Технический проект (технологическая часть)
3.1 Материал «рубашки» пресс-поршня и его характеристика
Латунь – сплав на основе меди с цинком (содержание цинка 50%) [24].
Латунный сплав марки ЛМцСКА по содержанию легирующих элементов называют медно-цинковый сплав – благодаря своим высоким технологическим, механическим и коррозионным свойствам наиболее широко используют в промышлености. ЛМцСКА имеет однофазную α-латунь (мягкую, пластичную), присуще высокое электропроводность, теплопроводность при более высокой прочности. Механические свойства отливок из сплава ЛМцСКА в значительной степени лучшими механическими свойствами обладает получение отливок литьем в кокиль. Сплав ЛМцСКА кристаллизуется в узком температурном интервале (50-60 °C) определяет склонность к образованию столбчатой структуры и транскристализации, что в значительной мере определяет их технологические свойства и исключает дендритную ликвацию, имеет хорошую жидкотекучесть; получаемые отливки имеют небольшую пористость (главным образом осевую) и сосредоточенную усадочную раковину. Отливки из сплав ЛМцСКА обладают высокой герметичностью, имеют более однородные свойства в разных сечениях, по механическим свойствам превосходят оловянные бронзы и безоловянным бронзам.
Рекомендуемый химический состав сплава марки ЛМцСКА по ГОСТ 1020-97 указан в таблице 3.1 [25].
Таблица 3.1 – Химический состав сплава марки ЛМцСКА, %
| Fe | Si | Mn | Ni | P | Al | Cu | As | Pb | Zn | Sb |
| до 0,б | 0,5-1,3 | 2-3 | до1 | до 0,03 | 0,7-1,5 | 58 - 61 | до 0,05 | 1,5-2,5 | 27 - 36 | до 0,03 |
Влияние химического состава на механические свойства сплава ЛМцСКА приведены ниже:
1. Алюминий повышает жидкотекучесть, механические свойства и коррозионную стойкость.
2. Цинк при содержании до 30% понижает прочность, повышает пластичность; при содержании более 30% повышает прочность, способствует получению плотных отливок.
3. Свинец улучшает антифрикционные свойства, повышает жидкотекучесть алюминиевых и марганцевых латуней.
4. Никель повышает механические свойства и коррозионную стойкость, улучшает жидкотекучесть.
5. Фосфор повышает твердость, снижает относительное удлинение и ударную вязкость.
6. Железо снижает жидкотекучесть, измельчает структурные составляющие, повышает механические свойства.
7. Кремний повышает жидкотекучесть, прочность, коррозионную стойкость и антифрикционные свойства.
8. Марганец снижает жидкотекучесть, повышает механические свойства и коррозионную стойкость; при наличии в сплаве свинца повышает антифрикционные свойства.
9. Сурьма уменьшает прочность, относительное удлинение н ударную вязкость.
10. Мышьяк повышает твердость, снижает прочность, относительное удлинение и ударную вязкость.
Механические свойства латунного сплава ЛМцСКА σ=30 кгс/см; δ≥1,5%, HB 110÷180
Теплофизические свойства. К теплофизическим свойствам сплава относятся: температура ликвидуса сплава Тлик = 920 °С; температура солидуса сплава Тсол = 870 °С; плотность сплава ρ = 8,5 кг/м3; коэффициент теплопроводности сплава λ = 401 Вт/м.К.
Линейная усадка ЛМцСКА составляет 1,0% [26].
Плавильный агрегат
Общие сведения
На ОАО «АПЗ» в настоящее время применяют электрические индукционные тигельные печи (рисунок 3.1).
Основными элементами печи являются закрытый крышкой 1 тигель 7, помещенный внутри индуктора 3, выполненного в виде многовитковой цилиндрической спирали — трубки, внутри которой циркулирует вода для охлаждения. Магнитный поток с внешней стороны индуктора проходит по радиально расположенным магнитопроводам 4 — пакетам из трансформаторной стали. Для наклона печи при выдаче расплава в ней предусмотрен специальный механизм. Печь также включает трансформатор, блоки конденсаторов, щит управления и систему отсоса газов. Плавка шихты осуществляется электромагнитным переменным полем, которое индуцирует в шихте вихревые токи. При этом электрическая энергия переходит в теплоту, количество которой зависит от электросопротивления шихты. Питание печи осуществляется токами промышленной частоты (50 Гц).
Рисунок 3.1 – Схема устройства электрической
индукционной печи типа ИЧТ:
1 — крышка, 2 узел поворота, 3 — индуктор, 4 — магнитопроводы,
5 — металлоконструкция, 6 — подводы водяного охлаждения,
7 — тигель, 8 — площадка
Указанные преимущества делают использование ИЧТ чрезвычайно перспективным. Исходя из этого выбираем печь ИЧТ-6.
Таблица 3.2 – Индукционная тигельная печь ИЧТ-6 [27]:
| Основные характеристики | Параметры |
| Емкость электропечи | 6,0 т |
| Номинальная мощность (потребляемая из сети) | 1,564 МВт |
| Мощность питающего трансформатора | 1,6 МВ·А |
| Число фаз: питающей сети | |
| Контурной цепи | |
| Частота тока | 50 Гц |
| Номинальное напряжение: питающей сети | 6000 В |
| Контурной цепи | 1040 В |
| Температура перегрева металла | 1500 °С |
| Скорость расплавления и перегрева | 2,706 т/ч |
| Удельный расход электроэнергии | 578 кВт·ч/т |
| соs(j) после компенсации, не менее | 0,97 |
| Расход охлаждающей воды | 14,74 м3/ч |
| Масса электропечи (комплекса) | 49,84 т |
Футеровка печи
Футеровка ИП в значительной мере определяет надежность их работы и качество выплавляемого металла. Материал футеровки, наряду с огнеупорностью, должен быть устойчивым по отношению к химическому действии шлаков и размыванию потоками жидкого металла. В наибольшей степени таким требованиям удовлетворяет нейтральная дистенсиллиманитовая футеровка на связующем из борной кислоты.
Таблица 3.3 - Характеристика футеровки индукционной печи
| Футеровка | Массовая доля составляющих,% | Огнеу-порность, °С | Плотность в уплотненном состоянии | Пористость, % | |||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | Прочие | ||||
| Нейтральная дистенсил-лиманитовая | 26,7 | 70,3 | 0,7 | 2,3 | 2,80 |
Массовая доля борной кислоты при нейтральной футеровке содержанием 1,5% приводит к меньшей спекаемости, соответственно доля борной кислоты повышается до 3%. Основными компонентами высокоглиноземистой дистенсиллиманитовой футеровки являются корунд с размерами частиц 1-3 мм (40-50%) и дистенсиллиманнтовый концентрат с размером зерен 0,1-0,16 мм (40-50%) и пылевидный (10-15%). В качестве связующего применяется борная кислота (1,2-1,8%).
Дистенсиллиманит состоит из природных алюмосиликатных материалов Al2O3 (57%) и SiO2 (39%). Плотность 3,5 г/см3. Огнеупорность 1830 oС.
Электрокорунд - огнеупорный и химически стойкий сверхтвёрдый материал на основе оксида алюминия (Al2O3). Представляет собой искусственно синтезированный синтетический корунд (88-99 % Al2O3) [28].