со СанПиН 2.09.02-07 «Производственные здания» литейное производство относится к категории взрыво-пожароопасных. Категория производства – B. По СанПиН 21-01-07 огнестойкость здания – 2 степени.

Помещение проектируемого цеха по опасности поражения электрическим током относится ко второму классу. В цехе установлены щиты с противопожарным инвентарем, ящики с песком, огнетушители.

Для сокращения ручного труда в цехе установлены автоматические линии и промышленные манипуляторы, которые заменили человека на тяжелых, монотонных и вредных операциях.

Для транспортировки грузов предусмотрены сквозные проезды шириной 4 м.

Во всех отделениях есть проходы 1,5…3 м. Подача сыпучих материалов осуществляется пневмотранспортом.