Курсовая работа (т): Проектирование заливочного отделения изготовления центробежных валков

Проектирование заливочного отделения изготовления центробежных валков

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет

им Г.И. Носова.

Кафедра электрометаллургии и литейного производства

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

По дисциплине «Проектирование новых и реконструкция действующих литейных цехов»

На тему

Проектирование заливочного отделения изготовления центробежных валков

ЗАДАНИЕ

Спроектировать участок центробежного литья производства отливок валков мощностью 10000 тонн отливок в год.

РЕФЕРАТ

В курсовом проекте произведен расчет цеха центробежного литья мощностью 10000 т отливок в год. Пояснительная записка состоит из 35 страниц, 13 таблиц, 8 рисунков.

Ключевые слова:, формовочная смесь, отливка, кокиль, номенклатура, производственная программа, дуговая печь, шихта, ковш, сталь, отливка.

Цель данной работы: спроектировать цех центробежного литья мощностью 10000 тонн / год.

ВВЕДЕНИЕ

Центробежное литьё - процесс формообразования и кристаллизации отливки во вращающейся литейной форме - изложнице. Этот способ применяют в настоящее время преимущественно для изготовления отливок, представляющих собой тела вращения (втулки, трубы, шестерни, биметаллические втулки и т.п.), хотя можно изготавливать и фасонные отливки из всех литейных сплавов. Уникальные отливки бывают массой до 45 тонн.

Толщины стенок могут составлять от нескольких миллиметров до 350 мм и более. Жидкий металл заливается во вращающуюся изложницу, в которой металл кристаллизуется и остаётся до концы кристаллизации. Центробежные силы возникающие при вращении изложницы прижимают расплавленный металл к поверхности изложницы, в результате чего происходит его уплотнение и удаление из него газовых и шлаковых включений.

Машины с вертикальной осью вращения применяются для отливок у которых диаметр больше высоты: венцы зубчатых колёс, втулки подшипников, крыльчатки насосов. К преимуществу центробежного литья можно отнести возможность получения биметаллических отливок: ступица стальная, венец бронзовый. Производительность центробежного литья высокая: 50 труб d=500; l=6м в час.

Центробежным литьём отливаются любые сплавы не склонные к ликвации. Характеристика отливок: максимальная масса 200 тонн, максимальная длина 10 м, минимальная толщина стенки 4 мм, класс размерной точности 6-15, квалитет 13-14, степень точности поверхности 4-14, шероховатость по Ra=4-40 мкм, минимально.

Рассмотрим ряд преимуществ и недостатков данного способа литья.

Таблица 1-Преимущества и недостатки центробежного литья

На практике используют различные виды центробежного литья, которые классифицируют по различным признакам:

По расположению отливки относительно оси вращения:

1.1 центр тяжести отливки находится на оси вращения;

Рисунок 1 - Отливка с центром тяжести на оси вращения

.2 отливка находится в стороне от оси вращения

По конфигурации отливки:

.1 полые цилиндры

.2 ассиметричные тела.

По расположению оси вращения:

.1 вертикальная

Рисунок 2-Отливка с вертикальной осью вращения

.2 горизонтальная

Рисунок 3 -Отливка с горизонтальной осью вращения

.3 наклонная

По скорости вращения:

.1 постоянная

.2 переменная

1. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОГРАММА

В зависимости от характера производства программа может быть точной, приведенной или условной. По точной программе проектируют цеха крупносерийного и массового производства с устойчивой и ограниченной номенклатурой деталей на основе технологических карт на все отливки. По приведенной программе - цеха серийного производства на основе технологических карт для типовых отливок - представителей разных групп по массе. По условной программе - цеха мелкосерийного и единичного производства и единичного производства на основе типовых технологических процессов. Т.к. в нашем случае серийное производство, следовательно, производственную программу составим приведенную. Заданную номенклатуру необходимо разбить на массовые группы. Производственная программа приведена в таблице 1.1

Таблица 2 - Производственная программа

Химический состав сплава марки 6ХВ2С представлен в таблице 3.

Таблица 3-Химический состав сплава марки 6ХВ2С

2. ФОНДЫ ВРЕМЕНИ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ

Примем график работы двухбригадный двухсменный 4а-П с продолжительностью смены 8 часов (без работы в праздничные дни и выходные). При проектировании применяют три вида годовых фондов времени работы оборудования:

. календарный фонд Фк = 365·24 = 8760 ч;

. номинальный фонд (Фн). Является временем, в течении которого может выполняться работа по принятому режиму, без учета неизбежных потерь.

. действительный фонд времени (Фд). Определяется путем исключения из номинального фонда неизбежных потерь времени для нормального организованного производства.

Для определения действительного фонда времени работы оборудования из номинального фонда исключают время пребывания оборудования в плановых ремонтах, установленное нормами системы планово-предупредительных ремонтов (ППР). Простои оборудования, вызванные недостатками в организации производства по внешним причинам, при определении Фд не учитывают [1]. Действительный фонд времени работы оборудования определим по формуле:

Фд = (К-В-П)·n·t·(100-Пр)/100

где К - календарное число дней в году (К=365),

В - число выходных дней в году (В=105),

П - число праздничных дней в году (П=12),- число смен (n = 2),

t - продолжительность смены(t = 8часов),

Пр - процент простоя оборудования (Пр = 12% ).

Фд = (365-105-12)·2·8·(100-12)/100 = 3492 ч.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАВИЛЬНОГО ОТДЕЛЕНИЯ

При проектировании плавильного отделения литейного цеха перед проектировщиками стоят важные и сложные задачи выбора технологического процесса плавки металла или сплава, обеспечивающего заданную производительность цеха как по количеству, так и по качеству металла. При этом чрезвычайно важным, особенно в настоящее время, является экономическое обоснование целесообразности выбора технологического процесса плавки, который наряду с качеством металла позволяет получить его низкую стоимость и использовать в процессе дешевые недефицитные шихтовые материалы и энергоносители.

При проектировании плавильных отделений необходимо решить следующие вопросы: выбрать типы плавильных агрегатов, раздаточных и заливочных ковшей; определить производительность одной плавильной печи и емкость ковшей; рассчитать количество плавильных агрегатов и ковшей; выбрать способ транспортировки шихты и ее загрузки в плавильные печи и рассчитать транспортные средства; выбрать способ транспортировки жидкого металла к заливочному участку и рассчитать транспортные средства.

Выбранная технология плавки должна иметь широкий диапазон воздействия на процесс с целью получения металла заданного химического состава, тоесть должна позволять проводить рафинирование, легирование, модифицирование расплава.

Плавильные агрегаты, используемые в различных цехах центробежного литья, и технологии выплавки, в них применяемые. Существенно отличаются по возможностям воздействия на процесс, как по металлургическим, так и тепловым параметрам. Поэтому выбор технологического процесса должен учитывать эти обстоятельства в зависимости от номенклатуры и качества получаемых отливок.

3.1 Расчет потребности цеха в жидком металле

Расчет потребности жидкого металла приведен в таблице 4

Таблица 4 - Определение потребности в жидком металле

3.2 Выбор плавильного агрегата

В современных цехах центробежного литья используются различные способы выплавки стали преимущественно - монопроцессы. Наибольшее количество стали для цехов центробежного литья выплавляется в электрических печах - дуговых садкой от 1,5 до 25 т, индукционных тигельных садкой 0,06-6,0 т, плазменных емкостью 0,16-1,6 т, печах сопротивления - переплавных печах для получения электрошлакового литья.

При проектировании сталелитейных цехов различной производительности приходится выбирать наиболее рациональный способ выплавки стали ,обеспечивающий необходимый перегрев металла заданного химического состава и качественной отливки.

Исходя из того ,что мы должны получить сталь марки 6ХВ2С, имея производительность 10000 тонн/год ,будем вести плавку в 2 печах, в связи с тем ,что оболочка валка изготавливается из стали марки 6ХВ2С, соответственно плавку будем вести в электродуговой печи ДСП-6.

Для заполнения внутренней части валка используем чугун с шаровидным графитом ВЧ60-2, химический состав которого представлен в таблице 5

Таблица 5-Химический состав чугуна марки ВЧ60-2

Чугун ,марки ВЧ60-2 будем плавить в двух индукционных печах, ёмкостью 10 тонн.

Часовая потребность отделения в жидком металле устанавливается по формуле:

’= Вг • Кн / Фд

где Q’ - часовая потребность (производительность) плавильного отделения, т/ч;

Вг - потребное годовое количество стали для цеха, т/г ;

Кн - коэффициент неравномерности потребления металла, Кн = 1,10 - 1,25;

Фд - действительный годовой фонд времени работы печи, ч.' = 11716• 1,1 / 3492 = 3,69 т/ч.

Устанавливаем 1 печь ДСП-6 для плавки стали марки 6ХВ2С, из этой стали будет заливаться оболочка валков. Технические характеристики печи ДСП-6 представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Технические характеристики устанавливаемой печи

Оболочка берется в диапазоне 30-100 мм, примем оболочку валков равной 60 мм, длина оболочки равна 3 м. Производим расчет потребности металла в год для формирования оболочки для каждого из валков. Воспользуемся формулой для нахождения объема цилиндра:

,

где V’- объем цилиндра, ;

h-высота заливаемой оболочки , м;

=3,14.

Производим расчет по трём валкам и находим сколько необходимо стали в год для формирования оболочек всех трёх валков, таблица 7

Таблица 7 -Расчет количества металла для формирования оболочки