Проектирование литейного завода
Проектирование литейного завода
Проектирование литейного завода уникальное, к каждому заказу требуется индивидуальный подход. Проектировщик должен работать в тесном сотрудничестве не только с инвестором, но с поставщиком оборудования, точно соблюдать требования ГОСТ Р21.1101-2013 и постановления Правительства № 87. Основой создания проектной документации для строительства литейного завода служат грамотные технологические решения, не менее важна оптимизация затрат, соблюдение экологических нормативов.
Особенности проектирования литейных заводов
Продукцию литейных заводов используют при металлообработке и в машиностроении. Половину массы механизмов и машин составляют литые детали. Это объясняется возможностью изготовить на литейных заводах практически любое изделие из сплава с заранее определенными свойствами независимо от сложности. Для других технологий подобное недоступно.
В последнее время детали из стали и чугуна часто заменяют изделия из сплавов цветных металлов и ковкого чугуна с повышенной прочностью. Главная цель проектирования литейного завода — использование оборудования, полностью соответствующего мировым стандартам.
Для ее достижения необходимо:
- повысить качество проектов и смет для строительства литейных заводов;
- повысить ответственность проектных бюро за внедрение научных достижений.
Проектировщики литейных производств должны обладать знаниями об актуальных достижениях науки и мировом опыте, прогнозах развития технологий. Данные должны быть актуальные, отражать реальную ситуацию.
Основные положения проектирования литейных заводов:
- учет специализации и кооперации планируемого производства;
- рациональное размещение объектов на выбранном участке;
- обеспечение оптимальных экономических и технологических параметров литейного завода;
- обеспечение соблюдения требований экологических, санитарных, гигиенических нормативов.
Соблюдение данных правил позволяет:
- повысить качество отливок (повысить чистоту поверхностей, точность размеров, снизить массу);
- снизить себестоимость внедрением литейное производство механизации и автоматизации;
- создать экологически безопасное производство с минимумом отходов.
Проекты литейных заводов разрабатываются, базируясь на задания, предоставленные инвесторами. Технологическую часть и проекты главных зданий разрабатывает генеральный проектировщик, он так же отвечает за качество рабочей документации и смет, экономическую эффективность литейного завода. Отдельные части проекта разрабатывают проектные организации, привлеченные генеральным проектировщиком. Для согласования задания, разработки генерального плана привлекаются региональные проектные организации. Учитывается классификация литейных заводов по видам сплавов, массам отливок, серийности производства, мощности (малой, средней, большой), технологии производства.
Категории литейных заводов:
- литье из легированного, прочного, серого, ковкого чугуна;
- литье из низко или высоколегированной, углеродистой стали;
- литье из сплавов цинка, бронзы, латуни;
- литье из легких сплавов магния, алюминия.
Литейное производство может быть единичное, мелкосерийное, серийное, крупносерийное. Масса каждой отливки зависит от серийности. Для производства легких отливок все оборудование размещается в одном цехе. Отливки изготавливают литьем в песчаные формы или специальными методами (центробежным, под давлением, в металлические, оболочковые формы). Отдельная группа литейных заводов выпускает канализационные трубы, изложницы, ванны.
Режимы работы литейных заводов зависят от нескольких факторов:
- серийности;
- массы отливок;
- масштаба производства;
- видов металлов;
- типов плавильных печей;
- технологических процессов.
Режим работы литейного завода может быть:
- последовательный, с разделением производственных процессов по времени и участкам, подходит для мелкосерийного и единичного производства;
- параллельный, совмещенный по месту и времени, подходит для средне и крупносерийного производства с работой в две смены, третья смена занимается ремонтами;
- параллельный в три смены, подходит для массового производства с мартеновыми печами, печами длительного цикла или непрерывного действия.
Причина работы в 3 смены — перерывы повышают потребление энергии. Однако это неверно при надлежащем уходе за футеровкой электропечей. В конце работы второй смены печи заправляются и закрываются, до начала работы первой смены включаются. Расход электроэнергии снижается, плавка проходит гораздо быстрее.
Литейный завод независимо от режима могут иметь цехи, работающие в ином порядке. Фонд времени может быть календарный, режимный (номинальный) или расчетный (эффективный).
Проектирование структуры литейного завода
Обычно площадь делится на основную, вспомогательную, складскую.
Производственные отделения:
- плавильное;
- формовочно-заливочно-выбивное с сушильными установками, участком каркасов;
- стержневое с сушильными установками и складом;
- смесеприготовительное;
- термоочистное с грунтовкой отливов и участком гидроиспытаний.
Вспомогательные отделения:
- смесеподготовительное;
- ковшовые;
- лаборатории;
- ремонтные мастерские;
- насосные, трансформаторные, вентиляционные установки.
Склады:
- кокса;
- шихты;
- огнеупорных материалов;
- изложниц, опалок;
- слитков, отливок (в цехах);
- модельной оснастки;
- плит, ящиков;
- механики (в цехах).
На крупном литейном заводе проектируются дополнительные кладовые для хранения вспомогательных материалов.
Перед проектированием литейного завода проводится анализ:
- данных по технологии;
- информации о производственной программе;
- чертежей, технических условий, спецификаций;
- нормативов, касающихся технологии проектирования литейных заводов;
- номенклатуры.
Одновременно определяется место линейного завода в классификации, составляется задание, включающее в себе информацию о годовом выпуске по количеству и массе. Затем определяется режим работы литейного завода и отдельных участков, фонды времени для оборудования и рабочих, особенности возводимых зданий с учетом топографических, геологических, климатических условий.
Этапы проектирования литейного завода
До проведения предпроектных работ заказчик на основе тендера или переговоров выбирает проектировщика. Финансовые и правовые отношения определяются договором, заключенным с учетом требований ГК. Составлением текста чаще всего занимается проектировщик, который привлекает юристов и страховую компанию. В документе обязательно указывается порядок урегулирования разногласий, которые могут возникнуть при исполнении условий контракта.
Следующий шаг — разработка технического задания, содержащего задачи, цели, условия проектирования литейного завода. Содержание и форма законодательно не регламентировано, обычно это приложение к договору, заключенному между инвестором и проектировщиком.
Проектной документацией называется пакет, содержащий тексты и графические изображения архитектурных, конструктивных, технологических решений, соответствующий требованиям законов и нормативов. В текстах (пояснительных записках) описываются все решения и результаты расчетов, даются пояснения по обоснованиям проектирования и ссылки на правовые и нормативные акты.
Проектирование литейного завода состоит из 3-х:
- составления задания и ТЭО;
- разработки проектной документации;
- разработки рабочей документации.
Задание содержит:
- информацию о мощности, номенклатуре литейного завода;
- данные об участке;
- информацию о режимах работы;
- данные о специализации, кооперации;
- информацию об источниках энергии и сырья;
- информацию о типе зданий/сооружений;
- данные об условиях очистки/сброса отходов.
Мощность литейного завода напрямую зависит от программы производства. Кроме производства основной продукции учитывается выпуск полуфабрикатов, заготовок, запчастей для кооперации, товаров для бытового потребления.
Данные об участке для строительства литейного завода:
- общая информация (местоположение, площадь, конфигурация, владелец, текущее использование, наличие зданий/сооружений);
- климатические условия (роза ветров, температура, количество осадков, глубина промерзания грунта);
- геологические условия (уровень подземных вод, наличие вечномерзлых, просадочных грунтов, степень агрессивности и мощность грунтовых вод).
Режим работы литейного завода — это количество и продолжительность смен, количество праздников за год.
Данные об обеспечении литейного производства:
- водой (местоположение, мощность источников);
- электроэнергией, теплом, газом, сжатым воздухом);
- транспортными связями (ж/д, автодороги, расстояние до места сброса отходов);
- жильем (населенные пункты для размещения строителей, работников литейного завода).
Данные о зданиях/сооружениях — это планировочные, конструктивные решения. Устройство систем для очистки газов и стоков требует предоставления карты и плана местности, генплана, схем цехов, планов местоположения очистных сооружений.
Разработка проекта литейного завода
Состав пакета проектной документации определен в СНиП 11-01–95, включает в себе:
- обобщенную пояснительную записку;
- генплан и транспортные развязки;
- технологический проект;
- проект системы управления литейным производством;
- проект организации системы охраны труда;
- архитектурные, строительные решения;
- проекты инженерных коммуникаций;
- план организации строительных работ;
- план охраны среды;
- мероприятия предупреждения аварий, гражданской обороны;
- сметы;
- расчет эффективности инвестиций.
Содержание обобщенной пояснительной записки:
- прошедшее экспертизу основание;
- перечень исходных данных для проектирования литейного завода;
- краткая характеристика литейного завода, производства;
- информация о мощности, номенклатуре, конкурентоспособности, потребности в сырье, топливе, электрической и тепловой энергии;
- данные об экономических, социальных, экологических условиях;
- основная информация генплана, инженерных коммуникаций;
- общие данные об охране труда;
- информация о примененных изобретениях;
- экономические, технологические параметры литейного производства;
- информация о согласованиях.
Генеральный план — это:
- чертежи ситуационного плана;
- схемы инженерных и транспортных коммуникаций;
- картограммы;
- профили трасс;
- объекты благоустройства, охраны труда.
Состав технологических решений:
- производственная программа;
- характеристика обоснования;
- трудоемкость, степень механизации, автоматизации литейного производства;
- перечень оборудования;
- предложения по вторичному использованию сырья, использованию малоотходных технологий;
- контроль качества;
- ремонтное хозяйство;
- состав, количество вредных выбросов, решения по сокращению объема;
- потребность в ресурсах;
- технологические схемы;
- планы, разрезы корпусов, цехов;
- схемы потоков грузов.
Раздел проектной документации об управлении литейным заводом содержит решения по структуре системы управлению предприятием и отдельными отделами, автоматизации, техническом, организационном, информативном обеспечении, количеству и оснащению рабочих мест, охране труда, в том числе снижению вибраций и шума.
Архитектурные решения литейного производства:
- данные об условиях;
- описание архитектуры зданий/сооружений с обоснованиями;
- санитарное, бытовое обслуживание;
- мероприятия по безопасности.
Основную массу данного раздела проектной документации составляют чертежи, планы, разрезы, схемы несущих конструкций.
Инженерное оборудование:
- решения по коммуникациям;
- сети связи, сигнализации;
- телевидение, радиофикация.
Составляются чертежи, планы, профили схемы коммуникаций, сетей автоматизации.
При составлении плана строительства учитываются требования СНиП и условия договора.
Разработка рабочей документации для строительства литейного завода
Основой для разработки служит утвержденный проект, пакет документов состоит из нескольких разделов:
- производственного;
- технологического;
- строительного;
- транспортного;
- санитарно-технического;
- энергетического;
- экономического.
Цель разработки рабочей проектной документации — предоставить возможность верно подобрать стройматериалы и оборудование.
Основная масса пакета — это чертежи, отображающие:
- общие виды, разрезы фундаментов, фасадов, расположения оборудования;
- расположение коммуникаций для подачи воды, воздуха, электроэнергии, отсосов;
- видов с материалами и спецификациями;
- приспособления, инструменты.
В этот раздел проектной документации включаются так же технологические карты.
Рабочую документацию для строительства литейного завода можно разрабатывать как одновременно с проектом, так и позже. В пакет включаются тексты и графические материалы, окончательный состав определяет инвестор или застройщик, ориентируясь на степень детализации.
Компоновка оборудования литейного завода
Универсальных рекомендаций по компоновке не существует, так как необходимо учесть климатические условия, специфику оборудования и большое количество других условий. Основными источниками информации для проектировщика служит технологическая схема, схемы транспорта и складов, чертежи машин.
Проектировщик обязательно учитывает возможность удобного монтажа/демонтажа и ремонтов. Если нет мостового крана, предусматриваются широкие проходы и ворота. При компоновке литейного завода важно уменьшить объем строений/сооружений, протяженность коммуникаций. Оборудование располагается на минимальном допустимом расстоянии.
Однако существует риск возникновения противоречий с другими требованиями, например, по отдельному размещению машин с высокими параметрами выделения пыли или шума, со значительными вибрациями. К этой группе относятся вентиляторы, насосы, компрессоры, дробилки. Подобное оборудование литейного производства целесообразно установить в отдельных помещениях на массивных фундаментах первых этажей.
Компоновка литейного завода — не только изображения на планах, но и продольные и поперечные разрезы, отображающие контуры и метод установки. Раздел дополняется номерами машин, экспликациями, содержащими наименования, описания конструкционных материалов и свойств.
Разработка проектов вспомогательных отделов литейного завода
Любой ремонт электротехнического, механического, автоматического оборудования, оснастки и инструмента литейного завода проводится централизованно. Ремонтные службы цехов занимаются обслуживанием между ремонтами, количество оборудования проектировщик определяет по количеству работников.
Задача сотрудников экспресс-лабораторий литейного завода — анализ металла и контроль качества. Помещения являются частью производственных цехов, реже бытовых отделений. Если чугун плавится из отходов стали, количество анализов большое. При установке современного оборудования анализы проводятся автоматически, роль лаборантов сводится к отслеживанию показателей на приборах.
Проектирование складов литейного завода
Задача проектировщика литейного завода — определить количество складов, места размещения, способы разгрузки/погрузки, хранения. При наличии на литейном заводе более двух цехов проектируются базисные склады. Расположение проектировщик определяет по рациональности грузовых потоков. Помещения для хранения шихтовых и формовочных материалов располагаются в отдельных зданиях. Для перемещения грузов используются конвейеры, пневматический и автомобильный транспорт. Это позволяет не устраивать вводы ж/д.
Составление смет, расчет эффективности инвестирования в литейный завод
Сводная смета составляется на этапе разработки проекта, включает в себе:
- расчет общей стоимости строительства и затрат;
- сметы по отдельным видам расходов.
Данный вариант используется, если источников финансирования несколько.
В состав рабочей проектной документации включаются локальные и объектные сметы. Нормативные данные обрабатываются, определяются базисные и прогнозируемые цены. Для каждой сметы составляется пояснительная записка, включающая в себе данные конкретного строительства. На этой основе формируется договорная стоимость (уточняемая или твердая, в зависимости от условий договора), составляется ведомость.
Чаще всего для расчетов используется ресурсно-индексный метод, цены определяются, ориентируясь на проектную документацию. В сводную смету строительства литейного производства включается резерв для компенсации непредвиденных затрат. При финансировании из бюджетов республик максимальный размер 3%.
Эффективность инвестиций в литейное производство определяется, базируясь на качественные и количественные параметры, указанные в конкретных разделах проекта. Особое значение имеет обоснование технологических решений, выбора сырья. Экономические и технические показатели сравниваются с обобщенными.
Выбор исполнителя для проектирования литейного завода, ценообразование
Проектировщик должен обеспечить соответствие документации нормативным требованиям, быстрое прохождение экспертиз и согласование, минимизацию затрат на строительство.
При выборе необходимо учесть:
- возможность заказать проведение инженерных изысканий;
- готовность помочь в подготовке технического задания, разработке ТЭО;
- возможность заказать как проектирование литейного завода, так разработку рабочей документации и составление смет;
- наличие услуги сопровождения при прохождении экспертиз;
- возможность заказать авторский надзор.
Хороший проектировщик при расчете стоимости проектирования литейного завода учитывает базовые цены, особенности участка, логистические и экологические параметры, готов к переговорам перед определением договорной цены.
На практике за основу берутся цены из специального справочника, умножаются на коэффициенты, учитывающие стадию и сложность проектирования литейного завода, объем и сложность выполнения работ. Затем применяется индекс инфляции, полученный результат служит основой для проведения переговоров.