Разработка модели технологического процесса получения ребристых труб и ее апробация

|1 |0.05 |15 |0.02 |1.5 |2 |18 |7200 |

|2 |0.05 |20 |0.02 |1.5 |2 |24 |9600 |

|3 |0.08 |25 |0.02 |1.5 |3 |48 |7500 |

|4 |0.1 |50 |0.02 |1.5 |2 |66 |6600 |

|5 |0.15 |70 |0.02 |1.5 |5 |160 |7100 |

|6 |0.15 |50 |0.02 |1.5 |7 |220 |9600 |

|7 |0.20 |100 |0.02 |1.5 |8 |520 |12600 |

|8 |0.20 |150 |0.02 |1.5 |5 |470 |10200 |

|9 |0.25 |400 |Просачивание не наблюдалось |

|10|0.25 |400 |Просачивание не наблюдалось |

|11|0.30 |400 |Просачивание не наблюдалось |

|12|0.30 |400 |Просачивание не наблюдалось |

[pic]

Рис.8-2

На рис.8-2 представлена кривая герметичности чугунных образцов в

зависимости от их толщины, построенная по данным таблицы 8-1.

В таблице 8-2 приведены результаты повторных испытаний чугунных

образцов на герметичность в зависимости от их толщины.

Таблица 8-2

|№ |толщина |критическо|кол-во |площадь |время |герметично|удельная|

| |стенки,(,с|е |просочивш|рабочей |просач|сть, кЕГ |герметич|

| |м |давление, |ейся |поверхност|ивания| |ность,кЕ|

| | |Р,кг/см2 |жидкости,|и, см2 |, мин.| |Г/см2 |

| | | |W,см3 | | | | |

|1 |0.06 |20 |0.02 |1.5 |2 |25 |7000 |

|2 |0.06 |15 |0.02 |1.5 |2 |19 |5200 |

|3 |0.1 |18 |0.02 |1.5 |1 |12 |1200 |

|4 |0.12 |30 |0.02 |1.5 |2 |38 |2700 |

|5 |0.12 |50 |0.02 |1.5 |2 |64 |4700 |

|6 |0.12 |50 |0.02 |1.5 |2 |64 |4700 |

|7 |0.16 |250 |0.02 |1.5 |1 |156 |6100 |

|8 |0.2 |150 |0.02 |1.5 |4 |390 |9900 |

|9 |0.25 |400 |Просачивание не наблюдалось |

|10|0.3 |400 |Просачивание не наблюдалось |

|11|0.3 |400 |Просачивание не наблюдалось |

|12|0.3 |400 |Просачивание не наблюдалось |

[pic]

Рис.8-3

На рис.8-3 представлена кривая герметичности чугуна в зависимости от

толщины стенки образца, построенная по данным таблицы 8-2.

Анализ экспериментальных данных, приведенных в таблицах 8-1 и 8-2,

показывает, что герметичность чугунных образцов очень быстро возрастает с

увеличением их величины.

Кривые на рисунках 8-2 и 8-3 построены по данным таблиц 8-1 и 8-2,

имеют вид квадратичной параболы. Это дает основание полагать, что

герметичность чугуна G является функцией от толщины стенки испытуемых

образцов в квадрате, т.е.

G = f((2).

(8-1)

Достоверность этого предположения также подтверждается удельной

герметичностью, которая была определена для исследуемых чугунов.

Расчетные данные удельной герметичности являются величиной почти одного

порядка. Это обстоятельство показывает, что удельная герметичность для

одной и той же марки чугуна должна, повидимому, являться величиной

постоянной, независящей от толщины стенки отливки.

В результате эксперимента установлено что, оптимальные размеры рабочей

части образца при испытании его на герметичность следует считать: толщина

стенки ( = 2 мм; диаметр рабочей части d = 1.4 см; площадь рабочей части w

= 1.5 см2.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И СТРУКТУРЫ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ

ЧУГУНА

Экспериментальные исследования с целью изучения химического состава и

структуры чугуна на его герметические свойства состояли из опытных плавок,

проведенных на лабораторной индукционной печи с емкостью тигля 50 кг.

Опытные плавки отличались собой по химическому составу чугуна. Из каждой

опытной плавки отливались образцы и технологические пробы для определения

структуры, механических и герметических свойств чугуна. Состав шихты для

опытных плавок приведен в таблице 8-3:

Таблица 8-3

|№ |Лом чугунный, % |Ферросилиций 75%, % |Присадка сурьмы,|

| | | |% |

|1 |100 |0.5 |0.0 |

|2 |100 |0.5 |0.05 |

|3 |100 |0.5 |0.1 |

|4 |100 |0.5 |0.2 |

|5 |100 |0.5 |0.4 |

|6 |100 |0.5 |0.6 |

|7 |100 |0.5 |0.8 |

|8 |100 |0.5 |1.0 |

Получение сурьмянистого чугуна осуществляется путем введения небольшого

количества металлической сурьмы на дно ковша с жидким металлом. Сурьма

применяется как присадка при производстве антифрикционных чугунов [25] и

способствует образованию в чугунах более плотной перлитной структуры, что

должно способствовать повышению герметичности отливок.

Введение сурьмы в жидкий чугун протекает совершенно спокойно, без

выброса металла, выделения газов, а так же не сопровождается световым и

пиротехническим эффектом.

Температура плавления сурьмы 630 (С, температура кипения 1635 (С [6].

Т.к. температура кипения превышает температуру выпуска чугуна из

индукционной печи, то испарение ее при введении в жидкий чугун не имеет

места. Сурьма очень хрупкий металл и легко истирается в порошок. При

обычной температуре сурьма на воздухе не окисляется, а при нагревании ее

выше точки кипения сгорает с выделением белого дыма, состоящего из окислов

сурьмы. Сурьма является очень хорошим антикоррозионным материалом.

Сурьма образует сплавы с большинством металлов, в том числе и с

железом, образуя хрупкие соединения легко истирающиеся в порошок. Диаграмма

состояния системы Fe - Sb приведена на рис.8-4 [25].

Из приведенной диаграммы состояния системы видно, что сурьма и железо

в жидком состоянии полностью растворяются друг в друге образуя 2 химических

соединения FeSb2 и Fe3Sb2. Температура плавления первого химического

соединения равна 732 (С, а второго 1014. Железо в твердой сурьме не

растворяется, а сурьма в твердом железе имеет ограниченную растворимость,

до 5 % по весу. Сурьма сильно увеличивает интервал затвердевания твердого

раствора. Один процент сурьмы понижает температуру начала затвердевания

железа на 10.5 (С, а конец затвердевания на 105 (С [25].

[pic]

Рис.8-4. Структурная диаграмма состояния системы Fe-Sb

Известно, что при введении сурьмы в чугун температура выделения

первичного аустенита и затвердевания эвтектики понижается.

Присадка сурьмы способствует стабилизации перлита и повышению

твердости, сдвигает критическую точку S на диаграмме Fe - Sb влево [25].

Таблица 8-4

|№ |Химический состав, % |

| |Sb |C |Si |Mn |S |P |

|1 |0.0 |3.47 |1.18 |0.61 |0.083 |0.185 |

|2 |0.05 |3.47 |1.18 |0.61 |0.083 |0.185 |

|3 |0.1 |3.47 |1.18 |0.61 |0.083 |0.185 |

|4 |0.2 |3.47 |1.18 |0.61 |0.083 |0.185 |

|5 |0.4 |3.47 |1.18 |0.61 |0.083 |0.185 |

|6 |0.6 |3.47 |1.18 |0.61 |0.083 |0.185 |

|7 |0.8 |3.47 |1.18 |0.61 |0.083 |0.185 |

|8 |1.0 |3.47 |1.18 |0.61 |0.083 |0.185 |

Простота получения сурьмянистого чугуна дает возможность производить

его в любом литейном цехе без установки какого-либо дополнительного

оборудования и без усложнения технологии литых деталей.

Для исследования структуры и свойств сурьмянистого чугуна, установления

его оптимального химического состава, в литейной лаборатории были проведены

опытные плавки, во время которых отливались образцы для механических

испытаний, технологические пробы и опытные детали для производственных

испытаний.

Химический состав исследуемых чугунов опытных плавок приведен в таблице

8-4.

1 МАКРОСТРУКТУРА СУРЬМЯНИСТОГО ЧУГУНА

Присадка сурьмы существенно изменяет характер излома чугуна. На

фотографии (рис.8-5) представлен внешний вид изломов исходного чугуна.

Данные образцы получены в результате опытных плавок.

Рис.8-5. Внешний вид изломов серого и сурьмянистого чугунов

Рис.8-6. Излом исходного серого чугуна

Рис.8-7. Излом чугуна с содержанием сурьмы 0.05 %

Рис.8-8. Излом чугуна с содержанием сурьмы 0.1 %

Рис.8-9. Излом чугуна с содержанием сурьмы 0.2 %

Рис.8-10. Излом чугуна с содержанием сурьмы 0.4 %

Рис.8-11. Излом чугуна с содержанием сурьмы 0.6 %

Рис.8-12. Излом чугуна с содержанием сурьмы 0.8 %

Рис.8-13. Излом чугуна с содержанием сурьмы 1.0 %

Плавка велась в индукционной печи с машинным генератором.

Состав исходной шихты:

Практически 100 % машинного чугунного лома (тормозные колодки ж.д.

вагонов). Модифицирование производилось в ковше емкостью 50 кг измельченным

75 % ферросилицием, который вводился на дно ковша, совместно с

металлической сурьмой. Массы модификаторов соответственно: 75 % FeSi - 250

г, Sb - 0(1 % (от массы металла).

Температура выпуска 1410(1420 °С. Заливались стандартные образцы

диаметром 30 мм из ковша емкостью 50 кг.

Были отлиты образцы следующего химического состава (по 3 на каждый

состав) приведенного в таблице 8.4.

Описание макроструктуры исследуемых образцов (рис.8-5).

Образец 1 (рис.8-6).

Исходный чугун.

Излом темно-серый, рыхлый, рваный. В центре наблюдается увеличенная

рыхлота к периферии образца макроструктура измельчается литейной корочки

практически не видно, видимые раковины отсутствуют.

Образец 2 (рис.8-7).

При присадке сурьмы 0.05 % излом светлее чем у образца 1, зерно крупное

но мельче чем у исходного металла, раковины отсутствуют, на периметре излом

мелкозернистый прослеживается литейная корочка толщиной 0.5мм.

Образец 3 (рис.8-8).

На образце с присадкой Sb 0.1 % явных видимых изменений в

макроструктуре нет. Излом более светлый и мелкозернистый по всему сечению,

раковины отсутствуют. Поверхность излома менее рваная.

Образец 4 (рис.8-9).

При присадке Sb 0.2 % цвет излома более светлый и мелкозернистый.

Макроструктура излома равномерная, рыхлоты отсутствуют.

Образец 5 (рис.8-10).

Содержание сурьмы 0.4 %.

Излом более светлый по сравнению с предыдущими образцами и более

мелкозернистый, просматриваются более светлые блестящие включения в центре,

на периферии имеется песочная раковина.

Образец 6 (рис.8-11).

Содержание сурьмы 0.6 %.

Излом по прежнему светло-серый и мелкозернистый по сравнению с

предыдущими образцами. Рваностей на поверхности нет.

Образец 7 (рис.8-12).

Содержание сурьмы 0.8 %.

Излом более мелкозернистый и светлее - мышиный цвет. На периферии

имеется засор.

Образец 8 (рис.8-13).

Содержание сурьмы 1.0 %.

Излом светло-серый очень мелкозернистый, зерно равномерно распределено

по всему полю излома, на периферии находится тонкая отбеленная корка

0.1(0.2 мм.

2 МИКРОСТРУКТУРА СУРЬМЯНИСТОГО ЧУГУНА

Одновременно с резким изменением макроструктуры чугуна, присадка сурьмы

оказывает значительное влияние и на его микроструктуру. введение

незначительного количества сурьмы в чугун способствует измельчению перлита

и образованию гнездообразного и точечного графита (рис. 8-14 ( 8-21).

С увеличением сурьмы в чугуне уменьшается количество и размеры

пластинчатого графита, а так же количество феррита.

В чугунах с содержанием сурьмы 0.2 - 0.4 % уже полностью отсутствует

свободный феррит и наряду с образовавшимся гнездообразным и точечным

графитом присутствует и мелкий пластинчатый графит.

При содержании сурьмы в чугуне 0.6 - 1.0 % доля пластинчатого графита

еще более уменьшается, а гнездобразного увеличивается.

Цементитные включения в сурьмянистых чугунах обнаруживаются обычно при

содержании сурьмы более 1.0 %. Появление отдельных зерен цементита в

структуре чугуна повышает его твердость.

3 ВЛИЯНИЕ СУРЬМЫ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЧУГУНА

Описанные изменения структуры чугуна приводят к повышению его

герметичности. Это происходит из-за появления перлитной структуры

измельчения пластинчатого графита и образования точечного и гнездообразного

графита, что исключает расклинивающее действие жидкости (из-за уменьшения

количества концентраторов напряжения между кристаллами металлической

матрицы).

до травления (х120)

после травления (х270)

Рис.8-14. Исходный серый чугун

до травления (х120)

после травления (х270)

Рис.8-15. Чугун с содержанием сурьмы 0.05 %

до травления (х120)

после травления (х270)

Рис.8-16. Чугун с содержанием сурьмы 0.1 %

до травления (х120)

после травления (х270)

Рис.8-17. Чугун с содержанием сурьмы 0.2 %

до травления (х120)

после травления (х270)

Рис.8-18. Чугун с содержанием сурьмы 0.4 %

до травления (х120)

после травления (х270)

Рис.8-19. Чугун с содержанием сурьмы 0.6 %

до травления (х120)

после травления (х270)

Рис.8-20. Чугун с содержанием сурьмы 0.8 %

до травления (х120)

после травления (х270)

Рис.8-21. Чугун с содержанием сурьмы 1.0 %

Опытами установлено, что при присадке сурьмы 0.1 % и более на образце

толщиной ( = 2 мм при давлении 150 атм просачивание жидкости не

наблюдается. На образцах без сурьмы просачивание жидкости при таком

давлении имеет место.

3 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУРЬМЯНИСТОГО ЧУГУНА

Испытания механических свойств сурьмянистого чугуна производилось по

стандартным методикам (ГОСТ 24812-81). В таблице 8.5 приведены механические

свойства чугуна с присадкой сурьмы от 0.0 до 1.0 %. Образцы для испытаний

имеют химический состав представленный в таблице 8.4.

Таблица 8.5

|№ |Sb, % |Механические свойства |

| | |(изг, |(р, |(сж, |fпр, |HB |

| | |10-7( |10-7( |10-7( |10-3 м | |

| | |Н/м2 |Н/м2 |Н/м2 | | |

|1 |0.0 |33.5 |13.5 |66.2 |3.8 |220 |

|2 |0.05 |30.9 |13.3 |66.5 |3.7 |226 |

|3 |0.1 |28.3 |13.1 |66.3 |3.6 |239 |

|4 |0.2 |27.9 |12.9 |66.9 |3.5 |244 |

|5 |0.4 |23.8 |12.7 |67.3 |3.2 |267 |

|6 |0.6 |18.4 |9.1 |66.9 |2.5 |282 |

|7 |0.8 |18.0 |9.2 |67.5 |2.6 |299 |

|8 |1.0 |17.0 |7.3 |68.3 |2.4 |316 |

По данным таблицы 8.5 были построены кривые изменения механических

свойств серого чугуна в зависимости от содержания сурьмы (рис.8-22 - 8-26).

Из приведенных кривых видно, что с повышением присадки сурьмы прочность

при изгибе, прочность при растяжении и стрела прогиба понижаются, а

прочность при сжатии практически не изменяется.

Твердость равномерно повышается и достигает 316 HB для чугунов с

содержанием сурьмы 1.0 %.

Присадка сурьмы резко измельчает структуру чугуна и переводит свободный

графит из пластинчатого состояния в гнездообразную и точечную форму.

Отсюда, казалось бы, что механические свойства сурьмянистого чугуна в

соответствии с существующими теоретическими положениями должны были бы

повышаться.

[pic]

Рис.8-22

[pic]

Рис.8-23

[pic]

Рис.8-24

[pic]

Рис.8-25

[pic]

Рис.8-26

Однако, сурьмянистых чугунах это не наблюдается. Несмотря на

мелкозернистое строение и равномерное распределение свободного графита в

виде гнезд или точек, механические показатели имеют ярко выраженную

тенденцию с увеличением присадки сурьмы к снижению. Исключением являются

прочность на сжатие и твердость. Понижение механических свойств

сурьмянистых чугунов объясняется, повидимому тем, что феррит в этих чугунах

получается твердым и хрупким в сравнении с ферритом в обычных серых

чугунах.

9 ОХРАНА ТРУДА

1 АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ ПРИ

РАБОТЕ В ЛИТЕЙНОЙ ЛАБОРАТОРИИ

ОТКЛОНЕНИЯ ОТ НОРМАТИВНОГО МИКРОКЛИМАТА

Основными вредными факторами, связанными с загрязнением воздушной среды

в литейной лаборатории являются пыль и аэрозоли конденсации металлов,

выделения вредных паров и газов, тепловыделения от технологического

оборудования.

ОСВЕЩЕННОСТЬ

В литейной лаборатории недостаточное освещение, а как следствие

повышены утомляемость и производственный травматизм.

ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

В литейной лаборатории единственными источниками ЭМП являются

индукционная печь (2560 Гц) и машинный генератор к этой печи.

ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ ШУМА И ВИБРАЦИИ

Источниками шума и вибрации в литейной лаборатории является все

лабораторное оборудование, так например: машинный генератор; смешивающие

бегуны; обдирочный станок; сверлильный станок; шаровая мельница.

ОПАСНОСТЬ ТРАВМИРОВАНИЯ

Источником такой опасности является, все вышеперечисленное лабораторное

оборудование.

ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОТОКОМ

Источником такой опасности является, все технологическое оборудование.

Но основным источником опасности является индукционная печь.

ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ

Источники пожарной опасности:

индукционная печь и жидкий металл;

сушильные шкафы;

электросварка.

2 МЕРОПРИЯТИЯ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА УСТРАНЕНИЕ И СНИЖЕНИЕ ВЫЯВЛЕННЫХ

ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ

ОТКЛОНЕНИЯ ОТ НОРМАТИВНОГО МИКРОКЛИМАТА, ЗАПЫЛЕННОСТЬ И ЗАГАЗОВАННОСТЬ

Значительное количество пыли выделяется при изготовлении различных

формовочных смесей, выбивке отливок и очистке литья. Особая опасность в

ней обуславливается высоким содержанием оксида кремния (94%-99%). При

плавке возможно загрязнение воздушной среды аэрозолями конденсации

металлов, которые оказывают неблагоприятное действие при поступлении в

организм работающего.

ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-

гигиенические требования.

Нормируемые параметры:

1. оптимальные:

. Температура 20 - 22 (С;

. Относительная влажность воздуха не более 40 - 60%;

. Скорость движения воздуха 0.3 м/с.

5. допускаемые:

. Температура 15 - 21 (С;

. Относительная влажность воздуха не более 75%;

. Скорость движения воздуха (не более) 0.4 м/с.

По вредным выбросам:

1. Цинка окись (не более) 5 мг/м3;

2. Кремния окись (не более) 1 мг/м3;

3. Сурьмы окись (не более) 5 мг/м3.

Поэтому рекомендуется во время формовки и выбивки пользоваться

респиратором, а также использовать общеобменную и местную вентиляции.

ОСВЕЩЕННОСТЬ

При искусственном освещении нормируемое значение освещенности по СНиП

II-4-79 составляет 200 лк.

Для улучшения освещения помещений литейной лаборатории надо установить

лампы дневного света на место и для оборудования, требующего этого,

поставить местное освещение.

ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Для электромагнитных полей радиочастот напряженность ЭМП по

электрической составляющей не должна превышать 50 В/м, по магнитной

составляющей 5 А/м (ГОСТ 12.1.006-76).

Во время ведения плавки рекомендуется пользоваться защитными экранами,

оператор плавки не должен находится длительное время рядом с работающим

индуктором.

ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ ШУМА И ВИБРАЦИИ

По ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ норма дБ по октавам составляет:

Таблица 9-1

|Рабочее место |Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц |

| |63 |125 |250 |500 |1000 |2000 |4000 |8000 |дБа |

|Допускаемые в |94 |87 |72 |78 |75 |73 |71 |70 |80 |

|лаборатории | | | | | | | | | |

Допустимые значения вибрации при интегральной оценке по частоте

нормируемого параметра для длительности воздействия 480 мин :

по виброускорению - Z,X,Y = 4 м/c2;

по виброскорости - 4 м/с(10-2;

для частот 16 - 1000 Гц - дБ 118 (ГОСТ 12.1.012-91)

Во время работы на лабораторном оборудовании надо использовать для:

электро-индукционной печи ботинки на толстой подошве; смешивающих бегунов,

сверлильного станка и шаровой мельницы звукоизолирующие наушники.

ОПАСНОСТЬ ТРАВМИРОВАНИЯ

Опасность травмирования на рабочем месте определяют по ГОСТ 12.0.004-

79.

Опасность травмирования в текущее время в основном обусловлена большим

износом оборудования. Поэтому для уменьшения опасности травмирования надо

при работе соблюдать меры техники безопасности. При работе на

технологическом оборудовании установить ограждающие экраны на силовом

оборудовании а также провести реконструкцию и ремонт существующего

оборудования.

ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОТОКОМ

По ГОСТ 12.1.038-82 Напряжение прикосновения и уровни токов составляют:

для тока частотой 50 Гц (не более) - U=2В, I=0.3 мA.

Из за большого износа индукционной печи возникает отпотевание витков

индуктора и, как следствие, опасность межвиткового замыкания. С этой

опасностью борется оператор плавки. Поэтому возможно поражение

электротоком. Для устранения этой опасности предусматривается:

. установка защитных заземлений;

. при эксплуатации индукционной печи работать в асбестовых перчатках на

войлочной основе;

. догрузку шихты в печь производить только при отключенном

электропитании.

ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ

Пожарная опасность нормируется по ГОСТ 12.1.033-81.

Для обеспечения пожарной безопасности надо поддерживать порядок в

лаборатории, не допускать нагромождения пожароопасных веществ. Иметь

действующие огнетушители (желательно порошковые или на CO2).

РАСЧЕТ МЕСТНОЙ ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ОТ ЭЛЕКТРО-ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ

Расчет местной вентиляции на плавильном участке ведем базируясь на [7].

ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ МЕСТНОГО ОТСОСА

Т.к. индукционная печь является интенсивным источником тепла, то над

ней присутствует устойчивое струйное течение, а значит, основываясь на [7],

мы выбираем зонт с неравномерным всасыванием по площади.

Радиус источника вредных веществ r = 0.15 м.

Для отсоса улавливающего приточную струю в пределах разгонного

участка высота зонта выбирается из соотношения (h ( 4r), также необходимо

удалять вредные выбросы в виде окисла сурьмы.

h = 4(0.15 = 1.1 м.

Основные параметры зонта:

Rзонта = r+0.24(h = 0.414 м,

R1 = 0.8(R = 0.8(0.414 = 0.3312 м,

R2 = 0.6(Rзонта = 0.6(0.414 = 0.248 м,

R4 = 0.7(R3 = 0.7(0.15 = 0.105 м.

[pic]

Рис.9-1. Схема Зонта:

корпус зонта;

всасывающий конус.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

r = 0.15 (м),

Q = 50000(0.55 = 27500 (Вт); по [12] тепловыделение в воздух рабочей

зоны для печи мощностью 50 кВт составляет 55%,

[pic]

Рис.9-2. Схема местной вентиляции

wb = 0.05 (м/с),

h = 1.1 (м),

R = 0.414 (м),

Gsb = 31.25 (мг/с) (время плавки / суммарный угар Sb).

h2 = 10 см; h4 = 20 см; h6 = 7 м; h8 = 50 см;

h10 = 20 см; 1 - местный отсос; 2 - шиберная задвижка;

7 - скруббер Вентури; 9 - вентилятор; 11 - факельный выброс.

ВЫЧИСЛЯЕМ ОСЕВУЮ СКОРОСТЬ UM И РАСХОД ВОЗДУХА В СТРУЕ НА УРОВНЕ

ВСАСЫВАНИЯ LСТР:

[pic] (9-1)

[pic] (9-2)

ОПРЕДЕЛЯЕМ ЗНАЧЕНИЕ ПОПРАВОЧНОГО КОЭФФИЦИЕНТА, УЧИТЫВАЮЩЕГО ПОДВИЖНОСТЬ

ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ:

[pic] (9-3)

где F - площадь всасывающего отверстия, м2;

Fстр - площадь сечения затопленной струи, м2, на разгонном

участке Fстр = Fисточника;

wb - скорость движения воздуха в помещении, м/с.

[pic] (9-4)

ПО ГРАФИКУ 1.4 [7] ОПРЕДЕЛЯЕМ ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ПРЕДЕЛЬНЫЙ РАСХОД ОТСОСА:

[pic]

ВЫЧИСЛЯЕМ ПРЕДЕЛЬНЫЙ РАСХОД ОТСОСА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЙ ПОЛНОЕ УЛАВЛИВАНИЕ

СТРУИ ПРИ МИНИМАЛЬНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОТСОСА:

[pic] (9-5)

[pic]

НАХОДИМ МАКСИМАЛЬНУЮ И ОТНОСИТЕЛЬНУЮ ИЗБЫТОЧНУЮ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНЫХ

ВЕЩЕСТВ В УДАЛЯЕМОМ ВОЗДУХЕ, СООТВЕТСТВУЮЩИЕ РЕЖИМУ ПРЕДЕЛЬНОГО

УЛАВЛИВАНИЯ:

[pic] (9-6)

где G - производительность источника по газовым выбросам, мг/с;

Cпр - концентрация вредных примесей в приточном воздухе

общеобменной вентиляции, мг/м3;

Спред = 0, т.к. других источников выделения вредных веществ

нет.

[pic]

[pic] (9-7)

ПДК рабочей зоны по содержанию сурьмы не должно превышать 5 мг/м3.

[pic]

ВЫЧИСЛЯЕМ ЗНАЧЕНИЕ БЕЗРАЗМЕРНОГО КОМПЛЕКСА М:

[pic] (9-8)

где Gр - приходящееся на 1 отсос количество газовой примеси,

выделяющейся в единицу времени от рассредоточенных

источников не снабженных местными отсосами, мг/с;

G - производительность источника по газовым выбросам, мг/с;

[pic]

НАХОДИМ КОЭФФИЦИЕНТ ЭФФЕКТИВНОСТИ УЛАВЛИВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ( = GУ/G

И КОЭФФИЦИЕНТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТСАСЫВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ K( =

LОТ/LПР.ОТ.:

[pic] (9-9)

Методом подбора решаем систему уравнений, откуда находим k (.

k( = 1.12.

ОПРЕДЕЛЯЕМ ТРЕБУЕМУЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ОТСОСА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩУЮ

ОПТИМАЛЬНУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ УЛАВЛИВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ:

[pic] (9-10)

[pic]

3 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОТВАЛОВ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Литейное производство является основной заготовительной базой

машиностроения. Около 40% всех заготовок, используемых в машиностроении,

получают литьем. Однако, литейное производство является одним из наиболее

экологически неблагоприятных.

В литейном производстве применяется более 100 технологических

процессов, более 40 видов связующих , более 200 противопригарных покрытий.

Это привело к тому, что в воздухе рабочей зоны встречается до 50

вредных веществ, регламентированных санитарными нормами. При производстве

1т чугунных отливок выделяется:

. 10..30 кг - пыли;

. 200..300 кг - оксида углерода;

. 1..2 кг - оксида азота и серы;

. 0.5..1.5 г - фенола, формальдегида, цианидов и др.;

. 3 м3 - загрязненных сточных вод может поступить в водный

бассейн;

. 0.7..1.2 т - отработанных смесей в отвал [10].

Основную массу отходов литейного производства составляют отработанные

формовочные и стержневые смеси и шлак. Утилизация этих отходов литейного

производства наиболее актуальна, т.к. несколько сот гектаров поверхности

земли занимают вывозимые ежегодно в отвал смеси [10], в Одесской области.

В целях снижения загрязнения почв различными промышленными отходами в

практике охраны земельных ресурсов предусматриваются следующие мероприятия:

утилизация;

обезвреживание методом сжигания;

захоронение на специальных полигонах;

организация усовершенствованных свалок [11].

Выбор метода обезвреживания и утилизации отходов зависит от их

химического состава и степени влияния на окружающую среду.

Так, отходы металлообрабатывающей, металлургической, угольной

промышленности, содержат частицы песка, породы и механические примеси.

Поэтому отвалы изменяют структуру, физико-химические свойства и

механический состав почв.

Указанные отходы используют при строительстве дорог, засыпке котлованов

и отработанных карьеров после обезвоживания. В тоже время отходы

машиностроительных заводов и химических предприятий, содержащие соли

тяжелых металлов, цианиды, токсичные органические и неорганические

соединения, утилизации не подлежат. Эти виды отходов собирают в

шламонакопители, после чего их засыпают, утрамбовывают и озеленяют место

захоронения [12].

Фенол - наиболее опасное токсичное соединение, находящееся в

формовочных и стержневых смесях. В тоже время исследования показывают, что

основная часть фенолсодержащих смесей, прошедших заливку, практически не

содержит фенола и не представляет собой опасности для окружающей среды.

Кроме того, фенол, несмотря на его высокую токсичность, быстро разлагается

в почве [13]. Спектральный анализ отработанных смесей на других видах

связующего показал отсутствие особоопасных элементов: Hg, Pb, As, F и

тяжелых металлов [13]. Т.е., как показывают расчеты данных исследований,

отработанные формовочные смеси не представляют собой опасности для

окружающей среды и не требуют каких-либо специальных мероприятий по их

захоронению [13]. Негативным фактором является само существование отвалов,

которые создают неприглядный пейзаж, нарушают ландшафт. Кроме того, пыль,

уносимая с отвалов ветром, загрязняет окружающую среду [14]. Однако, нельзя

сказать, что проблема отвалов не решается. В литейном производстве

существует целый ряд технологического оборудования, позволяющего проводить

регенерацию формовочных песков и использовать их в производственном цикле

неоднократно. Существующие методы регенерации традиционно делятся на

механические, пневматические, термические, гидравлические и

комбинированные.

По данным Международной комиссии по регенерации песков, в 1980 г. из 70

опрошенных литейных предприятий Западной Европы и Японии 45 использовали

установки механической регенерации [15].

В тоже время, литейные отработанные смеси - хорошее сырье для

стройматериалов: кирпича, силикатного бетона, и изделий из него,

строительных растворов, асфальтобетона для дорожных покрытий, для отсыпки

полотна железных дорог [10].

Исследования Свердловских ученых (Россия) показали, что отходы

литейного производства обладают уникальными свойствами: ими можно

обрабатывать осадки сточных вод (для этого пригодны существующие отвалы

литейного производства); защищать стальные конструкции от почвенной

коррозии [16]. Специалисты Чебоксарского завода промышленных тракторов

(Россия) использовали пылевидные отходы регенерации в качестве добавки (до

10%) при производстве силикатного кирпича [10].

Многие литейные отвалы используются как вторичное сырье в самом

литейном производстве. Так, например, кислый шлак сталелитейного

производства и феррохромовый шлак применяются в технологии шликерного

формообразования при литье по выплавляемым моделям [17].

В ряде случаев отходы машиностроительных и металлургических производств

содержат значительное количество химических соединений, которые могут

представлять ценность как сырье и использоваться в виде дополнения к шихте

[18].

Рассмотренные вопросы улучшения экологической обстановки при

производстве литых деталей позволяет сделать вывод о том, что в литейном

производстве можно комплексно решать весьма сложные экологические проблемы.

10 ВЫВОДЫ

Результатом данной работы явилась разработанная технология получения

тонкостенных ребристых радиаторов в песчано-глинистые сырые формы, которая

имеет ряд особенностей:

. выбор разъема модели и формы по диагонали;

. применение при формовке пенополистироловых вкладышей, выжигаемых при

заливке;

. вентилирование полости формы через систему выпоров и газоотводные

наколы для каждого ребра;

. применение протяжного шаблона при извлечении модели из формы;

. совмещение функций выпора и прибыли.

Эти технологические особенности обеспечивают улучшение газового режима

формы, предотвращают засоры, а также полную проливаемость отливки.

Применение разработанной технологии практически полностью исключило брак

отливок по недоливам, газовым, усадочным и песчаным раковинам.

Разработанная математическая модель скорости затвердевания отливки

позволяет уже на стадии проектирования по химическому составу, механическим

свойствам, конфигурации, судить о возможной структуре будущей отливки. Что

позволяет конструктору-технологу своевременно вносить изменения и

коррективы в разрабатываемую технологию.

Так в результате просчета математической модели получено, что

структурой отливки теплообменник является феррит+графит с незначительными

включениями перлита. Это в последствии и подтвердилось на практике.

Для создания более плотной перлитной структуры необходимо изменить

скорость кристаллизации или химический состав металла. Изменение

химического состава металла по технологическим причинам в данном случае

более приемлемо. При изменении химического состава для создания более

плотной структуры применялась сурьма, т.к. присадка данного компонента в

металл (на дно ковша) не представляет собой никаких трудностей и возможна в

любом литейном цехе.

В результате проведенных экспериментов выявлено, что незначительная

присадка сурьмы изменяет его структуру. Преобладающей структурой становится

перлит+графит, причем графитовые включения измельчаются, более равномерно

распределяются по сечению отливки и стремятся к шаровидной форме. Все это

повышает герметичность получаемого чугуна, а следовательно и отливки.

По результатам экспериментов выявлена оптимальная в процентном

соотношении присадка сурьмы обеспечивающая герметичность данной отливки и

не ухудшающая ее механических свойств.

При получении отливок работающих при повышенном давлении для

обеспечения их герметичности необходимо произвести присадку сурьмы на дно

ковша 0.1 %-0.4 % от массы жидкого металла.

Рис.10-1. Годная отливка

По разработанной технологии отлита опытная партия радиаторов (рис.10-1)

с присадкой сурьмы 0.16 %. Полученные радиаторы успешно выдержали заводские

испытания давлением 11 кгс/см2, в отличии от отливок полученных без

присадок сурьмы, которые давали “течь” при 4-5 кгс/см2.

Исходя из результатов экспериментов и производственных испытаний можно

сделать вывод, что при литье тонкостенных чугунных отливок, работающих при

повышенных давлениях, можно использовать серый чугун с присадкой сурьмы

взамен высокопрочных чугунов, что значительно облегчает процесс

производства.

ЛИТЕРАТУРА

1. Волков В.И., Устинов М.А. Отливка чугунных радиаторов. -М.:

Гос.Издательство строительной литературы, 1946. -131 с.

2. Безмаслянный крепитель "БК" в радиаторном и котельном

производстве. -М.: Промстройиздат, 1954, -10 с.

3. Новый безмаслянный крепитель КО. -Таганрог, 1965. -7 с.

4. Методические указания по выполнению раздела "Охрана труда" в

дипломных проектах, Одесса 1986, А.К.Машков.

5. Методические указания и задания к самостоятельной работе студентов

по курсу "Охрана труда" для студентов специальности 12.03

А.К.Машков, ОПИ 1989.

6. В.Н.Иванов. Словарь справочник по литейному производству

7. Справочник Средства защиты в машиностроении, С.В.Белов,

А.Ф.Козьяков, О.Ф.Партолин и др., 1989, -М: Машиностроение -368 с.

8. Получение герметичных чугунных отливок гидроаппаратуры с литыми

каналами. Обзор. -М., 1973. -51 с.

9. Исследование герметичности чугунных отливок для компрессоров

холодильных машин. Отчет ОПИ. -Одесса, 1968.

10. Грачев В.А., Сосновский Е.Д. Улучшение условий труда и экологии в

литейном производстве // Литейное производство, 3, 1990. -с. 29

11. Охрана окружающей среды / С.В.Белов, Ф.А.Козьяков и др. -М: Всшая

школа, 1983. -264с.

12. Справочная книга по охране труда в машиностроении / Г.В.Бектобеков

и др. -Л: Машиностроение, 1989. -541с.

13. Токсичные вещества в твердых отходах Литейного производства

А.А.Ляпкин, Н.С.Чуракова, Т.В.Баталова // Литейное производство,

10, 1984. -с. 35-36.

14. О принципах захоронения отходов литейного производства.

А.А.Ляпкин, М.В.Пасынкова // Литейное производство, 5, 1987. -с.

9-11.

15. Регенерация песка из отработанных смесей. А.А.Шпектор,

В.С.Палестин, В.Н.Скорняков // Литейное производство, 5, 1987.

-с. 26-30.

16. Проблемы экологии и пути их решения в литейном производстве.

А.И.Корзон, А.А.Ляпкин, Р.И.Оглоблина // Литейное производство,

3, 1988. -с. 2-3.

17. Об экологичности шликерной технологии Л.А.Иванова, Л.В.Прокопович,

И.В.Прокопович /Сб. "Пути повышения качества и экономичности

литейных процессов". -Одесса: Совпин, 1994. -с. 37-38.

18. Техника защиты окружающей среды: Учебное пособие для вузов /

Н.С.Торочешников, А.И.Родионов и др. -М.: Химия, 1981. -368 с.

19. Исследования герметичности литейных сплавов. /Сб. "Труды первого

совещания по литейным свойствам сплавов". -Киев: Наукова думка,

1968.

20. Maschine Design, США, 1970, Т -29.

21. Влияние углерода и кремния на пористость чугунных цилиндровых

втулок для дизелей. // Вестник машиностроения, 1969, 10.

22. Свойства элементов. Справочник /Под редакцией М.Е.Дрица- М.:

Металлургия, 1985. -672 с.

23. Колесниченко А.Г., Дубинин А.В. О герметичности серых чугунов //

Литейное производство, 1979, 12 -с. 18-20.

24. Исследование процесса получения здоровых корпусных станочных

отливок и отливок гидравлических систем. -Очет ОПИ, 1962. -150 с.

25. Доценко П.В. Исследование некоторых свойств серых чугунов,

легированных сурьмой. - Диссертация ктн. -Одесса; ОПИ, 1967. -160

с.

26. ГОСТ 24812-81. Ипытание изделий на воздействие механических

факторов.

27. В.А.Рыбкин Ручное изготовление литейныХ форм. - М.: Высшая школа,

1986. -199 с.

28. Справочник молодого литейщика. - М.: Высшая школа, 1991. -319 с.

Абрамов Г.Г., Панченко Б.С.

29. Могилев В.К., Лев О.И. Справочник литейщика. - М.: Машиностроение,

1988. -272 с.

30. Куманин И.Б. Вопросы теории литейных процессов. - М.:

Машиностроение, 1976. -216с.

31. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине

"Литейное материаловедение". Раздел "Определение твердости

металлов и сплавов" для студентов специальности 12.03. /Сост.

В.Г.Борщ, В.И.Саитов. - Одесса: ОПИ, 1991. -20 с.

32. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине

"Литейное материаловедение". Раздел "Изучение макро- и

микроструктуры металлов и сплавов". для студентов специальности

12.03. /Сост. В.Г.Борщ, П.В.Доценко. - Одесса: ОПИ, 1990. -32 с.

33. Методические указания к выполнению лабораторным работам по

дисциплине "Теория формирования отливок". для

студентовспециальности 12.03. /Сост. Л.А.Иванова, Ю.Г.Баринов. -

Одесса: ОПИ, 1991. -28 с.

34. Баландин Г.Ф. Основы формирования отливки. Ч.1. Тепловые основы

теории. Затвердевание и охлаждение отливки. -М.: Машиностроение,

1976 -328 с.

35. Комаров О.С. Термокинетические основы кристаллизации чугуна. -

Мн.: Наука и техника, 1982. -262 с.

36. Сычев В.В. Дифференциальные уравнения термодинамики. -М.: Высшая

школа, 1991. -224 с.

37. Серебро В.С. Основы теории газовых процессов в литейной форме.

-М.: Машиностроение, 1991. -208 с.

38. Фельдман О.А. Microsoft Word для Windows 6.0. -М.: Евроиндекс ЛТД,

1994. - 176 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4