- •Введение
- •Тема 1. Задачи, организация и порядок проектирования цехов и заводов
- •1.1. Виды строительства
- •Тема 2. Основные положения проектирования машиностроительных заводов
- •2.1. Порядок проектирования заводов и цехов
- •2.2. Задачи, решаемые при проектировании заводов и цехов
- •В технические задачи входят:
- •Тема 3. Структура машиностроительных заводов
- •3.1. Классификация машиностроительных заводов
- •3.2. Состав машиностроительного завода
- •3.3. Организация и управление производственным цехом
- •Тема 4. Генеральный план машиностроительного завода
- •4.1. Разработка генерального плана
- •4.1.1. Определение площади зданий цехов
- •4.1.2. Размещение объектов на заводской территории
- •4.2. Железнодорожные пути
- •4.3. Проезды и автомобильные дороги
- •4.4. Грузопотоки
- •Тема 5. Общая методика проектирования цехов кузнечно-штамповочного производства
- •5.1. Расположение кузнечных цехов на генеральном плане
- •Разрывы между зданиями.
- •5.2. Назначение цехов и классификация кузнечных цехов
- •1) По типу производства:
- •2) По массе поковок
- •Склады: металла, заготовок, поковок, облоя, запчастей, штампов, приспособлений, индукторов, электродвигателей, огнеупоров, инструментов, вспомогательных материалов.
- •5.3 Содержание и оформление проекта кузнечного цеха (технологическая часть проекта)
- •5.3.1. Задание на проектирование и производственную программу цеха
- •5.3.2. Технологическая и конструкторская части проекта (начало, окончание см. 5.4.3.)
- •5.3.3. Расчетная часть проекта включает:
- •Исходные данные для проектирования
- •5.4.2. Режим работы кузнечных цехов и фонды времени
- •Тема 6. Проектирование горячих цехов кузнечно-штамповочного производства
- •6.1. Методы определения потребного основного (ковочно-штамповочного) оборудования
- •6.2 Определение количества штамповочного оборудования и коэффициента его загрузки
- •6.2.1. Метод укрупненного проектирования
- •6.2.2. Метод детального проектирования
- •6.3. Технико-экономические расчеты
- •6.3.1. Выбор типов и расчет количества нагревательных устройств
- •6.3.2. Выбор источника тепла
- •6.3.3. Определение размеров и количества пламенных печей
- •6.3.4. Расчет расхода топлива, воздуха и количества дымовых газов
- •6.3.5. Расчет индукционных нагревателей
- •6.3.6. Устройства для охлаждения поковок
- •6.3.7. Подъемно-транспортное оборудование (пто)
- •6.3.8. Расчет расхода металла
- •6.3.9. Расчет расхода штампов
- •6.3.10. Рабочий состав и определение его численности
- •6.3.11. Энергетические потребности кузнечных цехов (Расчет энергетических потребностей кузнечных цехов)
- •Что выбрать: пар или воздух?
- •Привод ковочных и штамповочных прессов.
- •Расчет расхода сжатого воздуха молотами и прессами
- •Расчет расхода электроэнергии
- •6.3.12. Вспомогательные отделения и службы кузнечных цехов
- •6.3.13. Компоновка площадей и планировка оборудования
- •6.3.14. Определение площадей кузнечных цехов
- •6.3.15. Экономическая часть проекта
- •Тема 7. Цехи листовой штамповки
- •7.1. Классификация листоштамповочных цехов
- •7.2. Технологический процесс
- •7.3. Автоматизация и механизация цехов листовой штамповки
- •7.4. Организация и механизация уборки и переработки отходов
- •7.5. Механизация установки штампов
- •7.5.1. Штампы
- •7.5.2 Расход вспомогательных материалов
- •Тема 8. Проектирование цехов хош и холодной высадки
- •8.1. Классификация цехов
- •8.2. Разработка технологического процесса.
- •8.3. Оборудование
- •8.4. Инструмент
- •8.5. Основные и вспомогательные материалы
- •Тема 9. Строительное проектирование (Основы строительного дела)
- •9.1. Классификация зданий
- •9.2. Основные положения по проектированию здания
- •9.3. Конструктивная схема здания
- •9.4. Бетон и железобетон
- •9.5. Основные понятия и нормы строительного проектирования
- •9.6. Основные элементы здания
- •Плита покрытия.
- •9.7. Унифицированные типовые секции
- •9.8. Фундаменты под прессы и молоты
- •9.8.1. Фундаменты под кривошипные прессы листовой штамповки
- •Ленточные углубленные фундаменты
- •9.8.2. Фундаменты под оборудование к.Ц.
- •Заключение
- •Библиографический список литературы
- •Схемы и рисунки
- •Кривошипных прессов
- •Установки крупного кривошипного пресса
- •Тема 5. Общая методика проектирования цехов кузнечно-штамповочного производства 32
- •Тема 6. Проектирование горячих цехов кузнечно-штамповочного производства 49
- •Тема 7. Цехи листовой штамповки 138
- •Тема 8. Проектирование цехов хош и холодной высадки 143
- •Тема 9. Строительное проектирование (Основы строительного дела) 146
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
6.3.2. Выбор источника тепла
При определении типа нагревательного устройства прежде всего выбирают источник тепла. При этом может быть выбран либо пламенный нагрев, либо электронагрев.
В настоящее время в кузнечно-штамповочных цехах все более широкое распространение получает электронагрев, но пламенный нагрев более универсален и дешевле. Источник тепла задают исходя из технико-экономических соображений, относящихся ко всему заводу, а именно: удаленности сырьевой базы или электростанции; качества топлива; годовой потребности в топливе или электроэнергии.
При выборе пламенного нагрева, прежде всего, выбирают род топлива.
Кузнечные пламенные печи работают в основном на жидком и газообразном топливе.
Жидким топливом является мазут. Это высококалорийное и относительно дешевое топливо.
Печи на жидком топливе позволяют автоматизировать процесс горения и легко регулировать режим работы печи.
Санитарно-гигиенические условия хуже, чем у печей на газовом топливе, но все же 50% печей в мире работают на мазуте.
Недостатками являются следующие: много дыма и необходимость хорошей вытяжки; необходимость подогрева топлива (зимой), а парафинистых сортов – и в летнее время.
Кроме того, относительно большой угар металла (до 5% от нагреваемого металла за 1 нагрев) вследствие плохого смешения топлива с воздухом и необходимостью сжигания его со значительным избытком воздуха.
В настоящее время печи на жидком топливе довольно широко распространены, но постепенно вытесняются газовыми. В качестве газообразного топлива применяют природный и генераторный газы.
Природный газ – наилучший вид топлива для кузнечных печей, не дорогой и высококалорийный. Газ хорошо смешивается с воздухом, поэтому горение идет с минимальным избытком воздуха, и как следствие, окалинообразование невелико (угар не превышает 23%). Газовые печи дают мало дыма, режим работы легко регулируется и создает благоприятные санитарно-гигиенические условия.
Генераторный газ имеет меньшую теплотворную способность, поэтому он менее экономичен. Кроме того, он более дорогой из-за необходимости строить генераторную станцию.
Электроэнергию в качестве источника тепла используют в индукционных и контактных установках, а также в электропечах сопротивления.
Несмотря на более высокую стоимость электроэнергии и большие капиталловложения, чем при пламенном нагреве, электронагрев получил широкое распространение.
Это объясняется рядом его больших преимуществ:
- наилучшие санитарно-гигиенические условия труда;
- наименьшее окалинообразование и обезуглероживание,
- резкое сокращение времени нагрева;
- экономия металла за счет сокращения припусков на дальнейшую механообработку;
- экономия производственных площадей;
- относительная легкость автоматизации индукционных нагревателей.
Набольшее распространенные из указанных видов электронагрева имеет индукционный.
Выбор источника тепла производят на основе его технико-экономической оценки с учетом следующих факторов:
расхода топлива или энергии на 1 тн нагреваемого металла;
санитарно-гигиенических условий работы;
стоимости топлива или энергии;
возможности автоматизации и технологичности нагрева;
занимаемой производственной площади.
Стоимостные показатели (в данном примере показатели бесспорно устарели!) отдельных видов топлива даны в табл. №4. Как видно из табл. 4, самым дорогим видом энергии является электроэнергия, а самым дешевым – энергия сжигания природного газа.
Таблица 4
Род топлива или вид энергии |
Теплота сгорания топлива |
Цена единицы топлива,
|
Стоимость 1000 ккал,
|
Электроэнергия (силовая)
Природный газ
Мазут |
1 квт-час-860 ккал
8000 ккал/м3
950011000 ккал/кг |
1,01,5 (квт-час)
0,350,4 (м3)
0,54 (кг) |
1,11,7
0,0440,05
0,056 |
Количественные показатели.
Величина расхода топлива в пламенной печи определяется родом топлива и типом применяемой печи.
Тип печи обуславливает КПД процесса нагрева. Наибольший КПД процесса имеют методические печи − 3060%, а наименьший – кузнечные горны − 310%. Вследствие этого расход топлива в них имеет обратную картину, т.е. наименьший 0,050,1 кг условного топлива на кг металла у методических печей, и наибольший 0,30,9 кг условного топлива на кг металла у кузнечных горнов.
Данные по расходу для каждого типа печи можно найти в специальной литературе по металлургическим печам.
Расход данного типа топлива по величине условного топлива определяют исходя из соотношения их теплоты сгорания, т.е.
[кг топлива / кг металла]
Расход электроэнергии определяют в квтчас/кг металла по нормативным материалам; для индукционных нагревателей расход 0,40,8 квт-час/кг нагр. металла.
Таким образом, пользуясь количественными и стоимостными показателями можно оценить экономичность выбранного рода топлива, вида нагрева и выбрать оптимальный вариант.
Санитарно-гигиенические условия работы обеспечивает лучше всего индукционный нагрев.
Возможность механизации и автоматизации.
Автоматизация легче всего достигается при индукционном нагреве.
Однако современные карусельные, методические и полуметодические печи могут быть также полностью автоматизированы.
Технологичность нагрева.
Нагревательные установки должны обеспечивать минимальное обезуглероживание и окалинообразование.
Минимальное окалинообразование достигается в пламенных печах окислительного или малоокислительного нагрева, а наименьшее обезуглероживание – при индукционном нагреве.
Выбор типа печи в зависимости от нагреваемого металла.
Выбор типа печи часто диктуется условиями нагрева металла.
Например, высоколегированные стали требуют посадки в печь с относительно низкой температурой и постепенного повышения температуры в процессе нагрева.
Это наилучшим образом решается в методических печах с разделительными зонами температур. Если методическую печь устанавливать нерентабельно из-за малого количества высоколегированной стали, то применяют две печи: для предварительного и окончательного нагревов.
Размер нагреваемой заготовки.
При значительном весе нагреваемого металла, как правило, применяют пламенные печи с выдвижным подом, что облегчает загрузку-выгрузку печи.
Размеры нагреваемого металла также влияют на выбор типа печи. Например, у гидравлических ковочных прессов, наряду с печами с выкатным подом для нагрева слитков, устанавливают камерные «концевые» печи, в которой нагревают часть полной длины заготовки.
При работе «от прутка» удобно устанавливать «щелевые» печи для нагрева концов прутка.
При выборе типа печей устанавливается весь комплекс факторов, начиная от типа производства и требований механизации и автоматизации и заканчивая конкретными условиями нагрева металла, вытекающими из его физических свойств, размеров и формы заготовок.
Рекомендации по выбору типа кузнечных печей в зависимости от указанных факторов содержаться в литературе (С.Н. Хржановский // Проектирование кузнечных цехов. Машгиз, 1954).
Качественные и стоимостные показатели определяют экономичность выбранного топлива, вид нагрева и оптимальный вариант:
Санитарно-гигиенические условия – индукционный нагрев.
Механизация и автоматизация – индукционный нагрев, карусельные, методические печи.
Технологичность − минимальная окалина и обезуглероживание − пламенные печи безокислительного нагрева + индукционный нагрев.
Производственная площадь – min электронагрев.