16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/165/12549.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 01-02 (165-166) январь 2011 года

Пересыпание сыпучих материалов в литейном цехе

Новые технологии Владимир ДОРОШЕНКО

Автор предлагает способы дозированного высыпания сухого песка из литейных форм, со скоростью ниже скорости витания его мелких частиц.

Это позволяет предотвратить попадание пыли в атмосферу производственного цеха, что улучшает условия труда в литейных цехах, где используют формы из сухого песка.

Литейное производство является основной заготовительной базой машиностроительного комплекса, и от его развития зависят темпы развития машиностроения в целом. Литье в песчаные формы является основным процессом производства металлических отливок. Он охватывает свыше 75 процентов их выпуска (а в России – свыше 77 процентов, при общем производстве около 7 миллионов тонн отливок в год).

Литейное производство как источник твердых отходов является одним из факторов загрязнения окружающей среды – это примерно 90 процентов опасных отработанных формовочных и стержневых смесей (до 6 тонн на одну тонну отливок). А продукты термодеструкции связующего песчаной смеси служат основным источником загрязнения атмосферы (свыше 50 процентов от газовыделений литейного цеха).

Альтернативой являются такие способы литья, при которых формы из песка без связующего упрочняют физическим способом под воздействием вакуума. К ним относятся литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) и с применением вакуумно-пленочной формовки (ВПФ).

В то же время перед литейщиками стоит задача максимального приближения, по точности размеров и чистоте, поверхности отливок к готовым деталям. Для обеспечения надежной работы деталей их изготовляют точными методами – исключающими обработку резанием, которая снижает прочность и надежность этих деталей (а в некоторых случаях вообще недопустима или невозможна).

Поэтому повышается спрос на точные виды литья (в частности, по одноразовым моделям), к которым относится ЛГМ. В одном Китае в 2006 году около двухсот цехов выпустило примерно 300 тысяч тонн отливок способом литья по газифицируемым моделям.

При ЛГМ в песчаной форме одноразовая модель из пенопласта замещается заливаемым расплавленным металлом, что дает отливку любой, самой сложной геометрии из черных и цветных (например, медных) сплавов.

При формовке мелкие модели собирают в блоки или кусты и размещают в объемные формы (а не в плоскости, как обычно).

Отсутствие традиционных форм и стержней исключает применение формовочных и стержневых смесей – формовка состоит из засыпки модели песком.
На тонну литья расходуют всего четыре вида модельно-формовочных материалов: кварцевого песка – 50 килограммов, пенополистирола – 6 килограммов, противопригарного покрытия – 25 килограммов, пленки полиэтиленовой – 10 квадратных метров.

Поскольку применение сухого песка связано с пылеобразованием, то при его высыпании из форм и транспортировке, на линиях охлаждения и оборота песка участков ЛГМ и ВПФ, применяют специальные проходные установки для охлаждения песка в «кипящем слое» производительностью 10‑20 тонн в час, а также пневмотранспорт.

Так создается закрытый транспортный поток при подаче песка в бункер над формовочным столом.

Однако в начале этого потока, после затвердевания, охлаждения отливки и ее удаления из формы, операция высыпания песка из формы – при отключении вакуума – часто сопровождается пылением. Использование местной вытяжной вентиляции лишь частично предотвращает попадание песчаной пыли в атмосферу цеха.

В поисках решения задачи предотвращения пылеобразования автор проанализировал течение песка в песочных часах, отвечая на вопрос: «почему песок в них не пылит?». А если использовать больше времени и просыпать много песка?

Этот анализ позволил разработать способы дозированной просыпки песка из форм с заданной скоростью, которая позволяет избежать пыления. Просыпку через решетку при перемещении песка в опоках следует выполнять со скоростью V, не превышающей скорости витания (Vв) его мелкой фракции.

Дозирующую решетку удобно использовать при пересыпании любых других сыпучих материалов, в том числе – сухих наполнителей при литье по выплавляемым моделям, а также при пересыпке песка из ящиков или конвейеров в приемную емкость через решетку.

Однако при использовании ВПФ этот способ имеет тот недостаток, что при высыпке крупных форм после удаления пленки с нижнего контрлада возможна преждевременная просыпка песка или обвал вакуумируемой формы (вакуумная система которой не сможет обеспечить минимально необходимый перепад давления при большой площади разгерметизированной формы).

Для этого случая разработан другой способ дозированной просыпки без удаления этой пленки – лишь при ее надрезании.

При этом форму с отливкой устанавливают на бункер, предварительно заполненный формовочным песком (или оставшимся от предыдущей формы) и имеющий в нижней части отверстие, размеры которого регулируются шиберным затвором с помощью рукоятки. При дозированном высыпании песка из бункера отливка опускается на решетку, состоящую из нескольких реек.

Пленку контрлада формы, перед установкой последней на заполненный песком бункер, надрезают таким образом, чтобы она повисала на рейках, не препятствуя просыпанию песка в бункер. Такого же эффекта достигают при наложении пленки из отдельных полос на контрлад при формовке.

Через отверстие песок высыпают в бункер-накопитель больших размеров или на ленту конвейера. Регулирование расхода песка через отверстие также можно выполнять другими дозаторами, например тарельчатым или ленточным.

Особенность способа состоит в том, что дозированную просыпку можно выполнять достаточно медленно (частично или полностью) за время, необходимое для охлаждения отливки в форме, что покажем на примере получения способом ЛГМ отливки чугунного корпуса массой 145 килограммов в форме, изготовленной в контейнере размерами 0,8 х 0,8/0,75 метра с донной разгрузкой.

Масса песка марки 2К016А в форме составляет 810 килограммов, технологическое время охлаждения отливки – около 5 часов. При условии просыпки 1 килограмма песка через отверстие в шибере диаметром 15 миллиметров за 24 секунды песок из формы высыпается за 5,4 часа (810 х 24/3600).
После заливки формы вакуум поддерживают в течение 4‑5 минут, а затем, отключив от вакуума, форму устанавливают на бункер, заполненный песком, открывают затвор нижней разгрузки, а также с помощью рукоятки открывают шибер с отверстием диаметром 15 миллиметров встык к отверстию.

Происходит медленная просыпка песка, который сначала проседает под отливкой, а затем практически полностью высыпается через отверстие в шибере. Движение песка в форме ускоряет охлаждение отливки, а его высыпание совмещается с охлаждением отливки. Это удобно использовать во время нерабочих смен, когда в отсутствие персонала на участке высыпание песка из формы в бункера-накопители происходит самопроизвольно, затем отливки охлаждаются на воздухе.

При высыпании контейнерной формы с нижней разгрузкой для ускорения охлаждения песка рекомендуется увлажнение верхнего уровня песка на глубину несколько миллиметров пульверизацией воды, а при опрокидывании контейнерной формы, изготовленной в ящике с приваренным дном, для уменьшения пыления, наряду с увлажнением, разумно подключать к ней вакуумирование.

Возможно дозированное просыпание стопки мелких форм в один бункер, а также заливка формы, установленной на невысокий бункер, с последующей просыпкой.

ЛГМ заслуженно относят к высокотехнологичным производствам, которые дают основу для устойчивого развития из технологического отставания, когда в отечественной экономике нарастает сырьевая составляющая, доминирует продукция с низкой добавленной стоимостью, снижается конкурентоспособность производства и его экологическая культура.

Если в 1980‑е годы в структуре отечественной промышленности и товарного экспорта вес машиностроения составлял порядка 30‑40 процентов, а черной металлургии был в два-три раза меньше, то сегодня все наоборот.

Здесь справедливо следующее замечание экспертов: килограмм металла стоит в среднем 50 центов США. Килограмм металла в автомобиле или танке стоит уже 50‑100 долларов США, а в самолете – 1500‑2000 долларов. Надеемся, что данная статья будет способствовать развитию литейного производства как основной заготовительной базы машиностроения. Тем более что эта отрасль так или иначе является базовой для всех других отраслей – от сельского хозяйства до энергетики и атомной промышленности.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 01-02 (165-166) январь 2011 года:

  • Запущен первый агрегат Камбаратинской ГЭС-2
    Запущен первый агрегат Камбаратинской ГЭС-2

    Состоялась торжественная церемония запуска первого гидроагрегата Камбаратинской ГЭС-2 мощностью 120 мегаватт. На церемонии присутствовала президент Киргизии Роза Отунбаева, которая отметила историческую значимость данного события для республики. ...

  • Блиц

    В 2010-м российские компании добыли 650 миллиардов кубометров газа, что соответствует докризисному уровню 2007 года. По мнению экспертов, этот показатель достигнут благодаря независимым производителям газа и вертикально-интегрированным нефтеным компаниям, добывшим 142 миллиарда кубометров газа, то есть более 20 процентов от его общей добычи. В частности, крупнейший независимый производитель газа НОВАТЭК добыл 37,6 ...

  • Рукотворный смерч как источник экологичного холода
    Рукотворный смерч как источник экологичного холода

    Недавно мне преподнесли необычную новинку от санкт-петербургского издательства «ЛЕМА» – книгу «Вихревые трубы в промышленности». ...

  • Что нахимичили для энергетики, или Недооцененные разработки
    Что нахимичили для энергетики, или Недооцененные разработки

    Широко простирает химия руки свои в дела человеческие. М. В. ЛомоносовРешением генеральной ассамблеи ООН 2011 год объявлен во всем мире Годом химии. ...

  • Зарубежные эксперты заботятся о российских инвестициях
    Зарубежные эксперты заботятся о российских инвестициях

    ЧТО: II международная конференция «Российская электроэнергетика: финансирование и инвестиции». ГДЕ: Москва. СОСТОЯЛОСЬ: 22‑24 ноября 2010 года....