Расчет оборудования плавильного отделения и склада шихты

Исходными данными для проектирования плавильного отделения является программа выпуска отливок (табл. 8.1). Колонка 6 таблицы показывает, сколько штук отливок каждого наименования литейный цех должен в течение года передать в механические цеха. Требуемое количество отливок определяется программой выпуска заводом изделий. Например, завод выпускает 500¢ 000 автомобилей в год. На каждый автомобиль идет 4 одинаковые детали, которые изготавливаются литьем с последующей механической обработкой. Следовательно, литейный цех должен изготовить 4´ 500¢ 000 = 1¢ 000¢ 000 штук отливок данного наименования на основную программу. Помимо этого заводы, как правило, обеспечивают потребителя своей продукции запасными частями. Поэтому в программу литейного цеха должны быть включены отливки для запасных частей. Пусть норматив запасных частей составляет 10% от основной программы, тогда на запасные части следует отлить 10´ 1¢ 000¢ 000/100 = 100¢ 000 отливок. Всего цеху будет запланировано 1¢ 000¢ 000 + 100¢ 000 = 1¢ 100¢ 000 отливок.

Таблица 8.1. Программа выпуска отливок

При работе над дипломным проектом данная таблица заполняется следующим образом. Из существующей номенклатуры цеха выбираются 20¸ 25 наименований отливок, которые и будут условно представлять выпуск проектируемого цеха. Сведения по выбранным отливкам (графы 1, 2, 3, 4, 5) берутся в технологическом бюро литейного цеха.

Далее назначается количество отливок в штуках (графа 6). Затем вычисляется масса отливок в тоннах (графа 7) путем умножения массы одной отливки (графа 5) на количество отливок (графа 6). При вычислениях необходимо перевести килограммы в тонны.

Итоговая сумма по графе 7 должна равняться заданной темой диплома мощности цеха ±0, 1 тонна.

При производстве отливок часть их неизбежно будет отбракована непосредственно в цехе вследствие тех или иных дефектов (внутренний брак) или при механической обработке в механических цехах (внешний брак). По этой причине цеху должно быть запланировано в производство больше отливок на величину вероятного брака. Программа цеха с учетом брака приведена в форме таблицы 8.2.

Таблица 8.2. Годовой выпуск отливок с учетом брака

Данные граф 1, 2, 3, 4 берутся из табл. 5.1. На покрытие брака предусматривают увеличение годового выпуска на 2 – 4% (графа 5). Графа 6 определяется по формуле

,

где В_гшт ¾ выпуск годных отливок (графа 3), шт.;

Б_% ¾ процент брака (графа 5), %.

Процент бракованных отливок (графа 5) берется по данным технологического бюро литейного цеха или принимается по рекомендациям справочников. Годовой выпуск с учетом бракованных отливок (графа 8) определяется суммой граф 3 и 6.

Графы 7 и 9 заполняем, умножая массу одной отливки (графа 2) на графы 6 и 8 соответственно.

После того, как составлена программа литейного цеха с учетом брака, составляется программа плавильного отделения (табл. 8.3). Плавильное отделение должно произвести столько жидкого металла, чтобы его хватило на получение отливок с учетом брака и на литниковые системы к ним.

Данные для граф 1, 2, 3, 4 берутся из табл. 8.2. Данные для графы 5 берутся из технологических карт (при работе над дипломом – в технологическом бюро литейного цеха). Данные в графе 7 получаются суммированием граф 2 и 5. Данные в графе 6 получают перемножением граф 5 и 3 с преобразованием килограммов в тонны. Данные в графе 8 получаются перемножением граф 3 и 7 с переводом килограммов в тонны.

Таблица 8.3. Программа плавильного отделения

Итог по графе 8 табл. 8.3 определяет количество жидкого металла, необходимого для выполнения заданной программы цеха.

Чтобы перейти от требуемого количества жидкого металла к массе металлозавалки (необходимое количество шихтовых материалов), нужно учесть угар металла при плавке и некоторые безвозвратные потери.

Результат представляется в виде таблицы баланса металла (табл. 8.4). Массы металла по первым трем статьям определены в табл. 8.1 и 8.2. Статья 5 находится в процентах от суммы первых трех статей (статья 4). Статья 6 является суммой статей 4 и 5. Статья 8 больше статьи 6 на величину угара и безвозвратных потерь. Масса металла по статьям 7 и 8 в начале расчета неизвестна. Однако очевидно, что в процентном отношении статья 8 составляет 100%. Если задаться величиной угара и безвозвратных потерь (статья 7) в процентах от металлозавалки, то определится и доля жидкого металла в балансе как разница между металлозавалкой и угаром. Поэтому баланс вычисляется следующим образом.

Сначала заполняют строки 1, 2, 3, 4 в графе «тонн». При этом в строку 1 подставляют итог графы 7 табл. 8.1, в строку 2 - итог графы 6 табл. 8.2, в строку 3 - итог графы 6 табл. 8.3, в строку 4 итог графы 8 табл. 8.3. Задаются объемом сливов и сплесков в процентах от жидкого металла на программу (строка 4 табл. 8.4). По принятому проценту находят массу сливов и сплесков и подставляют в строку 5. В строку 6 подставляют сумму строк 4 и 5.

Металлозавалка составляет 100%, поэтому в графе «% по массе» (строка 8) ставят 100. Задаются величиной угара в процентах (строка 7). Вычисляют количество жидкого металла в процентах (100% – графа 6) и поставляют в строку 6.

Составляя последовательно пропорции строки 6 со строками 1, 2, 3, 4, 5 заполняют графу «% по массе». Составляя пропорцию строки 6 со строками 7 и 8 заполняют графу «тонн». Баланс металла сосчитан.

Таблица 8.4. Баланс металла

Теперь можно выполнить расчет шихты одним из известных способов. При этом следует использовать имеющиеся на заводе материалы и учитывать традиционные для данной отрасли машиностроения доли различных компонентов в объеме шихты. При расчете шихты необходимо предусматривать полное использование собственного возврата цеха. В табл. 8.4 это сумма статей 2, 3 и 5. Шихта рассчитывается либо на 100 кг, либо на одну тонну металлозавалки.

Когда компонентный состав шихты определен, можно определить необходимые для хранения нормативного запаса площади.

Для каждого компонента шихты существуют нормы складирования по высоте и длительности хранения. Первые определяются либо прочностью материала, либо допустимой нагрузкой на грунт. Вторые – географическим положением цеха.

Сущность расчета заключается в следующем. По известному процентному содержанию компонента шихты в металлозавалке находится его годовая потребность. Далее делением годовой потребности на число рабочих дней в году находят суточную потребность в каждом компоненте шихты. Умножая суточную потребность на срок хранения, получают величину запаса на складе. Когда известна масса хранимого материала и его насыпная масса (аналог плотности для кусковых материалов) можно найти объем, занимаемый им. Если объем разделить на высоту хранения, получим минимальную требуемую площадь хранения. Высота хранения может быть уменьшена по каким-то причинам, тогда площадь хранения станет больше.

Расчет площадей хранения представлен в табл. 8.5.

В графу 2 заносится компонентный состав шихты на основании выполненного расчета шихты (в дипломном проекте выполняется на ЭВМ симплекс-методом).

Данные в графу 3 берутся на основании компонентного состава шихты (графа 2) от массы металлозавалки (строка 8 табл. 8.4).

Срок хранения (графа 5) берется согласно районному расположению литейного цеха. Для Н. Новгорода он составляет 30-45 суток для всех приведенных материалов, кроме возврата.

Запас на складе (графа 6) рассчитывается как произведение графы 4 на графу 5 таблицы.

Площадь хранения рассчитывается как частное от деления графы 6 на произведение графы 7 и 8.

При расчете графы 4 следует учитывать только рабочие дни, определяемые по известной методике (252 дня для 2004 г). В графе 6 подразумеваются 6 календарные дни.

Таблица 8.5. Расчет производственной площади под хранение шихтовых материалов