Характеристики нагрева

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КУРСА

ВСТУПЛЕНИЕ

Настоящее учебно- методическое пособие составлено в соответствии с программой курса «Технология нагрева и нагревательные устройства кузнечно- штамповочных цехов» и включает в себя вопросы, касающиеся некоторых положений теплотехники и расчета процессов нагрева, предусматривает выработку навыков решения практических задач теплотехники и выполнения самостоятельной работы по проектированию пламенных печей кузнечно-штамповочного производства студентами в процессе изучения данного курса. Служит для закрепления знаний, полученных студентами на лекционных занятиях и в процессе изучения специальной литературы. Методические указания содержат индивидуальные задания, основные положения для выполнения работы, примеры расчета для всех этапов проектирования нагревательной печи, значительный объём справочных данных и определяют порядок выполнения задания и оформления работы.

Задачи пособия:

-ознакомить студентов с методиками расчета процссов нагрева заготовок под ковку и штамповку, определения параметров камерной печи, разработки её конструкции, выбора топливосжигающих устройств и оценки эффективности работы печи;

дать практические рекомендации по выполнению расчётов указанных параметров.

Цель пособия:

-помочь студентам научиться решать задачи эффекивной организации процессов нагрева, т. е обеспечивать минимальное время нагрева при максимальном качестве нагреваемых заготовок и экономном расходовании энергоресурсов.

Предлагаются задачи и упражнения по следующим темам:

-. расчет горения топлива;

- расчет времени нагрева заданной заготовки для ковки (штамповки) в камерной печи;

- определение размеров рабочего пространства печи. Эскиз пода печи (с расположенными на нем заготовками);

- выбор кладки. Компоновка печи. Эскиз печи;

- тепловой баланс. Определение расхода топлива;

-. Основные технико-экономические показатели работы печи.

Важнейшие характеристики нагрева стали — конечная температура нагрева, скорость процесса, перепад (разность) температур по сечению заготовки или слитка. Они определяют экономичность процесса нагрева и качество нагреваемых заготовок

Под температурой нагрева стали понимают конечную температуру ее поверхности в процессе нагрева. Ее величина определяется химическим составом стали (маркой стали), и целью нагрева, т.е. нагрев для термообработки или обработки металлов давлением (горячая или полугорячая).

Термическую обработку используют для получения требуемого уровня механических свойств заготовок, поковок и изделий. Процесс термообработки состоит в нагреве изделия до определенной температуры, выдержке в целях выравнивания температур по сечению и последующем медленном или быстром охлаждении. Температура нагрева под термообработку ниже, чем под обработку давлением. Для углеродистых и малолегированных сталей она не превышает 900 °С.

Нагрев под ковку и штамповку применяют для повышения пластических свойств стали и снижения расхода энергии на формообразование поковки Следует учитывать что при передаче заготовок к прессу или молоту и в процессе обработки они остывают, поэтому температура нагрева стали всегда должна быть на 50-100 ^оС выше температуры ковки. Температура нагрева стали под ковку колеблется в пределах 1150—1350°С и определяется диаграммой состояния стали. Допустимая температура нагрева стали зависят от ее химического состава. При содержании в углеродистой стали 1,1 % углерода температуру нагрева принимают равной 1100 °С. Для этой стали температура пережога (неисправимый брак) равна 1180 °С. Если сталь содержит 0,1 % углерода, то температура нагрева повышается до 1350°С, а пережога до 1490 °С. Для практического использования эти данные приведены в справочниках по ковке и объёмной штамповке[3].Повышение температур нагрева ограничивается опасностью перегрева (исправимый брак) или пережога стали.

Перегрев возникает при нагреве в область предельно допустимых температур и последующей выдержке, что приводит к росту зёрен и снижению механических свойств стали. Склонность стали к перегреву зависит от ее химического состава. Мало склонны к перегреву стали, легированные алюминием, ванадием и цирконием. Структуру перегретых стальных заготовок можно исправить последующей термической обработкой (нормализацией или термоулучшением) или дополнительной пластической деформацией.

Причиной пережога является высокая температура нагрева (превышающая допустимую) и длительная выдержка. В результате чего происходит окисление железа и оплавления легкоплавких эвтектик на границах зёрен, связь между зернами ослабевает, сталь теряет пластичность, становится хрупкой и теряет сплошность в случае последующей ковки. Пережженные заготовки отправляют на переплавку в сталеплавильные цехи.

Большое значение имеет также скорость нагрева, т. е.скорость изменения температуры тела. Различают скорость нагрева в данный момент времени и за какой-либо период.Процесс нагрева следует проводить с максимально допустимой скоростью, что обеспечивает повышение производительности печи, сниже­ние окисления и уменьшение расхода топлива. Повышение темпе­ратуры печных газов и увеличение коэффициента теплопередачи позволяет ускорить нагрев в пламенных печах. Коэффициент теплоперетдачи возможно увеличить, например, за счет увеличения скорости движения газового потока, интенсивной циркуляции теплоносителя по поверхности тела, или перехода к лучистому теплообмену, путём использования радиационных горелок излучающих свода и пода.

Нагрев заготовок осуществляют в специальном тепловом устройстве, именуемом печью. Конструкции печей разнообразны. Данная работа посвящена нагреву заготовок в пламенных печах, т.е. таких, в которых в качестве источника тепла используют жидкое и газообразное топливо. Заготовки для штамповки поковок машиностроительного производства имеют относительно небольшие размеры и изготовляют их, в основном, из углеродистых и низко- и среднелегированных сталей, что позволяет отнести их к термически «тонким» или близким к ним телам, которые нагревают с использованием камерного режима, при постоянной температуре рабочего пространства печи. Заготовки больших размеров, а также заготовки из высоколегированных сталей греют с использованием методического и полуметодического режимов нагрева.

Расчет и проектирование печи включают в себя: расчет горения топлива, определение температуры горения, расчет времени нагрева, компановка и определение размеров рабочего пространства печи, выбор огнеупорных материалов и кладки печи, использование вторичного тепла, вычисление основных наружных размеров печи и теплового боланса с основными показтелями работы спроектированной печи и её эскиз.

Дата добавления: 2014-12-27