06.10.2012 - Лекция 9
Температурный режим нагрева определяется требованиями технологического процесса. Условиями и возможностями генерации теплоты. Температура нагрева определяется как конечная температура поверхности металла, при которой металл, в соответствии с требованиями технологии нагрева, может быть выдан из теплотехнологического реактора. Значения этой температуры, зависят от технологии нагрева (перед термообработкой давлением) зависит от химического состава стали и задач нагрева. В случае нагрева металла перед обработкой давление , температура нагрева должна быть достаточной для того чтобы обеспечить уменьшение сопротивления диформации. И для того, что бы не допустить перерасхода энергии на обработку и для того чтобы обеспечить повышение производительностикузнечного и прокатного оборудывания , создать условия для увеличения срока его службы. В тоже время температура нагрева должна быть такой, что бы не допустить перегрева и пережога стали, т.е. температура перегрева и пережога стали лимитирует максимальную температуру нагрева. Перегрев - это черезмерный рост зерна, когда связь между ними ослабевает, и существует возможность трещены. Пережог - это когда на границе зерен образуется жидкая фаза, что приводит к резкому ослаблению связи между зернами. Такой метал теряет прочность и разрушается при обработке давлением. Пережог - это невозвратимый брак,а перегрев может быть исправлен, путем нормального отпуска. Существует и низший предел нагрева металла. Низший предел температуронагрева, устанавливает исходя из допустимой температуры в конце обработки давлением, с учетом всех потерь тепла от заготовки в окружающую среду. Для каждой марки стали и для каждого вида обработки давлением, существует определенный диапозон, выше и ниже которого не следует нагревать заготовку. В случае нагрева металла под термообработку температура нагрева зависит от технологии термообработки (цементация, нитроцементация и так далее).
Равномерность нагрева.
Равномерность нагрева определяется величиной разности температур между поверхностью и центром заготовки, при выдаче ее из теплотехнологического реактора. Если интервал температур составляет 20-500 градусов - влияют высокие термические напряжения. от 500 до 1000 - может вызвать неравномерность заполнения штампа. Равномерность нагрева является важным параметром, поскольку слишеом большая разость температуры по сечению перед обработкой давлением может неравомерную еформации, т.е. брак. В случае термообработки металла,большая неравномерноесть нагреваа приести к неравномерности преобразований. Степень равномерности нагрева по толщине металла, имеет большое значение, так как медленный нагревприводит к резкому увеличению удельного расхода топливаи увеличению слоя окалины. При термообработке, образование окалины преятствует взаимодействию с металлом, таким образом (повешение равномерности нагрева, ведет к снижению производительности нагревательной печи, так как увеличивается время нагрева)существует определенное или допустимая разность температура по сечению металла в конце нагрева и эта допустимая разность температур определяется видом технологического процесса обработки металла. При нагреве металла, так же важно обеспечит ьравномерность распределения температур по всей поверхности нагреваемых заготовок или изделий, к моменту выдачи их из рабочего пространства. Обеспечение равномерности по всей поверхности металла достигается по средствам технологически правильного выбора печи, а также правильного конструктивного оформления. Все тела, в тепловом отношении делятся на термически тонкие и термически-массивные. Для определения этого используется критерий Био Bi - критерий тепловой массивности, который имеет в числителе расчетную толщину и теплоотдачу а в знаменателе теплообмен. Состояние тепловой массивности тела предложено определяять с помощью критерия Био Bi. Термически тонкие тела было предложено считать если Biменьше или равен 0,25. термически массивными - больше или равно 0,5. В случае когда тело термически тонкое, возникающий градиент температур очень мал. В термически массивных телах эта разница очень существенна. При нагреве термически тонких тел, их можно греть с любой скоростью. При нагреве термическимассивных тел необходимо учитывать возникающую разность температур по сечению тела, т.е. при нагреве термически массивных тел. одновременно с режением внешней, решается и внутренняя задача. При использовании этого критерия Био для определения тепловой массивности тела, необходимо раскладывать конкретный вид передачи тепла, т.е. в этом случае коэффициент теплоотдачи определяется как сумма коэффициентов конвекции и излучеия. ДЖанный критерий был предложен для случая преобладания передачи тепла конвекцией. В случае, когда преобладает передача тепла излучением, для оценки теплового состаяния тела, рекомендуется использовать критерий Старка., гдев числителе Спр - приведенный коэффициент излучения... . Установленно, термически тонкими телами являются тела с критерием старка меньше или ровно 0,15. а термически массивными - более 0,15.
Продолжительность нагрева.Продолжительность нагрвеа связывает между собой производительность печи и время нагрева.
Лекция
Технологические основы процесса обжига материалов.
Обжиг - один из распростараненных технологических опрераций обработки минерального сырья. В зависимости от технологического назначения, различают следующие виды обжига:
кальцинирующий
восстановительный
хлорирующий
окислительный
сульфитизирующий
спекающий
Кальценирующий обжиг - одни из самых распространенных видов обжига. Он предназначен для разложения карбонатов (известника, мела, доломита, мергелей, бокситов), при изготовлении извести, обогащения жлезных и цинковых руд, он применяется в производстве глинозема и цемента. Основными стадиями этого процесса, является: удаление внешней влаги (сушка), удаление химически-связоной влаги (дегидратации), разложение карбонатов (кольцинация). Время полного обжига зависит от эндотермического эффекта, вида процесса, коэффициента теплопроводности, плотности, размера и степени прогрева кусков материала.
Восстановительный обжиг, представляет собой тепловую обработку оксидов металла, восстановительным газом и получении металлизированых окатышей, с целью их графитизации и их поверхостного упрочнения. Основными стадиями этого процесса, является сушка и дегидротация, кольценирование, взаимодействие паров воды и свободной углекислоты с углеродом, насыщение поверхности кусков обжигаемого материала оксидом углерода и водородом. Взаимодействие оксидов металлов с отсорбированным и восстановительным газом.
Хлорирующий обжиг - это один из перспективных методов тепловой обработки оксидов и сульфитов металлов. с целью получения растворенных хлоридов, основного сырья для гидрометаллургических процессов, в новой металургической технологии. Обработка материала происходит при температуре 400-600 градусов при ненприрывной продувки материалов газообразным хлором. Происходящие химические реакции, являются эндотермичными, поэтому требуется внешний подогрев хлора и шихты до температуры 700-800 градусов.
Окислительный обжиг. Он широко применяется в металлургии при производстве меди, никеля, цинка и молибдена. Все сульфиты в окислительной среде окисляются и горят с выделением такого количества тепла, которого может быть достаточно для повышения температуры в зоне реакции до 900 - 1800 градусов.
Сульфитирующий обжиг - одна из разновидностей окислительного обжига, заключающегося в предварительной обработке обкамкомкованного рудного концентра, с целью получения высокопостанавливающейся сыпучей и хорошо проницаемой шихты, для шахтных печей и выплавки чугуна.
Спекающийся обжиг - один из видов окислительного обжига. Спикающийся окислительный обжиг наиболее широко используется в производстве цемента. Обжиг минеральной многокомпанентной шихты, состоящей из оксидов алюминия, кремния, магния, железа, в окислительной среде при температуре 1500 - 1800 градусов, дает возможность получить возможность получить твердый камневидный материал (клинкер), который содержит до 75% углерода, 10% оксида кремния, 8-10: оксида алюминия. Тонкий размол клинкера чаще всего с добавками доменного шлака, гибса, золы и т.п., позволяет получить цемент. В зависимости от содержания влаги, в предварительно дробленом и размолотом материале, различают два способа получения цементного клинкера: мокрый и сухой. При мокром способе получения клинкера, шихтовые материалы подают в обжиговые печи, в виде пластичной массы. При сухом способе получения клинкера, шихтовые материалы подают в обжиговые печи в виде порошка или в виде брикетов или гранул., размер которых в пределах 15-20 мм. В россии применяется приимущественно мокрый способ получения цемента, из за простоты технологической схемы и более высокого качества клинкера, однако при этом способе получения цемента, удельный расход топлива больше, чем при производстве цемента сухим спосабом.