II. Правила техники безопасности при работе с нагревательными устройствами и нагретым металлом

1. Перед включением электрической печи проверить наличие заземления корпуса печи и диэлектрического коврика перед печью.

2. Перед началом работы ознакомиться со схемой включения печи в электрическую сеть, приборами, расположенными на панели печи, устройством для открытия и закрытия заслонки печи.

3. Не разрешается включать печь, если в рабочем прост­ранстве ее отсутствует поддон из огнеупорного материала.

4. Манипулирование нагреваемыми заготовками (посадка в печь, извлечение из печи, установка на подставку для охлажде­ния и т.д.) разрешается только с помощью кузнечных клещей или специальных оправок. Не разрешается производить посадку заготовок в печь или их извлечение вдвоем, втроем.

5. Обязательна работа в рукавицах и закрытой обуви.

6. Одежда должна полостью защищать тело от возможного по­падания частиц окалины.

7. Запрещается прикасаться руками к заготовкам не убедив­шись предварительно, что они не нагреты.

8. По окончании работы электрическая печь должна быть от­ключена от электрической сети. Заготовки, инструмент, приборы должны быть сданы лаборанту.

Исследование окалинообразования при нагреве Лабораторная работа №I

/4 часа/

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

При нагреве металла газы, составляющие печную атмосферу, реагируют с металлом, образуя на поверхности заготовок слой окислов (окалину). Интенсивность протекания процесса образования окалины за­висит от химического состава металла, состава атмосферы рабоче­го пространства печи и его температуры. Наиболее активным окислителем является кислород. Кроме кис­лорода окислителями являются двуокись углерода и пары воды. При нагреве стальных заготовок при температурах ниже 873 К образование окалины не происходит, так как поверхность их покры­та тонким плотным слоем окисла состава Fe₂O₃, который препятствует проникновению окислителя к поверхности заготовок. Интен­сивное образование окалины происходит при более высоких темпе­ратурах.

Потери металла в окалину (угар) оцениваются следующими ве­личинами:

весовой угар, то есть количество окисленного металла, выраженное в процентах от массы нагреваемого металла:

(I)

где У - весовой угар;

G₁ и G₂ – масса заготовки до и после нагрева, кг ;

поверхностный угар, то есть масса окисленного металла на единицу площади поверхности нагреваемой заготовки за время на­грева:

, г/см² (2)

где α – поверхностный угар, г/см²;

F – площадь окисляемой поверхности, см².

Установлено, что поверхностный угар при нагреве среднеуглеродистых сталей в интервале температур 873-1423 К можно рас­считать по уравнению (3), полученному эмпирическим путем

, (3)

где τ - время нагрева, -мин ;

Т – абсолютная температура рабочего пространства печи, К.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Экспериментально и расчетом по уравнению (3) определить влияние температуры и времени нагрева на окалинообразование при нагреве стальных заготовок в камерной электрической печи.

ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛ, ИНСТРУМЕНТ

Для проведения эксперимента применяется камерная электрическая печь, снабженная автоматическим устройством для поддержания заданной температуры в рабочем пространстве, весы аналитические. Нагреваемые заготовки – отрезки проволоки среднеуглеродистой ста­ли диаметром 5-8 мм, длиной 60-70 мм (4 шт. на эксперимент).

Инструмент – пинцет с длинными рукоятками. Вспомогательный мате­риал: наждачная бумага, вода в бачке для охлаждения нагретых за­готовок.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1. Заготовки очистить наждачной бумагой до светлой поверх­ности, маркировать: I, 2, 3, 4.

2. Каждою заготовку взвесить на аналитических весах с точ­ностью до 0,001 г, результаты взвешивания занести в табл. I.

3. Заготовки поместить в печь, нагретую до заданной темпе­ратуры, нагревать в течение различного времени: 15 м, 30 м, 45 м, 60 м. После нагрева заготовки охладить в воде, очистить с помощью наждачной бумаги до светлой поверхности и взвесить. Результаты взвешивания внести в табл. I.

4. По данным табл. I и уравнению (3) построить графики зависимости величины поверхностного угара от времени нагрева при различных температурах.

Таблица I

Результаты эксперимента и расчета поверхностного угара при нагреве

Заготовка				Условия нагрева			Масса загот. после нагрева и очистки G2, г	Поверхност. угар, г/см2
№ заготовки	l, мм	d, мм	F, см2	G1, г	t, 0С	τ, мин		из опыта	По расчету

Рис. I. Зависимость угара от времени нагрева при различных температурах

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Коротко изложить существо процесса окалинообразования. Опи­сать цель работы и методику проведения. Привести в виде таблицы и графика результаты эксперимента и расчета. Сделать выводы о влиянии температуры и времени нагрева на процесс окалинообра­зования.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем заключается сущность образования окалины?

2. Каков состав окалины?

3. Как влияют продукты горения на процесс образования ока­лины?