Литейных

На полном самообеспечении

С первой плавки в июле 2012 года металлурги Тихвинского вагоностроительного завода выпустили более 200 тыс. т литья. На промышленной площадке завода действует литейное производство полного металлургического цикла. Именно здесь рождаются стержни, собираются формы, выплавляется и заливается в формы металл. Далее проводятся обрубочные операции, полученные отливки проходят термообработку, дорабатываются, проверяются на качество. И только после окончательной приемки детали отправляются на покраску.

Литейное производство ТВСЗ выпускает весь спектр вагонного литья, необходимый для сборки ходовых частей. Это крупное вагонное литье – боковые рамы и надрессорные балки, среднее – автосцепные устройства, надпятники, упоры задние и передние, хомуты тяговые и другие детали. Максимальная выработка за сутки достигает порядка 650 отливок, в месяц – почти 6 тыс. т литья. Производство динамично набирает обороты: в 2015 году завод произвел более 55 тыс. т, год спустя – почти на 10 тыс. т больше. Планируется, что к концу 2017 года производство выйдет на уровень 70 тыс. т, что полностью покрывает производственную программу тихвинских вагоностроительных предприятий с учетом поставок на экспорт.

Производственный цикл по выпуску вагонного литья состоит из сложных процедур со своими особенностями. Пройдем по основным участкам литейного цеха и узнаем, что происходит на каждом из них.

Вся сила в плавках!

Для начала нужно сварить сталь марки 20ГЛ (отличается повышенным содержанием марганца), из которой будут изготавливаться будущие отливки (отливка – затвердевший и охлажденный металл, которому придали форму требуемой детали. – Прим. ред.). Для плавки металла на ТВСЗ используют лом стали марки Ст3 (конструкционная углеродистая сталь) и металлоотходы собственного производства.

	Работа в центральной заводской лаборатории

Плавильный цех оснащен двумя дуговыми сталеплавильными печами ДСП-20 компании Siemens VAI. «Емкость каждой печи – 20 т, средняя скорость плавки – 1,5 часа», – уточняет Алексей Федоров, директор «Центролит» (литейное производство ТВСЗ). Дуговые печи, по его словам, не столько ноу-хау, сколько надежная классика, проверенная временем. Только на производстве еще добавлено современное программное управление и уникальная технология плавки, благодаря чему в разы снижается расход электроэнергии и сопутствующих материалов, сокращается время плавки и повышается качество стали.

После отправки лома в печь металл расплавляют до жидкого состояния, подвергают окислению с помощью специальной добавки – окисленного железорудного окатыша, добавляют легирующие элементы (вещества, которые придают готовым отливкам необходимые химические и физические свойства). В процессе плавки сталевары проверяют температуру металла, которая достигает 1680 ˚С, берут пробы для анализа в экспресс-лаборатории.

	Автоматическое устройство сборки форм поднимает полуформу верха массой около 4,5 т, опускает ее на полуформу низа с точностью 0,2 мм, «запирает» замки на опоках, затем поднимает собранную и готовую к заливке металлом форму и под вакуумом переносит ее на тележку, которая везет форму на заливочную линию

После того как достигнут заданный химический состав, жидкий металл из печи выпускают в сталеразливочный ковш. В нем проходит процедура продувки стали аргоном (инертным газом), чтобы температура и химический состав были равномерны по всему объему металла. Жидкую сталь выдерживают до необходимой температуры и подают на линию заливки металла в формы.

Для того чтобы печь всегда была готова к плавке, а ковши без устали работали, огнеупорщики производят футеровку оборудования (футеровка – отделка внутренней поверхности печей и ковшей огнеупорными кирпичами для ее защиты от возможных механических, термических, физических и химических повреждений. – Прим. ред.).

	Заливка металла в формы

Литейное производство ТВСЗ выпускает весь спектр вагонного литья, необходимый для сборки ходовых частей

Пока варится сталь, на других участках «рождаются» специальные формы под заливку металла. Изготовление форм для будущей отливки на ТВСЗ происходит на автоматической линии вакуумно-пленочной формовки (ВПФ) фирмы Heinrich Wagner Sinto. Сначала формируется модель, то есть основа, которая определяет форму будущей детали. С ее помощью делают отпечаток в опоке (опока – специальное приспособление, служащее для удержания формовочной смеси. – Прим. ред.), который повторяет очертания будущей отливки. Модель – в отличие от литейной формы – это инструмент многоразового использования. Кроме того, ВПФ-технология является самой экологичной, поскольку в ней используется только сухой песок, без связующих и какой-либо химии. Отливки, полученные по методу ВПФ, обладают улучшенной плотностью металла и высоким качеством поверхности.

Процесс выглядит так. «Модель обтягивается нагретой пленкой и покрывается противопригарным покрытием. Затем в опоку засыпается сухой песок, который уплотняется вибрацией. Потом сверху наносится еще один слой пленки. Далее с помощью специальных насосов создается вакуум, благодаря которому удерживается форма. В нее устанавливаются стержни, и производится сборка готовой формы. После заливки металла отливка охлаждается и выбивается из формы. Оставшийся сухой песок также охлаждается и возвращается обратно на формовку. То есть он не выбрасывается, а только очищается от металлических включений и снова попадает в производство», – объясняет Александр Пронин, главный металлург ТВСЗ.

	Вакуумно-пленочная формовка модели. Качество изготовления модели (и стержневых ящиков) влияет на качество самой отливки (и стержня). Именно поэтому изготовление любой модели требует высокого уровня профессионализма, знания множества технологических процессов, в том числе и на высокоточном оборудовании со сложным программированием

Моделью для стержней (на ТВСЗ их изготавливают более 20 разновидностей) является специальный ящик, внутри которого очертания того или иного стержня (стержень – незаменимый элемент литейной формы, позволяющий формировать отверстия, полости и другие сложные контуры в отливке. – Прим. ред.). Упрощенно процесс выглядит так: собирают ящик, а дальше, как в песочнице, стержневые машины из смеси кварцевого песка и оксида железа набивают форму, утрамбовывают, выбивают – и получается стержень. Весь процесс автоматизирован, но находится под управлением