Участок термической обработки горячекатанного листа из стали 30ХГСА

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Сентября 2012 в 13:10, дипломная работа

Краткое описание

В данном проекте разработан и рассчитан режим термической обработки пакетов листов из стали 30ХГСА (ГОСТ 4543-71). Дано полное описание этого вида термообработки. Описана характеристика данной марки стали, условия работы деталей при последующей эксплуатации.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………….
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Анализ условий работы деталей из конструкционных легированных сталей ……………………………………………….………
1.2 Описание стали марки 30ХГСА ……..……………………………
1.3 Выбор и обоснование параметров термической обработки …….
1.4 Анализ возможного вида брака и меры по его устранению ……
2 ВЫБОР, ОПИСАНИЕ И РАСЧЕТ ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
2.1 Выбор основного оборудования ………………………………….
2.2 Описание выбранного оборудования …………………………….
2.3 Расчет потребного количества оборудования по нормированному времени ….. ……………………………………………..
2.4 Расчет времени нагрева металла ………………………………….
2.5 Тепловой расчет печи ……………………………………………..
2.6 Расчет нагревателей ……………………………………………….
2.7 Описание дополнительного и вспомогательного оборудования
3 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ ………………………………………………………………………...
4 ПЛАНИРОВКА ПРОЕКТИРУЕМОГО УЧАСТКА ……………………
5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ……………………………………………
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ………………………….
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ……………………………………..
ПРИЛОЖЕНИЯ
1 Графическая часть на листах формата А1
2 Спецификация на форматах А4

Вложенные файлы: 1 файл

Диплом 30ХГСА.doc

— 1.61 Мб (Скачать файл)

 

 

 

 

 

 

2.2.2 Меры безопасности при эксплуатации печи

 

Эксплуатацию печи производить  в строгом соответствии со следующими документами:

  1. ГОСТ 12.2.007.9-93 «Система стандартов безопасности труда. Электропечи. Требования безопасности»;
  2. Существующими «Правилами технической эксплуатации и безопасности обслуживания электротехнических установок промышленных предприятий (ПУЭ)»;
  3. Действующими по заводу и цеху правилами техники безопасности и производственной санитарии;

При изготовлении составных  частей печи, сборке, монтаже на месте эксплуатации, футеровке, теплоизоляции, пуске – отклонения от рабочей документации не допускаются.

Персонал, обслуживающий  печь, обязан:

    1. Знать устройство печи и вспомогательного оборудования;
    2. Знать схемы питания печи электроэнергией;
    3. Соблюдать температурный режим согласно технологической инструкции;
    4. Соблюдать правила техники безопасности при обслуживании электроустановок;
    5. Знать правила пользования противопожарными средствами.

По способу защиты человека от поражения электрическим  током электропечи относятся к 01 классу защиты согласно ГОСТ 12.2.007.0 – 75.

При монтаже печи:

  1. Пользоваться грузозахватными устройствами в соответствии с нормами и правилами, действующими на заводе и в цехе и обеспечивающими безопасность при проведении монтажных работ;

 

         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

23

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата


 

 

 

 

б) Обеспечить зону монтажа ограждением, исключающим возможность появления людей, не участвующих в монтаже;

в) Работы по монтажу печи производить с соблюдением правил техники безопасности, охраны труда и противопожарной безопасности.

 

2.2.3 Эксплуатация печи

 

- Работы должны производиться  в соответствии с требованиями  инструкции по технике безопасности, технологической инструкции, утверждённых  в установленном порядке и  данной инструкцией.

- К обслуживанию печи  допускается рабочий персонал, прошедший  инструктаж по выше указанным  инструкциям и обучение с проверкой  знаний правил работы на электропечах. При допуске к работе производить  инструктаж на рабочем месте,  ПБПРВ – 86.

-Погрузочно – разгрузочные работы проводить согласно «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов».

- Место работы должно  быть хорошо освещено.

- Не допускается эксплуатация  печи и электрооборудования в  неисправном состоянии, а также  без защитных и предохранительных устройств на токоведущих частях – на всех защитных кожухах должны быть выполнены надписи, запрещающие снимать их во время работы печи.

- Печь должна быть  заземлена, сопротивление между  заземляющим зажимом и каждой  доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью должно быть не более 0,1 Ом по ГОСТ 12.2.007.0 – 75.

- Ремонтные работы  необходимо производить только  после полного остывания печи.

- Категорически запрещается  работать при неисправностях  в контрольно-измерительной аппаратуре и печи.

- Запрещается оставлять  без присмотра включенную печь.

- При возникновении  аварийной ситуации электропечь  отключить кнопкой «аварийное  отключение». 

         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

24

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата


 

 

 

 

 

 

2.2.4 Монтаж, порядок установки печи

 

Печь устанавливается  в помещении цеха.

Монтажные работы должны выполняться бригадой квалифицированных  рабочих, предварительно ознакомившихся с конструкцией печи и особенностями  её монтажа.

- Монтаж печи вести  в следующем порядке:

  1. Установки и монтаж производить согласно чертежам;
  2. Выверить по уровню и отвесу вертикальное положение направляющих для колпака и всех составных частей с закреплением их;
  3. Выполнить футеровочные работы корпуса и колпака;
  4. Выполнить электромонтажные работы согласно электрическим схемам;
  5. Выполнить подвод воды для водяного затвора от существующей системы цехового водопровода;
  6. Выполнить установку пульта  управления, экрана термоэлектродного провода к контуру защитного заземления, при этом около болтов заземления, должна быть надпись красного цвета «Земля» или знак заземления;
  7. Провести контрольную сборку корпуса, муфеля и колпака;
  8. Выполнить площадку обслуживания;

к) Проверить исправность терморегулирующих и показывающих приборов (правильность их показаний), работы электроаппаратуры защитного заземления после окончания монтажа и всех подключений, и если все элементы исправны – включить печь на сушку и разогрев.

- Футеровка и теплоизоляция:

  1. Футеровку и теплоизоляцию производить согласно чертежам;
  2. Все футеровочные материалы должны соответствовать данным, указанным в спецификации чертежа общего вида, отвечать требованиям стандартов;
         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

25

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата


 

 

 

 

 

  1. Огнеупорную часть кладки вести на огнеупорном растворе, теплоизоляционную (подовую – «насухо») с тщательной притиркой кирпичей с заполнением вертикальных зазоров между кирпичами порошком из материала кладки. Кладку вести «вперевязку»;
  2. Для приготовления шамотно – глиноземистого раствора применять следующий состав сухой массы:

Шамотный порошок 90%, технический  глинозём 10%.

Крупность помола компонентов  ≤ 1мм. Количество растворителя на 1 м3 сухой смеси 200 литров (вода). Жидкое стекло в качестве связующего вещества растворов или набивок в местах, которые могут оказаться под электрическим напряжением применять не допускается.

    1. При выполнении футеровки колпака выложить огнеупорную часть кладки «сводом» при помощи кружал и выдержать её в атмосфере цеха не менее 24 часов;
    2. Муллитокремнеземистый рулонный материал (каолиновая вата) набивать после сушки футеровки;

- Нагреватели  и  электрочасть:

  1. Монтаж, эксплуатацию, техническое обслуживание и технологию ремонта нагревателей производить согласно «Правил технической эксплуатации и безопасности и обслуживания электротехнических установок промышленных предприятий (ПУЭ)»;
  2. После завершения кладки печь выдерживать 48 часов для естественной сушки;
  3. Затем провести разогрев печи без металла по температурному режиму согласно технологической инструкции.

 

         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

26

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата


 

 

 

 

 

 

2.2.5 Подготовка к работе

 

 При первичном включении  печи или после капитального  ремонта, а также после отключения  печи более чем на двое суток:

  1. осмотреть печь, убедиться в правильности соединения нагревательных элементов и в плотности контактных соединений;
  2. проверить, не касаются ли токоведущие части кожуха печи;
  3. проверить надёжность заземления;
  4. проверить наличие смазки в трущихся частях механизмов;
  5. проверить работу приборов теплового контроля, электроаппаратуры;
  6. проверить уровень воды в водяном затворе, при необходимости – добавить;
  7. проверить наличие противопожарных средств.

После соблюдения указанных  требований печь можно включать на разогрев.

 

2.2.6 Техническое обслуживание

 

Для обеспечения длительной безаварийной работы электропечи необходимо:

- соблюдать правила  эксплуатации и проводить своевременное техническое обслуживание;

- следить за работой  приборов теплового контроля, не  допуская превышения температуры в электропечи;

- листы, подвергаемые термообработке, должны быть сухими и чистыми;

- не допускать превышения  массы садки, указанной в паспорте;

При периодическом техническом обслуживании:

  1. один раз в десять дней с помощью контрольного термопреоброзователя производить проверку показаний рабочей температуры;
  2. один раз в десять дней проводить осмотр контактных соединений токоведущих частей. Контакты должны быть чистыми, неокисленными, при необходимости зачистить и подтянуть их;

         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

27

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 

 

в) проверять сопротивление нагревателей электропечи один раз в полгода. При изменении сопротивления более, чем на 20% от номинального, заменить нагреватель новым;

г)  проверять сопротивление заземления электропечи и электрооборудования один раз в год;

д)  один раз в год производить проверку футеровки;

е) следить за состоянием окраски электропечи – наружные поверхности окрашивать алюминиевой краской не реже одного раза в год.

Периодические проверки и специальные испытания приборов теплового контроля проводить в установленные сроки.

Проверять герметичность соединений, исправность контрольно – измерительных приборов подвода и отвода воды.

 

2.3  Расчет потребного  количества оборудования по нормированному  времени

 

Загрузочная ведомость по выбранному типу оборудования представлена в таблице 8:

 

Таблица 8 – Загрузочная  ведомость по выбранному типу оборудования

 

Марка стали

Годовая программа (Т)

Вес детали (кг)

Название детали

Процесс

Часовая производи-тельность (кг/ч)

Время выполнения годовой программы (ч)

30ХГСА

8000

220

пакет листов

отжиг

365

21918


         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

28

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 

Учитывая трехсменный  режим работы печи действительный фонд времени работы оборудования рассчитывается по формуле:

 

                                                   ,                                                       (1)

где - номинальный фонд рабочего времени, ч;

      - коэффициент использования оборудования

 

                                          ,                                               (2)

где  - число дней в году;

       - планируемое время простоя на ремонт оборудования;

       - длительность смены, ч;

       - количество смен.

 ч

 ч

Время работы печи для выполнения годовой программы:

 

                                                   ,                                                     (3)

где  ГП – годовая программа, Т;

       П – часовая производительность, кг/ч.

 ч

Расчетное количество оборудования:

 

                                                    ,                                                       (4)

 шт.

Принимаем 2 агрегата на участок.

Коэффициент загрузки оборудования:

 

                                              ,                                                (5)

где - принятое количество оборудования, шт.

 

         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

29

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 

 

2.4  Расчет времени  нагрева металла

 

В электрических печах  без искусственной циркуляции воздуха  основным видом теплообмена определяющим нагрев изделий является теплообмен лучеиспусканием. Конвективный теплообмен в результате свободного движения воздуха около поверхности нагреваемого изделия имеет небольшую интенсивность и коэффициент теплоотдачи конвекций в нагревательной камере печей сопротивления с t-й > 700°C 10…15 Вт/(м2.к).

Температуру внутренней поверхности  футеровки принимаем постоянной:

 

tпеч. = tизд.+50°C = 740 + 50°C = 790 °C

 

Суммарный коэффициент теплоотдачи  к металлу:

 

                                                    ,                                                      (6)

 

(Вт/(м2.к)

                         ,                           (7)

 

Приведенный коэффициент  излучения:

 

                                               ,                                              (8)

 

где    Со=5,67 (Вт/(м2.к4)) – константа излучения абсолютно черного тела;

     - степень черноты нагреваемого металла;

- степень черноты кладки печи;

-  тепловоспринимающая поверхность нагреваемого металла, м2;

-  поверхность нагревательной камеры печи, м2.

         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

30

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 

 

Найдем тепловоспринимающую поверхность  нагреваемого металла:

 м2

Теплоотдающая поверхность печи:  В=1200,  L=1800,  Н=1100

 м2

                                                                                          0,750

                                                                                             

                                                                                         0,825

                                       0,525

 

Рисунок 5 – Пакет листов

 

Степени черноты поверхностей:

;                           [7]

 Вт/(м2.к4)

Вт/(м2.к)  [7]

Вт/(м2.к)

Критерий Био:

                                                          ,                                                   (9)

S = 0,05 м – прогреваемая толщина тела.

Для пакета листов определяем эффективную  теплопроводность ( ):

                                                     ,                                        (10)

 

         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

31

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата


 

 

 

где  п – число листов;

       - толщина листов, м;

       - коэффициент теплопроводности металла листов, Вт/(м.к);

       (n-1) – количество газовых прослоек между листами;

       - толщина газовой прослойки, м;

        - коэффициент теплопроводности газовой прослойки, Вт/(м.к).

Коэффициент теплопроводности газовой прослойки:

 

                                                 ,                                                   (11)

 

где  - коэффициент теплопроводности газа, находящегося в зазорах между листами, (Вт/(м.к)).

, Вт/(м.к)

;        - степень черноты листов.

 (воздуха) при 740°C = 0,0804 Вт/(м.к)

= 25 Вт/(м.к) при 100°C         [7]

 Вт/(м.к)

         теплотехнически массивное тело

 

Температурный критерий (относительная температура):

 

 

Находим критерий Фурье  по номограмме   Fо = 6,7

         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

32

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата


 

 

 

 

 

Коэффициент температуропроводности:

 

                                                            ,                                                        (12)

где  Ср = 0,469 кДж/(кгּград)   [7]

 

       8200  кг/м3;  

 

 м2/сек

 

Время нагрева:

                                                         ,                                                     (13)

 

2577 сек = 0,7 ч

 

 

 

2.5  Тепловой расчет печи

 

Тепловой расчет печи сводится к составлению теплового  баланса, который представляет собой уравнение, связывающее приход и расход тепла.

Приход тепла:

 

                                                           ,                                                  (14)

 

где  - расчетная мощность печи

 

                                                         ,                                               (15)

 

где К – коэффициент запаса мощности, принимаемых в пределах К = 1,3…1,5 для печей мощностью 100…300 кВт.

- общий расход теплоты, кВт.

         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

33

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата


 

 

 

 

Задавая К = 1,3 при = 150 кВт

= 150/1,5 = 100 кВт

т.е. 100 кВт

Расход тепла:

 

                                                   ,                                          (16)

 

а)  Расход тепла на нагрев металла  в печи

 

                                      , Вт                                      (17)

 

где  G = 220 – масса изделий, кг;

        τН  – время нагрева С;

       СМ – средняя теплоемкость металла в интервале температур от tМН  до tМК, Дж/кг·К;

       СМ = 0,582 Дж/кг·К  [7]

 кВт

 

б) Потери тепла теплопроводностью через кладку:

 

                                                  ,                                      (18)

 

Размеры рабочего пространства, мм:

В = 1200

L = 1800

Н = 1100

 

         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

34

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата


 

 

 

 

 

Толщина футеровки, мм:

Стены: S1 = 230

           S2 = 230

Свод:  S3 = 300

Под:    S4 = 690

 

Принимаем футеровку:

Свод печи: шамот класса А (ША) – 0,3 м;

Под печи: шамот класса А (ША), шамот полновесный – 0,69 м;

Стены двухслойные: огнеупорный слой - шамот полновесный – 0,23 м и теплоизоляционный слой - шамот класса А (ША) – 0,4-0,23 м.

Потери тепла в результате теплопроводности через свод, под и стены печи определяются по уравнению:

 

                      (19)

 

где  tп = 790°C – температура рабочего пространства печи;

       tо = 20°C – температура окружающего воздуха;

       S1, S2,… Sп – толщина отдельных слоев кладки, м;

       λ1, λ2,…λп,- коэффициенты теплопроводности слоев кладки, Вт/м·К;

       F1, F2,…Fп,- средние расчетные поверхности слоев кладки, м2;

       αb = 12 Вт/м2·К – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности кладки печи в окружающую среду;

       Fнар - наружная поверхность кладки, м2.

По условию размеры внутреннего пространства печи:  высота Н = 1,1 м; длина L = 1,8 м; ширина В = 1,2 м.

Для свода печи в соответствии с рисунком 8:

Площадь внутренней поверхности:

Fсв.вн,= L·В = 1,8·1,2 = 2,16 м2

 

         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

35

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 

                                                        

                                                          Fсв.вн,                      F1 .вн,

 

 

 

                           460                          1200                             460

 

Рисунок 6 – Сечение свода печи

 

Площадь наружной поверхности:

 

Fсвнар.=(В+(S1 +S1)·2)·(L+(S1 +S1)·2)

 

Fсв.нар.=(1,2+(0,23+0,23)·2)·(1,8+(0,23+0,23)·2) = 5,77 м2

 

Средняя площадь свода печи:

 

  м2

 

Для пода печи, в соответствии с рисунком 7:

Площадь внутренней поверхности:

 

Fп.вн,= L·В = 1,8·1,2 = 2,16 м2

 

Fп.нар,= (1,2 + 0,460 · 2)·(1,8 + 0,460 · 2) = 5,77 м2

 

Площадь поверхности  между слоями:

 

F1, 2 П = (1,2 + 0,460)· (1,8 + 0,460) = 3,75 м2

 

Средняя площадь первого  слоя пода F1 П , м2:

 

 м2

Средняя площадь второго  слоя пода:

 

 м2

         

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

         

36

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Информация о работе Участок термической обработки горячекатанного листа из стали 30ХГСА