Файл: Ефимычев Ю.И. Экономические проблемы повышения качества, надежности и долговечности литых деталей.pdf

шего оборудования со сроком установки 20 лет и более. Важную роль играет и фактор морального старения литейного оборудова­ ния1. В первую очередь это относится к вагранкам — основным плавильным агрегатам в чугунолитейном производстве страны, конструкция которых сохранилась, в основном, на уровне 30— 50-х годов. Чугун, выплавляемый в вагранках, имеет высокое содержание серы, вносимой литейным коксом и литейным чугу­ ном, и поэтому прочностные свойства его низки, а отливки тя­ желовесны, с толстыми стенками.

В последнее время в технически развитых странах в произ­ водстве чугунного литья широкое развитие получила выплавка чугуна в индукционных печах промышленной частоты, которая обеспечивает резкое повышение качества, стабилизацию химиче­ ского состава12, температурного режима, сокращение неметалли­ ческих включений и прежде всего серы. В результате прочность чугунного литья повышается примерно в 2 раза, что позволяет получать тонкостенное литье, уменьшать вес отливок примерно

на 15—25%.

Расширение применения индукционных печей в странах За­ падной Европы и США происходит очень быстро, соответственно уменьшается выплавка литейного чугуна в доменных печах. Ис­ пользование индукционных печей дает большой экономический эффект. Не случайно в США уже работает свыше 3 тыс. элект­ рических индукционных печей, а количество вагранок за послед­ нее десятилетие сократилось почти в 2 раза3.

Индукционная печь является самым экономичным агрегатом для плавки высокопрочного чугуна, применяемая или в качест­ ве самостоятельного агрегата, или в составе дуплекс-процесса (табл. 2.11).

Особенно возрастает роль индукционных печей при замене стального литья магниевым чугуном. Шихта для стального литья состоит, в основном, из отходов собственного производства и лома. Поэтому важно, чтобы при плавке магниевого чугуна не повышалась доля свежих чугунов, так как при больших объемах производства магниевого чугуна это вызовет увеличение произ­ водства доменных высококачественных чугунов, что экономиче­ ски нежелательно.

1 Средний срок службы оборудования под влиянием научно-технической революции сокращается в настоящее время до 10—7 лет (См.: Ухов Н. Н.— «Ученые записки Горьковского университета», вып. 116, 1970, с. 68). По мне­ нию И. С. Бема, срок службы литейного оборудования должен быть ограни­ чен в пределах 14—15 лет.

2 По нашим исследованиям, на Горьковском автозаводе среднеквадрати­ ческая величина отклонений по углероду, кремнию и марганцу для индукцион­ ной печи в 1,5—2 раза меньше, чем для вагранок. Механические свойст­ ва стандартных образцов, полученных из жидкого металла индукционных печей, также имеют разброс в 2—2,5 раза меньше.

3 Пашко И. Г. Вопросы снижения материалоемкости продукции.—«Вопро­ сы экономики», 1970, № 7.

40

Представляется экономически целесообразным внедрить ин­ дукционную плавку в литейных цехах массового и крупносерий­ ного производства отливок (автомобилестроение, тракторострое­ ние, станкостроение), где имеется возможность достаточного обеспечения технологического процесса чугунной и стальной стружкой. В то же время накопленный в нашей стране опыт показывает, что плавка чугуна в газовых вагранках обходится дешевле, чем в коксовых, на 15%. Проф. Л. М. Мариенбах счи­ тает, что, например, на ближайшие 15 лет следует ожидать раз­ витие дуплекс-процесса вагранка-{-канальная индукционная элек­ тропечь с постепенным переходом на отопление вагранок природ­ ным газом1. Зарубежная литейная практика отмечает особовысокий спрос на канальные печи-миксеры в цехах большой мощ­ ности, в небольших литейных цехах ваграночный процесс заменя­ ется на электроплавку в связи с повышением требований к чисто­ те окружающей среды.

Реализация внедрения индукционных печей в отечественном литейном производстве связана с решением сложных вопросов,, главные из которых заключаются в накоплении опыта проекти­ рования и производства этих плавильных агрегатов, в подборе- и отработке исходных материалов для футеровки тиглей и т. п„ Удельный вес электростали в балансе сталелитейного производ­ ства уже составляет 90%, причем свыше 50% всей электростали используется для отливок. Основные направления совершенство­ вания техники и технологии при производстве стального литья формулируются, по нашему мнению, следующим образом:

— оптимизация состава и синтез новых марок стали и спла­ вов с обеспечением минимального содержания вредных приме­ сей: серы и фосфора (^0,03% ), азота (^0,010% ), водорода

«5 с д і3/100 г);

—широкое применение сложных режимов термической об­ работки, включая закалку;

1 Мариенбах Л. М. Развитие процессов плавки чугуна.— XXV Всесоюзная научно-техническая конференция литейщиков. Тезисы докладов. М., 1971.

41

—организация эффективного питания и направленного за­ твердевания с помощью принудительного охлаждения и приме­ нения экзотермических смесей с целью устранения рыхлот и га­ зо-усадочной пористости;

—применение эффективных и высокопроизводительных мето­ дов рафинирования и раскисления сталей, ковшевой обработки синтетическими шлаками, хлоридами, фторидами алюминия и натрия;

—внедрение автоматических средств контроля и регулирова­ ния хода технологических процессов;

—повышение удельного веса специальных способов литья;

—механизация и автоматизация технологических процессов. В 8-й пятилетке выполнены значительные работы по комплекс­

ной механизации литейного производства. Однако на машинах изготовлялось менее 70% форм и около 40% стержней, причем необходимо отметить исключительную пестроту уровня машин­ ной формовки на различных предприятиях, выпускающих даже однотипную продукцию. Примером этого могут служить Выксун­ ский и Кулебакский металлургические заводы, причем на первом машинная формовка вообще отсутствует; завод им. М. Воробь­ ева и дробильно-размольного оборудования (г. Выкса), выпуска­ ющие мельничное оборудование (табл. 2.12) п др.

Т а б л и ц а 2.12

Удельный вес литья машинной формовки в литейных цехах Горьковской

Средний уровень механизации производства песчано-глини­ стых форм на предприятиях г. Горького и области находится примерно на уровне общесоюзного, однако без учета производ­ ства отливок на Горьковском автозаводе картина резко меняется.

42

В 1972 г. только каждая вторая форма изготовлялась в этом районе на формовочных станках и каждая седьмая-восьмая зали­ валась на конвейере (табл. 2.13).

Т а б л и ц а 2.13

Удельный вес литья машинной формовки и литья, залитого

На наш взгляд, состояние механизации формовочных работ на предприятиях Горьковской области отражает общее положе­ ние в литейном производстве страны, и прежде всего — низкий удельный вес отливок машинной формовки в литейных цехах не­ большой мощности. Безусловно, для выравнивания уровня меха­ низации литейных цехов различной мощности должны быть соз­ даны необходимые предпосылки, заключающиеся в увеличении степени сосредоточения производства однотипных отливок. В то же время уже сейчас имеется реальная возможность по опыту передовых отечественных и зарубежных литейных цехов поднять уровень механизации в небольших и средних цехах. Например, в условиях многономенклатурного единичного и мелкосерийного производства успешно применяется в США и ФРГ формовка по двусторонним модельным плитам со сборкой форм и съемом опок на машине фирмы «Hunter» (США) ‘.

Необходимо шире использовать пескометную формовку, по­ тенциальные возможности которой, особенно для улучшения ка­ чества литья в землю, полностью не раскрыты. К сожалению, в развитии типажа оборудования и автоматизации литейного производства отмечается несравненно большее внимание к отрас­ лям с массовым характером производства12. В значительной мере это объясняется низкой (по данным Г. Ф. Баландина—всего 1%) автоматизацией литейного производства. Проектируемое в на-

1 Иванов В. В., Ефимычев Ю. И., Прохоров И. И. Современные процессы литейного производства и качество отливок в зарубежной промышленности. Л., 1970.

2 Онуфриев И. А. Основные направления развития тнпажа оборудования и автоматизации литейного производства.— XXV Всесоюзная научно-техниче­ ская конференция литейщиков. Тезисы докладов. М., 1971.

43

стоящее время автоматическое оборудование в этих отраслях, естественно, даст быстрейшую отдачу. Поэтому в ближайшие го­ ды разрыв в уровне механизации массового и мелкосерийного производства отливок, по всей видимости, не уменьшится.

Проблемой автоматизации литейного производства, требую­ щей быстрейшего практического решения, является повышение производительности автоматического оборудования, а также его технологической и эксплуатационной надежности.

Автоматизация литейного производства предусматривает соз­ дание комплекса автоматических машин, агрегатов и систем, осуществляющих необходимые основные и вспомогательные опе­ рации изготовления отливок на основе экономичных и высоко­ производительных процессов.

Автоматическое регулирование и контроль литейных процес­ сов, в том числе и с применением ЭВМ, позволяют значительно повысить их стабильность, а следовательно, и качественные пара­ метры отливок: весовую и геометрическую точность, физико-меха­ нические свойства и т. п. Нестабильность состава формовочных смесей, а также неточность механизмов автоматических линий приводят к снижению весовой точности и перекосам форм, что совершенно неприемлемо для мелких отливок. Большинство оте­ чественных автоматических линий пока обеспечивают точность отливок до III класса точности, за исключением автоматической линии на Горьковском автозаводе, где отливки, в основном, имеют II класс точности.

С учетом того, что литейное производство предприятия явля­ ется наиболее отсталым, разработан комплекс мер по резкому поднятию его технического уровня и степени механизации работ: предстоит освоить 150 видов нового оборудования для комплекс­ ной механизации литейных процессов, ежегодный выпуск авто­ матических линий необходимо довести до 100 комплектов.

В системе мер по повышению технического уровня литейного производства важное место отводится развитию прогрессивных способов литья, эффективность которых с точки зрения улучше­ ния качества литых деталей исследуется нами в следующей главе.

Доля специальных способов литья (в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в кокиль, центробежное) увеличивается во всех ведущих отраслях промышленности, производящих и по­ требляющих литые заготовки, что предопределяет опережающие темпы их производства по сравнению с общим ростом производ­ ства отливок (табл. 2.14). Например, в судостроении выпуск от­ ливок специальными способами за период 1966—1970 гг. увели­ чился в 1,6 раза. Это означает, что производство отливок точными методами развивалось в 1,5 раза быстрее, чем выпуск всех видов литья. При этом темпы роста всех видов точнолитых судострои­ тельных заготовок превосходили средние по стране. В текущей пятилетке удельный вес специальных видов литья по отрасли бу­ дет доведен до 30% от общего выпуска отливок.

44