 |
2. Характеристика материала изделия
|
|
|
|
ГБПОУ «КМК»
| Специальность: | 22. 02. 05 |
| Дисциплина: | Теплотехника |
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
на тему «Спроектировать и рассчитать камерную электическую печь с выдвижным подом для нагрева под прокатку кузнечного слитка КС 1, 2 из стали 40ХН с размерами: D=419 мм, d=340 мм, высота h=1040 мм. Масса слитка 7 т
| Студент: | |
| Группа: | 17-ОМД |
| Преподаватель – руководитель |
Содержание
ВВЕДЕНИЕ. 3
1. Выбор и обоснование печи. 5
2. Характеристика материала изделия. 8
3. Расчетная часть. 9
3. 1 Расчет массы изделия. 9
3. 2 Расчет времени нагрева. 12
3. 3 Расчет рабочего пространства печи. 16
3. 4 Выбор материала кладки печи. 17
3. 5 Расчет теплового баланса печи. 20
3. 6 Расчет электронагревателей. 29
4. Организация охраны труда и техники безопасности при работе на термических печах. 33
5. Мероприятия по охране окружающей среды.. 38
Заключение. 40
ВВЕДЕНИЕ
Нагревательные печи - печи, предназначенные для нагрева металла перед последующей обработкой под высоким давлением: штамповкой, прокаткой или ковкой. Пластичность металла возрастает при нагреве, что позволяет снизить энергозатраты на его деформацию.
В черной и цветной металлургии нагревательные печи промышленного типа применяются для разогрева заготовок перед ковкой, прессованием или прокаткой. Печи отличаются конструкцией, методом загрузки слитков и температурным режимом. Мазут, электричество или природный газ могут использоваться в качестве источника энергии. Нагревательные печи делятся на непрерывные и периодические по методу загрузки заготовок. В печи периодического типа загружается конкретное количество слитков, которые во время нагрева сохраняют неподвижность. После достижения необходимой температуры слитки вынимаются из печи и отправляются на последующую обработку, сменяясь новой партией. К данному виду причисляются камерные нагревательные печи.
|
|
|
Современные нагревательные печи представляют собой высокомеханизированные агрегаты, удовлетворяющие технологическим и экологическим требованиям, однако жизнь выдвигает новые задачи развития печной техники. Требования к работе нагревательных печей включают в себя:
- обеспечение заданной производительности;
- обеспечение качества нагрева, удовлетворяющего технологов по структуре и по механическим свойствам металла, по степени окалинообразования и обезуглероживания;
- эффективное использование топлива, характеристикой которого служит удельный расход энергии на единицу продукции в кг. условного топлива на 1 тонну продукции;
- соответствие экологическим нормам по предельно допустимому выбросу в атмосферу пыли и вредных газов: СО, СО2, NOx, SO2, C20H12 и других углеводородов;
- механизация труда при эксплуатации и ремонте печи и автоматизация её теплового режима.
Интегральным экономическим показателем технологии нагрева и конструкции печи является себестоимость нагрева и срок окупаемости капиталовложений в строительство или реконструкцию печи при гарантированном качестве продукции и соответствии экологическим нормам.
1. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ПЕЧИ
В настоящее время производительность печи является варьируемым фактором. Одну и ту же производительность можно обеспечить при работе одной или нескольких печей. Существует понятие оптимальной производительности печи, соответствующей минимуму расхода энергии на нагрев металла, либо минимуму себестоимости нагрева. На передний план при выборе конструировании печей выдвигается требование эффективного использования топлива и других ресурсов, т. е. проблема энерго- и ресурсосбережения.
|
|
|
Камерные печи используются, в основном, для проведения тепловых процессов, требующих быстрого повышения температуры, сохраняя при этом равномерное распределение температуры в окислительной атмосфере или в защитных газах. Печи характеризуются коротким временем предварительного нагрева, хорошим распределением температуры в камере и длительным сроком службы нагревательных компонентов. Многообразие конструкций, различное назначение, простота обслуживания и удобство использования – эти качества обеспечили востребованность камерных печей на предприятиях и в лабораториях. Данные приборы относятся к группе промышленных печей, в которых происходит разогрев мелких и средних заготовок из различных материалов.
Стандартные заготовки представляют собой - металлические детали. Разогрев этих элементов выполняется для их последующей обработки:
· ковки;
· прокатки;
· закалки;
· обжига;
· и другого термического воздействия.
Такие устройства используются как в качестве самобытных установок, так и в составе гибких автоматизированных комплексов на производстве.
Электрические печи имеют ряд преимуществ перед топливными:
· главным их преимуществом является то, что под выкатывается из печи, разгрузка-загрузка производится быстро и в комфортных условиях;
· высокая производительность, за счёт быстро загрузки и загрузки габаритных деталей;
· отсутствие дымовых газов;
· не требуется дымососной системы;
· хорошая теплоизоляция;
· облегченное регулирование температуры и сигнализации;
· лучшие возможности применения контролируемой атмосферы;
· хорошие санитарные условия в цехе.
К недостаткам электропечей относятся:
· более длительный нагрев деталей, чем в газовых и мазутных печах, вследствие передачи тепла главным образом излучением;
· необходимость, заземления печей;
· окисление деталей при нагреве, если не применяется контролируемая атмосфера;
· большие затраты при эксплуатации.
Устройство.
Корпус таких печей состоит из нескольких слоев теплоизоляции и огнеупорных материалов. В слои стен ходят огнеупорный кирпич, у которого на внутренней поверхности камеры нагревательные элементы. Все механизмы, которые участвуют в процессе работы камерной электрической печи, изготавливаются из жаростойких материалов и не реагирует на резкие перепады температуры при разных режимах использования таких устройств.
|
|
|
Рисунок 1 – Конструкция камерной печи
1- нагреватели;
2- огнеупорный слой;
3- теплоизоляционный слой;
4- термопара;
5- подвижный под;
6- заслонка;
7- заготовка.
2. ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛА ИЗДЕЛИЯ
Таблица 1- Химический состав стали 40ХН, % [ГОСТ 1054]
| C | Si | Mn | Cr | S | P | Cu | Ni | |
| 0, 36-0, 44 | 0, 17-0, 37 | 0, 5-0, 8 | ||||||
| 0, 45 | 0, 035 | 0, 035 | 0, 3 | 1-1, 4 | ||||
Таблица 2 - Температуры критических точек стали 40ХН, º С
| Марка стали | Ас1 | Ас3(Асm) | Аr1 | Аr3(Аrm) |
| 40ХН |
Таблица 3 - Физические свойства стали 20
| Температура испытаний, º С | ||||||||
| Модуль нормальной упругости, Е, ГПа | 214 | |||||||
| Плотность, p, кг/м3 | ||||||||
| Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) | - |
| Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С) | - | 11, 8 | 12, 3 | 13, 4 | 14, 1 | 14, 4 | 14, 6 | |
| Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С)) | - |
|
|
|
