презентацию - Симбирские печи (Simbirsk Furnace)

ПРЕЗЕНТАЦИЯ
ПАО «КАМЕТ»
г.Киев
ООО «Симбирские печи»
г.Ульяновск
ХII cъезд литейщиков России
Технологические особенности
производства стального литья методом литья по
газифицируемым моделям (ЛГМ) с использованием нового
оборудования
Андерсон В.А.
к.т.н.
Котович А.В.
инж.
г. Нижний Новгород
cентябрь 2015 г.
1
Процесс ЛГМ постепенно находит широкое распространение
в литейных цехах в России.
Наибольшее
распространение
ЛГМ
получил
при
производстве серого чугуна и алюминиевых сплавов.
При применении ЛГМ в стальном литье возникает
существенный недостаток-науглероживание до 0,15-0,2% С.
Учитывая сталелитейную направленность литейного
производства в России, проблема получения качественных
отливок методом ЛГМ весьма актуальна.
При этом нужно учесть, что процесс ЛГМ в России
применяют в небольших литейных цехах.
Исходя из этого, целью нашей работы была разработка
оптимальных параметров отдельных этапов техпроцесса для
стального литья и применение для этих целей нового
оборудования и, самое главное, разработка методов контроля на
каждом из этапов технологии.
2
Процесс ЛГМ
Процесс ЛГМ состоит из двух этапов:

получение качественных пеномоделей и сборки их в кластеры;

виброуплотнение кластеров
наполнителем
заливка жидким
металлом под вакуумом.
Нами была поставлена задача – разработать оптимальные
параметры на всех стадиях этих двух этапов и их контроль в условиях
мелкосерийного производства, что является крайне сложным по
сравнению с массовым автоматизированным производством.
3
I. Технология получения качественных пеномоделей
(кластеров) для стального литья
При использовании традиционного пенополистирола, благодаря
высокому науглероживанию +0,15-0,2 С, получить качественные
стальные отливки весьма проблематично.
В этой связи наиболее приемлемым являются новые пеноматериалысополимеры, которые в своем составе содержат полимер
метилметакрилат (РММА) и полистирол (EPS).
В состав РММА входит кислород, поэтому при взаимодействии с
жидким металлом он сразу же превращается в газ, исключая
образование «жидкой фазы», что устраняет указанный дефект науглероживание
Формула РММА: (СН8О2)-m
В настоящее время для ЛГМ производится две марки сополимера:
CLEAPOR 500A(производитель Япония);
STMMA (производитель Китай).
.
4
Подвспенивание сополимера
Специально для подвспенивания гранул
сополимера и дальнейшего спекания пеномоделей разработано
компьютерное управление стандартного
автоклава ГП- 100-ПМ.
(см.фото)
Основным назначением данной системы автоматического
управления (САУ) является реализация интерфейса и
автоматическое поддержание рабочих режимов пара
в стерилизаторе.
Данная система позволяет управлять процессом,
поддержавая рабочую температуру камеры автоклава.
5
Задув и спекание подвспененных гранул сополимера
Для качественного задува подвспененных
гранул было изготовлено новое задувное
устройство, которое позволяет равномерно
заполнять полости прессформ (см. фото).
Склейка моделей
В
случае
простых
разъемов
моделей
целесообразно
соединять стыковочные поверхности путем их расплава.
Для сложных поверхностей применяется специальный
термопластический клей с минимальной газотворностью, что
особенно важно для сополимера.
6
Требования к противопригарным покрытиям для
стальных отливок
При
покрытие
использовании
должно
обладать
сополимера
высокой
противопригарное
термостойкостью
и
газопроницаемостью. Таким требованиям отвечает покрытия ASK
(Германия) марки Polytop FS3.
Равномерность покрытия и оптимальная его толщина
достигается путем применения новой краскомешалки, в которой
происходит непрерывное перемешивание краски.
7
Технологи я сушки
От качества сушки противопригарного покрытия зависит
качество
отливки.После просушки краска не должна иметь остаточной влажности и
трещин. Для выполнения этих требований был разработан специальный
сушильный шкаф, в котором достигается необходимая температура 52-54С и
высокий теплообмен, обеспечивающий влажность не более 16 (см.фото).
8
Выводы:
1.Разработана и освоена технология и новое оборудование для
ручного изготовления качественных моделей из сополимера, а
также выбраны параметры контроля на всех стадиях процесса.
2.Оптимальными параметрами процесса являются:
 качественное подспенивание исходных гранул сополимера до
плотности не более 24-26 г/л и содержание пентана в
подспененных гранулах не менее 6,8-7,0 ;

выбранные параметры задува для различных пеномоделей
обеспечивают равномерное заполнение гранулами полостей
прессформ и качественную структуру моделей после их спекания
в автоклаве;
9

правильно подобранное противопригарное покрытие и
метод окраски обеспечивают оптимальную толщину краски и ее
газопроницаемость;

специальное оборудование для сушки окрашенных моделей
обеспечивает температуру не менее 52-54С и равномерную
просушку краски;

оптимально
разработана
литниковая
система,которая
позволяет получить хорошую проливаемоть блока.

правильный
(кластера)
выбор
обеспечивает
конструкции
его
модельного
жесткость
при
блока
заполнении
наполнителем и последующим виброуплотнением.
10
Комплект оборудования для ручного
изготовления пенополистироловых моделей
11
II. Технология формовки и заливки сополимерных
кластеров жидким металлом.
Выбор оптимальных параметров формовки
Цель формовки-равномерно заполнить наполнителем все полости
пеномоделей, чтобы обеспечить высокое качество поверхности
отливки. Специально для ЛГМ был разработан вакуумный контейнер
для формовки и заливки кластеров (см. фото).
Контейнер имеет необходимую жесткость,
благодаря которой вибрация вибростола
эффективно передается на находящийся
внутри контейнера наполнитель.
Подвод вакуума к контейнеру осуществляется через специальный клапан, распоположеный в его днище.
12
Оптимальные параметры виброуплотнения




Успех данной операции зависит от следующих факторов:
жесткой конструкции вакуумного контейнера и его гидравлического
прижима к вибростолу;
наличия пневмоподушек, на которых происходит виброуплотнение
контейнера;
специального вибростола, который обеспечивает высокую текучесть
наполнителя при вибрации;
наличия специального передвижного бункера-дозатора, при помощи
которого происходит послойное заполнение.
13
Засыпное устройство
Засыпное устройство представляет собой стационарный бункер с
шиберным затвором для регулировки потока песка и передвижной
дозатор, с помощью которого происходит послойное заполнение
контейнера. Количество слоев-от 3 до 5 в зависимости от конструкции.
кластера.
Данное устройство позволяет контролировать
процесс получения “постели”, установку
модельного блока и процесс вибрации .
14
Вибростол
Данный вибростол позволяет стабильно добиваться высокой
текучести наполнителя при послойном заполнении контейнера.
Конструкция данного стола позволяет:
 производить вибрацию
контейнера с использованием
гидравлических прижимов
к вибростолу в процессе
его работы;
 система управления
параметрами вибростола
позволяет выбрать оптимальные параметры вибрации,
в том числе и амплитуду.
Нами были отработаны оптимальные параметры вибрации:
коэффициент ускорения
- 1,3;
частота вибрации
- 60 Гц.
15
Система пескооборота
Система включает:

два камерных пневмонасоса;

охладитель-классификатор;

систему трубопроводов;

шкаф управления.
Система полностью работает в автоматическом режиме.
Данная система позволяет стабилизировать температуру песка
после его заливки жидким металлом, надежно удалять пылевидную
фракцию для поддержания высокой газопроницаемости наполнителя.
.
16
Вакуумная система
Перед заливкой контейнер с наполнителем накрывается пленкой и
книжнему клапану контейнера подключается вакуумная система.
Величина вакуума -0,6-0,8 атм.
Вакуум создается системой, состоящей из:

вакуумного насоса ВВН1-12;

вакуумного ресивера;

системы
вакуумопроводов
для
подсоединения
вакуума
к
контейнеру.
17
Комплексно-механизированная
линия ЛГМ
Все технологические особенности формовки и заливки были нами
отработаны на комплексно-механизированной линии, которая была
введена в эксплуатацию на новом литейном комплексе ОАО
«Сарапульский электрогенераторный завод» (Удмуртская Республика)
(см.фото).

Производительность – 6 форм/час;

Размеры контейнера – 1000х1120х1100 мм.
Опыт эксплуатации показал, что на данной линии можна
получить 16 опок в смену с выходом 500 кг годного стального литья.
Линией управляет 1 рабочий.
18
19
Анализ результатов качества отливок,
полученных по новой технологии
На линии была отработана оптимальная технология стальных
отливок пяти наименований. Материал-сталь 45Л. Для пеномоделей применяли
пенополистирол марки Т185 и китайский сополимер марки $ТММА.
Исследования
показали,
что
при
использовании
сополимера
науглероживание составляет +0,03…0,04С, т.е. науглероживание снижается
практически в 10 раз. Отливки имели равномерную структуру и отсутствие
карбидов.
Сравнительный анализ отливок, полученных методом ЛГМ и ЛВМ,
показал практически равноценное качество их поверхности: отсутствовали
типичные дефекты ЛГМ, такие, как песчаные и газовые раковины и остатки
жидкой фазы. Брак составляет не более 1.
20
Применение новых наполнителей процесса ЛГМ
для стального литья
Нами были проведены опытные производственные испытания
нового перспективного наполнителя для ЛГМ – добыче нефти.
Был
использован
материал
CARBOACCUCAST,
выпускаемый
Копейским ГОКом. Данный материал имеет несколько существенных
преимуществ перед кварцевым песком:

высокая термическая стойкость;

высокая текучесть;

округлость гранул составляет 0,9 единиц по сравнению с 0,7 единиц
кварцевого песка;

отсутствие пылевидной фракции и, как следствие, высокую
газопроницаемость.
Газопроницаемость карбокерамики
составляет
420-450 ед.по
сравнению с кварцевым песком-250-280 ед.
21
Высокая
термостойкость
данного
материала
обусловлена
наличием в нем минерала мулита.
Данные преимущества позволяют качественно заполнить все
полости пеномодели и получить высокое качество поверхности.
Проведенные нами промышленные испытания сополимера и
карбокерамики подтвердили высокое качество отливок.
Были изготовлены отливки из стали 40Х и из высокопрочного
чугуна ВЧ50.
Отливки из ВЧ50 выдержали давление в 500 атм.
В ближайшее время данная технология будет внедрена на
Рязанском заводе «Тяжпрессмаш».
22
Экономическая эффективность новой технологии

технологию ЛВМ целесообразно применять для отливок массой
до 0,5 кг, а отливки по ЛГМ от 0,5 до 30 кг.

длительность циклов полученных отливок снижается в 8 раз
для ЛВМ (16 часов) и для ЛГМ (2часа).
С учетом стоимости
исходных материалов себестоимость
отливок, полученных методом ЛГМ в 3-5 раз дешевле ЛВМ.
23
Заключение
1.Отработаны технологические параметры техпроцесса ЛГМ на
всех его стадиях в условиях мелкосерийного производства и введено
в эксплуатацию новое оборудование.
2.Технология
качественные
ЛГМ
стальные
взамен
ЛВМ
отливки
при
позволяет
строгом
получить
соблюдении
отработанных параметров и их тщательного контроля.
3.Применение сополимерас карбокерамикой делает процесс ЛГМ
для
стальных
отливок
и
высокопрочного
чугуна
весьма
перспективным.
4. Количество рабочих на участке ЛГМ составляет 4-5 чел. в
смену.
24
Фотографии моделей и отливок,
полученных по технологии ЛГМ
25
Фотографии моделей отливок,
полученных по технологии ЛГМ
26
Фотографии моделей и отливок,
полученных по технологии ЛГМ
27
Фотографии моделей и отливок,
полученных по технологии ЛГМ
28
Фотографии моделей и отливок,
полученных по технологии ЛГМ
29
Фотографии моделей и отливок,
полученных по технологии ЛГМ
30
Спасибо за внимание !
ПАО «КАМЕТ»
г. Киев, Украина
Андерcон В. А.
Моб.: +38 067 736 45 93
Тел.: +38 044 422-51-30;
Тел/факс:+38 044 400 10 94;
E-mail: n-kamet@yandex.ua
ООО «Симбирские печи»
г. Ульновск, РФ
Котович А.В.
Моб.: 8-905-349-20-71
E-mail:avkotovich@mail.ru;
www.simbirsk-furnace.ru
31