СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ЧУГУННОЙ ОТЛИВКИ ТЮБИНГА ТОННЕЛЬНОЙ ОБДЕЛКИ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ МЕТРОПОЛИТЕНА
METHOD FOR MANUFACTURING AND TREATMENT OF CAST IRON TUBING CASTING OF TUNNEL LINING OF UNDERGROUND METRO STRUCTURES

Изобретение относится к области строительства подземных сооружений, а более конкретно к технологии производства чугунных тюбингов для тоннельной обделки метрополитена, железнодорожных и автодорожных тоннелей, и может быть использовано при сборке чугунных тюбинговых колец для указанных тоннелей.
Известен способ изготовления чугунной оболочки тюбинга в земляных литейных формах по традиционной технологии, при котором сначала с помощью деревянной модели в нижней полуформе образуется полость по внешнему контуру тюбинга, а внутренний его контур образуется за счет помещения (подвешивания) в полости нижней полуформы литейного стержня - сердечника (так называемого «болвана») из того же, что и литейная форма, материала или другого материала, затем полость формы заливается расплавом чугуна (В.А. Рыбкин. Ручное изготовление литейных форм. М.: Высшая школа, 1981, с. 7-9, 79, 90).
Основным недостатком известного способа является то, что при производстве толстостенной чугунной оболочки тюбинга приходится для каждой отливки изготавливать из формовочной смеси центральный литейный стержень - сердечник, который затем каждый раз приходится разрушать, выбивать и вычищать перед заливкой огненно-жидкого чугуна.
Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является способ изготовления тюбинга комбинированного тюбинговой обделки, включающий изготовление перед отливкой тюбинга литейной модели, а также 2-х полуформ из формовочной смеси с использованием модели, в нижнюю из которых (полуформ) перед заливкой чугуна устанавливают шлакокамнелитовое ядро в собранном виде, перерезают соединительные стержни и удаляют клинья из деформационных швов, после чего устанавливают верхнюю полуформу на нижнюю с обеспечением зазора, который заполняют расплавом чугуна при температуре 1200-1400°C (пат. РФ №2107166, кл. Е21D 11/04, В22D 15/00, опубл. 20.03.1998).
К недостаткам известного способа, принятого за прототип, следует отнести:
- достаточно сложный и трудоемкий процесс подготовки полуформ литейной формы к их сборке и последующей заливке расплавленного чугуна в зазор между ними;
- высокую степень затрат труда и энергоресурсов на изготовление чугунных отливок;
- значительную стоимость изготовления и производства всей чугунной обделки тоннелей.
Задачей настоящего изобретения является упрощение технологического процесса проведения подготовительных работ по созданию литейных полуформ и их повторного использования, снижение трудозатрат и стоимости проведения литья и обработки чугунных отливок и сбережение энергоресурсов при производстве тюбингов для чугунной обделки тоннелей.
Поставленная задача в предлагаемом техническом решении решается за счет того, что в способе изготовления и обработки чугунной отливки тюбинга тоннельной обделки подземных сооружений метрополитена, включающем изготовление литейной модели заданного типоразмера тюбинга, изготовление верхней и нижней полуформ из формовочной смеси с использованием модели, сборку формы для литья и заливку формы расплавленным до температуры 1200-1400°C чугуном, согласно изобретению после создания литейной модели тюбинга и подготовки материалов формовочной и стержневой смесей в смешивающих бегунах с вертикально вращающимися катками образовавшуюся формовочную смесь через накопительный бункер подают к формовочным машинам встряхивающего типа. Затем производят набивку смесью каждой из полуформ, их последующую отделку и установку маркировки тюбинга на нижней полуформе.
Последнюю подают на проходное газовое сушило, в котором осуществляют прогревание этой полуформы при температуре 320-350°C в течение 35-55 мин. После чего производят сборку нагретой полуформы низа с «сырой» полуформой верха путем скрепления их струбцинами после предварительной установки в нижнюю полуформу литниковой системы, посредством которой заливают расплавленный чугун в форму. Залитую форму оставляют остывать на литейном конвейере в течение 6-18 часов.
После остывания и разборки литейной формы из нижней полуформы извлекают литниковую систему и отливку, которую очищают, обрубывают и направляют на контроль наличия литейных дефектов. Затем производят механическую обработку окончательно обрубленной отливки путем фрезерования 2-х параллельных и 2-х радиальных бортов литой заготовки тюбинга и их фальцевых канавок одновременно с двух сторон, а также его 4-х опорных площадок (бобышек) на продольно-фрезерном и фрезерно-расточном станках с образованием стружки массой, равной 10-16% от массы готового тюбинга.
После чего производят сверление крепежных отверстий на каждом из указанных бортов тюбинга при помощи радиально-сверлильного станка с последующей цековкой кольцевых площадок под уплотнительные шайбы. Затем производят сверление и нарезание резьбы в тампонажном отверстии и отверстий в спинке тюбинга, который затем маркируют, консервируют и упаковывают в отгрузочные партии.
Технологический процесс изготовления тюбинга для тоннельной обделки подземных сооружений метрополитена осуществляют следующим образом.
Сначала согласно предложенному способу изготовления чугунной отливки тюбинга изготавливают литейную модель заданного типоразмера тюбинга, затем изготавливают форму для литья, состоящую из верхней и нижней полуформ (опок), путем подготовки материалов для формовочной и стержневой смесей в смешивающих бегунах с вертикально вращающимися катками.
Приготовленную формовочную смесь через накопительный бункер по системе ленточных транспортеров подают к формовочным машинам встряхивающего типа, которые и производят набивку (заполнение) формовочной смесью полуформ низа и верха для отливки тюбинга.
После набивки указанных полуформ формовочной смесью производится их отделка: устранение поверхностных дефектов, окрашивание противопригарной краской, установка при необходимости стержней на нижней полуформе, а также установка на последней маркировки тюбинга. Далее полуформу низа подают на проходное газовое сушило, в котором осуществляют прогревание этой полуформы при температуре внутри сушила 320-350°C в течение 35-55 мин. После сушки в полуформу низа устанавливают литниковую систему и подают ее на сборку с «сырой» полуформой верха путем их скрепления струбцинами.
Заливку расплавленным чугуном формы тюбинга, собранной и установленной на столе литейного конвейера, производят из заливочного ковша при помощи заливочного крана при температуре чугуна 1200-1400°C. После заливки чугуном залитая форма остывает на конвейере в течение 6-18 часов, а затем поступает на участок выбивки верха формы.
Краном снимают опоку верха и устанавливают ее на выбивную инерционную решетку для выбивки формовочной смеси. После выбивки опоку верха тем же краном устанавливают на штанговый конвейер возврата пустых опок верха, по которому она направляется для повторного использования на формовочных машинах.
А опока низа с находящейся в ней отливкой тюбинга продолжает движение на конвейере до участка выбивки опок низа, где ее краном снимают с конвейера и устанавливают на выбивную инерционную решетку для выбивки формовочной смеси. После выбивки опоку низа вместе с отливкой краном передают на площадку для отбивки литниковой системы и после ее извлечения из опоки последнюю вместе с отливкой кран-балкой устанавливают на шлепперный конвейер. Затем извлекают отливку из нижней опоки краном и передают ее на площадку предварительной обрубки, а пустую опоку низа по шлепперному конвейеру возврата перемещают к кантователю, откуда она направляется для повторного использования на формовочных машинах.
После извлечения отливки тюбинга из опоки она передается для очистки колодцев на выбивную решетку, после которой при необходимости производят удаление остатков выпоров, заливов и др. Далее отливка поступает в проходную дробеметную камеру, после которой она передается на площадку окончательной обрубки. Там пневматическим зубилом удаляют остатки питателей, неровностей и пригоревшей земли на бортах, внутренних стенках и ребрах отливки тюбинга, а также выбивают пробоем стержни из транспортировочных отверстий. Очищенную и окончательно обрубленную отливку направляют на контроль наличия литейных дефектов, после чего производят механическую обработку ее поверхностей и отверстий.
Проводимая механическая обработка включает в себя операцию фрезерования 2-х параллельных и 2-х радиальных бортов литой заготовки тюбинга, фрезерование на указанных бортах фальцевых канавок одновременно с двух сторон, а также фрезерование 4-х опорных площадок (бобышек) тюбинга на продольно-фрезерном и фрезерно-расточном станках с образованием чугунной стружки массой, равной 10-16% от массы готового тюбинга.
Затем осуществляют операцию сверления крепежных отверстий на каждом из упомянутых выше бортов тюбинга при помощи радиально-сверлильного станка с последующей цековкой кольцевых площадок под уплотнительные шайбы. После чего производят сверление и нарезание резьбы в тампонажном отверстии в спинке тюбинга и механически обработанный тюбинг, после устранения допустимых дефектов (электросварка, зачистка, шлифовка) маркируют, консервируют и упаковывают в отгрузочные партии для отправки заказчику.
Разработанный способ изготовления и обработки чугунной отливки тюбинга позволит существенно упростить и удешевить технологический процесс литья и механической обработки литой заготовки тюбинга, снизить энерго- и трудозатраты, значительно повысить качество и надежность производства и эксплуатации тюбинговых колец при сооружении метрополитенов.