Вопросы для самопроверки к разделу 6

1. Какими параметрами задаются при определении режима нагрева металлических изделий?

2. Какой должна быть конечная температура стали при нагреве металла под ковку?

3. При каких температурах производят полный отжиг сталей?

4. Применяется ли нормализация для высокоуглеродистых сталей?

5. С какой целью применяют двухступенчатый режим нагрева металла?

6. Почему начальный интервал нагрева металла производят с пониженной скоростью подъема температуры металла?

7. Если при прочих одинаковых условиях плотность следующей партии стальных изделий увеличится на 10 %, то как при этом изменится значение коэффициента температуропроводности металла?

8. Учитывается ли теплопередача конвекцией при расчете нагрева металла?

11. Что называют степенью выравнивания температур при выдержке металла при постоянной температуре его поверхности?

12. Каков допустимый перепад температур между поверхностью и центром нагреваемой в печи металлической заготовки?

13. Как связаны на практике время выдержки металла в печи и время выравнивания температур по сечению нагреваемого изделия?

14. Как связана продолжительность распада аустенита со скоростью охлаждения металла?

Раздел 7. Устройство и принцип действия металлургических печей

Тема 7.1. Технологические и конструктивные

Характеристики металлургических печей

Большинство металлургических процессов, связанных с выплавкой или тепловой обработкой металлов, протекает при высоких температурах. Для осуществления таких процессов применяют специальные теплотехнические агрегаты, известные как промышленные печи различной конструкции и основанные на тех или иных принципах теплогенерации (см. раздел 2) и передачи полученной теплоты нагреваемым материалам, полуфабрикатам или изделиям из металлов или других материалов (см. раздел 5).

Соответственно назначению печей температуры в их рабочем пространстве, где совершается основной технологический процесс, существенно различаются. Например, нагревательные и термические печи для нагрева стали работают в области температур 700…1250 С, печи для нагрева цветных металлов и сплавов – при 500…800 С, медеплавильные печи – при 1250…1400 С, а сталеплавильные печи – при 1700…1850 С.

В зависимости от назначения печей выбирают способ теплогенерации и материалы, из которых сооружают эти печи.

Технологическое предназначение промышленных печей делит их на две основные группы: плавильные и нагревательные.

Плавильные печи предназначены для изменения агрегатного состояния материала в таких процессах, как:

1) получение металлов: чугуна, стали, цветных металлов, из природных или специально подготовленных руд;

2) переплавка металлов или сплавов с целью изменения их химического состава;

3) расплавление металлов с целью их рафинирования – то есть очистки от вредных примесей.

С выплавкой чугуна, стали, её внепечным рафинированием, металлургией цветных металлов и сплавов студенты знакомы из дисциплины «Основы производства и обработки металлов». Из содержания последней они должны иметь представление о роли температуры в ряде процессов обработки металлов давлением. Поэтому в рамках настоящей дисциплины, кроме общих задач промышленной теплотехники, студенты знакомятся также и с устройством и основами расчёта термических печей.

Нагревательные печи служат для следующих целей:

1) Удаление гигроскопической влаги из материалов (сушка литейных материалов и форм, руд различных металлов, известняка, извести, кварцевого песка и проч.).

2) Обжиг материалов (известняка, доломита, магнезита, в ряде случаев – железных и других руд, огнеупорных материалов).

3) Изменение структуры металла (термическая обработка).

4) Изменение механических свойств металла, главным образом плас-тичности перед обработкой давлением (прокаткой, ковкой, штамповкой, волочением и др.).

Камерные термические печи. Основная задача, для решения которой применяются термические печи, заключается в обеспечении высокой степени равномерности нагрева изделий. Поэтому на таких печах с каждой стороны рабочего пространства устанавливается по ряду горелок, а нагреваемые изделия устанавливаются на подкладках для свободной циркуляции нагревающих их газов. В отличие от методических печей температура отходящих газов здесь не может быть ниже конечной температуры нагрева материалов и изделий.

Методические печи называются так потому, что они относятся к печам непрерывного действия. Металл, например литые заготовки прокатного производства, загружается механическим толкателем с одного конца печи через окно посада и выдается с помощью второго толкателя с другого конца через разгрузочное окно в боковой стенке или скатывается по наклонной плоскости в торцевой стенке на конвейер.

Печь отапливается с помощью горелок. Поток заготовок движется в противотоке по отношению к потоку отходящих продуктов сгорания, что обеспечивает высокую производительность методических печей и сравнительно низкий удельный (на единицу металла) расход топлива, поскольку конечная температура металла выше температуры отходящих газов.