Loading

Modernizacja odlewni żeliwa w ZNTK w Pruszkowie

mgr ini. Krystyna Pełka
główny technolog w ZNTK w Pruszkowie
mgr inż. Grzegorz Matejek
samodzielny technolog w ZNTK w Pruszkowie

"Trakcja i Wagony" Nr. 3/1980

UKD:629.48.004.89

Rozwój techniki obserwowany na szlakach kolejowych pociąga za sobą konieczność unowocześnienia zaplecza kolei, a szczególnie zakładów naprawiających tabor kolejowy. Jakość naprawianego taboru nie powinna odbiegać od jakości nowo wyprodukowanych lokomotyw czy wagonów.
Technologia produkcji w pruszkowskiej odlewni pozostawała niezmienna od wielu lat. Rosnące wymagania techniczne zmuszają więc do wprowadzania nowej techniki i nowych technologii.
Pierwszym symptomem nowoczesności w odlewni ZNTK w Pruszkowie jest oddana do u-żytku w grudniu 1979 r. nowa elektryczna to-pialnia żeliwa, która zapoczątkuje modernizację całej odlewni. Oddano ją do użytku w przeddzień Dnia Odlewnika dla podkreślenia rangi tego zawodu i zwrócenia uwagi na występowanie tej grupy zawodowej w zakładach ZNTK.
Warunki pracy w odlewni, tj.: wysoka temperatura roztopionego metalu, wydzielające się gazy, zapylenie i duży wysiłek fizyczny stwarzają uciążliwość pracy odlewnika o wiele większą niż w innych wydziałach, np. w wydziale Obróbki skrawaniem. Tylko przez modernizację i poprawę warunków pracy można zapewnić utrzymanie i napływ nowych kadr.

Stan obecny

Do niedawna jeszcze, do topienia żeliwa używane były wysłużone żeliwiaki z zimnym dmuchem o średnicy 700 mm, zaprojektowane przez profesora Gierdziejewskiego.
Główną nawę odlewni zajmuje formiernia, gdzie wykonuje się formy skrzynkowe w masach naturalnych, prawie wyłącznie przy użyciu siły ludzkiej.
Asortyment produkcji stanowią głównie: osprzęt parowozowy (jak belki i ruszty) oraz wstawki hamulcowe. Trudne warunki pracy w odlewni jak i ogólnie odczuwalny brak ludzi do pracy sprawił, że odlewnia boryka się wciąż z wielkimi trudnościami w obsadzeniu stanowisk pracy. Szczególnie daje się to odczuć wśród formierzy.
Przeprowadzona modernizacja i unowocześnienie produkcji pozwoli rozwiązać problemy zatrudnienia oraz prowadzić produkcję na wysokim poziomie technicznym.

Zamierzenia modernizacyjne

Z każdym rokiem zmniejsza się zapotrzebowanie na części zamienne do parowozów. Rozwija się natomiast trakcja elektryczna oraz spalinowa i już obecnie odczuwa się brak części zamiennych do lokomotyw spalinowych. Chodzi tu głównie o tuleje cylindrowe i pierścienie tłokowe silników spalinowych. Ten właśnie asortyment, a ściślej mówiąc materiał wyjściowy do jego produkcji, ma za zadanie wytwarzać odlewnia ZNTK w Pruszkowie.
Obróbkę gotowych części wykonywać będzie głównie ZNTK w Poznaniu -zakład wyspecjalizowany w naprawach taboru spalinowego.
Duża ilość typów lokomotyw spalinowych użytkowanych w kraju pociąga za sobą różnorodność tulei i pierścieni wykorzystanych do remontu. Program asortymentowy obejmuje 21 typów odlewów tulei na pierścienie tłokowe i 11 typów odlewów tulei cylindrowych o bardzo zróżnicowanych wielkościach.
Najmniejsza tuleja na pierścienie tłokowe ma średnicę po obróbce wstępnej 70 mm, natomiast największa tuleja cylindrowa średnicę 376 mm i długość 781 mm (po obróbce). Ogółem, aby zaspokoić potrzeby remontowe trzeba będzie wykonać około 2000 ton odlewów tulei rocznie. Obecnie używane do remontów pierścienie i tuleje cylindrowe w znacznej części pochodzą z importu zarówno z I jak i II obszaru płatniczego. Uruchomienie tej produkcji pozwoli w maksymalnym stopniu ograniczyć import. Wyeliminowanie importu tylko pierścieni tłokowych z II obszaru płatniczego (krajów kapitalistycznych) pozwoli zaoszczędzić około 2 min zł dewizowych rocznie.

Przebieg modernizacji

Modernizacja odlewni podzielona została na 3 etapy, z których pierwszy został już wykonany. Jest nim właśnie uruchomienie topialni żeliwa opartej na piecach indukcyjnych tyglowych, typu PITS-1,6 produkcji bytomskiego "Prodlewu".
Drugim etapem będzie wprowadzenie jednolitej dla całego asortymentu produkcji technologii odlewania odśrodkowego. Technologia ta zapewni dużą wydajność ze stosunkowo niedużej powierzchni produkcyjnej, jaka jest w dyspozycji. Jest to w istniejących warunkach rozwiązanie optymalne i pozwoli na specjalizację odlewni w określonej technologii i asortymencie.
Trzeci etap to uruchomienie oddziału wstępnej obróbki wiórowej tulei (tzw. skórowni). Umożliwi to wysyłanie do odbiorcy tulei w stanie wstępnie obrobionym, a więc zaoszczędzi niepotrzebnego wożenia wiórów, które posłużą jako materiał wsadowy, a także pozwoli na wczesne wykrywanie wad odlewów i braków.
Przedsięwzięcie wprowadzenia odlewania odśrodkowego, szczególnie dla dużych tulei, stwarza wiele trudności technicznych i technologicznych. Technologia ta znana jest co prawda w kraju, ale jedynie dla odlewów o mniejszych gabarytach (np. tuleje i pierścienie do silników samochodowych).
Warunki odbioru odlewanych tulei narzucają wiele rygorów, takich jak: małe tolerancje zawartości poszczególnych pierwiastków składu chemicznego żeliwa, a także odpowiednią strukturę odlewów. Dla przykładu, dopuszczalne odchyłki w składzie chemicznym pierwiastków wynoszą, w zależności od ich zawartości:
- chrom ?0,02% przy zawartości 0,1-0,2%
- molibden ? 0,03% przy zawartości 0,2-0,5%
- mangan ? 0,03% przy zawartości 0,2-0,5%

Materiał na tuleje powinien odznaczać się dużą odpornością na ścieranie i korozję oraz dobrą obrabialnością.
Wymaganiom tym odpowiada np. żeliwo szare z osnową periityczną lub wysokostopawe żeliwo austenityczne. Mikrostruktura takiego żeliwa powinna składać się z osnowy perlitycznej i równomiernie rozmieszczonych w niej średnich i drobnych wtrąceń grafitu. Te wszystkie warunki zmuszają do ścisłego ustalenia parametrów technologicznych.
Zadanie to przyjął na siebie Instytut Odlewnictwa w Krakowie, z którym zakład podpisał umowę na przeprowadzenie pracy badawczej pt. "Opracowanie technologii produkcji odlewów tulei na pierścienie tłokowe i tulei cylindrowych, sprawdzenie jej w skali półtechnicz-nej oraz ocena eksploatacyjna wyrobów w celu maksymalnego ograniczenia importu".
Do tego czasu sukcesywnie przebiegać będą prace modernizacyjne, bez przerywania w miarę możliwości, bieżącej produkcji. Celem tych prac będzie modernizacja samej hali odlewni, co zapewni lepsze warunki pracy, a także wykonanie maszyn do odlewania odśrodkowego, organizacja laboratorium odlewniczego, gniazda obróbki cieplnej itp.
Założenia techniczno-ekonomiczne modernizacji odlewni opracowało Centralne Biuro Kons-trukcyjno-Technologiczne ZNTK Oddział we Wrocławiu. Biuro to jest także autorem projektów urządzeń do odlewania odśrodkowego. Prototyp jednego z nich, przeznaczonego do przeprowadzenia badań, wykonany będzie w naszym zakładzie.

Układ technologiczny i wyposażenie odlewni po modernizacji

W procesie odlewniczym wszystko zaczyna się od topialni. Jakość gotowych odlewów w znacznej mierze uzależniona jest od tworzywa, jakie możemy otrzymać. Topialnia oparta na tyglowych piecach indukcyjnych daje duże możliwości i w pełni predysponuje odlewnię do produkcji wymienionego wyżej asortymentu, o dużych przecież wymaganiach technicznych.
Łatwość zmiany składu chemicznego to także wielka zaleta, jeśli się weźmie pod uwagę fakt, że w procesie odlewniczym używane będą minimum dwa gatunki żeliwa. Do dyspozycji są 2 piece tyglowe o pojemności 1,6 ton każdy, i umiejscowione są one w nowej części hali, specjalnie do tego celu wybudowanej. Pomost wsadowy znajduje się na poziomie gruntu ze względu na niską halę. Pod pomostem mieści się cała część mechaniczna pieca, układ chłodzenia z wymiennikami ciepła, układ hydrauliczny. Zaplecze energetyczne zajmuje pomieszczenie obok pieców.
Ciekawym rozwiązaniem jest wykorzystanie wody z basenu przeciwpożarowego do chłodzenia wody w obiegu wewnętrznym pieców. Dzięki temu zamknięty obieg zewnętrzny pozwala ograniczyć zużycie wody do minimum. Materiały wsadowe dostarczane będą do pieców z magazynu, który powstanie na miejscu obecnych zasieków.
Odpowiednie ukształtowanie boksów oraz zmechanizowanie prac znacznie ułatwi pracę obecnie uciążliwą.
Oprócz pieców tygowych topialnia zostanie wyposażona w indukcyjny piec kanałowy jako zbiornik -podgrzewacz ciekłego metalu, w celu zapewnienia ciągłego odbioru żeliwa. Do zapewnienia wysokiej jakości otrzymanych odlewów konieczne jest zachowanie ściśle określonego przez warunki odbioru składu chemicznego żeliwa. Otrzymanie metalu o tak małej tolerancji zawartości poszczególnych pierwiastków, możliwe jest tylko przy stałej kontroli składu chemicznego metalu w piecu jeszcze przed zalaniem form i dokonywaniu niezbędnych korekt.
Konieczne jest w tym wypadku zastosowanie spektrometru emisyjnego, który jest urządzeniem do szybkiej analizy składu chemicznego. Spektrometr będzie głównym elementem wyposażenia laboratorium odlewniczego i zakupiony zostanie w 1980 r. Oprócz spektrometru laboratorium wyposażone będzie w mikroskop metalograficzny oraz wiele innych urządzeń do kontroli jakości otrzymanych odlewów.
Następnym etapem ciągu technologicznego po topialni jest strefa odlewania odśrodkowego, zajmująca centralną część hali. W jej skład wchodzą dwa gniazda produkcyjne, a mianowicie gniazdo tulei na pierścienie tłokowe oraz gniazdo tulei cylindrowych. Różnica w wyposażeniu obu gniazd polega na zastosowaniu różnych typów i wielkości maszyn.
Pierwsz z wymienionyc gniazd wyposażone będzie w 5 maszyn wrzecionowych różnych wielkości, natomiast drugie w 5 maszyn typu rolkowego oraz taką sarną ilość urządzeń do wyciągania odlewów z formy i podajników obrotowych.
Ze strefy odlewania tuleje transportowane będą do gniazda obróbki cieplnej, wyposażonego w dwa piece komorowe z wysuwanym trzonem. 
Po wyżarzeniu dalsza droga tulei wiedzie już tylko do oddziału wstępnej obróbki wiórowej (skórowni). Oskórowane i zabezpieczone antykorozyjnie tuleje wysyłane będą do odbiorcy w celu dalszej obróbki i wykorzystania w remontowanym taborze.