1. Внедрение термоизолирующих вставок и фильтров в литейном производстве

1.1. Цель внедрения технологии

Существенное сокращение затрат при производстве отливок за счет повышения выхода годного литья и снижения потерь от брака (термоизолирующих вставок для снижения веса прибылей, применение фильтров для улавливания неметаллических включений).

1.2. Область применения

Литейные производства предприятий области (Курганмашзавод, Икар, Катайский НЗ, Петуховский ЛМЗ, Русич- КЗКТ, Кургансельмаш, Техоснастка, Артмет и др.).

1.3. Краткое описание технологии

1.3.1. Термоизолирующие вставки

Во время затвердевания отливки происходит ряд нежелательных процессов, которые мо-гут вызвать образование усадочных полостей, так называемых усадочных раковин (Рис.1.1). Этот процесс называется усадкой.

Рис. 1.1

Отливки с усадочными раковинами в сечении в большинстве случаев непригодны для использования, поэтому при их изготовлении пытаются вывести усадочную раковину в до-птельный объем, называемый прибылью (Рис.1.2).

Рис. 1.2

Плотное строение отливки может быть обеспечено лишь при осуществлении притока жидкости из прибыли. Естественно, что сплав в ней должен затвердевать в последнюю очередь. Стремятся, чтобы на прибыли уходило как можно меньше сплава, и чтобы они действовали с должной эффективностью. Поэтому необходимо управлять температурными полями затверде-вающей системы отливка-прибыль. В данном случае необходимо исходить из идеальной вели-чины. Это такой добавочный объем сплава, который полностью перемещается в затвердеваю-щую отливку, причем на затвердевающей отливке никакого избытка металла не остается. В практике нельзя рассчитывать на идеальную величину прибыли. Для уменьшения расхода металла, целесообразно применение тепловой защиты прибы-ли. Защита состоит из теплоизоляционной обкладки (Рис.3.1), которая замедляет затвердевание прибыли с боков.

Рис. 3.1

Применение теплоизолирующих обкладок (вставок) позволяет значительно повысить выход годного литья по сравнению с традиционными не утепленными прибылями (Рис.1.4).

Рис. 1.4

1.3.2. Фильтры

Одной из проблем литейного производства являются неметаллические включения, все-гда присутствующие в расплавленном металле и вызывающие такие дефекты, как шлаковые и газовые раковины, газовую пористость, что снижает качество отливок и их механические свой-ства. Последующие операции по удалению дефектов заметно усложняют и удорожают процес-сы обработки отливок. Образование неметаллических включений вызвано перемешиванием шлака с металлом при его плавке, сливе в раздаточный ковш и заливке в литейную форму, про-чими факторами. Применение керамических фильтров типа ФКТ существенно снижает образование пере-численных дефектов. Внешний вид фильтров представлен на рис. 5. Материал фильтров – мо-дифицированный карбид титана.

  
Рис. 5

Использование фильтров ФКТ не имеет ограничений ни по рабочей температуре филь-труемых сплавов, ни по их типу, что является их преимуществом по сравнению с фильтрами из традиционных видов керамики (кварц, корунд, окись циркония и др.). Кроме снижения количе-ства твёрдых и жидких неметаллических включений, использование фильтров позволяет сни-зить содержание растворённого в металле кислорода и за счёт этого снизить газовую пори-стость отливок. Эта особенность присуща только данным фильтрам.

1.4. Оценка экономической эффективности внедряемой технологии

Оценка экономической эффективности технологии использования термоизорлирующих вставок и керамических фильтров проводилась по ряду предприятий области, имеющих круп-ные литейные производства с учётом их программы выпуска стального литья на 2006 г.(24500тн), а также сложившихся затрат на основные материалы, топливо и электроэнергию (Курганмашзавод, Икар, Катайский насосный завод, Петуховский ЛМЗ, Русич-КЗКТ). На ука-занных предприятиях выход годного литья в настоящее время составляет 43-68 %. Имеющийся опыт внедрения предлагаемой технологии позволяет сделать вывод о доведении этого показа-теля до 75-85 % в зависимости от марки сплава, сократить за счёт этого потребности в основ-ных материалах, топливе, электроэнергии, трудовых ресурсах.

Результаты оценки экономической эффективности внедряемой технологии приведены в табл. 1. Внедрение технологии не требует дополнительных капитальных вложений, затраты необходимы только на приобретение вставок и фильтров, а также незначительную доработку литейной оснастки.

Таблица 1

Годовой экономический эффект и дополнительный объем выпуска отливок от применения технологии термоизолирующих вставок и фильтров на предприятиях области

1.5 Предприятия – поставщики фильтров и вставок

Таблица 2

2. Технология плавки стружки в газовой печи

2.1. Цель внедрения

Ресурсосбережение за счет уменьшения угара при переплаве стружки во вращающихся газовых печах.

2.2. Область применения

Литейное производство при переработке металлической стружки.

2.3. Краткое описание технологии

Снижается окисление стружки, перед загрузкой стружки горелки отключают, выдержи-вают стружку в печи до ее оплавления, включают горелки и ведут окончательное плавление и перегрев расплава.

Метод осуществляется следующим образом. Печь 1 (см. рис.1) при ее вращении во всех операциях разогревают продуктами сгорания газа до 1600…17000 С. Затем отключают горелку 2, загружают стружку (рис. 2) и перекрывают отверстие для выхода отводящих газов заслонкой 3 (рис. 3). Далее загружается стружка, нагревается теплом футеровки при их контакте друг с другом, после чего стружка частично оплавляется, ее поверхность становится пластичной. При вращении печи стружка перекатывается по футеровки и благодаря пластичной поверхности окомковывается с получением брикетов различного размера. После окомковывания стружка в брикеты заслонку открывают, включают горелку и окончательно расплавляют брикеты. Таким образом, получают расплав, который перегревают до необходимой температуры (рис. 4).

2.4. Оценка экономической эффективности внедряемой технологии

С внедрением в 4...7 раз снижается угар стружки, улучшается качество расплава. При объемах образования стальной и чугунной стружки на территории Курганской области в размере 20000 тонн в год при стоимости 1 тонны 3000 рублей экономический эффект от внед-рения данной технологии может составить 50 млн. рублей.

3. Внедрение теплоизоляционных материалов

3.1 Цель внедрения

Решение актуальнейшей задачи энергосбережения за счет обеспечения экономии энергоносите-лей на 15-40%.

3.2 Область применения

Энергетика (котлы, трубопроводы, воздуховоды) (Рис.3.1), ЖКХ (здания, трубопроводы), предприятия области, использующие термические печи(Рис. 3.2).

   
Рис. 3.1                                     Рис. 3.2

3.3 Краткое описание технологии

Волокнистая муллитокремнеземистая пеноизоляция представляет собой монолитную трехкомпонентную систему пенной высокотемпературной теплоизоляцией с максимальной ра-бочей температурной до 1300ºС. В ее состав входят специально обработанные керамические волокна, двухкомпонентное (органическое и неорганическое) связующие и вода. Смешиваясь с водой, образует однородно-мелкопористую поверхность, имеющий высокий уровень адгезии (склеивания) к материалом.

Изделия легки по весу, эластичны, упруги, имеют низкую теплопроводность, низкое аккумулирование тепла, исключительно термостойки, обладает хорошими теплоизоляционными свойствами и прекрасной химической стойкостью, не подвержены действию масел, пара, воды, не смачиваются расплавами Al и хорошо выдерживают вибрацию. Теплоизоляционный мате-риал стоек к кислотам и щелочам. Применяя в качестве теплоизоляции керамоволокнистые ма-териалы, значительно сократятся потери тепла, и экономятся энергоресурсы (экономия на раз-личных тепловых агрегатах 15% - 40% энергии).

Пеноизоляция может наносится на любые поверхности: металлические, керамические, бетонные, поверх огнеупоров и существующей волокнистой теплоизоляции, и т.д. при темпера-туре 10ºС.

Монтаж производится очень быстро: смесь наносится методом торкретирования при по-мощи специальной установки, производительность которой составляет 2,5 , а протяжен-ность подачи до 40 метров.

3.4 Оценка экономической эффективности внедряемой технологии

По ориентировочным оценкам при внедрении технологии на объектах энергетики, предприятиях, эксплуатирующих термические печи экономический эффект за счет уменьшения расхода энергоносителей может составлять 100 млн. рублей

4. Внедрение программного обеспечения прочностных расчетов изделий.

4.1. Цель внедрения технологии

Ресурсосбережение за счет уменьшение материалоемкости при применении компьютерного анализа и проектирования.

4.2. Область применения

Предприятия области (Курганмашзавод, Корвет, Икар, Катайский НЗ, Петуховский ЛМЗ, Русич-КЗКТ, Кургансельмаш, Техоснастка, Артмет и др.).

4.3. Краткое описание технологии

Программа для анализа напряжений снижает стоимость, и сокращает время от начального за-мысла проекта до его внедрения, выполняя тестирование проектов с помощью компьютера вме-сто проведения дорогостоящих и долговременных производственных испытаний.

Оптимизация конструкции корпуса задвижки с применением комплекса программ Solid Works и Design Space

Программа Design Space для проведения прочностного анализа методом конечных элементов (МКЭ). Продукт разработан компанией DesignSpace – отделением фирмы ANSYS, Inc. Программа DesignSpace – первый программный продукт, предназначенный для расчета по методу конечных элементов, получивший сертификат качества ISO 9001. Позволяет конструктору, не обладающему специальными знаниями, быстро определять прочностные характеристики про-ектируемого изделия и корректировать геометрию модели для получения равнопрочной кон-струкции. Впервые конструктор получает возможность оценить прочность всего узла целиком, определить, какие детали в конструкции будут ограничивать ресурс работы всего узла.

Вариант 1 конструкции детали (29.5 кг)	Оптимизация конструкции и уменьшение веса детали в результате прочностного расчета
Вариант 6 конструкции детали (25,4 кг)	Прочностной расчет варианта 6

Экономический эффект от снижения веса детали

• Исходной вес : 29,5 кг.
• Оптимизированной вес : 25,4 кг.
• Снижение веса: 4,1 кг.
• Процент снижения веса: 14%
• Годовая программа выпуска (при исходном весе): 329000 шт.
• Масса деталей (при исходном весе) : 6 000 т.
• Стоимость одной тонны деталей : 30000 руб
• Экономический эффект(6000х.0,14х30000): 25,2 млн. руб.