Литейное производство 2010 № 11 ноябрь

Подождите немного. Документ загружается.

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО№11/2010

итейное оборудование

Аннотация

The Summary

Переход к длительной кампании печей – один из су-

щественных факторов, приведших к росту эффективнос-

ти ваграночной плавки за всю историю отрасли. В Герма-

нии это направление стало успешно развиваться в 60-е гг.

В результате удалось добиться постоянного увеличения

сроков службы печей. Сегодня, за немногими исключе-

ниями, большинство печей производительностью от 15

т/ч приспособлены для длительного действия. Помимо

этого, имеются и печи длительной кампании меньшей

производительности. В статье разъясняются типовые

условия, необходимые для экономичной эксплуатации

вагранок длительного действия производительностью

плавки 5…10 т/ч, а также необходимое для этого обору-

дование.

Важные основания для перехода к длительной

кампании вагранок:

• продление суточной продолжительности плавки до

Д-р.-инж. Т. Энценбах

(фирма Кюттнер ГмбХ &

Ко. КГ, г. Эссен)

T. Enzenbach

Длительная кампания вагранок

производительностью до 10 т/ч

Long Campaign of Cupolas with

a Capacity of up to 10 t/h

перехода на трехсменную работу;

• достижение равномерных условий плавки на протя-

жении всего эксплуатационного периода печи;

• повышение производительности плавки;

• экономия на ежедневных работах по футерованию;

• предотвращение «зависаний» (сводообразования).

Эти аргументы касаются, прежде всего, возмож-

ности непрерывной бесперебойной работы печи в от-

носительно равномерных условиях эксплуатации. При

плавке в три смены существует огромный потенциал

улучшения показателей. Другие преимущества прояв-

ляются и при более короткой суточной продолжитель-

ности плавки. Даже, если ежедневно отключать печь,

производить в это время работы по текущему ремонту

футеровки не приходится. Благодаря усовершенство-

ванному и остающемуся неизменным профилю печи

удается предотвратить сводообразование. Кроме это-

Рассказано о мерах по увеличению кампании вагранки, что позволяет повысить

ее производительность и улучшить условия плавки. Рассматривали вагранку без

футеровки , имеющую ряд преимуществ, так и с футеровкой, которая сохраняла

преимущества первой, но была бы лишена ее недостатков.

Ключевые слова

Вагранка, кампания, огнеупорная футеровка, контурохлаждения фурм, шлаковый

канал, герметичный сифон.

Measures to extend cupola campaign allowing to increase its capacity and improve

melting conditions are reported. There were examined a liningless cupola having a

number of advantages, and a lined cupola that had the advantages of the former, but

would have no disadvantages of it.

Key words

Cupola, campaign, refractory lining, tuyere cooling circuit, slag channel, hermetic

siphon

УДК 621.745.

343.29

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО №11/2010

итейное оборудование

го, можно, при желании, добиться повышения произ-

водительности плавки.

Вагранка без футеровки

Для дос

тижения поставленных целей была разрабо-

тана вагранка без футеровки, которая имеет следующие

преимущества:

• минимальный риск возникновения «зависаний»;

• неизменность профиля печи всю кампанию печи;

• создание постоянных условий для металлургичес-

ких реакций;

• возможность длительных кампаний печи до 16

нед.;

• конический профиль печи, способствующий кон-

центрации высокотемпературной зоны.

Выше приведенные основания для перехода к дли-

тельной кампании печей в большой степени совпадают

с перечнем этих характеристик. Кроме того, конический

профиль вагранки без футеровки отвечает требованию

сокращения зоны самой высокой температуры. Тем са-

мым достигаются более высокие температуры в зоне

перегрева, что позитивно влияет на термический кпд.

Благодаря этим преимуществам вагранка без футеровки

хорошо зарекомендовала себя, прежде всего, для произ-

водительности плавки от 20 т/ч и выше.

Применение такой вагранки может быть выгодно и

при меньшей производительности. На рис. 1 (вкладка)

представлена вагранка без футеровки, рассчитанная на

7…10 т/ч, введенная эксплуатацию в 2001 г. И в этом

случае осуществились все надежды, возлагаемые на пе-

реход к длительной кампании печи.

Однако нельзя игнорировать и недостатки таких

печей. Они заключаются в следующем:

• потери тепла выше за счет водяного охлаждения;

• кожух подвергается и механическому, и термичес-

кому воздействию;

• возможно образование вздутий футеровки при не-

равномерном распределении газового потока;

• необходимо всегда поддерживать расчетный рас-

ход воды;

• к контролю качества воды предъявляются высокие

требования.

Из-за отсутствия огнеупорной футеровки кожух печи

подвергается более высоким механическим и термичес-

ким нагрузкам, и потери тепла могут возрасти.

Опыт работы таких печей сегодня показал, что боль-

шинство этих недостатков можно свести к минимуму

оптимизацией проектирования и эксплуатации. Рабочий

режим вагранки без футеровки, однако, часто не соот-

ветствует оптимальным условиям. Кроме того, возможно,

что при последующей эксплуатации печи не соблюдаются

расчетные производственные параметры, что может при-

вести к преждевременному износу кожуха.

Особенно опасен эффект так называемого перифе-

рийного хода, когда крупные куски металлической шихты

находятся на краю печи. Из-за небольшого сопротивления

горячие газы поднимаются вверх именно на этом участке.

Возникающий при этом перегрев отрицательно влияет на

срок службы кожуха и повышает потери тепла.

При плавке в вагранке поток газа никогда не распре-

деляется равномерно. Поэтому периферийный ход, в той

или иной степени, всегда имеет место, но во многих слу-

чаях удается ограничить его отрицательное воздействие.

Вагранка с футеровкой

Всвязи со сказанным возникли идеи разработки

концепции, как избежать недостатков печи без фу-

теровки, сохраняя одновременно ее преимущества. При

этом, обязательным было соблюдение условия, что огне-

упорная футеровка не должна уменьшать объем печи и

должен сохраняться ее конусообразный профиль. К тому

же, изменение объема печи от износа огнеупоров должно

быть незначительным. Для этого была выбрана толщина

футеровки только в 100 мм. Водяное охлаждение рассчи-

тывали по данным для печи без футеровки. За счет этого

печь могла бы продолжать работать даже после полного

износа футеровки в плавильном поясе. Кроме того, срок

службы футеровки можно продлить интенсивным охлаж-

дением, а огнеупорные материалы выбирать, в зависи-

мости от возможной нагрузки. На рис. 2 – описываемая

печь производительностью 5…9 т/ч.

Огнеупорная футеровка. Концепция огнеупорной

футеровки вагранки, представленной на рис. 2, отра-

жает современный уровень испытаний. Возможно, при

использовании других материалов удастся достичь таких

же или лучших результатов. Работы в этом направлении

будут вестись в будущем.

Наши разъяснения касаются вагранки с герметизиро-

ванным сифоном. При использовании атмосферного си-

фона были бы иными показатели расхода материалов и

их прочности, но они в нашем случае не были предметом

исследования.

Первичная футеровка. Состав материалов для

первичного футерования представлен в табл. 1, которая

также содержит величины нагрузки, возникающей в отде-

льных зонах, что определяет выбор материала и тип его

обработки. Номера позиций показаны на рис. 2. В зоне

под фурмами (горне и герметизированном сифоне) мож-

но использовать те же доказавшие свою эффективность

методы, что и для вагранок без футеровки, в этой части

оба вида печей не имеют различий. В нашем случае под

печи был набит, что обеспечило достаточную его стой-

кость.

Рис. 1. Вагранка без футеровки

производительностью плавки 7…10 т/ч

Рис. 2. Вагранка с огнеупорной футеровкой

производительностью 5…9 т/ч (позиции – по табл. 1)

Зона по табл. 1

1. Нижняя часть печи:

1.1 – Герметичный сифон

1.2 – Г

орн

1.3 – Плавильный пояс

1.4 – Кольцевой анкер

1.5 – Шахта над плавильным

поясом

2. Верхняя часть печи:

2.1 – Загрузочные часть

и окно

2.2 – Над загрузочным

окном, до газоотвода

Д-р.-инж. Т. Энценбах

(фирма Кюттнер ГмбХ & Ко.

КГ, г. Эссен)

Длительная кампания вагранок производительностью

до 10 т/ч

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО№11/2010

итейное оборудование

Таблица 1

Пози-

ция

Зона печи Среды Нагрузка Материал Состав

Расход,

кг

1 Нижняя часть

1.1

Герметичный

сифон

Железо и шлак:

в неподвижном и

истекающем виде

Термическая и

химическая

Литой бетон

60…70% Al

остаток SiO

SIC

6000

1.2

Горн

в истекающем

виде

–“–

Набивная

масса

–“– 14000

1.3

Плавильный пояс

Газ и шлак:

самая высокая

температура

–“– Литой бетон

93…95% Al

+ TiO

, остаток

SiO

, SIC

2800

1.4

Кольцевой

анкер

1.5

Шахта над

плавильным

поясом

Газ и шихта

Механическая,

износ

Литой бетон,

распорный

анкер

50 % Al

45% SiO

2 Верхняя часть

2.1

Загрузочные часть

и окно

–“– –“–

Литой бетон,

стальные

шпильки (2%)

–“–

2.2

Над загрузочным

окном, до

газоотвода

Только газ Незначительная

Торкрет-

масса,

каменная

кладка

Как в

традиционной

печи

Герметизированный сифон состоит из двух слоев ли-

того бетона, причем, внешний – постоянная футеровка,

никогда не должна ломаться. Двуслойная конструкция

требует бульших затрат на шаблоны, но потом облегча-

ет ремонтные работы. Плавильный пояс над фурмами, с

точки зрения футеровки, считается критическим, так как

подвергается самым большим нагрузкам.

Испытания с применением торкрет-массы не дали

удовлетворительной прочности. Проблема заключалась

в необходимости достижения достаточной сухости мате-

риала, так как из-за водоохлаждаемого кожуха влага не

может выводиться наружу. Литой бетон в обработанном

виде имеет меньшую, чем торкрет-масса, влажность,

и она распределена в нем более равномерно. Поэтому

затраты на конусообразную, многоэлементную опалубку

абсолютно оправданы.

Чтобы создать условия для предварительной сушки,

укладку бетона проводили перед набивкой пода печи. Пе-

ред спеканием с коксом провели его сушку с помощью га-

зовой горелки. Между кольцевым анкером, несущим фу-

теровку над зоной горения, и бетонной опалубкой должен

оставаться зазор высотой в 200 мм, чтобы можно было

уложить и уплотнить бетон. Бетон заливается под давле-

нием после того, как снята опалубка. Даже после 15 нед.

эксплуатации использованный бетон с высоким содержа-

нием Al

сохранился. Поэтому для ремонта футеровки

можно выбирать период относительно длительной оста-

новки печи, что не только оправдывает большие затраты,

но и дает возможность провести необходимые работы.

На высоте ~ 1400 мм над фурмами находится уже

упомянутый кольцевой анкер, выше которого кожух осна-

щен, кроме того, распорными анкерами. Для этой зоны

был выбран низкоцементный жаростойкий бетон с высо-

кой прочностью на истирание, который после 6 мес. экс-

плуатации был еще в хорошем состоянии.

В нашем случае мы имеем дело с печью с верхним от-

сосом газа и загрузкой материала посредством скипового

подъемника. В зоне загрузки в бетон было подмешано ~

2% стальных шпилек, чем удалось добиться большой

долговечности и исключения необходимости в чугунном

защитном сегменте колошника. Доля стальных шпилек не

должна превышать 2%, так как в противном случае воз-

никают трудности со смесителем и насосом. При нижнем

отсосе защита колошника обязательна. Угловые камни,

расположенные под кольцевой камерой, не могут быть

заменены никакой огнеупорной футеровкой. В зоне над

загрузочным окном к огнеупорной футеровке не предъ-

являют никакие особые требования. Если невозможно

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО №11/2010

итейное оборудование

должным образом высушить футеровку перед пуском, то

этот участок надо заполнить кладкой.

Ремонтные работы. Примеры затрат на повторные

ремонты огнеупорной футеровки представлены в табл.

2. Здесь речь идет о показателях, которые достижимы и

были фактически достигнуты после оптимизации разных

видов футеровки. За основу взята печь производитель-

ностью плавки 30000 т/год (см. рис. 2) с футеровкой,

согласно табл. 1.

Герметизированный сифон должен ремонтировать-

ся ~ 18 раз в год. При этом, поскольку летка для шлака

– элемент, подверженный самым большим нагрузкам,

половина всех ремонтных работ приходится на нее. При-

менение литого бетона значительно сокращает затраты на

ремонт. После такого промежуточного ремонта сифон мо-

жет работать еще 2…3 нед., после чего нужен уже более

существенный ремонт.

Это дает возможность продлить интервал между дву-

мя более серьезными ремонтами до 5 нед. Цикл работы

печи рассчитывают на ~ 15…16 нед. При этом, можно

так запланировать ремонтные работы, что для них будет

зарезервирован несколько более длительный период

остановки печи (3…4 дня). Для ремонта пода печи при-

меняют набивную массу, а для ремонта стен в плавиль-

ном поясе – бетон. При небольшом износе в этой зоне

можно производить ремонт при помощи торкрет-массы,

применение которой рекомендуется только тогда, когда

нужно исправить футеровку лишь небольших участков

(~ 200…300 мм высотой). Также можно ограничить об-

щий расход огнеупорных материалов до 1 кг/т расплава.

Эти цифры позволяют установить границы срока эксплу-

атации вагранки длительного действия.

Следует предположить, что при уменьшении произво-

дительности или продолжительности плавки частота ре-

монтов и расход материалов сократятся не в равной мере.

При этом, расход огнеупоров будет составлять ~ 1,5 кг/т

при производительности ~ 20000 т/год. На этом уровне

чистые расходы на материал для огнеупорной футеровки

будут примерно такими же, как и для традиционных ваг-

Таблица 2

№ п/п Вид ремонтных работ

Персонал,

чел.

Время для

ремонта, ч

Итого,

раб. ч

Бетон, кг

Набивная

масса, кг

Промежуточный ремонт

шлакового канала

2 3 6 / 54 100 / 900 0

Ремонт герметичного

сифона

3 10 30 / 270 1900 / 17100 0

Ремонт вагранки 3 24 72 / 216 1200 / 3600 3500 / 10500

Итого, в год 540 21600 10500

Примечание. В числителе – для 1, 2, 3, знаменателе – при девяти ремонтах в год – для 1 и 2 и трех ремонтах в год – для 3.

ранок. Разница в расходе будет соответствовать разнице в

ценах разных материалов, так как в традиционных печах

используют гораздо более дешевый материал. В одном

случае, сэкономленные затраты на труд могут оказаться

решающим фактором. В другом случае, часть сэконом-

ленного труда «съедается» более высокими расходами

на материал. Показатели, представленные ниже, – кри-

терий для принятия решения о переходе на длительную

кампанию печи.

Предел

Диапазон

производительности, т/ч..........................

4…8

Средняя

производительность, т/ч..........................

Ежедневная

продолжительность работы, ч..................

Продолжительность

работы в год, ч..........................................

3700

Производительность

в год, т.......................................................

~ 20000

Системы водяного охлаждения. Для перевода пе-

чей на длительную кампанию требуются, в принципе, две

системы водяного охлаждения. В традиционной вагранке,

естественно, нет контура охлаждения фурм, и он должен

быть создан. Охлаждаемые водой медные фурмы – не-

обходимое условие длительного цикла работы. Рассто-

яние между наконечниками фурм, которое определяет

удельную производительность плавки, – важный расчет-

ный параметр печи. Кроме того, вдающиеся внутрь печи

фурмы предотвращают чрезмерную тепловую нагрузку

на кожух. Параметры контура водяного охлаждения ко-

жуха большинства традиционных вагранок недостаточны

для длительной кампании печи. Это связано с тем, что

при обычной работе печи часть отводимого тепла оста-

ется в ежедневно обновляемой огнеупорной футеровке

в виде аккумулированного тепла. При длительном цикле

работы водяной контур кожуха должен быть в состоянии

поглотить все отводимое тепло, так как незначительная

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО№11/2010

итейное оборудование

доля аккумулированного тепла действует на процесс ог-

раниченное время. Поэтому в большинстве случаев не-

обходимо усовершенствовать или обновить систему ох-

лаждения.

Водяные контуры представлены на рис. 3 в виде

технологической схемы, а ниже приведены ориенти-

ровочные данные для расчета с и с т е м водяного

охлаждения (СВО) вагранок длительного действия

производительностью 5…12 т/ч. А –

СВО фурм (замкну-

тый контур), В – СВО кожуха (два открытых контура).

АВ

Расход циркулирующей

воды, м

/ч.......................

30…40 60…70

Диапазон

температур, °C................

45…70

Температура

холодной воды, °C.........

Разница температур, К:

нормальный режим... 4…75…10

max (проектная).......... 20 20

Мощность насоса, кВт.... ~ 15 ~ 11

Вместимость

резервуара воды, м

......

горячей....................... ~ 10

холодной..................... ~ 30

Система водяного охлаждения фурм представ-

ляет собой замкнутый контур. Один из двух насосов

находится в работе, в то время как второй – в резерве.

Вода попадает вначале на распределительную станцию,

которая на рис. 3 не изображена полностью. Станция

находится в непосредственной близости от печи и ос-

нащена измерительными приборами, позволяющими

наблюдать за каждой конкретной фурмой. С помощью

встроенных шаровых кранов можно испытать на герме-

тичность каждую фурму по отдельности, чтобы безоши-

бочно установить неплотности. Горячая вода от фурм

попадает через возвратную линию от распределителя к

теплообменнику, где снова происходит отвод поглощен-

ного тепла.

В этом случае обратное охлаждение происходит на

подающей линии к системе водяного охлаждения кожуха.

Расширительный бак расположен в самой высокой точ-

Рис. 3. Водяные контуры в виде технологической схемы

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО №11/2010

итейное оборудование

ке системы и оснащен устройством подпитки. Подпитка

контролируется, за счет чего своевременно обнаружива-

ются потери воды в системе. В системе охлаждения фурм

всегда должна протекать вода, поэтому для аварийного

охлаждения предусмотрен подвод воды из городского

водопровода.

Система водяного охлаждения кожуха состоит

из двух открытых контуров, контура холодной воды и кон-

тура горячей воды. Здесь тоже в каждом контуре имеется

по два насоса, и один из них всегда находится в работе.

Подогретая вода течет из печи в резервуар для горячей

воды и оттуда перекачивается в градирню. Вентилятор

градирни регулируется- в зависимости от температуры

холодной воды. Цель – достижение 30°C.

Из градирни вода попадает в резервуар для холод-

ной воды. Холодная вода сначала перекачивается через

фильтр обратной промывки к теплообменнику, где она

поглощает тепло воды из контура охлаждения фурм, от-

куда через распределительное кольцо попадает к трем

разбрызгивающим кольцам у печи. Каждое разбрызгива-

ющее кольцо состоит из трех раздельных сегментов, ко-

торые все вместе разделяют воду на девять ответвлений.

Четвертое разбрызгивающее кольцо предусмотрено для

аварийной подачи воды в случае отказа системы охлаж-

дения.

Если нет возможности соединить оба резервуара,

нужно обеспечить циркуляцию одинакового количества

воды в обоих контурах. Это осуществимо при наблюде-

нии и регулировании уровня наполнения резервуара го-

рячей воды с помощью поплавкового клапана, для чего

часть потока горячей воды циркулирует по контуру. Поэто-

му расход горячей воды должен всегда несколько превы-

шать расход холодной. В открытых контурах необходимо

постоянное наблюдение за составом воды. Химические

добавки помогают предотвратить нежелательные отложе-

ния на кожухе печи.

Обе системы водяного охлаждения контролируют-

ся системой управления технологическим процессом. В

случаях превышения или недостижения предельно до-

пустимых показателей происходит своевременное опове-

щение. При отказе водяного охлаждения подача дутья в

вагранку прекращается.

Текст статьи базируется на докладе, сделанном на конфе-

ренции по вагранкам, организованной фирмой Calderys в Бад

Дюркхайме (Bad Du

rkheim) 9 июня 2006 г.

ПРЕДСТАВИТЕЛЬ В ЦЕНТРАЛЬНОМ РЕГИОНЕ РФ

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО№11/2010

рганизация производства

Аннотация

The Summary

К компетентности сотрудников, занятых в специаль-

ных процессах, предъявляют высокие требования, по-

этому производственный и управленческий персонал

литейных цехов периодически повышает квалификацию.

При исследовании использовали «Методику управления

качеством продукции литейного производства на основе

формирования компетенций персонала».

Основное внимание при исследовании причин

брака в литейном цехе ОАО «Автодизель» уделяется

процессам производства литых поршней, применяе-

мых в некоторых модификациях 6- и 12-цилиндровых

двигателей внутреннего сгорания. Поршень 238 НБ-

1004015Б4 изготовляют из сплава АК12ММгН (ГОСТ

1583-93) литьем в кокиль. Особенность этой модифи-

кации поршня – наличие вставки из высоколегирован-

ного чугуна Нирезист в зоне верхней канавки первого

компрессионного кольца (рис. 1), обеспечивающей

С.Л. Потанин,

В.А. Голкина,

Е.Ф. Трофимов

(Ярославский ГТУ)

Об управлении качеством

литейной продукции

Cast Products Quality

Management

S.L. Potanin, V.A. Golkina, Y.F. Trofimov

Results of expert evaluation reflecting foundry specialists’ opinion about the degree

of influence of groups of various causal factors on the occurrence of inconsistencies

of piston castings with Ni-resist insert are given. The obtained data have been used

in introducing methods of product quality management on the basis of forming

personnel competences at OAO Avtodiesel Foundry.

Key words

Casting defects, personnel competences, expert evaluation.

Приведены результаты экспертной оценки, отражающей мнение специалистов

литейного производства о степени влияния различных групп причинных факто-

ров на появление несоответствий отливок

поршней

с нирезистовой вставкой.

Полученные данные использованы при внедрении методики управления качес-

твом продукции на основе формирования компетенций персонала в литейном

производстве ОАО «Автодизель».

Ключевые слова

Дефекты отливок, компетенции персонала, экспертная оценка

УДК 621.74:658.2

Рис. 1. Поршень с нирезистовой вставкой

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО №11/2010

рганизация производства

повышение долговечности сопряжения кольцо – ка-

навка в 2–3 раза.

Для определения основных видов дефектов и несо-

ответствий, возникающих при литье поршней, проведен

анализ данных о качестве отливок за 2006…2007 гг.,

Характеристика несоответствия Причины несоответствий

I. Вертикальное смещение

вставки – местное нарушение

конфигурации отливки

Неточная сборка кокиля, а именно, сопряжения геометрических параметров

стержня – холодильника и моноклина

Радиальное смещение отливки

– смещение одной части

отливки относительно осей или

поверхностей другой части по

разъему формы

Смещение частей кокиля по плоскости разъема ввиду неточной их установки и

регулировки

Износ площадок боковых вставок секций кокиля, на которые базируется

нирезистовая вставка при установке ее в кокиль перед заливкой, и, как

следствие, смещение этой части отливки

II. Спай – углубление с

закругленными краями

на поверхности отливки,

образованное не полностью

слившимися потоками металла с

недостаточной температурой

Спай в зоне площадок для установки нирезистовой вставки обусловлен:

• низкой температурой кокиля после перерывов в работе кокильного станка

по причине некачественно проведенного разогрева оснастки;

• нарушением температурного режима заливки

III. Спай на торцовой поверхности

головки поршня

Ухудшившийся или полностью отсутствующий газоотвод из полости

формы при заполнении ее металлом из-за накопления большего, чем

требуется согласно технологии, слоя краски, который «закупоривает» венты,

предназначенные для проведения газоотвода из полости формы

Усадочная раковина – открытая

или закрытая полость в тепловых

узлах отливки. Поверхность

обычно грубая, иногда окисленная

Возникают в местах отливки, которые затвердевают последними, по

причинам:

• отсутствия входного контроля чушкового сплава на содержание газовой и

усадочной пористости (в баллах);

• нарушения работы системы охлаждения частей кокиля;

• нарушения температурных режимов заливки

Газовая раковина – полость,

образованная газами, попавшими

в отливку при взаимодействии

жидкого металла с атмосферой

и формой. Имеет сферическую

форму и гладкую чистую

поверхность

В 90% случаев раковина у поршня располагается под нирезистовой вставкой и

обнаруживается только при механообработке отливок.

Причины поступления газа в металл:

• выделение газообразных продуктов при разложении красок и смазок;

• образование газообразных продуктов при взаимодействии между залитым

металлом и поверхностью формы;

• недостаточная газопроницаемость формы;

• захват воздуха струей металла при заливке

Шлаковая раковина (твердые

неметаллические включения) –

полость, частично или полностью

заполненная шлаком

Основные п р ичины:

• внесение примесей исходными неочищенными шихтовыми материалами;

• нарушение условий хранения и подготовки шихтовых материалов;

• взаимодействие жидкого металла с материалом футеровки плавильной

печи;

• продолжительность нахождения расплава в печи, его температура;

влажность литейного инструмента и атмосферы цеха;

• загрязнение рафинированного сплава при перемешивании и разборе

металла заливочными ковшами, когда с поверхности ванны в глубину

расплава попадают частицы окисной плены;

• турбулентное движение металла по каналам литниковой системы кокиля

Газовая пористость – скопление

тонких раковин, расположенных в

объеме отливки

Повышенное содержание водорода в кристаллизующемся слое металла

представленных в актах о браке, бирках несоответствий

продукции, журналах регистрации контролируемых пара-

метров и других внутренних документах предприятия и

литейного цеха. Одновременно анализировали причины

возникновения несоответствий и дефектов поршней.

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО№11/2010

рганизация производства

По результатам исследований составлен Перечень

основных видов и причин возникновения несоответс-

твий отливок (см. выше) и определены возможные

меры для предотвращения возникновения выявленных

несоответствий.

При составлении Перечня все дефекты поршней были

классифицированы на три основные г р уппы:

• I – несоответствие по геометрии (см. выше), вклю-

чающая виды дефектов, обусловленные нарушением

формы, неточностью размеров и массы отливки;

• II –дефекты поверхности, объединяющая дефекты в

виде ухудшения качества поверхности, большинство из ко-

торых возникает вследствие сложных физико-химических

процессов, проходящих на границе металл – форма;

• III – несплошности в теле отливки, объединяющая

дефекты разного вида и происхождения (в основном, уса-

дочно-газового) и потенциально опасные из-за последс-

твий, возникающих при эксплуатации отливок.

Рекомендуются следующие меры для предотвраще-

ния в отливках д ефектов.

• Вертикальное смещение вставки. Квалифицирован-

ное выполнение сборки частей кокиля с применением ме-

рительного инструмента и специальных приспособлений.

• Радиальное смещение вставки. Точная установка и

сборка узлов кокиля. Проведение профилактических ме-

роприятий по ремонту оснастки.

• Спай. Соблюдение температурных режимов залив-

ки металла. Тщательное удаление лишних слоев краски,

соблюдение технологии нанесения краски на форму.

Соблюдение режима разогрева оснастки перед заливкой

металла. Повышение газопроницаемости и вентиляции

формы.

• Усадочная раковина. Соблюдение температурных

режимов заливки и технологических режимов работы

системы охлаждения частей кокиля. Подбор шихты по

оптимальному химсоставу. Регулярная проверка сплош-

ности металла в головке поршня рентгеном.

• Газовые раковины. Тщательное соблюдение требо-

ваний технологических инструкций. Подбор наклона коки-

ля для снижения захвата воздуха при заливке. Повыше-

ние газопроницаемости формы.

• Шлаковые раковины. Тщательное соблюдение тре-

бований технологических инструкций. Установка шлако-

задерживающих сеток и фильтров. Тщательная очистка

заливочных ковшей и тиглей. Тщательное рафинирование

металла и соблюдение времени его выстаивания перед

заливкой. Определение оптимальных размеров литнико-

войсистемы.

С учетом принятой классификации видов несоответс-

твий и дефектов поршней за год службой технического

контроля литейного цеха были собраны результаты кон-

троля качества 25470 деталей. Общее количество забра-

кованных по результатам контроля отливок – 2850 шт.

Данные обрабатывали с помощью диаграммы Парето по

видам несоответствий поршней, отражающей относитель-

ный вклад каждого вида дефектов отливок в общий брак

(рис. 2).

Анализ диаграммы показывает, что газовые и шла-

ковые раковины составляют ~ 80% всех обнаруженных

дефектов поршней с нирезистовой вставкой. Следова-

тельно, именно на устранение этих дефектов и их причин

должны быть направлены мероприятия для повышения

качества отливок.

Для определения влияния разных групп причин (ма-

териала, технологии, персонала, методов и средств конт-

роля, оборудования) на возникновение дефектов и несо-

ответствий при литье поршней с нирезистовой вставкой

проведено анкетирование ведущих специалистов цеха,

для чего были разработаны (с учетом таблиц 1 и 2)

матрицы «Несоответствия – причины несоответствий»,

детализирующие каждую группу причин возникновения

дефектов отливок.

В качестве экспертов для заполнения матриц были

привлечены: заместитель начальника цеха, мастер учас-

тка литья поршней, ведущие специалисты техбюро литей-

ного цеха, контрольный мастер и специалист по качеству

цеха. На основании собранной информации составлена

сводная таблица оценок экспертов (I…VI, табл. 3), от-

Таблица 3

№ п/п Группа факторов

Коэффициент значимости группы по оценке экспертов

Значимость

группы

факторов

I II III IV V VI

Персонал 0,32 0,13 0,19 0,22 0,37 0,27 0,25

Технология 0,20 0,32 0,24 0,13 0,21 0,26 0,23

Оборудование 0,22 0,16 0,16 0,25 0,12 0,16 0,18

Контроль 0,18 0,28 0,34 0,31 0,27 0,27 0,28

Материалы 0,07 0,10 0,06 0,08 0,04 0,02 0,06

Итого

–––––– 1,00

Среднее значение.