Құю цехын жобалау

1 Құю цехын жобалау

 

1.1 Тапсырманы талдау  және жобалауда пайдаланылатын  негізгі мәліметтер

 

Тапсырмадағы берілген жобаның тақырыбы Қарағанды құю зауыты «Қазақмыс» корпорациясының жағдайында қуаттылығы жылына 5 мың тонна болат құю сериялық өндіріс бөлімінің жобасы.

Корпорация «Қазақмыс» өнеркәсібінің тағайындауы бойынша  болатты құймалар өндіреді, құйма  салмағы 0,5 кг-нан 5 тоннаға дейін, сонымен  қатар құм қалыптарға сәндік құю, қолмен және машинамен қалыптау  түрлері жатады.

Жобаланушы цех өндірісі габариттік өлшемдері 48000х90000 м² және биіктігі 10,0 м ғимараттарда орналасқан.

Жұмыс режимі – екі  ауысымды, 8сағ/ауысым, ал жылына 254 күн. Жоспардағы  барынша жарамды құюдың қуаттылығы жылына 5000 тонна.

Өндірістің технологиялық  процесі келесі сатылардан тұрады:

• Қабылдау, сақтау және шихталық материалдарды дайындау;
• Қалыптау және өзекше құрамдарын дайындау;
• Өзекше және қалыпты әзірлеу;
• Құю, суыту және құймаларды қағымдау;
• Құйманы тазалау;
• Құйманы термоөңдеу;
• Дайын өнімдерді қабылдау және құйма ақауын жөндеу;
• Өндірістегі қалдықтарды қайтадан өңдеу (өндірістегі меншікті қайтарым, ақау).

Біздің алдында қарастырғанымыз  өндірістің технологиялық процесі  болса, онымен паралелль өндірістің бөлімшелері болады:

• Шихта қоймасы;
• Балқыту бөлімшесі;
• Өзекше бөлімшесі;
• Қоспа дайындау бөлімшесі;
• Құю-қалыптау бөлімшесі
• Термоөңдеу бөлімшесі;

Осы бөлімшелер, құю цехының  жоспары мен қимасының сызбалары            А1 форматының 1 және 2 – ші беттерінде көрсетілген.

Жобалау үшін қажетті  негізгі цех өндіріс қуаттылығының  көрсеткіштері жылдық бағдарламада келтірілген, онда бес құйма қарастырылған. 1.1 кестеде көрсетілген.

 

 

 

1.1 кесте 

Дәл бағдарламасы

 

Құймалар атауы	Металл Маркасы	Құйма массасы, кг	Жылдық бағдарламаға қажетті жылдық құйма
			%	т	дана
Жартылай муфта Қысқышты   қапсырма Аунақша Жұлдыз Шектегіш	Болат 45Л   Болат 35Л-II Болат 35Л Болат 35ХГСЛ Болат 35Л	7.4 8 20.8 20.4 26.5	20 30 10 10 30	1000 1500 500 500 1500	135135 187500 24038 24510 56604
Жиыны		83.1	100	5000	427787

 

 

1.2 Балқыту бөлімшесі

 

Қазіргі кезде машина жасау өндірістерінде болатты балқыту үшін негізінен бірнеше балқыту пештерін қарастыруға болады:

1. Электр доғалы пеш қышқылды және негізгі футеровкасымен;
2. Мартенді пеш қышқылды және негізгі футеровкасымен;
3. Индукциялық пеш және тигельді шахтасымен;
4. Конвертер қышқыл үрлеу бүйірімен және негізгі футеровкасымен.

Болат дегеніміз –  құрамында 2,14 %-ке дейін көміртегі, аз мөлшерде S, P және  Cr, Ni, V, Ti сияқты легірлеуші элементтері бар күрделі қорытпа. Оның сұр шойыннан негізгі айырмашылығы құрамында көміртегі мен зиянды қоспалардың аз болуында.

Химиялық құрамы бойынша  болат шойыннан көміртектің, күкірт пен фосфордың аз мөлшерімен, кремнийдің, марганецтің және басқа элементтердің  берілген (аз немесе көп) мөлшерімен өзгешеленеді.Сұйық металда (қорытпада) темір оксиді қанша көп болған сайын қоспалар жылдамырақ тотықтанады. Қоспалардың тотықтануын жылдамдату үшін болат ерітілетін (қорытылатын) пешке темір рудалары, отқабыршықтар, агломераттар қосады. Сонымен қоспалардың көбісі темір оксидінің оттегісімен тотықтанады.

Қорытудың бас кезінде, металдың температурасы төмен жағдайда, кремний, фосфор, марганец қарқынды түрде  тотықтанып жылу бөліп шығарады, ал көміртегі тек жоғарғы температурада  қарқынды тотықтанады.

Болат қорыту пешінде  шихта ерігеннен кейін екі  бірікпейтін орта пайда болады: сұйық металл мен қож. Металл мен қож олардың әр түрлі тығыздығына байланысты бөлініп тұрады [1].

Қазіргі жағдайда болатты  қорыту үшін негізгі материалдарға  саналатындар: қайта балқытылатын шойын, скрап (прокаттың, соғудың, штамптаудың, болатты механикалық өңдеудің қалдықтары, жарамсыз болат бұйымдар мен бөлшектер) және ферроқорытпалар; флюстер (СаСО₃) мен тотықтырғыш қоспалар (темір рудасы); отын (кокс немесе колошникті газ, табиғи газ, мазут).

Болатты электр пештерінде балқыту  үшін электр энергиясы қолданылады. Болатты алғанда, әр түрлі элементтердің (көміртектің, марганецтің, күкірттің, фосфордың ж.б.) артық мөлшерін балқымадан кетіру әдістеріне байланысты металлургиялық процестер қышқылды және негізді болып бөлінеді.

Қышқылды  процестер темірді, кремнийді, марганецті тотықтандырып және көп мөлшерде SіO₂ бар қышқыл шлак пайда болуын қамтамасыз етеді.. Негізді процестер балқымадан зиянды қоспаларды флюстер (известняк СаСО₃) кіргізу арқылы кетіруге мүмкіндік береді, нәтижесінде олар кальций фосфаты Р₂О₅(4СаО және күкіртті кальций СаS) түрінде шлакқа ауысады.

Электрлі болат балқыту процесі - болатты доғалы электрлі немесе индукциялық пештерде алу процесі. Ол мартен мен конвертер тәсілдерімен салыстырғанда әжептеуір жетілдірілген болып саналады, өйткені электр тоғының өлшемдерін өзгерту жылулық тәртібін жеңіл реттеуге мүмкіндік береді. Балқытудың жоғарғы температурасы (2000⁰С дейінгі) металдан фосфор мен күкіртті ең толық кетіру үшін жоғары негізді қождарды қолдануды қамтамасыз етеді. Тотықтандыратын ортаның жоқтығы жақсы қышқылсыздандырылған жоғары сапалы көміртекті және легірленген, тоттанбайтын, қызуға берік конструкциялық болаттар мен қорытпаларды алуға мүмкіндік туғызады [3].

Электр доғасымен балқыту тоттанбайтын жоғары сапалы конструкциялық болаттардың өндірісі үшін көптен-көп кең таралған. Бұл тәсілге жататындар: негізді және қышқылды доға пештері, вакуумдық доғалы, электрлі-шлактық доғалы және плазмалық доғалы.

Осы факторларды ескере отырып, осы дипломдық жобада «Қазақмыс» құю цехында пайдаланған айнымалы электр доғалы пешті әдебиет мәліметінен тұрақты токты электр доғалы пешіне ауыстырамыз. Бұл тұрақты токты ЭДП-і соңғы жылдары шыққан жаңа пештердің бірі болып табылады. Тұрақты токты ЭДП-ның айнымалы токты ЭДП-ден көптеген артықшылықтары, тиімділігі және айырмашылықтары бар [2].

Жобада балқыту бөлімі құю цехының жобасында шихта  бөлімінен кейін жеке аралықта орналасқан.

Балқыту бөлімшесін жобалау  үшін жылдық бағдарламаға қажетті сұйық  металл шамасын анықтаймыз. Балқыту  бөліміндегі негізгі көрсеткіштерді 1.1-кесте бойынша реттейміз. Шығаратын құйма номенклатураларына сай 1.1-кестеде металл маркалары, құйма массасы, құю жүйелері массасы және бір құймаға қажет сұйық металл мәліметтері «Қазақмыс» зауытынан алынған. 

1. кесте

Балқыту бөлімінің бағдарламасы.

Құймалар атауы	Қорытпа маркасы	Құйма массасы, кг	Жылдық бағдарламаға қажет құймалардыњмөлшері		Құймалардың ақаулары			Ақауларды есептеумен құймалардың  жылдық саны		Құю жүйесі массасы (25%)		Жылдық бағдарла маға барлық құймалар мен құю  салмағы	Ағызба лар мен балқыту ақауы		Қалыптардағы сұйық метал-дың  жалпы шығы
										1 құйма	Жыл-дық шыға-рыма
		кг	Д	т	%	д	Т	д	Т	кг	т	т	%	т	т
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Жартылай муфта	Болат 45Л	7,4	135135	1000		6756	50	141891	1050	1,85	263	1313		13,13	1326
Қысқышт қапсырма	Болат 35Л-II	8	187500	1500		9375	75	196875	1575	2	393	1938		19,38	1957
Аунақша	Болат 35Л-I	20,8	2403	500	5	1202	25	25240	525	5,2	131	656	1,0	6,56	663
Жұлдыз	Болат35ХГСЛ	20,4	24510	500		1225	25	25735	525	5,1	131	656		6,56	663
Шектегіш	Болат 35Л	26,5	56604	1500		2830	75	59434	1575	6,63	394	1939		19,39	1958
Жиыны		83,1	427787	5000		82188	250	449175	5250	20,8	1312	6502		65	6567

 

1.3-кесте 

Металл төгу балансы

Жарамды құймалар		Құймалардың ақаулары		Құю жүйелер массасы		Ағызбалар мен балқыту ақауы			Сұйық металдың жалпы мөлшері		Кему  және қай-тымсыз шығындар		Қажет металл (төгу)
т	%	т	%	т	%	т	%	Т		%	%	Т	т	%
1	2	3	4	5	6	7	8	9		10	11	12	13	14
5000	73	250	3,6	1312	19	65	0,95	6567		95,5	4,5	296	6863	100

 

 

1.3кестеде металл төгу  баланысын анықтаймыз, ол бойынша  шикіқұрамның (металл төгудің) жалпы  жылдық мөлшері есептеледі. Бұл  кестеде көрсетілгендей қорытпа  маркалары бойынша анықтап есептейміз. Бұндағы кему және қайтымсыз  шығындар 4,5 % көлемінде [1] мәліметтерінен алынған. Бұл қорытпаларды балқыту осы цех жобасы бойынша тұрақты токты электр доғалы пеші пайдаланады. Осы пеште кему және қайтымсыз шығындар 6-6,5 % болса, тұрақты токты электр доғалы пешінде 3%-ті құрайды. Төгілген метал және құю кезіндегі ақаулар мәліметтерінен алынған [8].

Балқыту бөлімшелерін жобалағанда  шихтаны есептеп алу міндетті болып табылады, себебі ол шихталық материалдарға деген қажеттілікті анықтап, шихтаның есептеу коэффициентін  анықтайды.

Шихта материалдарының  сұраныс есебін 1.4 кестеде көрсетілгендей металл маркасына қандай материалдардың шығыны туралы көрсетілген [2]. Қорытпа маркасына қанша мөлшерде және қандай материалдар пайдаланатынын «Қазақмыс» құю цехының мәліметтері бойынша алынған.

 

1.4 кесте

Шихта материалдарына сұраныс есебі

 

Материал атауы	Қорытпа маркаларына  кететін шығын						Жалпы жылына
	Болат 45Л		Болат 35Л		Болат 35ХГСЛ
	%	Т	%	т	%	т	т
Қайта пайдаланатын шойын, П1	50	1100,15	45	1709,8	71,3	615,5	3425,45
Болат сынығы және меншікті қайтарым	23,5	517,1	23,5	892,9	23,5	202,9	1612,9
Болат сынығы	22,5	495,1	28	1063,86	-	-	1558,96
Ферромарганец ФМn70	2,5	55	2,5	94,99	1,5	12,95	162,94
Ферросилиций 45%, ФС65	1,5	33	1	37,1	2	17,3	87,4
Феррохром	-	-	-	-	1,7	14,7	14,7
Металл төгу	100	2200,3	100	3799,5	100	863,2	6863

 

Балқыту бөлімінде жұмыстарды қалыпты ұйымдастыру құятын шөміштердің  оңтайлы саны болмай мүмкін емес, олар құйманы қабылдап алу үшін, қысқа  уақытқа сақтау үшін, балқыманы орын ауыстырып, құю үшін қызмет  етеді.

Шөміштің орнын ауыстыру үшін сәйкесінше жүк көтеретін және көлік жабдықтары - электр жетегі бар монорельс, жүк көтеретін көпірлі крандар жобаланған. Болат балқытатын пештен металды шығару әдетте толық пештен дискретті жүзеге асады, сондықтан құятын шөміштің сыйымдылығы пештің сыйымдылығына тең қылып аламыз.