CHARAKTERYSTYKA OBIEGU MASY FORMIERSKIEJ W ODLEWNI F.P.T. PRIMA WYPOSAŻONEJ W STACJĘ SPM 15A. A. Jopkiewicz 1 J. Kępa 2, K.

Podobne dokumenty
NOWOCZESNY SYSTEM ZARZĄDZANIA JAKOŚCIĄ MASY FORMIERSKIEJ

MIESZARKA TURBINOWA MT-4000

PRZESTRZENNY MODEL STACJI PRZEROBU MAS

NOWOCZESNE STACJE PRZEROBU MAS FORMIERSKICH

2. Metoda impulsowa pomiaru wilgotności mas formierskich.

STACJA PRZEROBU MAS FORMIERSKICH W ŃKODA MLADA BOLESLAV - CZECHY

OCENA PRACY MIESZARKI TURBINOWEJ W OPARCIU CHARAKTERYSTYKĘ PRĄDOWĄ NAPĘDÓW

POMIAR I REGULACJA WILGOTNOŚCI MASY FORMIERSKIEJ W MIESZARCE TURBINOWEJ

BADANIE STABILNOŚCI SYSTEMU PRZYGOTOWANIA OBIEGOWEJ MASY FORMIERSKIEJ

POMIAR I REGULACJA WILGOTNOŚCI MASY FORMIERSKIEJ

PRZYGOTOWANIEM MASY FORMIERSKIEJ

PROGRAMOWANIE METODĄ GRAFPOL STEROWNIKÓW PLC STERUJĄCYCH PROCESAMI TECHNOLOGICZNYMI W ODLEWNIACH

ZAGĘSZCZALNOŚĆ WAśNE KRYTERIUM STEROWANIA JAKOŚCIĄ MAS Z BENTONITEM

SEPARATORY ŚRUTU STOSOWANE W OCZYSZCZARKACH WIRNIKOWYCH

1\:r.o:cpnięcie Metali i Stopów, Nr 33, 1997 PAN- Oddzial Katowice l' L ISSN

NOWE SPOIWA TYPU PENTEX

ODLEWNICTWO Casting. forma studiów: studia stacjonarne. Liczba godzin/tydzień: 2W, 1L PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Automatyka i sterowania

MASZYNY ODLEWNICZE Casting machines and mechanisms PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

BADANIE WPŁYWU SPOSOBU MIESZANIA NA JAKOŚĆ SPORZĄDZANYCH MAS FORMIERSKICH

REJESTRACJA WARTOŚCI CHWILOWYCH NAPIĘĆ I PRĄDÓW W UKŁADACH ZASILANIA WYBRANYCH MIESZAREK ODLEWNICZYCH

TECHNOLOGICZNE ASPEKTY STREFY PRZEWILŻONEJ W IŁOWYCH MASACH FORMIERS KICH

:: odpylanie to nasza specjalność! ::

METODA BILANSOWANIA MATERIAŁÓW FORMIERSKICH W PROCESIE ODLEWANIA

OCENA STANU FORM WILGOTNYCH I SUSZONYCH METODĄ ULTRADŹWIĘKOWĄ. J. Zych 1. Wydział Odlewnictwa Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie

Instalacja chłodzenia pieców do topienia metalu wraz z założeniami odzysku ciepła

2. Ogólna charakterystyka urządzeń do homogenizacji i chłodzenia masy obiegowej.

POMIAR WILGOTNOŚCI MATERIAŁÓW SYPKICH METODĄ IMPULSOWĄ

Metalurgia - Tematy Prac Magisterskich Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych

Przeróbka kopalin mineralnych

STRUKTURA I WYPOSAŻENIE SKRZYNKOWYCH LINII WYTWARZANIA ODLEWÓW. A. FEDORYSZYN 1 Wydział Odlewnictwa AGH, Kraków, ul.

GNIAZDO FORMIERSKIE Z WIELOZAWOROWĄ GŁOWICĄ IMPULSOWĄ

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

10 LAT PRODUKCJI MASZYN I URZĄDZEŃ ODLEWNICZYCH W TECHNICAL

PL B1. Sposób chłodzenia obwodów form odlewniczych i układ technologiczny urządzenia do chłodzenia obwodów form odlewniczych

PL B1. BIURO PROJEKTÓW "KOKSOPROJEKT" SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Zabrze, PL BUP 24/04

METODA BILANSOWANIA MATERIAŁÓW FORMIERSKICH W PROCESIE ODLEWANIA

Doświadczenia audytora efektywności energetycznej w procesach optymalizacji gospodarki energetycznej w przedsiębiorstwach

Urządzenie i sposób pomiaru skuteczności filtracji powietrza.

STEROWANIE STACJI PRZEROBU MAS FORMIERSKICH I INNYCH LINII TECHNOLOGICZNYCH W ODLEWNICTWIE

MIERNIK ZUŻYCIA PALIWA MD-K1

Instrukcja do ćwiczenia 6 REGULACJA TRÓJPOŁOŻENIOWA

(2)Data zgłoszenia:

Załącznik do zapytania ofertowego. III. Wykaz urządzeń / zespołów do dostosowania do minimalnych wymagań: 1. Młynownia 1:

WYKORZYSTANIE ANALIZY WSKAŹNIKÓW ZDOLNOŚCI DO OPTYMALIZACJI PROCESU WYTWARZANIA MASY FORMIERSKIEJ

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

OPTYMALIZACJA PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH W ZAKŁADZIE FARMACEUTYCZNYM

Dlaczego pompa powinna być "inteligentna"?

DOZOWNIKI GRANULATU TWORZYWA SZTUCZNEGO

Klimawent: Odpylacze cyklonowe Storm w instalacjach odciągów miejscowych

KONFERENCJA PODSUMOWUJĄCA PROJEKT DIM-WASTE. Technologia wytwarzania kruszyw lekkiego z osadów ściekowych

Swegon nowoczesne systemy klimatyzacji precyzyjnej

Odlewnicze procesy technologiczne Kod przedmiotu

od 80 t/h do 250 t/h w zależności od materiału

Nowości prawie w zasięgu ręki. ul. Wyścigowa Wrocław tel

Charakterystyka pracy płytowego rekuperatora ciepła zainstalowanego w układzie suszącym maszyny papierniczej.

POMIAR CIŚNIENIA W PRZESTRZENIACH MODELOWEJ FORMIERKI PODCIŚNIENIOWEJ ORAZ WERYFIKACJA METODYKI POMIAROWEJ

Temat /6/: DYNAMIKA UKŁADÓW HYDRAULICZNYCH. WIADOMOŚCI PODSTAWOWE.

KIPPWINKEL KRYTERIUM OCENY SYNTETYCZNYCH MAS BENTONITOWYCH. Wydział Odlewnictwa, Akademia Górniczo-Hutnicza, ul. Reymonta 23, Kraków, Polska.

Nowoczesne systemy klimatyzacji precyzyjnej Swegon

Dwuprzewodowe układy centralnego smarowania.

PL B1. ECOFUEL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Jelenia Góra, PL BUP 09/14

Dokumentacja graficzna stref zagrożenia wybuchem pyłów

Metalurgia Tematy Prac Magisterskich Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych Rok akademicki 2016/2017

LINIE WYTWARZANIA ODLEWÓW W SKRZYNKACH Z KRAJOWYMI URZĄDZENIAMI FORMIERSKIMI. A. FEDORYSZYN 1 Wydział Odlewnictwa AGH, Kraków

dr inż. Szymon Woziwodzki

PIROLIZA. GENERALNY DYSTRYBUTOR REDUXCO :: ::

Automatyczne urządzenia napełniająco-pakujące z serii "Stick" (małe dozy od 1 do 100 g/ml):

Przetwórstwo tworzyw sztucznych i gumy

OPRACOWANIE METOD ORAZ KRYTERIÓW SELEKCJI MAS ZUŻYTYCH PODCZAS WYBIJANIA ODLEWÓW W WARUNKACH TYPOWEJ ODLEWNI Józef Dańko, Rafał Dańko, Jan Lech

Zawsze najwyższa, zawsze jednakowa jakość betonu... Komputerowy system sterowania betonownią Aquajet

PL B1. POLWAX SPÓŁKA AKCYJNA, Jasło, PL BUP 21/12. IZABELA ROBAK, Chorzów, PL GRZEGORZ KUBOSZ, Czechowice-Dziedzice, PL

Tematy Prac Magisterskich Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych

2. Struktura linii przygotowania materiałów i sporządzania mas formierskich

Innowacyjny układ odzysku ciepła ze spalin dobry przykład

SYSTEM INFORMATYCZNEGO WSPOMAGANIA ZARZĄDZANIA GOSPODARKĄ MATERIAŁAMI WSADOWYMI W ODLEWNI PRIMA-ŁÓDŹ

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: PL B1

GASKET LP SYSTEMY POLIURETANOWE DO USZCZELNIEŃ

FORMULARZ OFERTOWO-CENOWY. Siedziba: Województwo: Adres poczty elektronicznej: Strona internetowa: Numer telefonu: Numer faksu:

Konferencja Przedsiębiorstwa Duże + MŚP + Nauka Potencjał firmy Victaulic Polska a możliwości współpracy

Nadzór Linii Produkcyjnych. Jacek Pszczółka AiR

ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ I PRÓB NOWEJ FORMIERKI IMPULSOWO - PRASUJĄCEJ FT-65

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNIKI CIEPLNEJ I MECHANIKI PŁYWNÓW ZAKŁAD SPALANIA I DETONACJI Raport wewnętrzny

SYSTEMY STEROWANIA MASZYN, URZĄDZEŃ I LINII TECHNOLOGICZNYCH W NOWOCZESNYCH ODLEWNIACH

ROZWÓJ PRODUKCJI NOWYCH MATERIAŁÓW NOŚNIKÓW WĘGLA BŁYSZCZĄCEGO PRZEZNACZONYCH DO WYKONYWANIA ODLEWÓW ŻELIWNYCH W MASACH FORMIERSKICH BENTONITOWYCH

Wszystkie rozwiązanie techniczne jakie znalazły zastosowanie w Avio kw zostały wykorzystane również w tej grupie urządzeń.

WFS Moduły Numer zamów

Seria filtrów GL Wysokowydajne filtry

Chłodnictwo i klimatyzacja / Kazimierz M. Gutkowski, Dariusz J. Butrymowicz. wyd. 2-1 dodr. (PWN). Warszawa, cop

SPIS TREŚCI SPIS RYSUNKÓW Przedmiot opracowania Podstawa opracowania Zakres opracowania... 3

Wzorcowanie mierników temperatur Błędy pomiaru temperatury

Ćwiczenie nr 1. Klasyfikacja piasków formierskich wg PN-85/H w zależności od zawartości lepiszcza

Instrukcja zestawu solarnego Heliosin

Pojemnościowy przetwornik wilgotności oraz wilgotności i temperatury do zastosowań w klimatyzacji

Typy urządzeń i maszyn omawianych na wykładach z WTiM2. Opracował Sanszajn Rok akademicki: 2006/2007

REGENERACJA MECHANICZNA MAS Z FORM DWUWARSTWOWYCH

PALIWA ALTERNATYWNE W CEMENTOWNI NOWINY

Optymalizacja pracy i zużycia energii elektrycznej w napędach z regulacją częstotliwościową

BADANIA ZWIĄZANE Z MODERNIZACJĄ TECHNOLOGII WYKONYWANIA MAS FORMIERSKICH. Instytut Odlewnictwa, ul.zakopiańska 73, Kraków 4,5

Transkrypt:

CHARAKTERYSTYKA OBIEGU MASY FORMIERSKIEJ W ODLEWNI F.P.T. PRIMA WYPOSAŻONEJ W STACJĘ SPM 15A CHARAKTERYSTYKA OBIEGU MASY FORMIERSKIEJ W ODLEWNI F.P.T. PRIMA WYPOSAŻONEJ W STACJĘ SPM 15A A. Jopkiewicz 1 J. Kępa 2, K. Brzęczek 1 Politechnika Łódzka Zakład Odlewnictwa 2 FPT PRIMA Łódź 1. Wstęp. Odlewnia w Fabryce Pierścieni Tłokowych PRIMA S.A. wytwarza głównie odlewy na pierścienie tłokowe do silników spalinowych Diesla i z zapłonem iskrowym, amortyzatorów, sprężarek i urządzeń hydraulicznych. Są stosowane dwie podstawowe metody odlewnicze produkcji odlewów na pierścienie: - technologia odlewu indywidualnego, - technologia odlewu tulejowego. Wiodącą technologią jest technologia indywidualnego odlewu, która polega na wykonaniu pojedynczych form i złożeniu ich w stosy. Zalewanie żeliwa do form odbywa się poprzez wspólny wlew główny. Formy są wykonywane z masy bentonitowej na wilgotno. Jakość masy w zakresie stabilizacji składu, wilgotności jak też dokładnego wymieszania ma decydujący wpływ na wadliwość odlewów. Nadmierna wadliwość odlewów pierścieniowych wpływa w istotny sposób na koszty wytwarzania pierścieni tłokowych. W celu poprawy jakości i obniżenia kosztów produkcji pierścieni F.P.T. PRIMA w zakresie wytwarzania odlewów zaplanowała następujące inwestycje rozwojowe: - zmodernizowanie stacji przerobu masy, - zainstalowanie automatycznej linii formierskiej o wydajności 540 form/h. Zmodernizowanie stacji przerobu masy powierzono firmie TECHNICAL Nowa Sól. Zadanie to zostało wykonane pod klucz w 2000 roku i w znaczącym stopniu przyczyniło się do podniesienia jakości i konkurencyjności pierścieni tłokowych. Na przykładzie stacji SPM-15A eksploatowanej w okresie trzech lat w warunkach produkcyjnych Odlewni w artykule przedstawiono, zmienność właściwości masy obiegowej w czasie oraz analizę zmienności parametrów masy świeżej w wybranych miejscach stacji SPM-15A. Ponadto w artykule zaprezentowano model matematyczny obiegu masy formierskiej. 2. Opis techniczny zmodernizowanej stacji przerobu mas SPM-15A. I. Urządzenia stacji przerobu mas SPM -15A. Schemat zmodernizowanej stacji przerobu mas SPM - 15A przedstawiono na rys.1. 1 Prof PŁ dr hab. inż. ajopkiewicz@p.lodz.pl 2 mgr inż. jan.kepa@fpt-prima.com.pl 13

CHARAKTERYSTYKA OBIEGU MASY FORMIERSKIEJ Rys. 1. Zmodernizowana stacja przerobu mas SPM 15A. τ11 τ0 τ1 τ2 τ6 τ7 τ3 τm τ10 τ9 τ8 τ4 τ5 Rys. 2. Schemat obiegu masy w czasie τ 0 czas odstania masy zwrotnej, τ 1 czas dozowania masy zwrotnej, τ 2 czas dozowania piasku, τ 3 czas spuszczania masy do mieszarki, τ 4 czas wysypywania masy z mieszarki, τ 5 czas zabierania masy z kosza wysypowego, τ 6 czas transportu masy na przenośnikach, τ 7 czas wykorzystania masy ze zbiornika nad formierką, τ 8 czas formowania, τ 9 czas oczekiwania gotowej formy do zalania, τ 10 czas stygnięcia formy, τ 11 czas powrotu wybitej masy, τ m czas mieszania; 1h 20min 60s 10s 3s 25s 60s 3min 12min 15s 15min 20min 30s 100s W skład stacji przerobu masy wchodzą następujące podstawowe urządzenia i zespoły: - Mieszarka MTI 500A z układem ważącym oraz układem do pomiaru i regulacji wilgotności masy, - Zasobniki na masę zwrotną, piasek świeży, bentonit, pył grafitowy i odśewki, - Dozowniki śrubowe taśmowe, - Sito obrotowe, - Elewator z kierownicą 13 Nowa Sól 3-4.06.2004 r.

Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze - Zespół taśmociągów masy zwrotnej i świeżej, - Taśmociąg dystrybucyjny z zestawem zgarniaczy, - Spulchniarka wirnikowa - Schładzarka. II. Opis cyklu technologicznego SPM -15A. Transport masy zwrotnej. Masa formierska wybita z form na kratach wstrząsowych przesypuje się na przenośnik taśmowy (12M). Bęben napędowy przenośnika taśmowego (12M) stanowi bęben elektromagnetyczny za pomocą którego następuje oddzielenie od masy części metalowych. Masa formierska po schłodzeniu w schładzarce fluidyzacyjnej typu HM 20 kierowana jest na przenośnik taśmowy (7M), dalej do elewatora i przenośnikiem taśmowym (1M) do przesiewacza obrotowego (SM) typu POS-40. Na przenośnik taśmowy (7M) podawana jest również masa przesypowa ze stanowisk formierskich zbiorczym przenośnikiem taśmowym(8m). Na przenośniku taśmowym (7M) zamontowany jest drugi oddzielacz elektromagnetyczny z taśmą odprowadzającą oddzielone części ferromagnetyczne do pojemnika. Przesiana masa w przesiewaczu obrotowym(sm) przesypuje się do zbiorników masy zwrotnej a odsiewki do zbiornika z podwieszonym pod nim przenośnikiem taśmowym (13M), którym okresowo są wyprowadzane na zewnątrz hali. Dozowanie składników do mieszarki. Świeża masa formierska wykonywana jest w mieszarce turbinowej MTI 500A, która wyposażona jest w dwie elektroniczne wagi dozujące EWD -500 dla masy zwrotnej i piasku oraz EWD-50 dla bentonitu i pyłu grafitowego. Masa zwrotna do pojemnika wagi podawana jest za pomocą dozowników taśmowych (1M2 i 1M3) podwieszonych pod zbiornikami masy, pracujących naprzemiennie oraz przenośnika taśmowego rewersyjnego (1M1) podającego masę do mieszarki MTI 500A lub mieszarki MK-060. Wilgotny piasek świeży podawany jest za pomocą dozownika taśmowego (1M7) zamykającego zbiornik piasku oraz przenośnika taśmowego (1M6). Podawanie dodatków tj. pyłu grafitowego i bentonitu do zbiornika wagowego EWD-50 odbywa się za pomocą dozowników śrubowych (1M4) i 1M5). Wszystkie składniki masy tj. masa obiegowa, piasek świeży, bentonit, pył grafitowy magazynowane są w odpowiednich zbiornikach wyposażonych w sygnalizatory poziomu dolnego i górnego. Podawanie pyłu grafitowego i bentonitu do zbiorników odbywa się w zbiornikach samorozładowczych lub w big-bagach z rękawem za pomocą elektrowciągu. Dozowanie sulfapolu E-20 odbywa się bezpośrednio z beczki do komory roboczej mieszarki za pomocą pompy dozującej typu YD-RS. Transport masy świeżej. Wymieszana w mieszarce turbinowej masa formierska wysypuje się do kosza wysypowego pod mieszarkę, skąd przenośnikami taśmowymi (20M, 19M, 18M) doprowadzana jest do przenośnika taśmowego (15M) nad stanowiskami formierskimi. Na przenośniku taśmowym (15M) ustawionych jest szereg zgarniaczy pneumatycznych odpowiednio kierujących masę do zbiorników buforowych masy. Wszystkie zbiorniki masy świeżej nad stanowiskami formierskimi wyposażone są w sygnalizatory poziomu masy. Sygnały od sygnalizatorów w sposób automatyczny wg. przyjętego algorytmu sterują pracą zgarniaczy pneumatycznych. Czasy przebywania masy w poszczególnych obszarach stacji zestawiono na rys. 2. 14 Nowa Sól 3-4.06.2004 r.

wilg otność VII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2004 CHARAKTERYSTYKA OBIEGU MASY FORMIERSKIEJ Pomiar i regulacja wilgotności masy formierskiej. Pomiar regulacja wilgotności masy odbywa się przy pomocy automatycznego układu kontroli i regulacji wilgotności FSE-19 uc firmy FOUNDRY CONTROL (Lipke). System umożliwia regulację wilgotności masy formierskiej z dokładnością +/- 0,1 H 2 O od zawartości dodanej. Rozkład wilgotności wzdłuż drogi masy przedstawiono na rys. 3. W' Wzad W'' Wf Wz zalanie Wo dodatek wody Ws System LIPPKE wybicie masy Ww Mieszarka Przenośniki Zbiornik nad formierką Stanowisko formierskie Krata wybijająca Rys. 3. Rozkład wilgotności masy w odlewni. Odpylanie stacji. Wszystkie punkty pyłogenne stacji przerobu mas podłączone są do instalacji odpylającej. Zapylone powietrze odciągane jest rurociągami przy pomocy wentylatora do odpylacza przwewałowego mokrego, gdzie następuje jego oczyszczenie, a następnie odprowadzane przez komin wyrzutowy do atmosfery. 3. Zmienność parametrów masy obiegowej w czasie. Produkcja odlewów realizowana jest systemie dwuzmianowym, co sprawia, że parametry masy obiegowej dostarczanej do mieszarki nie są stabilne. Temperatura masy waha się w granicach 20 42 o C a zawartość wilgoci w granicach 0,8 2,3%. Rozkład wilgotności i temperatury masy obiegowej w czasie obu zmian produkcyjnych przedstawia rys.4. 2,50 W S [%] 2,00 Wilgotność 45,0 T [ o C] 40,0 1,50 35,0 1,00 0,50 Temperatura 30,0 25,0 0,00 05:00 07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 20,0 czas [h] Rys. 4. Rozkład wilgotności (W S ) i temperatury masy (T) obiegowej w czasie obu zmian. Powodem dość znacznych wahań parametrów masy obiegowej jest : 15 Nowa Sól 3-4.06.2004 r.

Liczebność pomiarów Liczebność pomiarów VII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2004 Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze - nocna przerwa między zmianami co powoduje wychłodzenie masy w zalanych formach. - udział masy w zalanych formach stanowiący ok. 70% całkowitej masy w obiegu, - niedostateczna wydajność schładzarki, zdolność schładzania masy wynosi ok. 15 O C, - jednoczesne wybijanie zalanych form na wszystkich stanowiskach, - krótki tor zalewani, - brak tunelu schładzającego. Liczebność porcji masy o różnej zawartości wilgoci i różnej temperaturze w okresie dwóch zmian przedstawiają histogramy rys.5. i rys. 6. Histogramy zostały zbudowane z danych przetworzonych statystycznie. Z analizy histogramów wynika, że proces przygotowania masy obiegowej do operacji mieszania nie jest stabilny. 25 20 15 10 5 0 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 Wilgotność masy obiegowej [%] Rys. 5. Histogram liczebności pomiarów wilgotności. 30 25 20 15 10 5 0 20 24 28 32 36 40 44 Temperatura masy obiegowej [ C] Rys. 6. Histogram liczebności pomiarów temperatury masy obiegowej. 4. Analiza zmienności masy w wybranych miejscach stacji SPM - 15A. Do stwierdzenia jak wpływają parametry masy obiegowej na parametry masy świeżej na drodze od mieszarki do stanowiska formierskiego dokonano serii badań kolejnych porcji masy. Przeprowadzono pomiary wilgotności, wytrzymałości i zagęszczalności w miejscach za mieszarką i przed stanowiskiem formierskim. Wyniki badań przedstawiono na wykresach rys.7, rys. 8, rys. 9. 16 Nowa Sól 3-4.06.2004 r.

W [%] W [%] VII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2004 CHARAKTERYSTYKA OBIEGU MASY FORMIERSKIEJ 3,5 3,4 3,3 3,2 3,1 3,0 2,9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kolejna porcja masy zadana przed stan.form. za mieszarką Rys.7. Wilgotność kolejnych porcji masy. Z wykresu przedstawionym na rys.4 widać wyraźnie, że wilgotność masy za mieszarką jest większa niż przed stanowiskiem formierskim, co oczywiście było do przewidzenia. Istotną informacją wynikającą z wykresu jest stabilność strat wilgoci podczas operacji transportu masy z mieszarki do stanowiska formierskiego, która wynosi ok. 0.07%. Maksymalny rozrzut wilgotności wynosi 0,2% zarówno dla masy badanej za mieszarką jak i przed stanowiskiem formierskim. Wynik ten należy uznać za zadawalający zwłaszcza w zderzeniu z niestabilnymi parametrami masy obiegowej w zbiorniku wagowym mieszarki. Wilgotność masy za mieszarką w stosunku do poziomu wilgotności zadanej w systemie LIPPKE jest nieco za wysoka, co świadczy, że krzywa kalibracyjna w systemie jest przewilżona. Należałoby dokonać przesunięcia krzywej o odpowiednią wartość. RcW [KG/cm2] 1,65 1,55 1,45 1,35 1,25 1,15 1 2 3 4 5 6 7 8 Kolejna porcja masy 3,5 3,4 3,3 3,2 3,1 3 2,9 2,8 za mieszarką za mieszarką przed stan. form. przed stan. form. Rys.8. Wykres wytrzymałości i wilgotności kolejnych porcji masy. 17 Nowa Sól 3-4.06.2004 r.

Z [%] VII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2004 Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze RcW [KG/cm2] 1,65 1,55 1,45 1,35 1,25 1,15 1 2 3 4 5 6 7 8 Kolejna porcja masy 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 za mieszarką za miesz. przed stan. form. przed stan. form. Rys. 9. Wykres wytrzymałości i zagęszczalności kolejnych porcji masy. Zbiorcze zestawienie wyników wytrzymałości, wilgotności i zagęszczalności przedstawiono na wykresach rys.8 i rys.9. Analiza wyników pozwala uchwycić następującą zależność: masa po wyjściu z mieszarki jest mniej wytrzymała i lepiej zagęszczona. Natomiast przed stanowiskiem formierskim jest na odwrót, wytrzymałość masy rośnie a zagęszczalność maleje. Taki stan rzeczy spowodowany jest odparowaniem wody z masy na przenośnikach i przesypach. Maksymalny rozrzut własności masy przed stanowiskiem formierskim przedstawia się następująco: wytrzymałość Rcw - 0,15 KG/cm, zagęszczalność Z - 3%. Rozrzuty podstawowych parametrów masy przed stanowiskiem formierskim świadczą,że proces przygotowania masy formierskiej świeżej na zmodernizowanej stacji SPM 15A jest w miarę stabilny. Stabilność procesu można by podnieść poprzez zastosowanie sterowania ze sprzężeniem zwrotnym. Rozwiązanie takie oferuje kilka firm zachodnich. Również na Politechnice Łódzkiej w latach 90 96 prowadzone były prace nad stworzeniem takiego systemu sterowania. Podstawą systemu jest model matematyczny obiegu masy formierskiej przedstawiony w następnym punkcie. 5. Model matematyczny obiegu masy formierskiej. Opracowany w Zakładzie Odlewnictwa PŁ model matematyczny [2] obiegu masy formierskiej umożliwia symulowanie procesu obiegu masy formierskiej w zakresie zmian parametrów obejmujących pełny program produkcji typowej odlewni przemysłu maszynowego, wyposażonej w automatyczne linie formujące. Kolejne operacje technologiczne w opracowanym modelu matematycznym określone są przez odpowiedni zespół danych. Analiza symulowanych obiegów umożliwia: - ocenę składu masy formierskiej w każdej operacji, - ustalenie zużycia oraz wyznaczenie dodatku odświeżającego w zależności od zmiennych parametrów procesu technologicznego, - optymalizację obiegu poprzez wychwycenie jego słabych punktów. Przy opracowywaniu modelu matematycznego obiegu technologicznego masy formierskiej przyjęto następujące założenia: 1. Istnieje możliwość dokładnego określenia granic własności technologicznych masy formierskiej zapewniających uzyskanie dobrego odlewu. 18 Nowa Sól 3-4.06.2004 r.

CHARAKTERYSTYKA OBIEGU MASY FORMIERSKIEJ 2. Istnieje możliwość dokładnego określenia granic składu masy formierskiej zapewniających uzyskanie wymaganych jej parametrów. 3. Istnieje możliwość takiego skorygowania składu masy formierskiej w operacji mieszania, aby na stanowisku zalewania wystarczająco dokładnie spełniał dwa pierwsze założenia. Ponadto założono, że winien to być szczególny model stanu ustalonego procesu, pozwalający śledzić przemiany pojedynczej porcji masy formierskiej, zachodzące w każdej z wyodrębnionych operacji. Poszczególne wielkości charakteryzujące procesy opisane są wektorami. Na przykład wielkością charakteryzującą skład porcji masy formierskiej jest wektor: = X X X X X X 1 2 3 4 5 6 gdzie: X 1 - zawartość piasku w jednostce wagowej masy, X 2 - zawartość lepiszcza w jednostce wagowej masy, X 3 - zawartość pyłu węglowego w jednostce wagowej masy, X 4 - zawartość frakcji zużytej w jednostce wagowej masy, X 5 - zawartość wody w jednostce wagowej masy, X 6 - zawartość ciepła w jednostce wagowej masy. Przykład zapisu matematycznego dla operacji mieszania masy jest następujący: Zakładamy, że mieszarka zasilana jest masą obiegową 12, dostarczaną taśmociągiem ze zbiornika masy obiegowej oraz składnikami odświeżającymi 0 w postaci piasku, lepiszcza, pyłu węglowego i wody (rys. 10.) Po wymieszaniu wszystkich komponentów następuje wydanie z mieszarki przygotowanej masy 1 i przemieszczenie jej taśmociągiem do zasobnika. Rys. 10. Schemat zasilania i odbioru masy dla operacji mieszania. Założono, że w trakcie mieszania oprócz ujednorodnienia mieszaniny ma miejsce akumulowanie w niej ciepła 1 na skutek tarcia. Przyjęto, że wartość tego ciepła jest proporcjonalna do czasu mieszania. Ponadto zakłada się, że część 1 mieszaniny ulega rozsypaniu przy wydawaniu masy z mieszarki. Jeśli w chwili t 1 mieszarka zostanie uruchomiona i załadowana masą obiegową 13 oraz składnikami odświeżającymi 0, to po czasie mieszania τ 1 wyda ona na taśmociąg masę o składzie określonym wektorem: 19 Nowa Sól 3-4.06.2004 r.

Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze 1 (t 1 + τ 1 ) = a 1 [ 13 (t 1 ) + 0 (t 1 ) + 1 (t 1 )] przy czym: 1 = τ 1 1 * gdzie: t 1 - chwila uruchomienia i załadowania mieszarki, τ 1 - czas operacji mieszania komponentów, 1 - wektor charakteryzujący skład porcji masy wydanej z mieszarki na taśmociąg, 13 - wektor charakteryzujący skład masy obiegowej załadowanej do mieszarki, 0 - wektor charakteryzujący dodatek składników odświeżających, 1 * - wektor określający ilość ciepła akumulowanego w masie podczas mieszania, odniesiony do jednostki czasu, 1 - wektor określający ilość ciepła akumulowaną w masie w czasie τ 1 [ i] 1 = 0 dla i = 1, 2,..., 5, ([ 6] 1 - ilość ciepła akumulowanego w masie), Obieg masy w odlewni w postaci schematu blokowego przedstawiono na rys.6. Kolejnymi blokami oznaczono poszczególne operacje procesu, zaś strzałkami kierunek przepływu masy. Strzałki oznaczone symbolem z indeksami 1 13, reprezentujące wektor określający wagowe składy masy formierskiej między każdą parą kolejnych operacji technologicznych, a także ilości dodatkowych składników odświeżających. Symbolami,,, oznaczono: - wektor określający wagowe ilości wody i ciepła wymieniane między masą formierską i otoczeniem, - wektor określający wagowy skład masy rozsypywanej w trakcie poszczególnych operacji technologicznych, - wektor określający wagowe ilości tych części składników masy, które były z niej w danej operacji na skutek zgazowania lub odpylania. Poszczególne operacje oraz zestawy danych zawartych w schemacie modelu obiegu masy (rys.11.), przedstawiono w tabeli (tabl.1). Tablica 1. Zestawienie danych dla kolejnych operacji technologicznych obiegu masy formierskiej. Rys. 11. Schemat modelu obiegu masy formierskiej w procesie odlewniczym. 20 Nowa Sól 3-4.06.2004 r.

CHARAKTERYSTYKA OBIEGU MASY FORMIERSKIEJ Nr operacji 1. 2. 3. 4. 5. Nazwa operacji technologicznej Mieszanie komponentów masy Przemieszczanie masy do zasobnika (odstojnika) Przechowywanie masy w zasobniku Przemieszczanie masy do zasobnika indywidualnego Przechowywanie masy w zasobniku indywidualnym Dane wejściowe określające proces wyjściowe X 13, X 0, Y 1 * τ 1, a 1 X 1, Y 1, Z 1 X 1 τ 2, T 2, T 2, a 2 X 2, Y 2, Z 2 X 2 τ 3, T 3, a 3 X 3, Y 3, Z 3 X 3 τ 4, T 4, T 4, a 4 X 4, Y 4, Z 4 X 4 τ 5, T 5, a 5 X 5, Y 5, Z 5 6. Formowanie X 5 τ 6, T 6, T 6, a 6 X 6, Y 6, Z 6 7. 8. 9. Przemieszczanie formy do stanowiska zalewania Nagrzewanie masy od odlewu Stygnięcie masy po wybiciu odlewu X 6 τ 7, T 7, T 7 X 7, Y 7 X 7, Y 8 **, X* (X* =X 7 ) 10. Odpylanie masy X 9 11. 12. 13. Przemieszczanie masy do zasobnika masy obiegowej Przechowywanie masy w zasobniku masy obiegowej Przemieszczanie masy obiegowej do mieszarki τ 8, T 8, A i,i, B 4i,i, B i,i (lub F i, G i ) X 8, Y 8, R 8 X 8 τ 9, T 9, T 9, a 9 X 9, Y 9, Z 9 τ 10, T 10, T 10, a 10, D i,i, D 6,6 X 10, Y 10, R 10, Z 10 X 10 τ 11, T 11, T 11, a 11 X 11, Y 11, Z 11 X 11 τ 12, T 12, a 12 X 12, Y 12, Z 12 X 12 τ 13, T 13, T 13, a 13 X 13, Y 13, Z 13, X 0 Program komputerowy sporządzony na podstawie opracowanego modelu matematycznego obiegu masy formierskiej może służyć do sterowania obiegiem masy w rzeczywistych warunkach odlewni ze sprzężeniem zwrotnym. Wstępne symulacje komputerowe pozwalają sądzić, że model wykonano poprawnie. W Zakładzie Odlewnictwa Politechniki Łódzkiej prowadzone są obecnie dalsze prace nad symulacją obiegu masy formierskiej dla pełnego zakresu wielkości charakteryzujących proces. 6. Wnioski. 1. Zmodernizowana stacja SPM 15A w warunkach produkcyjnych odlewni w F.P.T. PRIMA S.A. spełniła oczekiwania inwestora w zakresie stabilności podstawowych parametrów masy formierskiej. 2. System LIPPKE kontrolno pomiarowy regulacji wilgotności masy formierskiej gwarantuje utrzymanie zawartości wody w masie w polu tolerancji max.0,2%. 3. Jakość form uległa znacznej poprawie co spowodowało obniżenie wadliwości odlewów z poziomu 6,5% do 4,1%. 21 Nowa Sól 3-4.06.2004 r.

Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze 4. Dalsze zawężanie tolerancji wilgotności możliwe jest do osiągnięcia poprzez zastosowanie sterowania ze sprzężeniem zwrotnym. 7. Literatura. [1] K. Brzęczek Badanie właściwości mas formierskich sporządzanych na stacji przerobu mas w odlewni PRIMA S.A. w Łodzi. Praca dyplomowa magisterska wykonana pod kierunkiem A. Jopkiewicza. Politechnika Łódzka 2003. [2] Cz. Żakowski, M. Pawlak, T. Łyszkowski Optymalizacja odświeżania masy formierskiej z zastosowaniem techniki komputerowej. Prace Komisji Met-Odl, Metalurgia 41. PAN Kraków 1991. 8. Streszczenie W artykule przedstawiono, na przykładzie stacji SPM 15A eksploatowanej w PRIMA Łódź, zmienność właściwości masy formierskiej w czasie i przestrzeni. Wykazano celowość dalszego doskonalenia układów sterowania właściwościami masy i zaprezentowano model matematyczny obiegu masy jako podstawę takiego doskonalenia. 22 Nowa Sól 3-4.06.2004 r.