ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Освоено производство отливок из высокопрочного чугуна. Сортамент включает отливки массой от 15 т до 6-36 кг, толщиной стенок от 4-7 до 280 мм из чугуна марки от ВЧ35 до ВЧ50 по ГОСТ 7293-85.

Холодильники доменной печи.Отливки имеют форму параллелепипеда. В рабочую поверхность влиты торцами нормальные шамотные кирпичи, внутри расположены стальные трубы диаметром 54 мм с толщиной стенки 10 мм. Масса отливок около 2 тонн. Требовалось получить в приливной пробе толщиной 70 мм чугун ВЧ40 с относительным удлинением не менее 10%.

Формовка - в парных опоках на пескомете, заливка - в сухие формы. Плавка осуществлялась в ИЧТ-10, шихта - жидкий передельный чугун, стальная обрезь; модификатор - магниевая лигатура типа ЖКМК, %:mg -6и 9, Са - 12…20. Лигатура фракции 5-25 мм подавалась на струю при выпуске чугуна из печи из специального лотка. Его реконструкция позволяет синхронизировать подачу лигатуры со скоростью заполнения ковша. Причём, подача лигатуры начинается после заполнения 20-25 % объема ковша, а заканчивается после заполнения 70-75% объема.

Несмотря на высокую температуру металла перед выпуском, равную 1400-1420°С, лигатура «срабатывала» не полностью, усвоение магния из лигатуры увеличилось с 16-19% до 20-25%. В связи с этим расход ЖКМК снизился с 40 до 35 кг/т при сохранении остаточного содержания магния в чугуне отливок 0,04-0,06%.

Сначала в соответствии с рекомендациями ГОСТ 7293-85 стремились получить в отливках около, %: С - 3,0;si- 2,0;mn -0,5.Предел прочности при растяжении (s_в)по приливной пробе составлял 440-550 МПа, относительное удлинение(d)- 3-7%.Холодильники подвергли термообработке: нагрев до 720°С, выдержка - 2 ч, охлаждение с печью до 500°С, затем - на воздухе. После этого относительное удлинение увеличилось на 2-5 %, но все ещё было недостаточным. Для решения проблемы исключили из шихты стальную обрезь и ферромарганец. В результате химический состав отливок изменился, %: С - 3,6-3,9;si- 2,5-2,8;mn -Ј0,3.Это позволило после термообработки стабильно получать относительное удлинениебольше 10 % при пределе прочности при растяженииі400МПа.

Плиты.Материал - ВЧЗ5,относительное удлинение не регламентировано, масса - 15 т, габаритные размеры - 3000х3000х280 мм. С учётом большой металлоемкости формы (около 17 т), выплавку чугуна вели в двух ИЧТ (по 8 т в каждой). Модификатор и способ модифицирования те же. Сначала выпускали металл из первой печи, счищали с ковша шлак, наезжали на воронку отводного желоба, подводившего расплав в форму с расстояния 5 м, но лить не начинали. Затем выпускали чугун из второй печи, доливали ковш 1,5-2,0 т жидкого передельного чугуна и счищали с него шлак. В этот момент начинали заполнение формы первым ковшом (через 15 мин после модифицирования). Через 4-5 мин после начала заполнения формы в нее через стояк подавали чугун из второго ковша - через 10 мин выпуска в него металла из печи. Заливку формы вели в течение 7-8 мин.

Керновая проба с глубины отливки 170 мм показала следующее: графит компактной формы, до 40 % шаровидного; металлическая основа - феррит:s_в- 370МПа,s_т- 270 МПа,d- 3,1 %,НВ 141; химический состав, %: С - 3,13;si- 1,9;mn- 0,5;s- 0,009;Р - 0,064. При сгорании плиты стружка завивалась. По прочностным свойствам чугун соответствует ВЧ35.

Изложницы.С использованием ЖКМК и шпата отлили партию глуходонных уширенных вверх изложниц для сифонной разливки слитков из квадратного сечения массой 600 кг. Толщина стенок изложницы вверху 108 мм, внизу - 172 мм, высота изложницы - 890 мм, масса - 1500 кг. Условия модифицирования - те же. Химический состав металла в отливке толщиной 70 мм, %: С - 3,3-3,8;si- 2,4-2,7;mn- 0,3-0,6;mg- 0,03-0,07.Прочностные свойства соответствовали ВЧ40.

Позднее отлили партию более крупных глуходонных квадратных изложниц с применением силикомагниевой лигатуры ФСМг 7 и 9. Высота изложниц 1550 мм, толщина стенок - 98 мм, масса - 2,5 т. Химический состав был в тех же пределах, расход лигатуры без плавикового шпата снизили до 25 кг/т. В структуре приливной пробы преобладал графит шаровидной формы и феррит, механические свойства соответствовали ВЧ40.

Наибольшие сложности возникли при освоении производства люков канализационных и смотровых колодцев, а также сливных решеток в соответствии с европейским стандартомen124.Люк представляет собой комплект из рамы и крыши (решетки), отливаемых из ВЧ. Люки имеют группы по размерам сечения рамы в свету и классы, характеризующие предельные нагрузки давления, которые должен выдержать люк в сборе. В настоящее время освоено производство люков следующих групп, мм: 300х300, 400х400; в каждой группе - классы В125 (12,5т), С250 (25т) и Д400 (40т), всего 18 модификаций. Толщина стенок и рёбер отливок колеблется от 4 до 14 мм, точность размеров±1 мм.

На первом этапе решен принципиальный вопрос - возможность выплавки и модифицирования небольших порций высокопрочного чугуна. Это определялось габаритами отливок люков и их массой (от 6 до 36 кг). Имеющиеся в фасонно-литейном цехе (ФЛЦ) формовочные встряхивающие машины модели 254 имели опоки размером 700х800 мм, в которых размещалась только одна отливка. Чтобы сохранить эффект модифицирования, длительность разливки не должна превышать 10 мин, при этом можно залить 10-14 форм. Средняя металлоёмкость форм - около 40 кг. С учётом 200 кг запаса масса выпускаемого металла должна быть 600-700 кг. Плавильных агрегатов с такой или близкой емкостью в стале- и чугунолитейных отделениях не было, все печи имели значительно большую емкость.

Поэтому было принято решение вести плавку на твердой шихте в индукционной печи ИЛТ-1 для плавки медных сплавов в цветолитейном отделении (ЦЛО) ФЛЦ. Для увеличения тепловой нагрузки в период плавления в тигель специальной горелкой подавали газовоздушный факел. Длительность расплавления шихты составляет около 4 ч. С учётом отбора пробы на химический анализ, ожидания анализа, внесения необходимых ферросплавов и нагрева расплава до 1420-1430°С длительность плавки составляет около 6 ч. После перехода на двух-, а затем и трехсменный режим работы плавку ведут с оставлением в печи после выпуска около 200 кг расплава. После разливки в печь сливают остаток чугуна, догружают ее твердым передельным чугуном и плавка продолжается. Длительность плавки сократилась до 2,5 ч.

На втором этапе отрабатывали получение размерной точности отливок. При проведении опытных плавок было определено, что машина модели 254 не обеспечивает необходимой степени уплотнения. Это приводило к отклонениям по размерам, особенно в толщине плоской поверхности крышек, к большому пригару и подрыву болванов, высота которых при толщине стенок отливки 7-14 мм составляет 40-60 мм. Поэтому в ЦЛО ФЛЦ установлены две формовочные машины модели 265 -встряхивающие с допрессовкой. Кроме того, в состав формовочной смеси стали добавлять 5% литейного графита ГЛЗ, а формы припыливать тальком. Это позволило снизить пригар и повысить размерную точность отливок.

Проведено около 120 опытных плавок, на которых отрабатывались и перечисленные параметры, и химический состав металла, и технология модифицирования. Причиной была нестабильность результатов испытаний люков давлением, вызванная главным образом, усадочными дефектами в крестообразных сочленениях рёбер и утяжинами под ними на лицевой поверхности крышек, а также отбелом в тонких сечениях.

Стабильность результатов испытаний была достигнута при выполнении следующего технологического процесса. Расплав нагревается до 1420…1430°С и выпускается в ковш емкостью 1 т. На струю при выпуске подают ФСМг7 или 9 в количестве 23-25 кг т. Для вторичного инокулирующего модифицирования на дно ковша засыпают 4 кг ФС45 фракции 10-15 мм. Химический состав металла отливок, %: С - 3,7-3,9;si- 2,8-3,3;МnЈ0-3,s- 0,009-0,014;Р - 0,043-О,-107;mg- 0,034-0-072.Механические свойства 14 мм цилиндрического образца, вырезанного из клиновой пробы с толщиной клина 25 мм:s_в-440 МПа и выше;s_т- 300МПа и выше;d- 8-20%; НВ 170-230.

В период освоения наряду с технологическими задачами решались и организационные проблемы: размещение производства ВЧ в ЦЛО ФЛЦ с сохранением производства цветного литья, замена формовочных машин и организация трехсменного режима работы. Следует отметить производство и ремонт большого количества моделей, изготовление необходимого оборудования и проведение сдаточных испытанийлюков давлением, их окраску и упаковку. В условиях действующегопроизводства организован участок финишных операций для специфических отливок, производимых крупными сериями. Проводятся мероприятия по механизации производства.