Литейное производство Тихвинского вагоностроительного завода

Мы уже видели, как тихвинцы строят грузовые вагоны и цистерны. Но мы еще не познакомились с литейным производством. А между тем Тихвинский вагоностроительный завод (ТВСЗ) полностью обеспечивает вагонным литьем свои потребности и потребности других предприятий, входящий в состав железнодорожного холдинга ОВК. Более того, выпускаемую литейную продукцию завод успешно отправляет на экспорт. В частности, это касается деталей инновационной тихвинской тележки.

Поэтому давайте поближе познакомимся с этим современным и по-своему уникальным производством.

Подготовка шихты

Итак, все начинается на складе. Сырьем для литейного производства ТВСЗ является металлолом. Часть его закупается у поставщиков, но основную долю (до 80%) составляют отходы собственного производства - обрезки стальных листов и т.п.

Все это свозится на склад, по которому металлолом распределяется мостовым краном с магнитным захватом.

Просто так завалить металлолом в сталеплавильную печь нельзя, его нужно измельчить. Это повысит эффективность процесса плавления и улучшит качество получающейся стали. Для этого на сырьевом складе литейного цеха установлен специальный измельчитель. Он захватывает металлолом и перемалывает его. В результате получаются относительно мелкие куски приблизительно одной фракции.

Измельченный металлолом (шихта) засыпается в загрузочную бадью.

Она устанавливается на специальный транспортер, который доставляет ее к сталеплавильным печам. Там мостовой кран подхватывает бадью и заваливает из нее металлолом в сталеплавильную печь.

Выгрузка свежедоставленного лома на склад
Выгрузка свежедоставленного лома на склад
Измельчитель стального лома. Куча лома в правой части кадра - это то, что он проглатывает в себя и измельчает
Измельчитель стального лома. Куча лома в правой части кадра - это то, что он проглатывает в себя и измельчает
Загрузочная бадья с шихтой установлена на скраповоз, который доставит ее к плавильным печам
Загрузочная бадья с шихтой установлена на скраповоз, который доставит ее к плавильным печам
Загрузочные бадьи выстроились в ряд недалеко от плавильных печей
Загрузочные бадьи выстроились в ряд недалеко от плавильных печей

Выплавка стали

Выплавка стали осуществляется в двух электродуговых плавильных печах Siemens-VAI (Германия). Емкость каждой из них - 20 тонн.

К выплавке стали изначально готовят две бадьи - завалочную и подвалочную (в ней лома в 2 - 3 раза меньше, чем в завалочной).

Процесс выплавки начинается с завалки лома. Чтобы крупные куски лома не повредили подину (нижнюю часть печи), сперва заваливают мелкий лом и только после него - крупный. После расплавления завалки производится довалка лома в объеме, необходимом для получения 20 т. жидкого металла.

Завалка и довалка осуществляются сверху, для этого свод плавильной печи сделан съемным.

После того, как завалка завершена, свод устанавливается на место. Затем через отверстия в своде в печь опускаются электроды и на них подается напряжение. Начинается процесс плавления.

Питание печи осуществляется от трансформатора, а регулировка отдаваемой мощности - изменением напряжения на электродах.

У печи предусмотрено рабочее окно, закрываемое заслонкой. Оно используется для обработки подины и стенок печи, а также для контроля процесса плавки. В частности, через него берутся пробы состава сплава. По результатам их анализа принимается решение о подаче легирующих материалов.

Когда выплавка завершена, сталь выпускается в ковш, который мостовым краном будет доставлен к разливочной машине.

Литейное производство Тихвинского вагоностроительного завода, плавильный участок. Огромная конструкция в центре - электродуговые плавильные печи производства Siemens-VAI (Германия)
Литейное производство Тихвинского вагоностроительного завода, плавильный участок. Огромная конструкция в центре - электродуговые плавильные печи производства Siemens-VAI (Германия)
Электродуговая сталеплавильная печь. Огромный куб в правой части кадра - трансформатор, который ее питает
Электродуговая сталеплавильная печь. Огромный куб в правой части кадра - трансформатор, который ее питает
Электродуговая сталеплавильная печь. Вертикальные столбы в центре кадра - электроды. На них уже подано напряжение и они постепенно вводятся в печь
Электродуговая сталеплавильная печь. Вертикальные столбы в центре кадра - электроды. На них уже подано напряжение и они постепенно вводятся в печь
Кислородная фурма. Она предназначена для вдувания газообразного кислорода и периодического вдувания углесодержащего материала, который позволяет вспенивать шлак и держать его во вспененном состоянии
Кислородная фурма. Она предназначена для вдувания газообразного кислорода и периодического вдувания углесодержащего материала, который позволяет вспенивать шлак и держать его во вспененном состоянии
Выпуск стали в ковш
Выпуск стали в ковш
Мостовой кран подхватил ковш с жидким металлом и направился с ним к разливочной машине
Мостовой кран подхватил ковш с жидким металлом и направился с ним к разливочной машине
Этот подъемник оборудован для вывоза шлака. Он подхватывает чашу, в которую выпускается шлак из плавильной печи, и вывозит его из цеха
Этот подъемник оборудован для вывоза шлака. Он подхватывает чашу, в которую выпускается шлак из плавильной печи, и вывозит его из цеха

Производство литейных форм

Пока в плавильных печах варится сталь, на другом участке цеха собираются литейные формы.

Литейная форма представляет собой систему элементов, которые определяют внутренние и внешние контуры отливки. Она состоит из двух полуформ и установленных в них стержней. Внешние контуры будущей детали определяются полуформами, а внутренние полости и отверстия - стержнями.

Полуформы изготавливаются из кварцевого песка, а стержни - из специальной стержневой смеси.

Для производства литейных форм на заводе используется формовочная линия Heinrich Wagner Sinto (Германия), реализующая вакуумно-пленочную технологию формовки.

Для изготовления каждой полуформы используют модель и опоку. Модель - это деталь, форма которой соответствует внешней форме отливки. Чтобы ее сделать, используют комбинацию различных материалов (металл, дерево, пластик и т.п.). Опока – сварная или литая жесткая рама, предназначенная для удержания формовочной смеси.

Модели жестко крепятся на подмодельной плите, установленной в каретку - специальную нишу формовочной линии, в которую устанавливается модель. Затем она накрывается контактной пленкой, предварительно нагретой для придания эластичности. Получается своеобразный ящик, на дне которого расположены модели, накрытые пленкой. В него засыпают формовочный песок и уплотняют его. Затем засыпанная опока накрывается пленкой, из-под которой откачивают воздух, благодаря чему она плотно облегает контуры полуформы. Далее заформованная опока отделяется от модельной плиты. Получается полуформа - опока, заполненная формовочным песком с оттиском моделей.

После этого в полуформу устанавливаются стержни. Для их правильной установки и фиксации в ней предусматриваются специальные гнезда (стержневые знаки), образованные специальными частями модели еще на этапе формовки.

Для производства стержней применяются стержневые автоматы немецкой компании Laempe, реализующие cold-box-амин процесс изготовления стержней. Его суть заключается в том, что отвердение стержневой смеси обеспечивается ее продуванием газом. За счет этого время, затрачиваемое на производство стержней, существенно сокращается.

Итак, полуформы собраны. Теперь нижняя полуформа накрывается верхней и они автоматически скрепляются специальными замками.

После того, как форма собрана, в нее заливается расплавленный металл. Для этого используется специальная заливочная машина мостового типа.

Затем залитую металлом форму охлаждают. На это уходит несколько часов.

Силосы, в которых хранятся формовочный и стержневой кварцевые пески. Отсюда они направляются на формовочный и стержневой участки
Силосы, в которых хранятся формовочный и стержневой кварцевые пески. Отсюда они направляются на формовочный и стержневой участки
Готовые стержни извлекаются из стержневого ящика
Готовые стержни извлекаются из стержневого ящика
Так выглядит стержень, извлеченный из стержневого автомата
Так выглядит стержень, извлеченный из стержневого автомата
Свежеизготовленные стержни осматриваются и в случае необходимости подвергаются обработке, а затем передаются на покраску
Свежеизготовленные стержни осматриваются и в случае необходимости подвергаются обработке, а затем передаются на покраску
Окраска стержня специальной краской необходима для того, чтобы он не прилипал к отливке и легко из нее извлекался
Окраска стержня специальной краской необходима для того, чтобы он не прилипал к отливке и легко из нее извлекался
Заводской склад стержней представляет собой полностью автоматизированную систему. Каждый стержень идентифицируется штрих-кодом. Система знает, где он хранится и учитывает получение стержней на хранение и их выдачу в производство
Заводской склад стержней представляет собой полностью автоматизированную систему. Каждый стержень идентифицируется штрих-кодом. Система знает, где он хранится и учитывает получение стержней на хранение и их выдачу в производство
Модели установлены на модельную плиту. Скоро ее установят в каретку, после чего на нее сверху установят опоку и заполнят ее кварцевым песком
Модели установлены на модельную плиту. Скоро ее установят в каретку, после чего на нее сверху установят опоку и заполнят ее кварцевым песком
Стержни установлены в полуформу. Сборку полуформ выполняют формовщики - крайне важная и ответственная специальность, востребованная на Тихвинском вагоностроительном заводе
Стержни установлены в полуформу. Сборку полуформ выполняют формовщики - крайне важная и ответственная специальность, востребованная на Тихвинском вагоностроительном заводе
Стержни уникально идентифицированы штрих-кодами. Перед закрытием литейной формы штрих-коды считываются, чтобы знать, какие стержни ушли в производство
Стержни уникально идентифицированы штрих-кодами. Перед закрытием литейной формы штрих-коды считываются, чтобы знать, какие стержни ушли в производство
Полуформы подаются на спаровщик - сперва верхняя, за ней нижняя. Спаровщик накрывает нижнюю полуформу верхней, после чего защелкиваются автоматические замки. Готовая форма подается на участок заливки металла
Полуформы подаются на спаровщик - сперва верхняя, за ней нижняя. Спаровщик накрывает нижнюю полуформу верхней, после чего защелкиваются автоматические замки. Готовая форма подается на участок заливки металла
Это заливочная машина, в которую установлен ковш с расплавленным металлом
Это заливочная машина, в которую установлен ковш с расплавленным металлом
Участок заливки оборудован двумя линиями, которые укомплектованы литейными формами. Заливочная машина перемещается вдоль линий и заливщик заливает расплавленный металл в формы
Участок заливки оборудован двумя линиями, которые укомплектованы литейными формами. Заливочная машина перемещается вдоль линий и заливщик заливает расплавленный металл в формы

Обработка отливок

После охлаждения литейная форма поступает на распоровщик, где происходит отключение вакуума, в результате чего формовочный песок высыпается из формы.

Затем специальным роботом из опоки достается куст отливок, который перемещается на выбивной стол для удаления остатков стержней.

Далее куст отливок отправляется в камеру вторичного охлаждения, после которой кусты очищаются от формовочного песка и стержневой смеси. Затем начинается их обработка.

Сперва с отливок отбиваются элементы литниковой системы, затем элементы литниково-питающей системы отрезаются, в результате чего отливки отделяются от куста. Далее с их поверхности удаляют заливы.

После того, как отливка зачищена, выполняется контроль ее качества с использованием ультразвукового и магнитопорошкового методов. Обнаруженные дефекты фиксируются. В зависимости от их степени принимается решение - либо отправить отливку в брак, либо выполнить ее доработку. По завершении доработки выполняется повторный контроль качества.

Далее отливка направляется на термическую обработку, целью которой является повышение ее механических свойств и снятие внутренних напряжений.

После проведения термической обработки выполняется контроль механических свойств отливок. Также для проведения анализа на наличие скрытых дефектов и неоднородностей каждая 500-ая отливка отправляется на порезку по сечениям.

Остывшие отливки подвергаются дробеметной очистке, после чего подаются на установку магнито-порошкового контроля железнодорожного литья.

Затем они направляются на автоматизированную линию механической обработки отливок Danobat (Испания), где происходит их чистовая обработка, необходимое сверление и фрезерование.

Линия Danobat выдает готовую деталь, которая затем красится, комплектуется износостойкими элементами и доставляется на склад. А уже оттуда она уходит либо на производство, либо упаковывается и отправляется своему покупателю.

Куст отливок, освобожденный от литейной формы, направляется на отделение отливок от литниковой системы. На одном крюке висит один куст, содержащий две отливки, соединенные между собой литниковой системой
Куст отливок, освобожденный от литейной формы, направляется на отделение отливок от литниковой системы. На одном крюке висит один куст, содержащий две отливки, соединенные между собой литниковой системой
Эта машина отбивает части литниковой системы от куста отливок
Эта машина отбивает части литниковой системы от куста отливок
В дело вступают обрубщики - они очищают отливки от остатков литниковой системы и заливов. Обрубщик - специальность, остро востребованная на Тихвинском вагоностроительном заводе
В дело вступают обрубщики - они очищают отливки от остатков литниковой системы и заливов. Обрубщик - специальность, остро востребованная на Тихвинском вагоностроительном заводе
Установка магнитопорошкового контроля качества отливок
Установка магнитопорошкового контроля качества отливок
Здесь производится установка износостойких элементов
Здесь производится установка износостойких элементов
Участок выпуска экспортного литья
Участок выпуска экспортного литья
На этом посту нарезают выбранные образцы отливок для анализа скрытых дефектов. На переднем плане - множество нарезанных отливок. После анализа они отправятся на сырьевой склад литейного цеха, а потом будут переплавлены
На этом посту нарезают выбранные образцы отливок для анализа скрытых дефектов. На переднем плане - множество нарезанных отливок. После анализа они отправятся на сырьевой склад литейного цеха, а потом будут переплавлены
Детали, прошедшие контроль качества, направляются в ротационную термическую печь Can-Eng. Термическая обработка необходима для повышения механических свойств стали и снятия внутренних напряжений
Детали, прошедшие контроль качества, направляются в ротационную термическую печь Can-Eng. Термическая обработка необходима для повышения механических свойств стали и снятия внутренних напряжений
Ротационная термическая печь Can-Eng
Ротационная термическая печь Can-Eng
Отливки после термической обработки охлаждаются потоком воздуха
Отливки после термической обработки охлаждаются потоком воздуха
Отливки, прошедшие термическую обработку, доставляются на участок дробеметной очистки
Отливки, прошедшие термическую обработку, доставляются на участок дробеметной очистки
Отливки доставлены на линию механической обработки Danobat. Сама линия скрыта за гофрированным ограждением (в правой части кадра)
Отливки доставлены на линию механической обработки Danobat. Сама линия скрыта за гофрированным ограждением (в правой части кадра)
Отливки стали деталями, они окрашены и готовы к отправке на производство или своим покупателям
Отливки стали деталями, они окрашены и готовы к отправке на производство или своим покупателям
Упаковка деталей для отправки покупателям
Упаковка деталей для отправки покупателям
Детали на складе готовы для отправки в Северную Америку
Детали на складе готовы для отправки в Северную Америку

Вот и все. На этом литейное производство заканчивается. Осталось только собрать тележки. Но об этом будет отдельный рассказ.