Лидер в области поставок промышленного оборудования
ООО «ШПИНЕЛЬ»
Юридический адрес: 53200, Украина, Днепропетровская область,
г. Никополь, ул. Гончара 3

Решения и пути модернизации литейного производства в Украине.

На сегодняшний день литейное производство является одним из передовых направлений промышленности Украины. Современное состояние и развитие экономики страны, в целом, а металлургии и машиностроения, в частности, предъявляет к литейному производству новые требования во всех его элементах. В настоящее время перед многими предприятиями стоит задача возрождения и модернизации литейного производства как отрасли промышленности на современном мировом уровне с использованием новейшего оборудования и передовых технологий, обеспечивающих повышение качества отливок. Такой путь прошли предприятия Турции, Польши, Китая, Бразилии, Болгарии, обеспечившие бурный рост экспорта отливок за последние годы.

Одни из наиболее физически изношенных и технологически устаревших звеньев в литейном производстве - смесеприготовительные и формовочные отделения, которые являются одними из важнейших компонентов производства наиболее распространенного метода литья – в одноразовую песчано-глинистую форму.

В результате проведенных исследований по разным данным 45-55% неустранимых дефектов литья возникают из-за низкого качества формовочной смеси, остальные причины могут возникнуть в процессе формовки. 

С ХIХ века и по настоящее время в смесеприготовительных отделениях используются смесители каткового типа. Они обрабатывают массу путем раздавливания слоя массы при накатывании на нее катков и путем растирания раздавленной массы  при проворачивании катков по поверхности днища чаши. Однако зачастую тих операций не достаточно для получения качественной формовочной смеси. Для разрыхления готовых формовочных смесей перед подачей её на формовку в линии смесеприготовления после катковых смесителей должен быть установлен аэратор.

В условиях производства сталкиваются с проблемой охлаждения отработанной горелой смеси, которая поступает с выбивки в среднем с температурой 80-120°С. Если горелую смесь не охладить до температуры в 45°С или до температуры, превышающей температуру в цехе не более чем на 15°С и приготовить из нее формовочную смесь, то еще до заливки металла влага испарится с поверхности формы, форма потеряет прочность и может осыпаться, что приведет к браку отливки.

В 1950-х годах были созданы первые интенсивные смесители, что позволило значительно улучшить качество формовочной смеси, а также снизить потребление материалов и электроэнергии. Сегодня многие предприятия по мере износа катковых смесителей проводят техническое перевооружение, заменяя катковые на интенсивные смесители безкаткового типа. 

Использование интенсивных смесителей позволяет уйти от отдельного агрегата для разрыхления и аэрации смеси. Такие смесители являются высокоэффективными смесителями, аэраторами и охладителями. Они обладают надежной конструкцией, высокой производительностью, низким энергопотреблением, соответствуют экологическим нормам и обеспечивают высокое качество приготовляемой формовочной смеси.

Всего в мире интенсивные смесители разрабатывают и поставляют менее 10 фирм. В Украине таким поставщиком является компания «ШПИНЕЛЬ» (г. Никополь).

Компания «ШПИНЕЛЬ», созданная как структурная единица на базе предприятия ВОЛЕВ-ИНВЕСТ, занимает одну из лидирующих позиций в области проектирования, переоснащения и модернизации литейного производства предприятий Украины, поставок формовочного литейного оборудования, систем приготовления формовочной смеси и автоматизации производственных процессов. Благодаря стараниям и усилиям руководителя, Кононовича Евгения Павловича, в компании собран штат высококвалифицированных, прошедших подготовку на заводах производителях специалистов, инженеров и конструкторов.

На сегодняшний день, являясь представителем крупнейших производителей литейного оборудования, таких как ОАО «Волковысский Машиностроительный Завод» (РБ) и P.P.P. «TECHNICAL» Sp. z o. o. (Польша), компания «ШПИНЕЛЬ» может предложить оборудование автоматизированных формовочных линий, широкий модельный ряд смесителей от традиционных каткового типа до современных интенсивных смесителей турбовихревого типа (ИСЛ) и интенсивных смесителей с вращающейся чашей.

Рассмотрим основные виды оборудования и их конструктивные особенности.

Смесители с вертикально вращающимися катками.  Катковые смесители являются наиболее распространенными на предприятиях Украины. Они имеют неподвижную чашу, траверсу с отвалами и два массивных гладких катка. Привод  через редуктор передает вращение на траверсу и катки, которые катятся по слою смешиваемого материала, загруженного в чашу, вокруг центрального вертикального вала и в тоже время, вращаясь вокруг собственной оси. При помощи плужков смешиваемый материал направляется под катки. Катки смонтированы на кривошипах таким образом, что при попадании  под них случайных твердых предметов могут приподниматься и пропускать последние.

Кривошипы катков имеют кронштейны с упорными регулирующими винтами, упирающимися в траверсу. Эти винты ограничивают величину минимального зазора между катками и дном чаши, что предотвращает дробление зерен песка.

Готовая смесь выбрасывается через разгрузочное окно в дне чаши, которое открывается и закрывается с помощью пневмоцилиндров и тяги. Такие смесители являются периодического действия. Песок, вода и глина загружаются в бегуны дозаторами. Продолжительность перемешивания порции смеси зависит от ее назначения и состава и составляет для единой формовочной – 2-4 мин., облицовочной – 2-9 мин. и стержневой – 2-10 мин.

Отличаясь меньшей стоимостью, такие смесители все же обеспечивают высокое качество перемешивания формовочных и стержневых смесей, однако их недостатком является невысокая производительность и недостаточная прочность выпускаемой смеси. Также одним из недостатков является налипание значительной массы смеси на поверхности катков и чаши вследствие испарения и конденсации воды при введении ее в неохлажденную горелую смесь.

Интенсивные смесители турбовихревого типа. Данный вид смесителей отличаются от смесителей других типов наличием двух независимых органов – активатора и высокоскоростной вихревой головки. Благодаря этому процесс смешивания происходит быстро (в разы и десятки раз быстрее по сравнению с традиционными — неинтенсивными смесителями), более качественно, с меньшим  энергопотреблением, с большей стабильностью свойств смеси от замеса к замесу.

Плужки активатора оснащены быстросменными ножами, рабочие кромки которых наплавлены твердосплавными пластинами. При вращении ножи высокоскоростного ротора вихревой головки захватывают отдельные порции смеси в поднимающейся к головке волне и распределяют смесь веерообразно по площади чаши, обеспечивая равномерное перемешивание всех компонентов смеси. Вращающийся активатор поднимает смесь наклонными плужками со дна чаши и перемещает ее волнами в зону работы  вихревой головки с частотой 100 волн в минуту.

Выгрузка готовой смеси происходит за счет вращающихся плужков активатора, которые поднимают смесь с днища чаши вверх и перемещают ее от центра чаши к  обечайке. При открытии двери пневмоцилиндром происходит быстрая выгрузка готового замеса (за 10-15 сек.).
Для снижения прилипания компонентов смеси, а также во избежание изнашивания обечайка и днище облицованы сменными защитными листами из нержавеющей стали.
При выгрузке происходит очистка внутренних поверхностей чаши от смеси. Она достигается благодаря работе нижних и боковых ножей плужков активатора установленных с минимальным зазором (1,0-1,5 мм) между днищем и обечайкой чаши. Благодаря этому на стенках и днище смесителя не происходит нарастание уплотненной смеси.

При использовании интенсивных смесителей обеспечивается высокое качество смеси по следующим параметрам:

- однородность состава, влажности и других технологических свойств в каждом замесе;

- отсутствие комьев за счет аэрации смеси при вращении ротора вихревой головки;

- высокая газопроницаемость смеси в результате более равномерного распределения глинистых частиц по поверхности зерен песка.

Интенсивные смесители с вращающейся чашей. Признанным лидером по качеству смесеприготовления и другим технологическим характеристикам является интенсивный смеситель с вращающейся чашей.

Интенсивные смесители с вращающейся чашей отличаются от интенсивных смесителей без вращения чаши отсутствием лопастного активатора, служащего для подъема смеси с днища чаши до уровня ножей вихревой головки и соответственно отсутствием сложного и тяжело нагруженного редуктора. В них использован процесс динамичного перемещения частиц формовочной массы, осуществляемый рабочими элементами: вращающейся чашей с наклонной осью вращения, одной или двух работающих на больших оборотах турбинах, а также узлом скребков. При этом потребляемая мощность, идущая на вращение рабочей чаши в 4-5 раз меньше, чем идущая на привод лопастного активатора, притом же диаметре чаши.

В литейной промышленности данный вид смесителей используют, главным образом, для приготовления синтетической формовочной массы, обладающей высокими повторяющимися технологическими параметрами. Использование интенсивных смесителей с вращающейся чашей для приготовления формовочной массы позволяет использовать в производственном процессе оборотную формовочную массу в количестве около 95-98%.

Процесс динамичного перемешивания бентонитовых формовочных масс, осуществляемый в смесителях работающей на больших оборотах турбиной (вихревой головкой), имеет своей целью получение однородной смеси, а также хорошего (адгезионного) соединения вяжущего вещества (смеси глины с водой) с поверхностью зёрен песочной основы. Во время перемешивания увлажнённой формовочной массы частицы глины приклеиваются к поверхности зёрен основы обычно в виде агломератов. Процесс перемешивания должен привести к деформации и измельчению этих агломератов до равномерного распределения вяжущего вещества на поверхности зёрен, а также активации нанесённого покрытия.

Интенсивные смесители турбовихревого типа и интенсивные смесители с вращающейся чашей характеризуются высокими эксплуатационными достоинствами и являются наиболее эффективными и экономичными.

Для выбора наиболее оптимального оборудования с учетом задач, поставленных Заказчиком, и его возможностей, на начальном этапе специалистами компании проводится тщательный аудит технологического процесса, на основании которого проводится выбор будущего оборудования.

Автоматические системы управления.

Для управления в автоматическом и наладочном режимах работой смесителя, дозаторов, системы измерения влажности и температуры смеси и других узлов, входящих в состав смесеприготовительного комплекса компания «ШПИНЕЛЬ» разрабатывает и внедряет автоматические системы управления (АСУ).

Система управления, как правило, оборудованы пультом управления, где установлены:

- сигнальная аппаратура, извещающая об аварийном выключении, отсутствии компонентов для приготовления формовочной массы и т. п.

- контрольно-измерительная аппаратура элементов, узлов системы приготовления масс;

- управляющая аппаратура, позволяющая вручную управлять работой всей станции приготовления, осуществление вручную всего цикла с сохранением необходимых взаимных блокировок, предохраняющих от повреждения механизмов;

- графическая операторская панель с цветным сенсорным экраном с установленной системой визуализации работы всей системы приготовления формовочных масс;

- система управления может быть оборудована коммуникационным модулем, делающим возможным дистанционный доступ к устройству в целях быстрого сервиса, а также регистрацию данных системой архивизации данных процесса.

Система управления обеспечивает:

- работу комплекса в автоматическом режиме;

- отражение на пульте управления положений исполнительных механизмов комплекса;

- выбор режима работы, включение-выключение в ручном и наладочном режиме всех механизмов с сигнализацией их положения;

- ввод при помощи органов управления с заданной влажности готовой смеси, величин жидких компонентов, технологических рецептов, временных установок, для коррекции циклограммы работы смесителя;

- учет и вывод количества израсходованных компонентов;

- автоматическую настройку веса дозы;

- отображение измеренных значений влажности и температуры;

- диагностику и аварийные сообщения о работе оборудования и выполнения процесса смесеприготовления.

Технологии импульсной формовки.

Литые заготовки, максимально приближенные по размерам, конфигурации, качеству поверхности и массе к готовым изделиям, позволяют не только уменьшить затраты на механическую обработку, но и повысить важнейшие показатели качества, конкурентоспособность, снизить их стоимость. Но возможности совершенствования конструкций таких отливок зависят от уровня развития литейных технологий.

Наиболее распространенный в Украине процесс изготовления форм на формовочных машинах с традиционным методом уплотнения смеси (встряхивание с до-прессовкой) перестал отвечать современным требованиям по производительности и качеству получаемых отливок. В процессе формовки особенно важным является равномерное уплотнение по всей форме, особенно в случае применения сложных моделей.

Проведенные анализы отдельных техник уплотнения показали, что наилучшие технологические результаты уплотнения форм достигаются современной и эффективной технологией уплотнения – импульсно-прессовой технологией. Технология уплотнения форм основана на низконапорной технологии импульсной формовки и прессовании верхних поверхностей полуформы.

Процесс импульсной формовки осуществляется при скорости повышения давления сжатого воздуха более 10 МПа/с и доходит до 300 МПа/с. Благодаря такому быстрому повышению давления динамика импульса сжатого воздуха оказывается очень высокой. Наивысшая степень уплотнения формовочной массы достигается непосредственно у поверхности модельной плиты и модели (95-98 hrc).

Этот процесс использован в импульсно-прессовых формовочных машинах типа FT/FTA производства фирмы TECHNICAL, на базе которых проектируются и изготавливаются Формовочные линии ALF. Проекты формовочных линий включают в себя техническое проектирование, строительство, машины и оборудование, монтаж и ввод в эксплуатацию - реализацию «под ключ».

Для малых производительностей формовки формовочные линии проектируются и оборудуются формовочными машинами типа FT, а для больших производительностей формовочные линии проектируются и оборудуются формовочными машинами типа FTA, изготовливающими попеременно нижние и верхние полуформы.

Импульсно-прессовая технология формовки, применяемая фирмой TECHNICAL в формовочных машинах FT/FTA, характеризуется:

- высокой точностью воспроизведения сложных моделей и повторяемостью размеров, это -позволяет добиваться очень хорошего качества поверхности формы, что непосредственно отражается на её качестве;

- возможностью отказа от стержней и лучшего использования поверхности модельной плиты;

- высокой степенью уплотнения форм, а также благоприятным его распределением, делающим возможной идеальную газопроницаемость;

- снижением до минимума обработки поверхностей выполняемых отливок;

- значительным сокращением потребления энергии, а также низким расходом сжатого воздуха;

- возможностью изготовления нижних и верхних форм в одной формовочной машине;

- автоматической работой формовочных машин и возможностью регулировки рабочих параметров вместе с контролем над ними;

- низким уровнем шума, не превышающим 85 дб.

Высокая степень механизации формовочных линий обеспечивает высокую производительность изготовления отливок, малое влияние вредных факторов литейных процессов на окружающую среду, высокое качество изготавливаемых отливок благодаря исключению влияния человеческого фактора на производственный процесс.

 

Подведя итоги, хочется отметить, что только принятие комплексных решений по модернизации и реконструкции литейных производств, выбор инновационных технологий, позволит вывести машиностроение Украины на уровень современных международных требований. А если Вы уже испытываете потребность в замене устаревшего оборудования на  современное или нуждаетесь в надежном партнере и поставщике обратитесь в компанию «ШПИНЕЛЬ». Возможно, их предложение окажется решающим для Вашего предприятия и позволит выйти на новую ступень развития!