10万高锰钢大型锤头设计.docxVIP

10万高锰钢大型锤头设计 一家公司委托我院进行年产1.10万吨高锰钢铸铁的铸造车间方案设计。设计从国情和厂情出发, 充分考虑国内外技术发展趋势, 采用先进的、可靠的适用技术, 从炉料和造型材料的准备, 到熔化、型砂、造型、制芯、浇注、落砂、清理、热处理等工艺过程的监控与铸件质量的检测, 物料运输有较高机械化水平、环保和工业卫生达到国内先进水平, 设计建成一个具有国内先进水平的、中批生产的铸钢车间。 1 工艺与主要设备的选择 1.1 铸件材质及尺寸 年产10 000 t高锰钢铸件大型锤头, 铸件材质:ZGMn13, 铸件外形尺寸 (L×W×H) :952 mm× 693 mm×140 mm, 铸件单重:473 kg。 1.2 年工作7d 设计采用两班平行工作制 , 每周工作6 d , 全年工作303 d ; 设备年时基数 : 4 550 h, 工人年时基数:2 130 h。 1.3 主要工艺描述 1.3.1 钢液的制备及精制 熔化采用三相电弧炉熔炼加炉外精炼工艺。 三相电弧炉广泛用于铸钢车间钢液的熔炼。电弧炉炼钢能有效的脱氧、脱硫、去除钢液中的非金属夹杂物且合金元素烧损小等优点。 高锰钢的熔炼采用三相碱性电弧炉, 熔炼工艺采用不氧化法。合金和合金钢的返回料随同其它炉料一起在装料时加入。由于没有钢的氧化过程, 因而尽可能的保留钢液中的合金元素, 用电也比较省。主要缺点是不能有效的脱磷, 不能靠钢液的沸腾消除钢液中的气体和非金属夹杂物。 为了保证钢液质量, 应严格控制炉料的配料, 使炉料的配合成分尽量接近钢的目标成分, 同时要净化钢液;炉料力求清洁干燥, 无锈无油, 必须是符合要求的炉料。 本设计选用HX-5电弧炉 额定容量:5 t, 装料量:7.5 t, 钢液容量:5 t～12 t, 不吹氧时熔炼时间:2.5 h/炉, 配备4 000 kVA变压器。根据某公司提供的高锰钢铸件工艺成品率55 %计算全年需钢水量:10 000÷0.55=18 181 t 电弧炉台数计算:18 181×1.2÷ (3×4 550) =1.60台。式中1.2为金属液需要量不平衡系数, 3为电弧炉的小时生产率。 设计选用2台HX-5电弧炉, 负荷率为80 %。HX-5电弧炉采用底开容器加料, 在炉料跨配好料, 通过过跨电动平车送至熔炼跨, 然后加至电弧炉内, 每次加料量5 t;电弧炉的除尘设计采用移动式密闭罩和屋顶排烟罩相结合的方式。两台电弧炉的钢水倾倒入15 t精炼包内, 然后进钢包精炼炉精炼。 炉外精炼选用LF-15钢包精炼炉, 精炼时间约30 min, 精炼炉的除尘设计采用侧吸罩的方式。炉外精炼的作用是把电弧炉内的初钢液移到炉外的精炼装置中, 继续完成某些必要的精炼任务, 达到去除气体、排除杂质、脱碳、降低硫、磷含量, 调整钢液温度及成分均匀化, 创造高质量铸件出口的需要。 炉外精炼还可以提高初炼炉的生产率, 把电炉变压器处于低负荷状态的操作移到炉外的精炼炉装置中进行, 电炉的熔化率可提高25 %。 1.3.2 砂箱设计和制作 生产的大型锤头属于板状类厚大铸件, 特别适合于V法真空密封造型工艺, 以下简称为V法造型。V法造型是用单一的干砂 (不加水、粘结剂及任何附加物) 作为型砂, 造型时, 用塑料薄膜经加热后在带有通气眼和抽气装置的模样上覆膜成型, 填砂振实密封砂箱, 依靠真空泵抽出型内空气, 造成铸型内外的压力差, 使干砂紧实, 以形成所需要的型腔, 合箱后, 在抽真空状态下等待浇注。这是一种物理造型方法, 亦被人称之为“第三代造型方法”。 造型线计算如下: 根据大型锤头的外形尺寸、生产锤头时一箱两件 , 则全年型数为10 570箱 , 生产率为10 570÷4 550=2.32 箱/h, 最终确定砂箱尺寸为2 400×1 600×400/400 (mm) , 设计生产率:5箱/h。造型线的生产能力有一定富余。 该V法造型生产线采用1台双组三工位穿梭振动小车式造型主机, 分别造上、下型, 首先在加砂斗外覆膜工位进行覆膜、放置浇冒口、人工喷涂料烘干, 吊入空砂箱, 砂箱就位;第二, 小车移入加砂工位加砂振实;第三, 小车移至起模工位刮平、覆背膜, 使用吊车上的真空管路接入真空, 起模机构顶升起模。 生产线配备砂箱的翻转装置, 下箱翻箱检查后采用吊车运至浇注区, 放在已就位的浇注底板 (放在地面上) , 然后人工下芯;上箱经检查处理后由人工配合吊车完成合箱, 人工上砂箱加紧装置锁紧。上、下箱在吊运过程中均保持真空状态, 转运过程中抽真空采用吊车自带的真空系统。 采用15 t精炼包吊车浇注, 浇注区配备测温仪。 铸件在砂型中冷却约20 h, 设计时留有足够的周转场地。 砂箱解除真空后连同浇注底板通过吊车吊运至落砂处开箱落砂。落砂后的铸件通过过跨平车运