Металлургия

Производство отливок в литейных цехах


Исходные данные

|Наименование  |Производительност|Концентрация  |Температура   |Степень    |
|процесса для  |ь                |пыли          |газа,         |очистки    |
|очистки       |м3/г             |г/м3          |єС            |           |
|газовых       |                 |              |              |           |
|выбросов      |                 |              |              |           |
|Литейные цеха |38000, песчаные  |12            |43            |99,5       |
|              |формы            |              |              |           |


                                  Введение
     1. Литейные цеха входят, как в состав машиностроительных  предприятий,
 так и в состав отдельных литейно-металлургических производств.
     В результате процесса разливки металла в формы, в атмосферу выделяются
 твердофазные загрязнения, содержащие оксиды: металлов, алюминия, кремния  и
 ряда других элементов.
     Газовые выбросы формируются за счет общественной вентиляции в цехе,  а
 затем централизовано подаются на очистку.
     2. В литейном производстве для процесса  используется  жидкий  металл,
 соединения  которого  относятся  ко  II   или   III   группе   токсичности.
 Формировочные силикаты,  содержащие  материалы  с  содержанием  SiO2>70  по
 своему действию на организм  относятся  к  III  группе  токсичности.  Таким
 образом, промежуточные и исходные материалы, по своей токсичности относятся
 ко II-III группам.
     3. При осуществлении процесса разлива металла в  атмосферу  выделяется
 пыль,  содержащая  оксиды  металла,  оксиды  кремния,  сажевые  частицы   и
 газообразные вещества в виде оксидов серы, азота, углерода.
|Вредная примесь                       |Класс опасности  |ПДК, мг/м3       |
|Оксид железа                          |4                |6                |
|Пыль с содержанием SiO2>70%           |3                |1                |
|Углеродная пыль с примесью SiO2 от 10 |4                |2                |
|до 70%                                |                 |                 |
|Металл (чугун)                        |4                |6                |
|Оксид углерода                        |4                |20               |



      Характеристика технологии изготовления отливок в литейных цехах.

     Задачей  литейного  производства  является  изготовление  из  металлов
 металлических сплавов изделий-отливок, имеющих  разнообразные  очертания  и
 предназначенных для использования в различных целях.
     Отливки после механической обработки составляют почти  половину  массы
 деталей всех машин, механизмов, приборов и  аппаратов  выпускаемых  разными
 отраслями машино и  приборостроения.  Литьем  изготовляют  также  отдельные
 части строительных сооружений, транспортных устройств и т.п.
     Сущность литейного производства сводится  к  получению  жидкого,  т.е.
 нагретого выше tє плавления, сплава нужного состава и необходимого качества
 и  заливки  его  в  заранее  приготовленную  форму.   При   охлаждении   же
 затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию  той  полости,  в
 которую он  был  залит.  В  процессе  кристаллизации  и  охлаждения  сплава
 формируются основные  механические  и  эксплуатационные  свойства  отливки,
 определяемые макро- и микро структур сплава,  его  плотностью,  наличием  и
 расположением  в  нем  не  металлических  включений,  развитием  в  отливке
 внутренних напряжений, вызванных неодновременным охлаждением  ее  частей  и
 др.
     Литейная технология может быть реализована различными способами.  Весь
 цикл изготовления  отливки  состоит  из  ряда  основных  и  вспомогательных
 операций, осуществляемых как параллельно, так и последовательно в различных
 отделения литейного  цеха.  Модели,  стержневые  ящики  и  другую  оснастку
 изготовляют, как правило, в модельных цехах.
     Литейная разовая песчаная форма в большинстве случаев состоит из  двух
 полуформ: верхней и нижней, которые получают уплотнением формовочной  смеси
 вокруг  соответствующих  частей   (верхней   и   нижней)   деревянной   или
 металлической модели  в  специальных  металлических  рамках-опоках.  Модель
 отличается от отливки размерами, наличием формовочных уклонов,  облегчающих
 извлечение  модели  из  формы,  и  знаковых  частей,  предназначенных   для
 установки стержня, образующего внутреннюю полость  (отверстие)  в  отливке.
 Стержень изготовляют из смеси, например  песка,  отдельные  зерна  которого
 скрепляются при сушке или химическом отверждении  специальными  крепителями
 (связующими).
     В верхней полуформе  с  помощью  соответствующих  моделей  выполняется
 воронка и система каналов, по которым из ковша поступает литейный  сплав  в
 полость формы, и дополнительные полости – прибыли.
     После уплотнения смеси модели собственно отливки, литниковой системы и
 прибылей извлекают из полуформ.  Затем  в  нижнюю  полуформу  устанавливают
 стержень и накрывают верхней полуформой.  Необходимая  точность  соединения
 обеспечивается штырями и  втулками  в  опоках.  Перед  заливкой  сплава  во
 избежание поднятия верхней полуформы жидким расплавом опоки скрепляют  друг
 с другом специальными скобками или на верхнюю опоку устанавливают груз.
     В разовых песчаных  формах  производят  ~  80%  всего  объема  выпуска
 отливок. Однако точность и чистота их поверхности, условия труда,  технико-
 экономические показатели не всегда удовлетворяют  требованиям  современного
 производства.
     В связи с  этим  все  более  широкое  применение  находят  специальные
 способы  литья:  по  выплавляемым  (выжигаемым)  моделям,  под   давлением,
 центробежным способом,  вакуумным  всасыванием  и  т.д.  Отливки  различных
 размеров, сложности и назначения из сплавов,  существенно  отличающихся  по
 своим свойствам, нельзя изготовлять одинаковыми способами.
     В связи с этим получили распространение разнообразные  технологические
 процессы, отличающиеся приемами.


     Технологический процесс получения отливок в розовой песчаной форме
        Характеристика сырья, используемого в литейном производстве.

                           Формовочные материалы:

     К формовочным  материалам  относятся  все  материалы  применяемые  для
 изготовления  разовых  литейных  форм  и   стержней.   Различают   исходные
 формовочные материалы и формовочные смеси.
     Основными исходными материалами для большинства разовых форм  являются
 песок и глина, вспомогательными – связующие добавки:
     1) противопригарные;
     2)  увеличивающие   газопроницаемость,   податливость,   текучесть   и
        пластичность смеси;
     3) уменьшающие прилипаемость смесей.
     Формовочные смеси приготавливают из исходных формовочных материалов  и
 из смесей, ранее уже находившихся в употреблении (отработанные  формовочные
 смеси). Исходные формовочные материалы завод получает из вне.
     В зависимости от назначения  смеси  разделяют  на  формовочные  смеси,
 стержневые смеси и вспомогательные смеси.
     Правильный выбор формовочных  смесей  в  литейном  производстве  имеет
 очень  большое  значение,  т.к.  формовочные  смеси  влияют   на   качество
 получаемых отливок.
     К  числу  формовочных  песков  относят  пески,  образованные   зернами
 тугоплавких, прочных и твердых минералов.  На  практике,  главным  образом,
 применяются пески образованные зернами кварца.
     Кварц  обладает  высокой  огнеупорностью  (1713  єС),   прочностью   и
 твердостью (по шкале Мооса - 7). Кварц является одной из форм существования
 кремнезема (SiO2). Благодаря тугоплавкости, высоким механическим качеством,
 низкой  химической  активности,  а  также  в  следствии  низкой  стоимости,
 кварцевые пески  широко  применяют  как  основу  формовочных  и  стержневых
 смесей.
     Природные  кварцевые   пески  не  бывают  свободными  от  загрязняющих
 примесей; зерен полевого шпата, частиц слюды и  других  минералов.  Полевой
 шпат и слюда содержат окислы щелочных  и  щелочно-земельных  металлов.  Эти
 минералы менее тугоплавки, чем кварц и способны вместе с кварцем и окислами
 залитого Me образовывать сложные легкоплавкие  силикаты (например:  типа  n
 SiO2 m FeO p Na2O).
     В природных кварцевых песках часто содержится глина.  Если  эта  глина
 обладает высокими качествами, то такая примесь  может  рассматриваться  как
 полезная.
     Глина является связующим материалом в формовочных и стержневых смесях.
 Обволакивая зерна песка, она связывает их и  таким  образом  придает  смеси
 необходимые прочность и одновременно пластичность. Минералогический  состав
 глины различный, в общем виде его можно записать: m Al2O3 ? n SiO2 ?  aH2O.
 Основным компонентом глины  является  каолинит  Al2O3  ?2H2O  ?  2SiO2.   В
 природных формовочных песках содержание глины колеблется в пределах  2-50%.
 С помощью глины как связывающего материала нельзя обеспечить высокие физико-
 механические свойства стержней,  которые  выполняют  внутренние  полости  в
 отливках. Поэтому для  приготовления  стержневых  смесей  используют  самые
 разнообразные связующие – масляные и растительные масла  и  их  заменители:
 декстрин, сульфоритно-дрожжевая бражка, жидкое стекло, синтетические  смолы
 и др.
     Из противопригарных материалов чаще всего используют  графит,  циркон,
 пылевидный кварц и порошок каменного угля. Противопригарные добавки  вводят
 в смеси для уменьшения образования пригара на отливках.
     Для увеличения податливости и газопроницаемости стержней в  стержневые
 смеси вводят древесные опилки.

                              Литейные сплавы.

     В большинстве случаев отливки изготовляют из  металлических сплавов, а
 не из  чистых  металлов.  Это   объясняется  тем,  что  эксплуатационные  и
 особенно литейные свойства многих чистых металлов хуже чем сплавов.
     Металлическими сплавами называются системы,  состоящие  (металлов  или
 неметаллов). Так основой стали является железо. Кроме железа в стали  также
 содержаться  неметаллические  (углерод,  сера,  фосфор)   и   металлические
 (марганец,  хром  и   др.)   примеси.   Примеси   делятся   на   легирующие
 (специальные), постоянные  (неизбежные)  и  случайные.  Легирующие  примеси
 вводятся   в   сплав   преднамеренно,   чтобы   придать   ему   необходимые
 эксплуатационные  или  технологические  свойства.  Например  для  повышения
 прочности и твердости чугуна  и  стали  в  них  добавляют  марганец,  хром,
 ванадий. Для повышения жидкотекучести чугуна  при  художественном  литье  в
 него добавляют фосфор. Постоянными  называются  примеси,  наличие  которых,
 обусловлено технологией получения сплава.  Например,  в  чугуне  постоянной
 примесью является сера, переходящая в чугун из кокса. Случайной примесью  в
 сером ваграночном чугуне может быть например медь, пришедшая из лома шихты.
     Металлы и сплавы, применяемые в промышленности делятся на 2  группы  –
 черные и цветные. Черными металлами  называется  железо  и  сплавы  на  его
 основе. Цветными – все остальные металлы и сплавы.

          Характеристика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

     В литейном производстве на 1 т.  отливок  образуется  от  1  до  3  т.
 отходов, включающих отработанную и  неиспользованную  смесь,  шлаки,  пыль,
 газы. Хотя основная  часть  отходов  –  это  отработанные  смеси  и  шлаки,
 наибольшую опасность представляют именно пыль и газы, в связи с  трудностью
 их улавливания, обезвреживания и удаления. А их количество при производстве
 1 т. отливок из стали или  чугуна  примерно  составляет:  пыли  –  50  кг.,
 углеводородов – 1 кг., оксида углерода (II) – 250 кг., оксида серы  (II)  –
 1,5-2 кг., кроме того выделяется ряд других вредных газов, таких как фенол,
 формальдегид, ацетон,  бензол  и  др.,  общее  количество  которых  хотя  и
 невелико, однако представляет опасность из-за их токсичности.
     В  газах,  удаляемых  от  литейного  оборудования  и  выбрасываемых  в
 атмосферу,  содержатся  пыль,  состоящая  в  основном  из   мелкодисперсных
 частичек, содержание свободного оксида кремния  в  которых  достигает  60%.
 Поэтому  среди  населения,  прилегающих  к  заводу  территорий,  появляется
 возможность возникновения пылевых профессиональных заболеваний.

                 Эффективность очистки пылегазовых выбросов.

     Обеспыливание выбрасываемого из литейного цеха воздуха производится  с
 помощью различного типа пылеосадительных устройств, различных  по  принципу
 действия и эффективности. К ним относятся пылеосадительные камеры, аппараты
 сухой инерционной и мокрой очистки, тканевые и электрические фильтры.
     Применение пылеочистителей дает возможность не только добиться очистки
 отходящих газов от пыли, но и  повторно  использовать  ранее  выбросившуюся
 пыль.
     Из токсичных газов, выделяющихся при плавке  металлов,  сушке  форм  и
 стержней, заливке форм металлом на первом месте стоит СО.  Основной  способ
 уменьшения количества СО, поступающего в окружающее пространство, дожигание
 его до оксида углерода (IV). Больше сложности возникает при  обезвреживании
 токсичных газов, отходящих от стержневых сушилок и установок,  производящих
 стержни с использованием холоднотвердеющих смесей, и  в  других  процессах,
 основанных на  применении  синтетических   смол  в  составе  формовочных  и
 стержневых  смесей.  В  состав  этих  газов  входят  различные   альдегиды,
 ароматические углеводороды, спирты, оксид азота, серы, углерода и  фосфора,
 аммиак, цианиды и другие вещества.
     Существующие  способы  обезвреживания  газов  основаны  на  химическом
 связывании вредных веществ, их адсорбции и абсорбции и  т.п.  К  одному  из
 наиболее перспективных в настоящее время  способов  относится  католическое
 окисление  отходящих  газов   в   контактных   аппаратах   на   специальных
 катализаторах при температуре 200-500 єС.

              Составление технологической схемы очистки газовых
                           выбросов и сточных вод.

     Очистка газовых выбросов от пыли  литейных цехов может производится  с
 использованием  аппаратов  мокрой   очистки   (пенный   газопроливатель   и
 барабанный вакуум-фильтр) и аппаратов сухой очистки (циклон).
     Технологическая  схема  мокрой  очистки  включает   в   себя6   пенный
 газопроливатель (1), насос для откачки  суспензии  (2),  насос  для  подачи
 осветленной воды (3), барабанный вакуум-фильтр (4), запорную арматуру (5) и
 вентилятор для подачи загрязненного воздуха (6).

                                    [pic]
                    Технологическая схема сухой очистки.

     Она включает: циклон и вентилятор для подачи загрязненного газа.

                                    [pic]
                               Расчет циклона.

     Основным размером циклона любой конструкции является диаметр аппарата.
 Для нахождения диаметра нам необходимо знать объем проходящего через циклон
 газа и скорость прохождения газа через циклон.
     Скорость газа на входе в циклон W1 по практическим  данным  составляет
 от 14 до 18 м/с, а скорость газа в самом  циклоне  принимается  в  пределах
 заданных соотношением:
                                    [pic]
     Примем скорость газа на входе в циклон  18  м/с,  а  скорость  газа  в
 циклоне W2=0,35W1, тогда скорость газа в циклоне будет равна:
                                    [pic]
     Так как воздух поступает при t=43 єC, определим объем воздуха при этой
 температуре, используя соотношение:
                      [pic] ;     [pic]      ;    [pic]
                                    [pic]
     Диаметр циклона определим по формуле:
                                    [pic]
                                    [pic]
     Примем ближайшую стандартную величину диаметра 1,6 м.
     Минимальный диаметр частиц оседающих в циклоне определим по формуле
                                    [pic]
     где:
           R1    -    радиус циклона;
           R2    -    радиус выхлопной трубы циклона ;
           R2=(0,5-0,6) R1; R2=0,5R1=0,5?1,6=0,8
           ?     -    вязкость газовой фазы;
           n     -    число кругов движения частиц, принимается в  пределах
 от 2 до 3, примем n=3;
           ?ч    -    плотность газа в циклоне.
     Определим вязкость газовой фазы для заданной температуры t=43єС.
                                    [pic]
     С=111
     ?0=17,72?10-6 Па?с
     [pic]
     [pic]
     Гидравлическое сопротивление циклона определим по формуле:
                                    [pic]
     где:
           [pic] -    плотность газа при  t=43  єС,  будет  определятся  по
 формуле
                              [pic] ;     [pic]
     [pic]
           ?     -     коэффициент сопротивления циклона, ?=105
           [pic]
     По результатам расчета выберем циклон ЦН-15, с сопротивлением 105  Па,
 и эффективностью очистки, при минимальном диаметре частиц 9,6 мкм, 87%.
                       Расчет пенного газопромывателя.


     Так как заданная концентрация пыли равна 12 г/м3, то мы  рассматриваем
 однополочный газопромыватель.
     Самым важным технологическим параметром является  скорость  газа.  При
 высокой  скорости  наблюдается  унос  жидкой  фазы  (брызгоунос).   Верхним
 пределом скорости  газового  потока  является  3  м/с.  Сильный  брызгоунос
 наблюдается при скорости более 3,5 м/с. Нижний предел  скорости  газа,  при
 котором возникает слой пены на полке, лежит в пределах 0,8-1,2 м/с.
     Таким образом оптимальное значение скорости газа выбирают  в  пределах
 2,2-2,8 м/с.
     Так как объем газа задан при нормальных условиях, пересчитаем  его  на
 процесс, протекающий при 43 єС.
                                    [pic]
     [pic]
     Определяем площадь поперечного сечения промывателя:
                                   [pic];
     где:
           Wг    -    скорость газа в аппарате, принимаем Wг=2,3 м/с.
                                    [pic]

     В прямоугольном аппарате  обеспечивается  лучшее  распределение  воды,
 поэтому примем прямоугольный аппарат размером 2·2,7 м с подачей воды  через
 центральный диффузор.
     При очистке газов от пыли, при температуре газа менее 100  єС,  расчет
 количества воды приводим по уравнению материального баланса. Расход воды  в
 промывателе складывается из расхода воды, идущего в утечку и  расхода  воды
 идущего на слив с решетки.
     Количество  воды  протекающей  через  решетку,  определяется  заданным
 составом суспензии Т:Ж выбирается в пределах 5,5-9,5 : 1.
     При Т:Ж < 1 : 5 может происходить забивание решетки пылью; Т:Ж >  1  :
 10 нерационально из-за больших объемов растворов и суспензии.
     Количество уловленной в аппарате пыли рассчитывается по формуле:
                                    [pic]

     где:
           Свх   -     концентрация пыли на входе в аппарат;
           Свых  -     концентрация пыли на выходе.
      Так как степень очистки аппарата 99,5%, то:
     [pic]
     [pic]
     Примем Т:Ж = 1 : 8 = [pic]
     Количество воды, необходимой для образования суспензии определяется по
 формуле:
                                    [pic]

     где:
           С     -    концентрация пыли в суспензии;
           К     -    коэффициент распределения  между  утечкой  и  сливной
 водой, выраженной отношением пыли, попадающей в утечку, к общему количеству
 пыли.
     [pic]
       Количество  воды  приходящейся  на  1м2  решеток,  определяется   по
 уравнению:
                                    [pic]
     [pic]

     Вследствие  трудности  определения  параметров  решетки,  по  заданной
 утечке, и учитывая испарение  воды,  после  ее  протекания  через  решетку,
 принимаем коэффициент запаса К3=1,5.
     [pic]
     [pic] или [pic]
     Количество сливной воды определяется по формуле:
                                    [pic]

     где:
           b     -    ширина решетки перед сливом, м;
           I     -    интенсивность потока воды на сливе (0,8-2,2  м3/м·ч),
 примем i=1м3/м·час.
     [pic]
     Так как вода сливается на обе стороны, то:
     [pic]
     Общее количество воды:
     [pic]
     Учитывая  простоту  изготовления  выберем  проливатель  с  решеткой  с
 круглыми отверстиями. Рекомендуемая скорость газа в  отверстиях  8-13  м/с.
 Полагаем, что количество очищенного газа не увеличивается, примем [pic].
     Тогда отношение площади свободного сечения решетки к  площади  сечения
 аппарата:
                                    [pic]
     где:
           Z     -    коэффициент,  учитывающий,  что  5%  сечения  решетки
 занимают, опоры, переливные стенки и др.
     [pic]
     По  таблице  выбираем  газопромыватель:  тип  аппарата   ~   40,   как
 обеспечивающего очистку заданного количества газа, с расходом воды 12 м3/с,
 площадью сечения решетки 5,6 м2, высота аппарата – 5750 мм.
     Для обеспечения работы аппарата при колебаниях нагрузки примем  высоту
 порога hп=25 мм.
     Габаритная   высота   газопромывателя   складывается   из    следующих
 параметров:
     - надрешоточная высота h1=1 м;
     - подрешоточная высота h2=1 м;
     - высота бункера hб=2 м.
     Общая высота аппарата без учета штуцеров: h1 + h2 + hб = 1+1+2 = 4 м.
     Определим диаметр штуцера для подвода газа по формуле:
                                    [pic]

     где:
           W1    -    скорость газа на входе в аппарат, примем W1=15 м/с.
     [pic]
     Принимаем диаметр выходного штуцера также d2 = 1 м.
     Діаметр штуцера для подвода воды определяем по формуле:
                                    [pic]
     где:
           Wв    -    скорость воды на входе, примем Wв = 2 м/с
     [pic]
     Принимаем диаметры штуцеров для ввода вывода суспензии  одинаковыми  и
 равными 40 мм.

                             Расчет вентилятора.

     В основе выбора насоса и вентилятора для заданных условий работы лежат
 экономические требования. Они заключаются в том, чтобы насос или вентилятор
 и их приводные двигатели работали  при  наибольшем  КПД  и  при  этом  были
 дешевыми. Общий метод решения задачи выборов  насосов  и  вентиляторов  для
 заданных условий работы состоит в следующем:  для  того,  чтобы  определить
 давление, которое должен развивать насос или вентилятор необходимо провести
 расчет потерь давления в трубопроводе по формуле:
                                    [pic]
     где:
           ?     -     коэффициент гидравлического трения;
           l     -     длина участка трубопровода;
           S?    -     сумма местных сопротивлений;
           ?     -     плотность вещества, проходящего по трубопроводу;
           ?     -     скорость;
           g     -     ускорение свободного падения;
           h     -     высота.
      Для  того,  чтобы  найти  ?,  сначала   необходимо   вычислить   число
 Рейнольдса, по формуле:
                                    [pic]
      где:
            ?     -    вязкость среды, ?0 газа = 17,72·10-6 Па·с
      Вязкость газа при 43 єС равна = 19,85·10-6 Па·с
      [pic] - поток турбулентности;
      [pic]
      [pic]
     По таблице выбираем центробежный вентилятор ЦН-70 ~  10А  с  КПД  65%,
 мощностью 20 кВт.
                          Расчет и подбор насосов.

     а) насос для откачки суспензии;
     Чтобы определить давление, которое  должен  создавать  насос  разделим
 участок на отдельные участки с одинаковым расходом  суспензии  и  определим
 потери сопротивления на каждом участке.  Тогда  общее  давление  на  каждом
 будет равно:
                                    [pic]
     1) [pic] ; [pic] поток турбулентний
     [pic]
      [pic]
     2) [pic] поток турбулентний
     [pic]
      [pic]
     3) [pic] поток турбулентний
     [pic]
      [pic]
     [pic]
     По таблице выбираем насос марки 1Ѕ К-6 2900
     б) насос для подачи осветленной воды
     1) [pic] ; [pic] поток турбулентний
     [pic]
      [pic]
     2) [pic] поток турбулентний
     [pic]
      [pic]
     [pic]
     По таблице выбираем насос марки 1Ѕ К-6 2900.
     Примем  такой  же  насос  для  подачки   воды   из   трубопроводы   из
 трубопровода.
                     Расчет барабанного вакуум-фильтра.

     Пересчитаем константу К, которая учитывает изменения вакуума.
     [pic] ;     [pic]
     [pic]       ;    [pic]
     Определяем удельную производительность зоны фильтрования приняв  время
 фильтрования ?=32 с.
     Основное уравнение фильтрования:
     [pic]
     где:
           V     -    удельная производительность;
           К     -     константа  фильтрования,  учитываются  сопротивление
 осадка;
           С     -     константа  фильтрования,  учитывающая  сопротивление
 фильтрующей перегородки.
     [pic]
     Решая квадратною уравнение получим:
     [pic]
     а за 1 секунду Vуд составит:
     [pic]
     Пересчитаем    заданную    производительность    по    суспензии    на
 производительность по фильтрату.
     При влажности осадка в 34% соотношение влажного и сухого осадка:
     [pic]
     где:
           Woc   -     влажность осадка в долях единицы.
      [pic]
      Расход суспензии:
      [pic] ;     [pic]
     Определим массовую долю твердой фазы в суспензии:
     [pic]
     [pic]
     [pic]
     Масса влажного осадка:
     [pic] ;     [pic]
     Масса фильтрата
     [pic]
     [pic]
     При плотности фильтра ?=1000 кг/м3
     [pic] или [pic]
     Необходимая поверхность в зоне фильтрования составит:
     [pic] ;     [pic]
     Так  как  в  обычных  вакуум-фильтрах  поверхность  зоны  фильтрования
 составляет 30-35% от общей поверхности, то общая поверхность фильтра
     будет равна:
     [pic]
     По таблице принимаем фильтр диаметром D=1,6 м, длиной L=2м и  площадью
 фильтрования F=10 м.
    Уточнение выбранной схемы основного очистного оборудования с коротким
                              описанием работы.

     Данные расчетов показали, что  для  очистки  пылегазовых  выбросов  от
 литейных цехов, удобнее взять пенный газопромыватель,  у  которого  степень
 очистки выше  чем  у  циклона.  Для  заданного  объема  газа  38000  м3/час
 достаточно взять один аппарат, т.к. и один аппарат может обеспечить очистку
 заданного количества газа. Нам также нужен насос для  подачи  и  вентилятор
 для подачи загрязненного воздуха.

                          Описание уточненной схемы

     Загрязненный аз подается в  подрешеточное  пространство  вентилятором.
 Насосом  вода  из  водопровода   подается   на   решетку   газопромывателя.
 Образующийся шлам попадает в бункер и через штуцера для отвода суспензии по
 трубопроводу  подается  на  барабанный  вакуум-фильтр.   Осветленная   вода
 возвращается в процесс газоочистки насосом, а шлам идет на утилизацию.
                      Утилизация и рекуперация отходов.

                       Утилизация формовочных песков.
     В   настоящее   время   применяют   смеси,   поэтому   не   существует
 универсального способа регенерации.
     Регенерация смеси в отличии от регенерации  песка  представляет  собой
 технологический процесс подготовки отработанной смеси в целях повторного ее
 использования.
     Регенерация   песка   представляет   собой   технологический   процесс
 извлечения зерновой основы песка из отработанной смеси.
     Регенерация песка делится на несколько групп:
     1. Механическая;
     2. Термическая;
     3. Гидравлическая;
     4. Естественная;
     5. Комбинированная;
     Технологический цикл состоит из нескольких этапов:
     1. Подготовка обработанной смеси.
     2. Отделение пленки связывающего от поверхности зерен песка.
     3. Сепарация –  представляет  собой  удаление  пылевидных  фракций  из
        зерновых основ песка.
     Основной  операцией  при  подготовке  отработанной  формовочной  смеси
 является ее дробление и отделение металла.
     Смесь начинает дробиться при выбивке отливок. Далее она  помещается  в
 дробильные установки, пройдя которые просеивается. Попутно с этим из  смеси
 удаляется металл. В качестве  оборудования  применяются  выбивные  решетки,
 вальцовые дробилки и другие виды дробилок. Удаление металла  осуществляется
 с помощью магнитных сепараторов.
     Просеивание осуществляется на грохотах. При гидрорегенерации дробление
 осуществляется струей воды.
     Второй этап является главным и определяет название метода регенерации.
 Механическая регенерация возможна в том случае, когда силы  адгезии  меньше
 чем пленка связывающего материала, при этом пленка связывающего должна быть
 достаточно хрупкой.
     Силами адгезии определяется степень склеивания между предметами. В том
 случае, если пленка  является  эластичной.  Отделение  пленки  связывающего
 может осуществляться несколькими способами:
     1. Механическое перетирание;
     2. Механический удар;
     3. Пневмоудар.
     Термическая регенерация. Ее сущность состоит  в  нагреве  отработанной
 смеси до 650-1000 єС, в  выдержке  при  этой  температуре  в  окислительной
 атмосфере и охлаждении песка.
     Для термической регенерации используются печи различных конструкций:
     1. Барабанные печи;
     2. Шахтные печи;
     3. печи кипящего слоя.
     Гидрогенерация.   При   этом   процессе   отработанная   смесь   после
 предварительной  подготовки  поступает  на  отливку  пленки   связывающего.
 Отливку песчаной пульпы осуществляют различными способами:
     1. В проточной воде;
     2. В гидроциклонах;
     3. В оттирочных машинах, в  которых  песчано-водная  смесь  интенсивно
        перемешивается.
     После  отливки   осуществляется   сепарация   и   высушивание.   Перед
 высушиванием производится обезвоживание.
     Естественная регенерация – выдерживание песка в естественных условиях.
 Отработанная смесь после извлечения из нее металла складывается на открытых
 площадках и выдерживается в атмосферных условиях несколько лет.
     Продолжительность  выдерживания   зависит   от    вида   используемого
 связующего. Регенерация осуществляется  благодаря  колебаниям  температуры.
 Изменение tє приводит к отделению пленки связывающего  вследствии  разности
 коэффициентов  термического   расширения.   Отдельная   пленка   вымывается
 складками.  Многие   органические   связующие   разлагаются   биологически.
 полученный  песок  может  использоваться   в   литейном   производстве,   в
 строительстве.
       Материальный баланс сырья и материалов, используемых в литейном
                                производстве.

|Приход                              |Расход                              |
|газ на очистку 38000 м3/ч при н.у.  |очищенный газ 38000 м3/ч при н.у.   |
|пыль в газе 433,2 кг/ч              |пыль в газе 2,166 кг/ч              |
|                                    |шлам 653,08 кг/ч                    |
|                                    |пыль 431,034 кг/ч                   |
|                                    |вода 222,06 кг/ч                    |
|Вода:                               |Вода:                               |
|осветленная 7427,9 кг/ч             |осветленная 7427,9 кг/ч             |
|светлая 222,06 кг/ч                 |                                    |
|газ 38000 м3/ч                      |газ 38000 м3/ч                      |
|пыль 433,2 кг/ч                     |пыль 433,2 кг/ч                     |
|вода 7649,96                        |вода 7649,96                        |

                                   Вывод.

     По результатам расчетов, проведенных в  данной  курсовой  работе,  для
 очистки пылегазовых выбросов от пыли литейных  цехов  была  выбрана  мокрая
 схема очистки с использованием пенного газопромывателя и барабанного вакуум-
 фильтра. Для откачки суспензии  необходимо  взять  насос  марки  1ЅК-62900,
 такой же насос возьмем и для подачи осветленной воды.
     Для подачи загрязненного воздуха выбран центробежный вентилятор  ЦН-70
 10А.
     Сточные воды образующиеся в литейных  цехах,  сбрасываются  в  систему
 городской канализации.
                             Список литературы.

         1.  Аксенов   П.И.   Оборудование   литейных   цехов   –   Москва:
            Машиностроение, 1977 - 510 с.
         2. Воздвиженский В.М., Грачев В.А., Спасский В.В. Литейные  сплавы
            и   технология   их   плавки   в   машиностроении   –   Москва:
            Машиностроение, 1984 - 431 с.
         3.  Дорошенко  С.П.  Комовник  Т.Ч.,   Макаревич   А.П.   Литейное
            производство: Введение в специальность – Киев: Вища школа, 1987
            -182 с.
         4.  Ладыжский  Б.Н.,  Орешкин   В.Д.,   Сухарчук   Ю.С.   Литейное
            производство – Москва: Машиностроение, 1953 – 207 с.
         5.  Литейное  производство:  Учебник  для  вузов.  Под   редакцией
            Михайлова А.М. – Москва.: Машиностроение, 1987 – 255 с.
-----------------------
                      Приготовление формовочных смесей


                 Подготовка исходных формовочных материалов


                        Внепечная обработка расплава


                       Выплавка сплава и его перегрев


                   Подготовка исходных шихтовых материалов


                              Контроль отливки


                        Повторная очистка поверхности


                               Термообработка


    Отделение литников, прибылей, очистка поверхности, удаление стержней


                          Выбивка отливок из формы


                  Затвердевание сплава, охлаждение в форме


                                Заливка формы


                                Сборка формы


                   Сушка (отверждение полуформ и стержней)


                      Изготовление полуформ и стержней


                                Чертеж детали


                         Разработка чертежа отливки


               Разработка чертежей модели и стержневых ящиков



-----------------------



                                      4


                               АФ982096.000.ПЗ


                                    Арк.



                                    Вим.

                                    Арк.

                                  № докум.

                                   Підпис

                                    Дата




смотреть на рефераты похожие на "Производство отливок в литейных цехах"