Вне дрение разработанного технологического процесса производства мелющих валков в промышленных условиях

 

Промышленное внедрение технологии получения мелющих валков для пищевой отрасли (мукомольной, кондитерской, пивоваренной) осуществлялось в литейном цехе ООО «Орловский литейный завод им. Медведева».

Производство мелющих валков включает следующие технологические операции:

- плавка металла для получения двухслойной бочки валка;

- отливка двухслойных заготовок бочек валков на центробежной машине;

- механическая обработка бочек валка;

- механическая и термическая обработка полуосей;

- запрессовка полуосей с торцев бочки;

- окончательная механообработка валка;

- балансировка валка;

- нарезка рифлей или нанесение микрошероховатости на поверхности валков.

 

5.1.1 Плавка металла для получения двухслойной бочки валка

Плавка металла поверхностного рабочего слоя валка производится в индукционной тигельной печи промышленной частоты ИCT-0.4 предназначенной для получения жидкого литейного чугуна, как серого, так и легированного.

Печь обеспечивает интенсивное перемешивание металла с получением однородного химического состава и низкого угара элементов.

В качестве шихтовых материалов применяются:

- чушковый чугун по ГОСТ 805-80 марок Ш, П2, ПЛ1, ПЛ2;

- стальной лом, соответствующий ГОСТ 2787-86 марок 1А и 2А;

- лом (бой) валков из легированного чугуна;

- отходы и лом серого чугуна;

- ферросплавы и лигатуры для легирования и модифицирования чугуна: ферросилиций ФС75 ГОСТ 1415-93, ферромарганец ФМн 70-78 ГОСТ 4755-79, феррофосфор ФФ 14-18 по ТУ 14-5-72-80, феррохром ФХ 650-800А ГОСТ 4557-79, никель металлический Н-3, Н-4 ГОСТ 849-70.

При плавлении металлошихты в печи происходит угар и потери элементов, входящих в ее состав. Угар основных элементов в печи с кислой футеровкой в % от массы элемента в шихте составляет:

 

Углерод                   Кремний        Марганец       Хром

3-5                               10-15                8-10           до 10

 

Общий угар при плавке чугуна в печи ИCT-0.4 не превышает 5-10% от массы шихты.

Все загружаемые в печь материалы должны быть сухими.

Загрузка печи проводится так, чтобы тигель был плотно заполнен шихтой, что позволяет сократить длительность плавки, обеспечить меньшую окисляемость металла, уменьшить износ тигля и потери электроэнергии.

После полного расплавления шихты при температуре металла в печи 1400°С производится отбор пробы на химанализ и производится доводка состава металла добавлением необходимого количества стали и ферросплавов.

Через 25...30 мин после присадки стали и ферросплавов производится отбор второй пробы на химанализ.

После получения результатов второго химического анализа производится корректировка состава присадкой ферросплавов в печь.

Химический состав базового металла на выпуске из печи должен соответствовать:

 

С = 3,2...3,4%, Si = 0,60...0,70%, Mn = 0,40...0,70%, P = 0,5...0,6%, S < 0,10%, Cr = 0,40...0,60%, Ni = 0,80...1,0%, Mo = 0,1...0,3%.

 

При температуре 1470°С ± 10°С производится отливка технологической пробы.

Технологическая проба должна быть полностью светлой без графитовых включений.

После подготовки металла согласно заданного химического состава производится его выпуск в подготовленный ковш необходимой емкости.

 

5.1.2 Отливка двухслойных заготовок бочек валков на центробежной машине

Основным агрегатом для получения двухслойных бочек мелющего валка является центробежная машина с горизонтальной осью вращения формы, позволяющая отливать валки с бочкой диаметром до 0,5 м и длиной до 2,0 м.

Процесс отливки заготовок бочек мелющих валков на центробежной машине включает ряд подготовительных операций, от тщательности которых зависит качество будущего изделия.

Основными из этих операций являются следующие:

- сборка формы и заливочного устройства;

- заливка металла в установку центробежного литья. 5.1.2.1. Сборка формы и заливочного устройства

Сборка формы заключается в монтаже изложницы с двух ее торцев крышками. Изложница очищается металлической щеткой от остатков теплоизоляции и устанавливается на сборочную плиту, с предварительно очищенными посадочными местами, на которые устанавливается крышка.

Крышка закрепляется к изложнице клиньями.

После установки крышек изложница укладывается в контейнер для сушки и подогрева до 220.. .230°С

Подогретая изложница устанавливается на центробежную машину, после чего в нее вводится теплоизоляционная смесь при вращении с помощью специального устройства - пескосыпа.

Облицовочная смесь равномерно распределяется в процессе засыпки во вращающейся форме, обеспечивая толщину слоя, равную 0,002 м.

Для облицовки изложницы используется песчано-смоляная смесь (песок, смешанный со смолой) в следующей пропорции:

- 95% кварцевого песка марки КО 16;

- 5% связующей смолы сверх 100% типа СФП-011Л по ТУ 6-05-1370-90. Песчано-смоляная смесь наносится на внутреннюю поверхность

изложницы по ходу ее вращения при медленном повороте пескосыпа на 180°С и при частоте вращения формы 700 об/мин.

Продолжительность отверждения слоя смеси составляет 4 мин.

Заливочное устройство футеруется стандартными шамотными изделиями.

Концевая сифонная труба сбоку имеет прорезь длиной 200 мм и шириной 40 мм для обеспечения боковой заливки металла по ходу вращения формы.

Собранная воронка с подставкой окрашивается графитовой краской, сушится переносной горелкой, после чего заливочное устройство устанавливается на центробежную машину.

5.1.2.3 Заливка металла в установку центробежного литья

Температура металла перед выпуском из печи составляет 1480...1500°С

Выпуск металла осуществляется в подогретый до температуры 400°С поворотный ковш емкостью 1,0 т.

Перед заливкой металла берется проба на отбел. Величина отбела на пробе должна составлять 0,010...0,015 м.

Ковш с металлом с помощью крана подается к центробежной машине, счищается шлак с зеркала металла и при температуре 1350±10°С заливается через литниковую воронку в центробежную машину (рис. 5.1).

Продолжительность заливки металла рабочего слоя толщиной 0,04 м составляет 15 сек.

После выдержки продолжительностью 3 мин заливается второй слой металла из оставшегося в ковше чугуна, предварительно промодифицированного FeSi 75% из расчета получения содержания Si =1,5...1,7%.

Скорость заливки металла во вращающуюся форму составляет 160 н/сек.

После окончания процесса формирования бочки валка в форме производится поэтапное снижение частоты вращения изложницы с целью уменьшения вибрации машины до 800 об/мин, а затем до 400 об/мин через соответственно 13 и 14 мин с последующей остановкой вращения формы через 15 мин от начала заливки металла.

После перемещения защитного кожуха в нерабочее положение изложница извлекается из машины и устанавливается на стенд для окончательного остывания отливки.

При достижении на поверхности изложницы температуры Ю0...120°С производится разборка формы и извлечение отливки.

 

5.1.3 Разборка изложницы

Разборка изложницы производится при следующей последовательности операций:

- выбиваются клинья и снимаются обе крышки;

- изложница чалкой приподнимается над уровнем пола и отливка извлекается из изложницы;

- изложница укладывается на стенд для последующей сборки.

В соответствии с разработанной технологической документацией продолжительность изготовления одной заготовки бочки мелющего валка на центробежной машине составляет ~ 30 мин, включая продолжительность операции по установке формы на машину, перемещению защитного кожуха, нанесению теплоизоляционного покрытия, заливке металла, его кристаллизации во вращающейся форме, остановки формы, снятию крышки кожуха и извлечению заготовки из машины.

 

5.1.4 Механическая обработка бочек валка

После отливки бочка валка подвергается механической обработке для снятия припусков на внешней и торцевой поверхностях, вырезки темплета для оценки твердости и структуры металла, а также для расточки отверстий под запрессовку полуосей.

 

5.1.5 Механическая и термическая обработка полуосей

Заготовки полуосей изготавливают из стали 40Х по ГОСТ 4543-71, которые подвергаются термической обработке (закалка в масле при 840...860°С, отпуск при 560...570°С) для обеспечения твердости HRC 31...36.

Механическая обработка заготовки производится в соответствии с чертежом детали.

Запрессовка полуосей с торцев бочки

Полуоси запрессовываются в торцевые отверстия бочки в холодном состоянии на специальном прессе модели П6736 Одесского объединения «Прессмаш».

 

5.1.6 Окончательная механообработка валка

Окончательная механическая обработка мелющего валка состоит в шлифовке поверхности рабочего слоя бочки и посадочных поверхностей для установки в подшипниках согласно требованиям чертежа.

5.1.7 Балансировка валка

Балансировка валка осуществляется на специальном стенде, осуществляющим динамическую балансировку при скорости 7,67 сек".

Допускаемый дисбаланс у каждой из сторон бочки валка составляет 500 г-см.

 

5.1.8 Нарезка рифлей на поверхность рабочего слоя валков

Нарезка рифлей на поверхности бочки мелющего валка производится на специальном рифленарезном станке типа ТТ-43.

Микрошероховатость на рабочей поверхности мелющих валков, полученных по разработанной технологии, образуется в процессе их эксплуатации путем самовосстановления, благодаря рекомендованному химическому составу металла с повышенным содержанием фосфора (Р = 0,5...0,7%).

В этом случае валок для размольной системы помещается в мельницу без предварительной обработки в дробеструйной камере и в процессе помола приобретает микрошероховатую поверхность (рис. 5.3).

Такая технология позволяет сократить расходы на специальное оборудование для нанесения микрошероховатости на поверхность бочки валка и дополнительные трудозатраты.

Выво ды по V главе

 

1. Показано, что по предложенному технологическому процессу получения мелющих валков, внедренному на ООО «Литейном заводе им. Медведева» прокатных валков.

2. Показано, что на основании результатов, полученных в настоящей работе, спроектирована и изготовлена новая конструкция центробежной машины для получения биметаллических валков, которая эксплуатируется в настоящее время в промышленных условиях

 

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

 

В процессе разработки технологии получения биметаллических заготовок валков для пищевого машиностроения, выявлены следующие особенности их производства, оказавшие решающую роль в повышении надежности и долговечности литых изделий с дифференцированной структурой:

1. Установлено, что применение массивной изложницы с облицованным покрытием, соизмеримой с толщиной стенки отливки (~ 130 мм) взамен тонкостенной (~ 40 мм), позволило существенно повысить ее аккумулирующую способность, снизить температурный перепад по отношению к отливке, повысить изотропность свойств рабочего слоя валка, полностью исключив появление дефектов в виде трещин.

2. Показано, что при заливке второго металла в период достижения на внутренней поверхности рабочего слоя средней температуры интервала ликвидус-солидус, можно обеспечить прочное сваривание металлов без употребления специального флюса.

3. Установлено, что при пульвербакелитовом покрытии толщиной 2,0 мм средняя скорость затвердевания металла рабочего слоя составляет 8 мм/мин и создаются условия для получения требуемой твердости и глубины отбела.

4. Выявлено, что при частоте вращения формы, которая соответствует значению гравитационного коэффициента К = 100 на внутренней поверхности заливаемого слоя металла, создаются условия для повышения физико-механических свойств заготовки вследствие ускоренного выравнивания угловых скоростей металла и изложницы.

5. Установлено, что применение заливочного устройства с боковой подачей жидкого чугуна по ходу вращения формы, сокращающей на 20...25% период вовлечения во вращение слоя металла до частоты вращения формы по сравнению с продольной заливкой, обеспечивает получение отливок с более однородной структурой и предотвращает появление окисных пленок в металле, спаев и других дефектов.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бутковский В.А., Мерко А.И., Мельников Е.М. Технология зерноперерабатывающих производств. - М.: Колос, 1999. - 472 с.

2. Косов И.П. Состояние и перспективы развития мукомольно-крупяной промышленности России. - В сб.: Машиностроители – предприятиям хлебопродуктов. - М.: ИГШ, 2001. - с. 10... 14.

3. Бутковский В.А., Птушкина Г.Е. Технологическое оборудование мукомольного производства. - М.: ГП Журнал «Хлебопродукты», 1999. -208 с.

4. Зотьев А.И., Аронов А.Г., Петрухин И.П. Современные средства размола зерна. - М.: Колос, 1982. - 140 с.

5. Юкиш А.Е. Предприятиям хлебопродуктов - современное оборудование. - В сб.: Машиностроители — предприятиям отрасли хлебопродуктов. -М.: МПА, 2002. - с. 7...8.

6. Демский А.Б., Птушкина Г.Е., Борискин М.А. Комплектное оборудование мукомольных заводов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 137 с.

7. Птушкина Г.Е., Товбин Л.И. Высокопроизводительное оборудование мукомольных заводов. - М.: ВО «Агропромиздат», 1987. - 190 с.

8. Соколов А.Я., Журавлев В.Д., Душин В.Н. и др. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна. - М.: Колос, 1984.-220 с.

9. Птушкин А.Т., Новицкий O.A. Автоматизация производственных процессов в отрасли хранения и переработки зерна.- М.: ВО «Агропромиздат», 1987. - 272

10. Бутковский В. А., Мельников Е.М. Технология мукомольного, крупяного и комбикормового производства. М.: ВО «Агропромиздат», 1989. - 199 с.

11. Кулак В.Г., Максимчук Б.М., Чакар А.П. Мукомольные заводы на комплектном оборудовании. - М.: Колос, 1984. — 95 с.

12. Будагьянц М.А., Карский В.Е. Литые прокатные валки. — М.: Металлургиздат, 1983.- 175 с.

13. Гималетдинов Р.Х. Производство прокатных валков из высококачественных чугунов. - М.: Полтекс, 2000. - 329

14. Стрижов Г.С, Карсский В.Е., Дорощенко П.П. и др. Центробежная отливка прокатных валков. - Литейное производство, № 4, 1969. —Филиппов А.С Разработка центробежного способа производства чугунных прокатных валков.

15. Гималетдинов Р.Х. Центробежная отливка крупнотоннажных прокатных валков. - Литейное производство, № 6,2000. - 37 с.

16. Мирзоян Г.С Исследование и разработка теоретических основ формирования и технологии производства крупногабаритных

17. Будагьянц Н.А. Исследование технологических параметров центробежной отливки валков. М.: Сталь, 1982. - С. 25...26.

18. Белай Г.Е., Белокопытов Г.М. Центробежное литье двухслойных валков. - Литейное производство, 1979. - С 33...34.

19. Рабинович Б.В. Введение в литейную гидравлику. - М.: Машиностроение, 1966.-423 с.

20. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. - М.: Наука, 1970. - 904 с.

21. Цветненко К.У. Применение моделирования и метода подобия в центробежном литье. - Литейное производство, 1962, № 7. - 45 с.

22. Вейник В.И. Теория затвердевания отливки. - М.: Машгиз, 1962. -433

23. Глаголев В.А. Геометрические методы количественного анализа агрегатов под микроскопом. - Львов: Наука, 1960. - 264 с.

24. Гусятинская Н.С Современное состояние метрологического обеспечения измерений твердости металлов методом упругого отскока бойка (по Шору). - М.: ВНИИКИ, 1980. - 40 с.

25. Щербинский В.Г., Артемьев С.А., Самедов Я.Ю. Новые средства ультразвуковой дефектоскопии металлопродукции и оборудования. — Металлург, № 10, 2002. - С. 44...47.

26. Машиностроение. Энциклопедия, под ред. Фролова К.В. Том 11-12. -М.: «Машиностроение», 2001. - 784 с.

27. Баландин Г.Ф. Основы теории формирования отливки. 4.1. - М.: «Машиностроение», 1979.-325 с.

28. Куманин И.Б. Литейные свойства сплавов. - Литейное производство, 1980,№2.-С3...6.

29. Беляков А.И., Петров Л.А., Жуков А.А. и др. Интеллектуальная система термографического анализа контроля качества литейных сплавов. -Литейное производство, № 10, 1999. - С. 28...29.

30. Беляков А.И., Петров Л.А., Долбенко Е.Т. и др. Термографический анализ валкового чугуна. - Труды пятого съезда литейщиков России. М.,21...25мая,2001.-С397...400.

31. Мирзоян А.Г. Формирование двухслойных мелющих валков в поле центробежных сил. Изобретатели - машиностроению, 2005, № 6. — с. 30...31.

32. Левин М.М., Каменев А.Ф. Ускоренное охлаждение крупногабаритных центробежнолитых заготовок. - В книге: Тепловые процессы в отливках и формах.-М.: Наука, 1972.-С. 135... 138.

33. Технические условия «Валки мукомольные» ТУ 14-2-241-76, МЧМ СССР, 1979.-5 с.

34. Специальные способы литья. Справочник под общ. ред. Ефимова В.А. — М.: Машиностроение, 1991.-436 с.

35. Руденко А.Б., Серебро B.C. Литье в облицованный кокиль. - М.: Машиностроение, 1987. - 184 с.

36. Справочник по чугунному литью. Под редакцией Гиршовича Н.Г. - Л.: Машиностроение, 1978. - 758 с.

37. Мирзоян А.Г. Влияние скорости затвердевания на качество центробежнолитых мелющих валков. - Литейное производство, 2005, №8.-9с.

38. Цветненко К.У. Расчет скорости вращения формы при центробежной отливке трубных заготовок. - Литейное производство, 1970, № 4. -С. 41...42.

39. Гималетдинов Р.Х., Мирзоян А.Г. Центробежное литье биметаллических бочек мукомольных валков. - Литейное производство, 2003, № 11.-С 34...36.

40. Семенов П.В., Тиняков В.Г., Мирзоян А.Г. Производство двухслойных заготовок. Изобретатели - машиностроению, 1997, № 1. - С. 21.. .22.

41. Александров Н.Н., Иванов Е.В., Куликов В.И., Смирнов И.В. Центробежная отливка двухслойных бандажей валков среднеходных размольных мельниц. -В кн.: Повышение эффективности производства и качества чугунных и стальных отливок. - Л.: ЛДНТП, 1982. -С 44...46.

42. Александров Н.Н., Смирнов И.В. Прогрессивная технология производства отливок бандажей углеразмольных мельниц для теплоэнергетики. - В кн.: Энерго- и ресурсосберегающие технологические процессы в литейном производстве. - Красноярск, 1986.-С 40...42.

43. Александров Н.Н., Слепнев Г.М. Исследование влияния технологических параметров литья на качество центробежнолитых биметаллических заготовок. - В кн.: Теория и практика получения биметаллических и многослойных отливок и заготовок. - Киев: Науковадумка, 1978.-С 107

44. Гималетдинов Р.Х., Копьев А.В., Мирзоян А.Г. и др. Разработка технологии получения двухслойных мукомольных валков. - Сб. науч. тр. «Литейное производство сегодня и завтра», вып. 3. - СП., 2000. -125 с.

45. Казанцев А.Г., Мирзоян А.Г. Методы оптимизации рабочего профиля
валков вальцовочных машин. - Изобретатели - машиностроению, 1999

46. Гималетдинов Р.Х., Копьев А.В., Мирзоян А.Г. Двухслойные вальцы для мукомольной промышленности. - Труды пятого съезда литейщиков России. - М., 2001. - С 103... 106.

47. Гималетдинов Р.Х., Павлов СП., Капустина Л.С, Мирзоян А.Г. Центробежное литье биметаллических бочек мукомольных валков. -Литейное производство, 2003, № 4. - С. 34...36.

48. Гималетдинов Р.Х., Капустина Л.С, Мирзоян А.Г. Особенности производства мельничных валков для пищевой промышленности. -Технология металлов, 2004, с. 10. - С 46...47.

49. Белай Г.Е., Белокопытов Г.М. Влияние частоты вращения формы на кристаллизацию рабочего слоя центробежнолитых валков. -Металлургическая и горнорудная промышленность, 1982, № 1. -С 33...35.

50. Миляев В.Н., Поручиков Ю.П. Выбор гравитационного коэффициента при центробежном литье. - Литейное производство, 1974, № 4. -С 41...42.