http://www.eprussia.ru/epr/128/9976.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 12 (128) июнь 2009 года
Литейное производство может быть экологичным
Наука и новые технологии
Владимир ДОРОШЕНКО
Промышленники мало знакомы с одной из современных металлургических технологий, обладающей высокими показателями экологической безопасности.
Литейные цеха относят к наиболее загрязняющим окружающую среду машиностроительным производствам. Для изготовления отливок металлических деталей по традиционным технологиям применяют песчаные формы, которые дают выделения газов, загрязняющих атмосферу цеха и состоящих из продуктов испарения и горения связующих материалов формовочного песка.
Модели из пенопласта
Технология, используемая киевским институтом, основана на способе литья по газифицируемым моделям (ЛГМ). Модели изготовляют из пенополистирола (или других пенопластов) и помещают в формы из сухого песка без связующего.
Этот способ отвечает рыночным отношениям жесткой конкуренции в экономике, которые сняли потребность в массовом производстве и подняли спрос на мелкие и средние серии отливок с повышенной размерно-весовой точностью. Со времени своего возникновения годовой объем выпуска отливок в мире таким методом уже достиг 1,5 миллиона тонн.
Развитие литейного производства сопровождается созданием самостоятельных некрупных цехов с гибкими технологиями получения отливок высокой точности и сложности. Литье по газифицируемым моделям оказалось здесь наиболее подходящим вместо литья в песчано-глинистые формы, по выплавляемым моделям, в металлические формы и т. д.
В этом способе получить модель отливки означает уже наполовину получить саму отливку из металла. Пенопластовая модель отливки похожа на упаковку от телевизора или разовую пищевую тарелку, которые миллионами штампуют на автоматах, а плитами полистирола утепляют наружные стены высотных домов. Сходным образом отливки модели производят из порошка полистирола в легких алюминиевых пресс-формах при нагреве до 130° С. Для разовых и крупных отливок (иногда весом до нескольких тонн) подходит вырезание моделей из плит пенопласта. Модель и полученная по ней отливка имеют высокую точность и конкурентный товарный вид, чему способствует окраска модели быстросохнущей краской с порошком-огнеупором.
Можно свободно видеть отливку в модели, промерять ее стенки, что невозможно при обычной формовке для сложных, с несколькими стержнями, отливок. Отсутствует смещение стержней и форм при сборке (так как отсутствуют сами стержни).
В этой технологии как бы «исчезла» разъемная литейная форма в традиционном понимании: ее заменила литейная форма в виде засыпки модели сухим песком в ящике (контейнере). При заливке металл испаряет модель и замещает ее собой.
Без дыма и пыли
Экологическая безопасность технологического процесса обеспечивается тем, что из применения исключены токсичные связующие, большого объема формовочные и стержневые песчаные смеси (обычно 2 тонны смеси со связующим идет в отвал на 1 тонну литья), их транспортировка и выбивка отливок.
Например, один кубометр пенополистирола модели весит 25 килограммов, если он замещается 7 тоннами жидкого чугуна, то при этом на 1 тонну литья расходуется приблизительно 3,6 килограмма полимера. Тогда как в формах из смоляных холодно-твердеющих смесей (ХТС) при потреблении 3 процентов связующего на 3 тонны смеси и на 1 тонну литья расход составляет 90 килограммов полимерного связующего, то есть в 25 раз больше.
Чтобы пенопластовая модель не дымила в цех, при заливке металла в форму и в период его затвердевания из контейнера насосом отсасывают все газы. Затем они через трубу вакуумной системы подаются для обезвреживания в систему термокаталитического дожигания, где окисляются до уровня не менее 98 процентов и в виде водяного пара и двуокиси углерода выбрасываются в атмосферу за пределами помещения цеха. Традиционные же формы после заливки металлом дымят в помещении, как бы вы ни вентилировали рабочую зону цеха.
Такое удаление газов из сухого песка формы, согласно проведенным измерениям, в 10‑12 раз снижает показатели загрязнений атмосферы рабочей зоны цеха по сравнению с литьем в традиционные песчаные формы.
Формовочный кварцевый песок после извлечения из формы отливок благодаря его высокой текучести обычно транспортируют по закрытой системе трубопроводов пневмотранспорта, исключающей пыление в воздухе цеха. Песок поступает в установку терморегенерации, где освобождается от остатков конденсированных продуктов деструкции пенополистирола, а затем, после охлаждения в проходных закрытых охладителях, опять подается на формовку.
В производстве используется около 97 процентов оборотного песка. Значительную часть бункеров и трубопроводов комплекса для оборота песка монтируют за пределами помещения цеха, у внешней его стены, при этом на открытом воздухе песок быстрее охлаждается.
В итоге изолирование в закрытых трубопроводах потоков материалов и отсасывание-дожигание газов в сочетании с весьма чистым модельным производством дает возможность создать экологически чистые цеха высокой культуры производства. Они похожи больше на консервный или фармацевтический завод, чем на «литейку как маленькую шахту».
«Елка» для литья
Технологические потоки и пространственное размещение моделей в объеме контейнерной формы удобно компьютеризировать, а для изготовления модельной оснастки все больше применяют станки с ЧПУ. Созданы и проектируются десятки роторно-конвейерных, оснащенных манипуляторами и непрерывного действия, линии, которые хорошо зарекомендовали себя в автотракторном двигателестроении, литье трубоарматуры, сливных решеток для шоссе и тротуаров, деталей коммунального машиностроения и др.
Чаще же создаются небольшие производственные цеха, состоящие из модельного, формовочного, плавильного и очистного участков. Они оснащаются простым оборудованием, одинаковым для черных и цветных сплавов.
Если изготовление форм состоит в засыпании моделей сухим песком с вибрацией в течение около 1‑1,5 минуты, то отпадает потребность в высокоточных машинах прессования, встряхивания, устройствах сборки форм. Акцент перенесен на производство моделей – легчайших «игрушек» с плотностью материала 25‑26 кг/м3. Для серийного производства отливок поставляются полуавтоматы, цикл производства пенопластовых моделей на которых составляет около 2‑3 минут и которые «взяты» из упаковочной отрасли, где их используют для производства фасонной упаковки, легкой тары, а также декоративных, шумо- и теплоизолирующих панелей.
Способом ЛГМ получают отливки из чугуна и стали всех видов, бронзы, латуни и алюминия всех литейных марок. В специальном ящике на «елке» или «кусте» часто льют сразу десятки отливок, обычно с почти «ювелирной» точностью. До 90 процентов отливок можно применять без механической обработки.
Особенно крупная экономия получается при литье сложных отливок из износостойких сталей (шнеки для машин производства кирпича, молотки, детали дробилок), т. к. резко снижаются затраты на их механообработку. Льют без ограничений по конфигурации конструкций колеса, звездочки, корпуса, сантехнику, головки и блоки цилиндров бензиновых и дизельных двигателей, художественное литье и др. Капитальные затраты на организацию производства сокращаются в 2‑2,5 раза, равно как и сроки ввода его в эксплуатацию. Легко разместить такие участки при кузнях, термических, ремонтных и других цехах.
Производственный потенциал технологии ЛГМ далеко не исчерпан и настолько значителен, что она позволяет лить не только металлы и сплавы, но и получать композиты и армированные конструкции, которые обладают повышенными в несколько раз служебными свойствами. При этом в модель предварительно вставляют различные детали или материалы, которые формируют композит или армированную конструкцию, а наложение избыточного давления на жидкий металл увеличивает надежность пропитки таких изделий со вставками на длину свыше одного метра.
ЛГМ можно смело отнести к технологиям будущего, учитывая ее экологичность и высокую степень оборотного использования материалов. Качество продукции и повышение культуры производства заслуженно относят способ ЛГМ к высоким литейным технологиям, которые ломают стереотип, что высокие технологии – это обязательно сложные малодоступные производства.
Отправить на Email
Также читайте в номере № 12 (128) июнь 2009 года:
-
Новинки газо- и теплоснабжения 
Организаторами мероприятий стали выставочная компания «ФАРЭКСПО» – член Российского союза выставок и ярмарок (РСВЯ) и Всемирной ассоциации выставочной индустрии (UFI), а также ОАО «Газпром» и ОАО «Газпромрегионгаз». ...
-
Уголь ищет покупателя 
Власти Кемеровской области по инициативе губернатора Амана Тулеева начали выяснять отношения с работодателями, уличенными в задержках зарплаты. ...
-
Передовые технологии нуждаются в поддержке 
В Москве с 8 по 11 июня проходила одна из крупнейших отраслевых выставок – «Электро-2009». На ней десятки российских и зарубежных компаний демонстрировали новейшие достижения современной электротехнической индустрии. ...
-
В авангарде социального партнерства 
В конце мая делегаты конференции работников ОАО «Концерн «Энергоатом» приняли корпоративное соглашение в сфере труда и социальных отношений на 2009‑2011 годы. ...
-
Рынок продавца – источник дефицита Проблема подключения потребителей электроэнергии к сетям возникла сравнительно недавно – в период становления и реформаторской деятельности РАО ЕЭС. ...
