Разработка модели технологического процесса получения ребристых труб и ее апробация

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, 5, 6