автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Теория и практика создания смесеприготовительных комплексов для массового и крупносерийного производства отливок

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНОВ ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ПУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СШАВОВ

На правах рукописи УДК 621.742.57

ПОЗДНЕВ Юлий Давидович

ТЕОРШ И ПРАКТИКА СОЗДАНШ СМЕСЕПРИГОТОВИТЕШШХ КОМПЛЕКСОВ ДШ МАССОВОГО И КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА ОВДВОК

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1990

- "V

г

/

Работа выполнена в Научно-производственном объединении по технологии тракторного и сельскохозяйственного машиностроения.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор ЛЯ. КОЗЛОВ; . доктор технических наук, профессор Р. Д,

доктор технических наук, профессор А?£/гЗ£4£д Я. М.

Ведущая организация - Производственное объединение "ЗИП".

Защита диссертации состоится " 1990 г.

в час. мин. на заседании Специализированного Совета Д 053.08.01 в Московском институте стали и сплавов по адресу: 117936, Москва, В-49, Ленинский проспект,4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЫИЗИЗ.

Просим принять участие в работе Совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный пвчатью организации.

Автореферат разослан " " 1990 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, д.т.н., профессор

П.П. Арсентьев

Дкгх^ЛЬЗйОХЬ-ДВОЙЛй.ьШ• В современном производстве отливок в сырне формы смесеприготовление (СШ) по уровню технологии и обеспеченности оборудованием значительно отстало от автоматизированной технологии формообразования, что приводит к ряду негативных последствий: низкой производительности автоматических литейных линий (АЛЛ), повышению брака отливок, ухудшению условий труда и падению престижности этой отрасли промышленности.

Щд1ий£.сдед£Шда. Сократить разрыв в уровне технологий с тем, чтобы полностью реализовать преимущества автоматизированного производства отливок в условиях' крупносерийного и массового производства отливок.

МйХОда^цйОдалолааиа. При выполнении работы были использованы научно-производственные методы с привлечением аппарата математического планирования экспериментов (ДФЭ) и статистических методов исследования стохастических процессов, физико-химические методы исследования вещественного состава единых формовочных смесей (ЕФС) и методы,для оценки ее механических, физических, химических, технологических и рабочих свойств. Для обоснования нетрадиционных методов автоматического контроля ЕФС был использован поляризационно-опгический метод. Для объяснения причин аномального поведения ЕФС в период ее образования применили метод декрипгационных испытаний. С целью изучения процессов распределения компонентов при перемешивании и выравнивании состава в действующем производстве использовали радиоактивные изотош.

Новизна работы состоит в разработке новых ускоренных методов определения вещественного состава ЕФС,в разработке и осуществлвгаш на практике методики создания ЕФС,обеспечивающих минимум дефектности отливок и форм, в разработке технологии механо-химической активации исходных формовочных материалов (ИШ) в противоточных струйных мельницах и внедрении нового грехегадийного технологического процесса СМП, в объяснении причин аномального поведения ЕФС в процессе их образования, в разработке и внедрении принципиально новых методов правомерного многопараметрового автоматического контроля свойств ЕФС, позволившие создать на их основе и внедрить впервые в СССР систему АСУТП СМП на ПО "Роотсельмаш1', выявить и количественно

оценить причины нестабильной работы смесеприготовительных отделений (СПО) и на основе перечисленных работ создать автоматизированные скесеприготовительные комплексы (СПК), отвечающие современному уровню формообразования. Подтвержденная расчетами экономическая эффективность внедренных работ составила цифру 949 тыс. руб. Выдвинутые в работе направления продолжают использоваться в разных отраслях промышленности при реконструкции и строительстве новых литейных це£ов.

Дцсо.бадщоадййщ. Разработанные принципы создания автоматизированных СПК внедрены на ПО "Ростсельмаш", Владимирском тракторном заводе, Назаровском заводе комбайнов. Гомельском заводе литья и норлшей. Внедряются на Таганрогском комбайновом заводе. Карагандинском сталелитейном заводе, на Ярцевском заводе "Дизель" ПО "ЗИП" и других заводах.

0$ъам^£отц. Диссертация изложена на 310 страницах машинописного текста, содержит введение, семь глав, заключение и общие выводы, включает, кроме текста, 155 страниц рисунков, 1ТО таблиц и описок литературы 376 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОЩ

ЙВбДШШб* .Питейное производство поставляет машиностроению более 40% отливок и на их долю приходится свыше 20$ себестоимости изготовления машин. Отливки содержатся в 30$ товаров длительного пользования.

В промшленно развитых странах в сырых формах изготавливается 65-75$ всех отливок, в СССР на долю отливок, изготавливаемых в сырых формах в автотракторной промышленности приходится 50-60$ всего выпускаемого литья. Тракторное и сельскохозяйственное машиностроение использует около 25000 наименовании разных отливок.

Последние решения КПСС направлены на коренное улучшение качества выпускаемых машин и оборудования. Насколько большое значение придается этой проблеме говорит факт обсуждения СМ СССР законопроекта "0 качестве продукции".

Массовость производства отливок стимулирует автоматизацию производства. Переход от механизированного производства отливок к автоматизированному привел к принципиальным изменениям технологии формообразования, что заставило по-новому подойти и к тех-

нологии смесеприготовления, пересмотрев взгляды на требования к исходным формовочным материалам (Ш), к рецептурам и составам смесей, к технологии их подготовки и пере работки, к состоянию контроля и управления. Если на Западе и в США эти процессы решались параллельно, то в СССР произошло отставание технологии смесеприготовления от технологии формообразования.

Предлагаемая работа и посвящена теории и практике создания таких СГПК, ко торне бы позволили сократить этот разрыв.

посвящена анализу современных СЮ от описания основных видов брака и кончая изложением основ автоматизации контроля и управления.

Литературный анализ подтверждает тезис, по которому с переходом на автоматизированное изготовление форм автоматы перестали "чувствовать" свойства смесей и необходимость корректирования этих свойств о изменением номенклатуры отливок. Это обстоятельство привело не к снижению, а, наоборот, к возрастанию дефектности форм и отливок. Об этом говорит факт заметного увеличения объема публикаций, посвященных анализу причин возникновения брака. Если до начала 60-х годов доля этих публикаций от общего числа составляла 5-9$, то с переходом на автоматизированное производство эта доля возрослй до 15 а более процентов.

Анализ показал, что брак отливок в условиях массового производства является следствием возросшей по сравнению с конвейерным производством нестабильностью технологического процесса.Любая нестабильность технологии, будь то нестабильность качества поставляемых ЙИЛ, неритмичная работа АЛЛ, изменяющееся техническое состояние оборудования, нарушения технологии плавки и заливки - все это отражается на нестабильности свойств Е5С.

В этом смысле разброс свойств ЕФС является индикатором работы литейного цеха. Наглядно вышеизложенное выражается графиком на рис. I, на котором приведена зависимость брака отливок от нестабильности свойств ЕФС.

Таким образом, в условиях автоматизированного производства отливок стабилизация всех параметров технологического процесса приобретает первостепенное значение.

Опыт работы заводов отрасли показывает, что по причинам нестабильности качества ESC брак отливок составляет 12,8-96% (в среднем от всех причин. Основные виды брака по этой

I

1 §

/

/

/

/

-.-- ГА-

3 / * Фаз

Шт. ж 1 рщЛ

• ш

Рсм2 1 • У 73

В!

г и в 8 ю /г А

ш 18 го

Рис. I. Зависимость брака отливок от среднеарифметического значения вариации свойств по ¿в п 0

Ос/к, I и о

1чине являются: уаимины, земляные раковины, потеря геометрии, 1гар.

В первой главе приведен обзорный материал, главным содер-шем которого являются анализ причин образования перечислен: видов дефектов на отливках, описание современных схем смесе-1гоговления, основного технологического оборудования и систем троля и управления.

Таким образом, главной проблемой современного автоматизи-анного производства масоовых отливок становится стабилизация но логических процессов.

Вго5ая^гда^§_ посвящена разработке методов определения ве-

щественного состава ЕФС. Знание вещественного состава позволяет обоснованно подходить к разработке рецептур, изучению СПО, количественно оценивать изменения, претерпеваемые ЕФС в процессе многократных оборотов, что во многих случаях объясняет причины возникновения брака отливок.

Метод определения количеств "активного" бентонита (монтмориллонита) основан на их способности адсорбировать органические красители и изменять окраску в зависимости от относительной прочности связи катионов основных красителей с поверхностью минерала. Мономер красителя "метиленовый голубой" (МГ - краситель тиазино-вого класса впервые был использован советскими учеными Н.Е. Веденеевой и М.А. Ратеевым для диагностики глинистых минералов.

Усовершенствованный нами метод обеспечивает точность определения t.0,2 абсолютных процента бентонита. Уголь, крахмалит, пеки, КО и. другие добавки МГ не адсорбируют. Из других красителей бентониты-адсорбируют "метиловый фиолетовый","Азуd-I", "Хризоидин". Коалияитовые глины эти красители не адсорбируют.

В литературе нет описаний методов определения активной глины (коалиняговой, гидрослюдистой), хотя эти глины используются в составах ESC.

Автором разработан интерферметрический метод количественного определения активной глины в составах ЕФС. Определение занимает 3-5 мин. В основе метода лежит способность глин к реакциям катионного обмена. На глинах эти реакции протекают почти мгновенно. Количественное определение глины оценивали по величине изменения концентрации Ah*, замещающего Со- глины из раствора Nù-s^i.. Измерение изменения концентрации Г/о? в растворе после протекания обменной реакции производили на универсальном лабораторном интерферометра ШР-1. Уменьшение концентрации Л^1" пропорционально количеству глины. Использовали 0,42$-ный раствор NO-гСОз . В качестве эталона сравнения использовали дистиллированную воду. Присутствующие в ЕФС песок, асбестовая крошка, уголь, мазут Mtfне адсорбируют. Такие добавки как КО, УСК, ЭКО, СБ, Ш и древесный пек Ml адсорбируют, что искажает результаты определения активной глины.

При наличии таких добавок показатель преломления становится функцией двух переменных. Методом ДФЭ не представляет труда определить количество активной глины в присутствии "нешавдих"

добавок.

Точность метода - £.0,3% глины.

Особо следует остановиться на физико-химическом методе определения глинистой составляюцей С /г ). До настоящего времени суммарный бентонит ( ) определяют методом отмучивания. Ыотод

длителен и дает завышенные результаты, гак как в "глинистую" попадают частицы (размером менее 0,22 шш) неглинистого происхождения (частицы кварца, угля, кокса и т.п.).

Разработанная нами методика упрощает этот анализ и ускоряет проведение его до 15-20 мин.

Определение состоит в том, что планированием Ш9 в 25 г навеске Е5С методом МГ определяют активный бентонит (Бд_ ), а методом ;й - неактивный (Бн ). Особенность метода рН состоит в том, что £Й смесей, содержащих Бд, и Ън определяют не в дистиллированной воде, а в воде, подкисленной ш до рН, равной 1,80-1,90. Именно при рН = 1,80-1,90 метод обеспечивает наибольшую точность, не ниже от измеряемой величины.

На рис. 2 показана номограмма определения Ба , Б^ и Б£ для смесей, приготовленных с использованием Кировобадского бентонита. Аналогично, методом ПФЭ не представляет труда определить в Е2С количество двух бентонитов разных месторождений.

Автором был разработан метод определения угля в активной форме ( Уа.). Метод основан на определении количества газов, выделяющихся из просушенной и вакуумированной 25 г навески ЕФС.нагреваемой в печи при температуре 800°С. Кислород в углях большей частью находится в гидроксильных группах, в эфирных и гетероциклических кислородсодержащих соединениях. Содержание кислорода в виде ОН-групп составляет около 43% ог его общего содержания в углях. Водород входит так же как углерод в состав сложных органических соединений. При сжигании навески без доступа внешнего кислорода газы выделяют практически только активный уголь. На рис. 3 приведен градуировочный график определения У а. .

В смеси, используемые для изготовления форм на АШ,с целью увеличения текучести вводятся органические добавки: КО. ЭКО.УСК. Совместно с кафедрой химии ЕГ7 была разработана методика их определения в составе ЕФС. Активной частью этих добавок являются высокомолекулярные жирныэ кислоты состава С2д и выше. Метод со-

Рис. 2. Номограмма определения активного и неактивного бентонитов

Количбсгво активного угля (А) и неактивного (В) в $ к смеси, состоящей из 5% бентонита, переменного (от I до 8%) угля и 5% соды от веса бентонита при влажности смеси 3,4%

Рис. 3. Зависимость объема выделившихся газов от количеств активного (А) и неактивного (В) угля

стоит в том, что вспиртобензольной вытякке из ЕФС потенциомет-рическим титрованием определяли количество кубовых остатков. В качестве титранта использовали спиртовой раствор КОН.

В заключение этого раздела на рис. 4 приведена номограмма для определения вещественного состава ВК! цеха серого чугуна завода "Ро.стсельмаш". Аналогичные номограммы могут быть построены для ЕСС других заводов при использовании разработанных методов контроля.

В приведено описание использованных в работе

методов изучения свойств И$*Л и ЕФС.

В работе были использованы механические (25 различных свойств), физико-химические (10 показателей), методы для опенки зерновой структуры материалов (6 параметров) и 8 методов для оценки технологических и рабочих свойств.

Процесс смесепригоговлеюш носит стохастический характер, гак как свойства смеси зависят не только от состава ШЗ, но и от многих других факторов, таких как состояние технологического оборудования, квалификации операторов, условий транспорта и т.п.По этой причине изучение работы СШ проводили только статистическими методами.

ЗМйаДВа5Л1й8а отражает результаты изучения причин нестабильной работы СПО. Для исследования выбрали четыре завода отрасли: РСМ (завод "Ростсельмаш", цехтсерого чугуна); ХТЗ (Харьковский тракторный завод, цех стального литья); КПЗ (Купянский литейный завод, цех серого чугуна); МЗ (Алма-Атинский завод "Поршень", цех серого чугуна). При выборе заводов исходили из особенностей структуры СПО, номенклатуры отливок, технологии смесеприготовления, видов используемого технологического оборудования и т.п.

Методически работа проводилась следующим образом. Каждые 30-40 минут члены бригады исследователей института отбирали пробы Е$С и ИФМ в определенных точках технологического процесса с учетом транспортных времен запаздывания. В месте отбора проб о точностью 1% измеряли температуру и влажность, а в лаборатории НЮ - перечисленное в главе 3 свойства. Вещественный состав проб ЕФС изучали в НПО на высушенных предварительно образцах.

Использование разработанных методов определения веществен-

0/}/»UVeCATCyff

Рис. 4. Номограмма для определения б^. , У а. и КО

ного состава ЕФС и большого числа способов оценки ее свойств позволили выявить закономерности причин нестабильной работы СПО. Изучали влияние на нестабильность cboxIctb ESC следующих причин: неточности дозирования компонентов, нестабильности угара составляющих смесей, условий транспортирования, технического состояния и типа основного технологического оборудования, квалификации операторов, нестабильности свойств ®М. принципов технологии смесе-

приготовления, способов введения добавок и др.

Более подробно остановимся на причинах нестабильности вещественного состава ЕФС, так как априори известно, что величина свойств определяется составом. К моменту стабилизации состава Е2С содержание, например, Es и Ба определяются по формулам:

Б = ШОВ Б В.

г А ' & 1-(1-0,01-£) (1-0,014) '

где В - освежение, например, по бентониту; Л - освежение по всем компонентам; ± - угар компонента за один цикл "заливки-выбивки".

Вариация Б^ ( ) -определяется зависимостью:

Вариация же определяется следующей формулой:

гределяегся след

У и ¡(<-0,01^0-0,01 А) ¡( * \]Г г А \п 8 1-(1-0,01 Ь)({-№•&) (ЛШ-йУ Ч I <0О-л} Ма

На основе исследований в табл. I приведены значения вариаций В , 4 и ~Ь .

Таким образом установлено, что 60-82% причин, вызывающих нестабильность состава ЕЗС, приходится на нестабильность теплового воздействия металла на компоненты смеси, 3,7-27,8% - на неточность дозирования отработанной смеси и 6,5-16,2% - не неточность дозирования компонентов освежения.

Так как нестабильность состава Е4С в среднем на 71% зависит от нестабильности угара компонентов, остановимся на этом явлении более подробно. Тепловое воздействие залитого в форму металла на компоненты смеси зависит от веса земли в форме ( ), веса .залитого металла ( 0.м) и тепловых свойств отливок, выражаемых

Таблица I

Индекс завода__ ^ 1/б Уц Ш.% Отн.? _у4____^ Аба.% Огн.$ Ш.% Отн.%

РСМ 8,14 11,40 - - 2,33 11,1 5,81 27,8 12,70 60,9

ХТЗ 4,30 8,00 1,30 3,09 3,35 16,2 1,21 5,8 16,10 77,9

КПЗ 10,70 16,00 1,87 1,60 2,46 6,5 8,24 21,7 27,8 71,7

мз 3,60 12,00 1,22 2,60-2,87 14,6 0,73 3,7 16,01 81,6

Примечание. V/- вариация объема дозы;

вариация содержания Б2 в ЕФС; вариация насыпного веса;

У - вариация содержания Ъа. в ЕФС.

приведенной толщиной (Я ) . Оз и 0М - величины известные, а определение Я вызывает практические трудности, гак как необходимо знать площадь поверхности отливки Г . Нами разработан метод, по-зволяиций с точностью 44.3$ определить £ методом окрашивания отливок. На основе проведенных на заводах экспериментов было установлено, что угар компонентов зависит от величины теплового критерия Кг, определяемого из соотношения:

Действительно, корреляционная табл. 2 подтверждает этот вывод.

Таблица 2

Я 02-0м Кг ь

в 1,000 0,0003 -0,486х 0,602х

Оь'Ом 1,000 0,521х -0,801х

Кг 1,000 -0,348х

± 1,000

Ha dhc. 5 приведена усредненная кривая зависимости угара ( ~t ) от величины Кт ' сплошная линия - по экспериментальным данным, пунктирная - по уравнению

t = Ю20 -Кт

Из кривой следует, что при Кт > 1200 ЕФС менее подвержены изменениям при смене номенклатуры отливок. №годом ПФЭ вида провели эксперимент, выявивший зависимость угара основных компонентов: бентонита ( t6), угля (iy) и крепителя КО () от величины Кт и содержания перечисленных компонентов (-Z^; соответсгвенно) и влажности . Уравнения имеют вид:

4»= ^ +Сг (х<''

Ранее были количественно оценены причины, вызывающие нестабильность вещественного состава ЕФС. Посмотрим, в какой степени эти причины сказываются на нестабильности свойств. Для этого построили регрессионные уравнения зависимости свойств от вещественного состава.

Некоторые из этих уравнений представлены в табл. 3.

По результатам исследований вещественного состава ЕФС известны экспериментальные величины вариаций каждого компонента смеси - . и соответствующие им вариации свойств ]/- . По формуле

с.--/ хтр

рассчитаем значения вариации свойств уд • зная величины коэффициентов уравнений (табл. 3), количество каждого компонента в EäC -Ki и среднеарифметическое значение свойства -у

Сравнив Ц- с 1fg , убеждаемся в том, что в среднем на 68/1 стабильность свойств ЕФС определяется стабильностью вещественного состава и на 32% - от нестабильности действия перечисленных выше факторов. С учетом вышеизложенного в табл. 4 приведены усредненные значения величин, количественно характеризующих причины нестабильности свойств ЕФО.

Кратко остановимся на причинах, объединенных индексом Мг в табл. 4. Среди ИЗМ наибольшую нестабильность вносят кварцевые

•-» по лра*тч</ес*1//ч данным

в-----о по уравнению: t= /ого

Рис. 5. Зависимость угара бентонита от величины теплового критерия

Тайлида 3

Индекс овойотва Мндеко завода к Коэффициенты уравнений регрессии 4 4 ¿з К Экспери-• ментальное значение свойства Расчетное значение свойства Относительная ощибка,^

PCM 2,535 0,008 0,012 -0,343 -0,000 1,81 1,80 3,9

хтз 1,793 0,029 0,000 -0,145 -0,765 1,17 1,20 2,5

КЛЗ -0,074 0.201 0,136 0,000 0,000 1,08 1,07 0.9

АЛЗ 1,425 0,165 0,000 -0,086 0,535 1,95 1,18 7,7

^ в РСМ 0,950 -0,0613 0,010 -0,180 -0,000 0,31 0,30 1.9

h хтз 0,830 0,000 0,000 -0,081 -0,339 0,36 0,37 2,8

UCp кдз 0,218 0,013 0,000 0,000 0,000 0,28 0,27 3,6

АЛЗ 0,656 0,000 0,000 -0,032 -0,155 0,48 0,53 10,4

РСМ 5,605 0,159 -0,132 -0,699 0,000 3,17 3,18 0,31

D хтз 4,694 0,000 -0,250 0,000 0,000 3,82 3,84 0,50

г-Ipocj КЛЗ 0,052 0,338 0,224 0,000 0,000 1,91 1,98 0,51

АЛЗ 4,856 0,000 0,000 0,000 2,850 5,87 4.97 15,3

I при Ба ; при Бц ; $ при КО; ¿^ - при воде.

Таблица 4

1Г __ к^ %__ К тТ

РСМ 8,40 27,70 7,36 1,58 7,6 .3,95 18,9 8,64 41,4 6,67 32,0

ХТЗ 22,20 25,00 5,67 2,28 12,1 0,82 4,0 10,9 53,2 6,50 31,7

КЛЗ 15,90 16,10 6,10 1,67 4,4 5,60 14,8 18,5 48;8 12,12 32,0

АЛЗ 27,60 2 9,20 23,8 1,95 9,9 0,50 2,5 10,9 55,6 6,28 32,0

васиац1Ш 5

вариация б^р I "\/г~ вариация газопроницаемости.

пески по глинистой составлящей ( изменяется от 7,8 до 79,1$), бентониты по величине прочности технологической пробы С "[^изменяется от 10,6 до 33,7$) и уголь по показателям зольности и летучим ( V изменяются от 18,2 до 36%). Свою лепту в нестабильность вносят тип и состояние основного технологического оборудования. Например, тип смесителя изменяет вариацию свойств на 19,8-31,2$, а разное их техническое состояние приводит к' изменению нестабильности, свойств ЕЗС в 1,28-1,71 раза. Исследованиями показано, что большой вклад в нестабильность свойств Е4С вносит нестабильность ЕЗС по температуре. Этот "вклад" соизмерим с влиянием на нестабильность изменений вещественного состава Е2С. Не меньшее влияние на нестабильность оказывает способы введения бентонита (порошок или суспензия). При введении бентонита в виде суспензии нестабильность дозирования увеличивается по сравнению с порошком в 3,2 раза.

Приведенные работы главы 4 позволили целенаправленно подойти к разработке принципов построения современных СПК.

посвящена разработке основ создания современных СЕЮ, технология смесеприготовления в которых, базирующаяся на отечественном оборудовании, обеспечивала бы АИД стабильными свойствами ЕЗС. Предыдущие исследования показали, что стабильность свойств Е5С в современных СПО находится в пределах 8-18$.

Исследования, проведенные о использованием радиоактивных индикаторов в лабораторных и производственных условиях, показали, что на современном уровне технологии пределом стабильности свойств Е$С является величина 5,5%.

Так как за основу разрабатываемого СШ принят трехстадийный процесс приготовления ЕФС, большой раздел этой главы посвящен исследованию процесса получения "компаундных" порошков методом про-тивоточного струйного помола.

При струйном помоле энергия соударения частиц на порядок выше, чем при любом другом способе помола, поэтому процесс помола в этих мельницах сопровождается механо-химической активацией измельчаемого продукта. Получаемые при помоле порошки изучали, используя следующие показатели: электрокинетический - потенциал, удельную поверхность на приборе ПСХ-4, утол смачивания , зерновой состав на приборе "Культор". Технологические свойства порошков изучали методами и на приборах, предложенных автором: предельное напряженке сдвига (Ô^f. ), сцепление ), угол внутреннего трения У? , коэффициент трения f и исгекаемость порошков f . Первые четыре параметра измеряли на приборе СНС-2, а последний - на специальном приборе.

Кроме перечисленных свойств порошков, изучали традиционные свойства смесей на их основе. После реализации ротагабельного центрально-композиционного плана по критерию минимума дефектов на отливках технологических проб на ужиминн и пригар был получен оптимальный состав "компаунда'Чв вес. %) :

Бентонит Дашуковского месторождения 62,0

Уголь 32,0

Сода кальцинированная, техническая 2,5

Крахмалит ЭКР 3,0

Диспергагор "НФ" 0,17

ПАВ "Ш" 0,24

Исследования показали, что при совместном струйном помоле бентонита с содой в присутствии ПАВ б^ и стабильно уве-

личиваются в 1,5-1,7 саза, что недостижимо при других методах ме-

¿¡¡^ - прочность на разрыв ЕФС в переувлажненной зоий формы; Я** - прочность ЕФС на разрыв.

хано-хшической активации. Кроме того, получаемый "компауд" по показателям удельной поверхности, сцеплению, истекаемости превосходит сравниваемый с ним бентопорошок в 4-8 раз. "Компаунд" не расслаивается при пневмотранспортировании, не слеживается,пожаро-взрывобезопасен и легко истекает из бункеров.

Известны две технологии смесепригоговления. По первой Е$С получают смешиванием отработанной смеси ОГ одновременно со все-ш компонентам освежения, по второму - ОГ смешивают с предварительно приготовленной в отдельном агрегате освежительной смесью ОС , в состав которой входят все освежающие добавки.

Наш разработана и практически осуществляется на Гомельском заводе литья и нормалей трехстадийная технология. На первой стадии в противоточной струйной мельнице из всех компонентов освежения (кроме песка) готовится "компаундный" порошок. На второй стадии из песка и "компаунда" с добавлением 3-4% воды готовится освежительная смесь. И, наконец, на третьем этапе из отработанной и освежительной смесей приготавливается ЕФС.

Усложнение технологии смесепригоговления объясняется непрерывным ростом производительности СПО, с одной стороны, возросшими требованиями к качеству отливок и автоматизацией производства - с другой. Смеси стали многокомпонентными и с микродобавками. В связи с этим уменьшаются возможности длительного перемешивания, что снижает эффективность работы связующих и ухудшает равномерность распределения добавок в массе ОГ .

Предварительное же смешивание этих добавок устраняет перечисленные трудности.

Были проведены сравнительные исследования трех методов приготовления смесей.

Результаты исследования позволяют сделать следующие выводы: ^ по выбранным для исследования показателям свойств (Е)сж ;

бор ; б роз ) и состава (4 -Л ) вариация их разброса уменьшается от первой технологии к последней в 1,39-2,63 раза;

одновременно с уменьшением разброса в 1,15-2,24 раза увеличивается уровень свойств;

беж ~ прочность на сжатие во влажном состоянии;

Ё\в - прочность на срез. ор

при предварительном приготовлении "компаунда" более чем в два раза увеличивается бдщ •

Таким образом, функционально СЕК состоит из двух отделений - первое предназначено для приемки, усреднения ИШ, приготовления "компаунда", освежительной смеси и их хранения и второе -для подготовки ОГ и приготовления БИС.

Заглядывая в будущее, можно предположить, что весь смесепри-готовительный комплекс постепенно уйдет из литейного цеха и будет осуществляться специализированным производством.

Основные принципы построения С1К Усреднение ИШ

На сегодня партии поступающих на заводы ИШ бывают разной величины и качества. Часто имеет место волевое изменение Министерством поставщиков материалов. В этих условиях единственно приемлемым решением становится активное усреднение И5М на входе.

Расчет эффекта усреднения разных партий поставляемых на заводы 1Ш производили по формуле:

26] - г 6* + ^ * " '' * ЯблЯп Л ~ V7г

где ~ предельное допустимое отклонение от среднего

значения усредняемого показателя качества материала;

2б1 • • ■ £.6 ~ то же да®1 каждой партии материала;

2) . ~ долевое участие каждой партии, принимающей участие в усреднении;

П - число одновременно работающих бункеров.

Выбор технологического оборудования

Для осуществления предлагаемого технологического процесса смесеприготовления нами используется только отечественное оборудование, зарекомендовавшее себя в действующем производстве не только в литейных переделах, но и в аналогичных технологиях смежных областей техники: в угольной промышленности, в промышленности строительных материалов, в металлургии, в химической промышленности и ¡т.п. Такой подход мы объясняем тем, что многие отрасли промышленности, накопив огромный опыт, выпускают уже на протяжении многих десятилетий оборудование, без надежной работы которого было бы невозможно и само производство (например, вибрационные сита

и келезоотделители в угольной промышленности, дозаторы - в промышленности строительных материалов, питатели, побудители движения плохо сыпучих материалов, гомогенезаторы в химической промышленности и т.д.).

Попытки Минстанкопрома наладить выпуск аналогичного оборудования для литейного производства, не имея такого опита, мягко говоря, не разумно.

Состояние исходных материалов и способы дозирования

Для стабилизации свойств ЕК и возможности приготовления маловлажных смесей в технологии смесеприготовления отдается предпочтение применению ИШ в сухом порошкообразном состоянии с дозированием посредством только весовых дозаторов дискретного и непрерывного действий.

Охлаждение отработанных смесей

Исследования показали, что при выполнении в предлагаемой технологии смесеприготовления двух необходимых и достаточных условий отпадает необходимость использования в составе оборудования средств принудительного охлаждения or. Первое условие - это использование на тракте ОГ бункеров-отстойников усреднительного типа емкостью, равной 2,5-3-цикловой часовой производительности CDD. Второе условие - поддержание такого соотношения между количеством изготавливаемой в СПО EîC и количеством заливаемого в нее металла, чтобы величина теплового критерия ( Кг) была выше 1200.

Контроль свойств и их стабилизация средствами АСУ1П

Для поддержания свойств на оптимальном и стабильном уровне в технологию смесеприготовления обязательным звеном должны входить правомерный многопараметровый автоматический контроль свойств EŒC, непрерывное взвешивание основных грузопотоков, измерение уровня материалов в бункерах, слежение за состоянием основного технологического оборудования (включая пылеочистку) с передачей функций управления АСУТП.

C®SsL§. отражает результаты работ по обоснованию методов автоматического контроля свойств Е$С. Практически контроль свойств Е$С, который проводится на сегодня в литейных цехах в экспресс-лабораториях, не претерпел принципиальных изменений с 30-х годов. Но, если в те года разовый контроль был оправдан (в 1926 году

СССР выпускал 0,5 млн. тонн отливок), го в настоящее время с позиций правомерности такой контроль следует признать неполным.

Статистические расчеты показывают, что контроль становится правомерным, когда контролируется 0,20-0,505? ЕФС. В этом случае традиционные методы испытаний становятся невозможными, так как создать автоматические устройства на принципах изготовления в пулеметном режиме стандартных образцов практически невозможно. Необходима разработка нетрадиционных методов. В этом направлении ведутся большие работы за рубежом и в СССР. В основу этих методов положен принцип замера "комплексного" показателя свойств ESC (например, измерение формуемости, уплотняемосги, мощности,расходуемой на перемешивание и т.п.). Однако, если признать факт того, что ESC многокомпонентны как по количеству вводимых добавок, так и по количеству вновь образующихся в процессе оборотов, го становится ясным нереальность этого направления.

Мы остановились на методах многопарамегрового правомерного контроля.

Какие же методы контроля использовать?'В литературе описано более 100 и каждый признается необходимым. Для автоматического контроля создаваемые методы должны обеспечить:

малую коррелированность измеряемых параметров между собой (в противном случае самостоятельная роль каждого из них пропадает) ;

желательную корреляцию с традиционными свойствами (с целью психологического "принятия" новых методов заводскими технологами) ;

достаточную чувствительность методов изменениям вещественного состава ESC в процессе ее работы;

простота принципов измерения и возможность применения при конструировании серийно выпускаемой электрической и электронной аппаратуры;

возможность преобразования величин, характеризующих измеряемые свойства, в унифицированный сигнал серийно выпускаемыми преобразователями для последующего их использования в управляющих вычислительных машинах.

Следовательно, первая задача на пути создания установки автоматического контроля свойств (УАКСС) состояла в выборе необходимых методов контроля,. отвечающих вышеизложенным требованиям.

Методически было ошибочным отрабатывать новые (или проверять известные) на традиционных лабораторных формовочных смесях. приготовленных из свежих КЕМ, равно как и на ЕФС неизвестного вещественного состава, гак как в последнем случае было бы нельзя сделать выводы относительно чувствительности методов по отношению к непрерывно изменяющемуся ® производстве вещественному составу ЕФС. Поэтому единственно реальной оставалась методика при которой бы все исследования проводились на Е4С известного состава, охвагнваодего широкий диапазон изменения его компонентов. Только в этом случае выбранные методы отражали бы возможности их использования в реальном производстве. И последнее. Так как любое свойство смеси зависит от каждого компонента и их взаимодействия, исследования можно было проводить только методом планирования. Классический однофакгорный эксперимент был лишен изначально всякого смысла.

Работа проводилась в экспериментальном цехе 1Ю "Ростсельмаш1 по проблеме 0,16,0,29 по постановлению ГК СМ СССР от 15 октября 1970 г.

В течение грех лет были проведены эксперименты, позволившие создать ЕФС широкого диапазона составов, разработать методы автоматического контроля и в 1984 г. завершить весь цикл работ внедрением первой в СССР АСУТП смесеприготовления на Ш "Ростсельмаш"

Исследования проводили в два этапа. На первом из свежих И36М методом ПФЭ вида 2^ был подобран оптимальный состав смеси,критерием оптимальности которого была выбрана проба на ужимины. Свойства смесей оценивали по 29 показателям с тем, чтобы выбрать из них те, которые бы отвечали требованиям, изложенным выше. Методом крутого восхождения был разработан состав исходной смеси, при котором дефектность отливок снизилась с 24 до 2,8$. Ниже приведен состав смеси (в вес. %), который был принят в качестве исходного для создания ЕФС на втором этапе исследования:

Кварцевый песок Авдеевский 89,80

Бентонит Ханларский 6,11

Уголь пылевидный 4,50

Сода кальцинированная 0,35

Крепитель "КО" 0,55

Вода - до влажности смеси 3,19

Большинство изученных свойств смеси коррелируют между собой

В наименьшей сreпени были взаимосвязаны свойства: предельное напряжение сдвига по Ребиндеру (Р), газопроницаемость (Г), сцепление по Пытовичу (С), уплогняемость по Фишеру (У) и температура (Т).

Рецептура ЕФС отрабатывалась по следующей методике. В формовочную смесь вше приведенного состава, приготовленную в бегунах "IIIA" на машине "271" заформовывалось пять форм с моделью технологической пробы Паттерсона (размер опок - 350x300x150 мм). Формы по весу уплотнялись до ^ = 1.7 г/см^. Заливка форм производилась из индукционной печи емкостью 150 кг при температуре 1400^5°С. Температура в ковше измерялась Pt- Pife термопарой погружения. Время действия теплоизлучения от половины залитого в форму металла было принято в 30 сек. После заливки формы охлаждались 4 часа и затем выбивались в короб. Отработанная смесь 3 минуты усреднялась в бегунах. По матрице ПФЭ вида приготавливались ЕФС из О Г предыдущего цикла и освежительной смеси по строчке матрицу. Смеси готовились по постоянным циклограммам.

Каждый опыт повторяли по 10 раз, а опыт tí 2 был повторен 20 раз.

На рис. 6 в качестве иллюстрации показано, как изменяется брак по ужиминам (У_) по оборотам. Из кривой явствует, что на

' Ж.

первых 4-6 оборотах имеют место резкие изменения брака и только с 7-10 оборотов изменения становятся закономерными. Совместно с кафедрой минералогии РТУ (г. Ростов) были проведены исследования, показавшие, что аномалии на первых оборотах связаны с выделением из кварцевых зерен при нагреве газоаидкостных микровключений(де-крептацией), нарушающих зерновую структуру смесей. В процессе дальнейшей "работы" смесей каверны, образованные на поверхности при взрывном выделении включений, зарастают оолягой оболочкой и свойства ЕФС стабилизируются. Декрептационные свойства песков являются важной технологической характеристикой, особенно для технологии приготовления стержней. В табл. 5 приведены декрипта-ционнде свойства некоторых месторождений песков СССР.

Таким образом, по мере увеличения числа оборотов любое свойство смеси стабилизируется на определенном уровне, о чем свидетельствует постоянство знака перед коэффициентами уравнений регрессии зависимости свойств от числа оборотов. С каждым новым оборотом меняется влияние компонентов освежения на изменение свойств; о чем говорят абсолютные значения коэффциентов.

JO-

гв-

гв

i>i г*-

Г гг

го

1 л

0

s /е-

V

Л-

i

х

1 /,г-

to

£ а

М&таслоадшьная odjiac/rjb

Ot?J0COlb СЛ1 cf/f us из СГС/ и и

aveet v/ CVtfCi v<? cs/ecbAfJ

Mies */£ с/vec* A/6 с/уесь л/7 e/vecs

'I J ' T т т-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-

t 2 J f 5 6 7 в э /о (f /г м w /s /в /7 /а я го

foAweonSo о&унугюб

Рис. 6. Зависимость ог числа оборотов и составов смесей (табл. 6.10)

го

СП

Таблица 5

ъ

65 60 54

50 37 36

35 35 22

21 20 20

15 13

7

5,5

Л - декрипгационный показатель

На примере У„ в табл. 6 приведены значения коэффициентов

а

уравнений регрессии на первых пяти оборотах.

Аналогичным образом исследовали влияния оборотов и рецептуры освежения на изменение всех 29 свойств.

Таким образом, любое свойство ЕФС зависит от числа оборотов и рецептуры"освежения. Совместно с БД РГУ были разработаны обобщенные уравнения, позволяющие прогнозировать изменение свойства от оборота к обороту, учитывая рецептуру освежения.

На рис. 7 приведен график зависимости брака отливок от числа обррогов и рецептуры освежения. В общем виде это уравнение имеет следующий вид:

Уж + + % (*) + С*)

где - оценка величины (Зрака (или любого свойства ЕФС)

как функция оборотов для основного уровня факторов;

№ Наименование ц/ц____ карьер ,. .

I Балашейский

2 Кичигинский

3 Толмачевский

4 Часов-Ярский

5 Староверовский

6 Нижне-Увельский

7 Тамбовский

8 Великодворский

9 Нлобинский

10 Миллеровский

II Луховицкий

12 Новинский

13 Таманский

14 Чапурниковский

15 Черемшинский

кварцит

16 Люберецкий

Пятервал газовыделения, °С

20-120; 220-260; 300-440 20-300 ; 380-520 40-160; 240-540

40-140; 220-280; 340-520 40-160; 180-320; 400-540 40-140; 220^80

20-180; 220-340; 380-500 20-220; 280-480 20-480

40-180; 220-340 ; 380-500

20-300; 340-400

20-80 ; 120-180; 220-480

220-480

120-160; 200-220 ; 260-500

200-300; 360-400 ; 480-520 180-300; 360-460

Таблица 6

Шдекс й Коэффициенты уравнений регрессии

свойства оборота — —- - — —- —----- ^ _ —^—. —— - —

I 13,29х 1,04х -0,55х 0,12 -0,27 -0,58х 0,00 1,00х

2 12,71х 1,73х 0,93х 1,50х -0,44 2,Б5Х -1,11х 0,37

3 12,92х -1,18х 1,34х 1,00х -2,13х 0,56 -0,74х -1,48х

4 19,35х 0,22 -2,86х 0,00 2,20х -2,52х -3,08х 2,16х

5 17,52х 0,68х -1,80х 0,27 2,53х -2,83х -2,84х 0,41

- количество бентонита в освежении;

- количество угля в освежении;

- влажность ЕФС;

- количество "КО" в освежении;

— количество О Г предыдущего цикла в ЕФС.

/7 (£)'-оценка влияния компонентов рецептуры на брак (любое свойство) от оборота к обороту.

Расшифруем значение этих оценок. У* 4 + 4 ^ М + ¿го в г [(6„ С(о (±) + 4 а, Щ+-

+ 4 вг ш] - [ & Яо а) о, м * 4 0г с*) Т ъ, * • ■• • •

где ) О,

£ - полиномы Чебышева, преобразованные к Р о интервалу I < < 10; оОС/' • • - коэффициенты, зависящие от рецептуры осведения;

••• Э-г - рецептурные компоненты освежения.

Из приведенного краткого изложения следует, что ЕФС принципиально отличается от первоначальной смеси, приготовленной из свежих ШЛ. На факт этих принципиальных отличий указывает разный характер зависимостей свойств от рецептуры освежения на I и20 оборотах (табл. 7).

Таблица 7

Индекс Оборот Вид уравнения регрессии

У* I 20 = 13,22 + 1,1б£, - 0,54^ + О.Щз- 0,20^у - 0,48 = 20,44 - 0.50Ж, - 4,00;% - 1,82^+ 4,46^- - 5,40

Р I 20 = 3,00-0,017^ -0.027ГЕ, -0,48^з - - О.ООЗЯ;«- 0,09^5- = 4,50-0,17^ +0,322Гг -0,112Г3 -0,442; - - 0,25Х?

I = 116,2 - 0,0132> - + 4,15Х3 +

+ 0,47^ + 0,393?^

20 = 122,8 - 4,562} + 0,822^ + 12,8Ж3 - 2,6^+

+ 5.4%

Продолжение таблицы 7

Индекс QEQSçTga Оборот Вид уравнения регрессии

У I = I + ,52 - 0,002^ - 0,012Лг+ 0,003^ + 0,002 ОСs

20 = I. + ,52 - 0,0012, - 0,016ДГ2 + 0,03.% + 0,0IZv - 0,001

С I = 1,51 + 0,0242^ - 0,05Ze - 0,18^ + + 0,016^+ 0,023 œ5

20 -- 1,85 + 0,055JÏV + 0,11Хг - 0,26Д?3 -- 0,06^ - 0,13OCs

Зная величину свойств к /2-ому обороту, можно было оптимизировать рецептуру смеси по критерию минимума брака по ужиминам.

Таким образом, была разработана оптимальная рецептура ЕФС, обеспечивающая получение практически бездефектных отливок.

Аналогично первой части были изучены коэффициенты парных корреляций всех свойств и установлено, что свойства 0 , С , У и Г являются наиболее независимыми среди изученных. Средняя величина чувствительности этих методов составляет 76,2$ (для набора ЕФС, в которых БЛ изменялось от 4,77 до 7,30$; уголь активный Уа. - от 3,67 до 6,17$; КО - от 0,66 до 1,11$; Бг - от 8,16 до 13,53$; В - влажность - от 3,4 до 4$^/^ _ от о,22 до 0,32$.

И, наконец, изложены результаты исследований и

практические результаты.вндерения систем автоматического контроля свойств ЕФС как в режиме "Советчика" оператора-технолога, так и в составе АСУТП смесепригоговления.

В первой части совместно с кафедрой упругости РТУ поляриза-цаонно-оптическим методом было исследовано взаимодействие"инден-торов трех видов (сферы, конуса и цилиндра) с уплотненной формовочной смесью. Эти исследования объяснили причины независимости измерений свойств смесей по показателям С , Р и У .

Вторая часть главы посвящена описанию конструкций установок автоматического контроля свойств ЕФС.

В 1984 г. на основе многолетних: исследований была внедрена первая в СССР система АСУТП смесепригоговления, в которой пер-

вичным источником информации является УАКСС. АСУТП реализует алгоритм управления свойствами ЕК, основанный на .методе, при котором при прямых измерениях получают обучающую последовательность управляемых и управляющих ( ¿/¿) параметров: / -.......

К управляемым параметрам относятся измеряемые свойства: С. Р.У, Г ,Г .1* . или сокращенно , а к управляемым: дозы компонентов ОС , ОГ и воды (ИВ , вводимые в смесители непрерывного действия. В оперативной памяти УВМ накапливается индентифици-рованная во времени следующая информация: лабораторные важность ЕФС (Вд), газопроницаемость(Гл), прочность на сжатие (б^л); свойства, измеряемые на УАКСС ( С, Р ,У, Г ,7" ); значения доз компонентов ОС : песка Лп , бентонита 316 , угляД,, крепителя "КО" ; расходы0Г{$ог). ОС (0а ) и воды 0в

В результате накопления не менее 30 последовательных измерений формируются системы уравнений, имеющие следующий вид:

= си> + а, {Ъ> + аг£ь*-алУг +сиТг+А<1Ъ + а7\ £

0/1,// 3 Си> +■ Р* ~

" /" А \

Методом Гревиилля определяется вектор .Д —

являющийся псевдорешением системы// уравнений вида I. Так как процесс смесеприготовления является стохастическим, имеет место дрейф коэффициентов уравнений регрессии. Для моделирования дрейфа в систему из N уравнений вида I вводится "по мере накопления информации N + I уравнение, исключающее первое из /V уравнений. Получив новую систему уравнений уточняются их коэффициенты .В матричном виде изложенное представляется следующим образом:

В,

в,

Зг) 1

X)

- величина, характеризующая влажность конкретной ЕФС.

А-

а,

а 3

<2-3

В результате реализации изложенной схемц управления дозированием компонентов EiC стабильность свойств смеси увеличилась в 1,53 раза.

АСУ1П смесеприготовления на ПО "Ростсельмаш" была внедрена в 1964 г. и экономическая эффективность ее составила 495 тыс. руб. в год.

В заключение укажем, что 'нами были проведены исследования, показавшие на принципиальную возможность в целях контроля и регулирования использовать бесконтактные методы: инфракрасную спектроскопию, радиоактивные излучения, ультразвуковые методы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Исследована возможность использования красителей органического происхождения (кроме "метиленового Голубого") для количественного определения активного бентонита в ЕЗС.

2. Разработана новая методика количественного определения в ESC коалинитовых и гидрослюдистых глин интерфереметрическим способом. Метод обеспечивает точность £0,035$ глины.

3. Впервые разработана методика определения количества суммарной глины физико-химическими методами: "МГ-методом" и "рН-ме-тодом". Разработанный метод в 50 и более раз ускоряет этот анализ по сравнению с методом отмучивания. Точность метода -tP,4/S суммарной глины.

4. Разработан метод определения в составе Е2С количеств двух видов одновременно присутствующих бентонитов. Абсолютная ошибка определения каждого из них не выше 0,13%.

5. Разработан количественный метод определения крепителей в Е®3 на основе жирных кислот (КО, ЭКО, УСК) в присутствии "мешающих" компонентов (бентонита, угля и песка). Точность метода -t.10% от измеряемой величины.

6. Разработан количественный метод определения активного угля в составе ЕФС. Показано, что чувствительность метода в 2,2 раза выше чувствительности существующих методов.

7. Разработан нетрадиционный метод оценки свойств ЕФС в переувлажненной зоне сырой формы.

8. Показана возможность ускоренного метода определения количества глинистой в песках по адсорбции красителя "кристаллический фиолетовый".

9. Доказано теоретически и подтверждено практически,что ног-табильность свойств ЕФС в среднем на 10% зависит от неточности дозирования отработанной смеси, на 8,5% - от неточности дозирования компонентов освежения, на 49,7% - от нестабильности теплового воздействия залитого в форму металла на угар компонентов ЕФС и на 32% - от нестабильности технологического процесса смесе-приготовления (от свойств ¡Ш, от состояния оборудования, от принятой схемы сме се приготовления, от квалификации операторов, от вида оборудования и т.п.).

10. Разработан критерий, количественно оценивающий тепловое воздействие залитого металла на угар компонентов. Показано, что предпочтительная его величина должна быть Кт > •

11. Разработана методика определения приведенной толщины отливок в цеховых условиях.

12. Экспериментально определены зависимости угара компонентов от рецептуры смесей и величины теплового критерия.

13. Показаны преимущества внедряемого на Гомельском заводе литья и нормалей технологического процзсса смесеприготовления При трехстадийности процесса (противоточная струйная мельница -*■ освежительная смесь— ЕФС) стабильность процесса увеличивается в 1,39-2,63 раза при одновременном увеличении уровня свойств ЕФС в 1,15-2,24 раза.

14. Исследования с помощью изотопов показали, что на современном уровна технологии смесеприготовления минимально достижимая вариация свойств составляет 5,5%.

15. Показано, что при совместном струйном помоле бентонита с содой в присутствии ПАВ и увеличиваются в 1,5-1,7 раза, что недостижимо при других методах механо-химической активации.

16. Разработан оптимальный состав и режим приготовления "компаунда", использование которого в составах ЕФС обеспечивает

минимальную дефектность отливок по ужиминам и пригару.

17. Разработаны новые методы оценки таких свойств порошков, как предельное напряжение сдвига, сцепление, коэффициенте трения, истекаемость.

18. Показано, что при одновременном использовании при помоле двух групп ПАВ механические и технологические свойства порошков по п. 17 улучшаются по сравнению с порошком бентонита в 4-8 раз. "Компаунд" не расслаивается при пневмотранспортировании, не слеживается, пожаро-взрывобезопасен и легко истекает из бункеров.

19. Обнаружены новые закономерности, связывающие свойства смесей на основе "компаунда" с исходными свойствами последних.

20. На основе проведенных исследований, изложенных в материалах 3 и 4 глав, были разработаны совместно с Гипрокомбайнпро-мом (г. Ростов-на-Дону) и утверждены металлургической секцией МТиСХМ технические и рабочие проекты на типовые СПК производительностью 100, 160 и 240 т/ч. Техническими предложениями на 0ПК и техническими проектами пользуются в своей повседневной работе более 30 ГШР0 и организаций разных министерств. На основе этих материалов построены уже 10 СПК и реконструируются старые СП0.

21. Обоснована необходимость перехода от разовых методов контроля свойств ЕФС к автоматическим, гак как существующие неправомерны ни по величине отбираемых проб, ни по самой частоте контроля.

2г. Экспериментально доказано, что любые методы контроля, отрабатываемые на смесях из свежих ИФ1<1, не могут быть перенесены на методы контроля Е5С, так как ЕФС из свежих ®М стабилизируется только к 20^0 обороту.

23. Показано, что в нестабильном состоянии Е2й находится на протяжении 12-18 первых оборотов. Это состояние объясняется де-криптациоиными особенностями кварцевых зерен (явлением, при котором при нагреве из зерен выделяются в виде паров и газов включения, образовавшиеся в них при генезисе). При их выделении нарушается структура зерен, что отражается на изменении свойств ЕФС на стадии ее формирования. К моменту стабилизации эти дефекты зерен "зарастают" оолигными оболочками и свойства ЕФС стабилизируются .

24. На основе экспериментального материала были выведены

обобщенные уравнения, связывающие свойства смесей с рецептурой освежения и числом оборотов.

25. На основе обобщенных уравнений был предложен метод крутого восхождения, позволивший тремя дополнительными опытами к ПФЭ типа 2^" разработать оптимальную рецептуру ЕЮ, обеспечившую уменьшение дефектности технологической пробы на ужимины в среднем в 6 раз.

26. На основе изучения парных корреляций между 29 изученными свойствами на сороковом обороте были выделены те из них,которые позволяют независимо оценивать свойства Е$С.

27. В качестве независимых методов оценки свойств Е$С, поддающихся автоматизации контроля, выбраны: предельное напряжение содига по Ребиндеру: Р^ (внедрение конуса); сцепление по Пы-

товичу — Суип (внедрение сферы)« уплотняемо с ть — У (внедрение

цилиндра); газопроницаемость - Г ; импеданс - О (активное и емкостное сопротивление смеси) и температура - Т •

28. Поляризационно-оптическими методами исследования были объяснены причины независимости измерений пенетрометрами разной формы.

29. На основе разработанных методов контроля созданы, внедрены и внедряются три типа УАКСС: непрерывного (прокатной образца), дискретно-непрерывного (прессование образца) д дискретного принципов (непосредственно на полуформе низа МЛ).

30. Конструкции всех датчиков выполнены из унифицированных, серийно выпускаемых элементов, имеющих высокую надежность. Показано, что новые методы контроля имеют в среднем в два раза большую чувствительность по сравнению с традиционными.

31. На основе выполненной работы выпущен РТМ 23.4.399-84 (взамен РТМ 23^4.399-78) "Методы автоматических испытаний единых формовочных смесей, система автоматического контроля свойств смесей и качества форм, изготавливаемых на автоматических литейных линиях".

32. Экспериментально выявлено значительное влияние температуры Е5С на ее свойства. Это воздействие соизмеримо по силе с влиянием влажности и компонентов состава. Исследования подтвердили необходимость введения контроля ЕФС по температуре, что на-йло отражение в конструкции УАКСС.

33. Показано, что стабилизация ЕФС по влажности без учета стабилизации содержания остальных компонентов смеси приводит к расстабилизации свойств.

34. Разработан и используется в АСУТП алгоритм управления влажностью ЕФС, учитывающий свойства ЕФС, влажность отработанной и освежительной смеси и влажность, затрачиваемую в бегунах на охлаждение смеси при перемешивании с продувкой воздухом.

35. При функционировании АСУТП смесеприготовления использован алгоритм, основанный на принципе обработки обучающей последовательности непрерывно измеряемых регулируемых (свойства ЕФС) и регулирующих (рецептура смеси) параметров процесса смесприго-говления.

Осуществляемый "стек" непрерывно уточняет коэффициенты уравнений аппроксимирующих функций, обеспечивая необходимую стабилизацию свойств.

36. Внедрение АСУТП в цехе серого чугуна ПО "Ростсельмаш" позволило повысить стабильность свойств ЕФС, снизить брак отливок до 2,2-2,5%, брак форм до 0,3-0,5$, повысить культуру производства, изменить качество труда, высвободить рабочих, занятых на непрестижных работах, получить экономию ИЩ, повысить ритмичность производства. Экономический эффект от внедрения АСУТП составил 495,7 .тыс. руб. Аналогичная работа проводится на ЕЮ "ЗИЛ".

37. По техническим предложениям автора и проектам Гипроком-байнпрома внедрены СШ на заводах: ПО "Ростсельмаш", Владимирском тракторном, Назаровском комбайновом. Карагандинском сталелитейном. В стадии пуска находится СДК на Гомельском заводе литья и нормалей. Осуществлено рабочее проектирование на Таганрогском комбайновом и других заводах.

Экономическая эффективность СПК ГЗЛиН составляет 354 тыс.руб.

СШЮОК РАБОТ АВТОРА

1. Леви Л.И., Позднев ЮД. О долговечности бентонитов. К. "Литейное производство", № 6, IS65, с. 40-42.

2. Леви Л.И., Позднев В.Д., Позднев ЮД. Автоматическое управление температурным режимом в высокочастотных установках. Ж. "Заводская лаборатория", г. 29. & 12, 1963, с. 1503-1504.

3. Позднев Ю.Д. и др. Определение активной глины и песка в отработанных смесях. S. "Литейное производство", № 6, 1967,

с.37-38.

4. Позднев Ю.Д., Давыдова Г.С. Определение активной глины в единых формовочных и отработанных смесях. Е. "Литейное производство", й I, 1971, с. 35-36.

5. Позднев Я)Д. Пластичность глин и ее связь со свойствами формовочных смесей. Ж. "Литейное производство", № 7, 1962,

с. 24-26.

6. Позднев Ю.Д. Пластичность как метод распознавания бентонитовой глины. Ж. "Стекло и керамика", tó 9, 1966, с. 24-26.

7. Леви Л.И.. Позднев Ю.Д. и др. Свойства переувлажненной зоны сырой формы. Ж. "Литейное производство", tó 6,1972, с.19-21.

8. Леви Л.К., Позднев Ю.Д., Позднев В.Д. Усовершенствование методики изучения образования пригара. 2. "Литейное производство" № 7, 1963, с. 44-45.

9. Позднев В Д. и др. Исследование влияния многократных оборотов единых формовочных смесей на изменение качества чугунных отливок. 3£. "Автомобильная промышленность, № 2, 1974, с.35-38.

10. Позднев ЮД. и др. Исследование влияния многократных оборотов единых формовочных смесей на изменение качества чугунных отливок. В кн. "Прогрессивные методы изготовления литейных форм". Тезисы П Всесоюзной межвузовской научно-технической конференции, Челябинск, 1973, с. 80.

11. Позднев ЮД. и др. Декриптация формовочных песков. В кн. "Прогрессивные методы изготовления литейных форм". Тезисы П Всесоюзной межвузовской научно-технической конфренеции, Челябинск. 1973, с. 80-81.

12. Позднев ЮД.., Кваша Ф.С. Оптимальные составы единиых формовочных смесей для улучшения качества поверхности чугунных отливок, ГОСШТИ, М.. 1968, с. 1-25.

13. Шейнкер В..Н., Позднев Ю.Д., Синицын И.И. Определение содержания связующего ЭКО в единых формовочных смесях. К."Литейное

производство", №2, 1974, с. 40.

14. Калашникова АЛ., Позднев л).Д. Контроль рЯ формовочных материалов и смесей. Ж. "Литейное производство, Й 9, i960,

с. 38-39,

15. Позднев Ю.Д. и др. Определение состава многокомпонентной смеси инфракрасными датчиками, il. "Литейное производство", № 5, 1973. о. 19.

16. Позднев Ю.Д. и др. Установка для автоматического контроля свойств единых смесей, "Литейное производство", й 7, 1976, с. 15-16.

17. Позднев Ю.Д. и др. Методика определения содержания активного и неактивного бентонита в единых формовочных смесях, ii. "Литейное производство", № 5, 1977, с. 14-15.

16. Позднев и .Д. и др. Определение активного угля в составах формовочных СМ6С6Й • ii • "Литейное производство", \Ь 6, 1977, с. 16.

19. Позднев Ю.Д. и др. Те рмо регенерация кварцевого песка для изготовления стержней. Ж. "Литейное производство", ¡¿2,1365, с. 32.

20. Позднев h).Д. и др. Компаундные порошки и их влияние на качество отливок". ¿1. "Литейное производство",№ 9,1УВ8,с.20-21.

21. Позднев Ю.Д. и др. Единая формовочная смесь для получения чугунных отливок в сырых формах, ш. "Литейное производство", № 6, 1971, с. 37.

22. Позднев Ю.Д. и др. Стабильность состава и свойств единых формовочных смесей, ii. "Литейное производство", К 8, 1978, с. 19-20.

23. Позднев i)JÎ. и др. О стабильности формовочных смесей. Z. "Литейное производство, й 10, 1979.

24. Позднев Ю.Д. и др. Автоматическая система контроля-и регулирования свойств и состава единых формовочных смесей для чугунного литья в условиях массового производства. В кн. "Проблемы механизации и автоматизации литейных цехов". Материалы семинара в ВДНТП им. Ф.Э.Дзержинского, M., 1972, с. 62-66.

25. Позднев й.Д. и др. Выбор параметров технологического процесса изготовления отливок в зависимости от теплового воздействия На форму. Реф.сб. ЩИИТЭИтракгоросельхозмаш. Сер. "Технология и автоматизация производственных процессов в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении", вып.6, 1978, о. 6-13.

26. Позднев д).Д. и др. Новый химический метод определения ведествеиного состава в единых формовочных смесях. Реф.сб. ШЛИТЭИтракторосельхозмаш. Сер. "Технология и автоматизация производственных процессов в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении", вып. 6, 1976, с. 19-25.

27. Позднев iüJU и др. Технологический процесс промышленного получения компаундных порошков для формовочных смесей.Экспресс-информация ЩИИТЭИтракторосельхозмаша. Сер.З "Технология

и автоматизация производства", вып. 9, 1987, с. 1-9.

28. Позднев Ю.Д. и др. Формовочные смеси для отливок деталей тракторного и сельскохозяйственной машиностроения, изготавливаемых на автоматических литейных линиях. Обзорная информация ЩИЖШ тракторосельхозмаш. Сер. "Технология и автоматизация производственных процессов в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении". вып. 17. Ы., 1979, с. 1-38.

29. Позднев Ю.Д., Колонии A.B. Комплексная технологическая проба для оценки качества отливок, изготавливаемых на автоматических линиях. ЩЖГЭИтракторосельхозмаш.'Сер. "Технология и автоматизация производственных процессов". Литейное производство, вып. 2(6), M.t 1974, с. 34-40.

30. Позднев Б.Д. и др. Разработка и исследование формовочных смесей, обеспечивающих снижение брака по газовым раковинам и повышение размерной точности отливок. В сб. "Дефекты отливок и моры по их предупреждению", М., 1970, с. 69-75.

31. Позднев Ю.Д., Давыдова Г.С. Новые приборы и методы контроля в литейном производстве. Ж. "Литейное машиностроение",вып.5, 1939.

32. Позднев Ю.Д., Боровик М.Г. Система автоматического контроля свойств формовочных смесей. Информ.листок, Ч 18-72,сер.10-05, М., ЦИИМАШ, 1972.

33. Позднев Ю.Д. и др. Формовочная смесь для чугунных отливок. А.о. К I8I760 от 27.02.1966, опубл. 21,04.66.Бюллетень И 10.

34. Позднев Б.Д. и др. Прибор для определения вязкопластич-ных свойств материалов. A.c. й 274491 от 13.04.70. опубл.24.06.70. Бюллетень К 21.

35. Позднев Б.Д. и др. Прибор для испытания образцов формовочной смеси на прочность. A.c. К 945727 от 23,03.82, опубл. 23.07.82. Бюллетень №27.

36. Позднев йД. и др. Способ помола огне- и взрывоопасных

добавок для формовочных смесей. A.c. ß 9^1624 от 21.12 .61, опубл. 23.04.82. Бюллетень й 15.

37. Позднев Ю.Д. и др. Способ _термической обработки песка для изготовления лчтейтх форм и стеряней. A.c. 738746 от 14.02.60, опубл. 05.С6.&0. Бюллетень 21.

38. Позднев Ю.Д. п др. Смесь для изготовления литейных форм и стершей. A.c. ß G84820 от 03.08.81, опубл. 30.II.81. Бюллетень 12 44.

39. Позднев й.Д. и др. Способ активации бентонита. A.c. В 1409404 от 15.03.88, опубл. 15.07.88. Бюллетень К 26.

40. Позднев й.Д. и др. Установка для автоматического контроля физико-механических свойств сиесе1. A.c. й 352173 от 19.06.72, опубл. 21.09.72. Бюллетень 1? 2Б.

41. ПозднеЕ ¡О.Д. и пр. Установка для автоматического контроля свойств формовочных смесей. А.с 15 82 7996 от 07.01.81,опубл. 37.05.81, Бюллетень 15 17.

42. Позднев Ю.Д. и др. Прибор для определения адгезии формовочных и стерхневых смесей. A.c. К 326488 от 22.10.71, опубл. 19.01.72. Бюллетень 15 4.

43. Позднев й.Д. и др. Установка .для изготовления форм.А.о. i £89064 от 22.09.77, опубл. 25.01.78. Бюллетень, ß 3.

44. Позднев Ю.Д. и др. Способ стабилизации свойств многоком-юнентннх смесей. A.c. К 453235 от 21.08.74, опубл. 15.12.74.Бюл-иегень В 46.

45. Позднев Ю.Д. и др. Способ определения склонности формовочных и стержневых смесей к протяжке. A.c. К 29JI99 от 03.11.70, )публ. 15.01.71, Бюллетень \Ь 5.