книги из ГПНТБ / Хвойка И. Цветные металлы и их сплавы

Дио/іетр заготовка, мм

Рис. 100. Расход электроэнергии при низкочастотном нагреве круглых слитков из различных металлов и сплавов:

S 10 12 Ѣ 161620222 Диапе/лр заготабки, мм

Рис. 102. Зависимость перепа­ да температуры по длине слитка. (Цифры у кривых — диаметр слитка, мм)

Индукционный нагрев имеет много преимуществ: равномерное выделение тепла, отсутствие влияния каче­ ства поверхности на нагрев, равномерный нагрев по длине (рис. 102), простота регулирования режима на­ грева, высокая теплотворная способность, высокий к.п.д., возможность ступенчатого нагрева по длине за­ готовки, небольшие габариты установки, низкие потерн на угар, независимость расхода электроэнергии от коэф­ фициента сменности н др.

Иногда индукционный нагрев комбинируют с други­ ми способами нагрева. Например, за установкой индук­ ционного нагрева устанавливают другую печь, в кото­ рой поддерживается требуемая температура слитков, а также происходит выравнивание температур во всем объеме слитка. Эта конечная операция нагрева может проводиться и в защитной атмосфере [299, 300].

Однако разрешение всех проблем нагрева плоских заготовок до сего времени еще не достигнуто, так как при исследовании этого процесса ученые сталкиваются с такими трудностями, как небольшая производитель­ ность, значительный перепад температур по длине слит­ ков, большая вибрация индукторов, низкая стойкость некоторых частей установки.

В СССР была построена установка индукционного нагрева алюминиевых плит размером 300ХД700Х2400 мм (3,4 т) производительностью 4 т/ч, подводимой мощ­ ностью до 1000 кет [301]. Однако эта установка не наш­ ла широкого применения. Можно ожидать, что в связи с благоприятным развитием других установок для на­ грева плоских заготовок конструкторы откажутся от ис­ пользования индукционного нагрева.

Печи, отапливаемые жидким или газообразным топливом (скоростной нагрев)

Успешное применение высокопроизводительных го­ релок, а возможно, и интенсификация процессов горе­ ния путем применения кислорода привели к разработ­ ке и строительству новых типов нагревательных печей для цветных металлов. Применяя же необходимые из­ мерительные, контрольные и регулирующие устройства, удается достичь такого же точного ведения процесса нагрева, как и при других способах, например при ин-

Аукционном нагреве. Благодря рекуперации тепла до­ стигается благоприятный к. п.д. Б большинстве случа­ ев применяются горелки, работающие с высокими ско­ ростями движения продуктов сгорания. Современные нагревательные установки имеют очень небольшую дли­ тельность нагрева, высокий к. п.д., являются высокоточ­ ными, эксплуатация их безопасна, а капитальные и про­ изводственные затраты — весьма низки.

Рис. 103. Зависимость теплопередачи от температуры нагрева (цифры у кривых — температура тсплонзлучающнх стен печи, °С; пунктирная кривая — быстрый нагрев

О 200 ЬОО ООО 800 1000 /200 /ЬОО

Температура нагреба^С

Горелки передают теплоту продуктов сгорания слит­ кам на 92—93% конвекцией и лишь на 7—8% — излу­ чением. Выгодны высокие скорости и высокие темпера­ туры газообразного топлива; работа ведется со скоро­ стями на выходе из горелки ПО—180 м/сек. Па рис. 103 видно, насколько эффективен скоростной нагрев цвет­ ных металлов, особенно в диапазоне относительно низких температур, когда теплопередача излучением малоэф­ фективна.

Подвод газов к нагреваемому материалу осущест­ вляется на этих печах двумя способами: 1) продукты сгорания подводятся на поверхности нагреваемых слит­ ков радиально (при этом теплопередача осуществляет­ ся в полной мере конвекцией), 2) продукты сгорания подводятся к материалу тангенциально; тогда нагрева­ ются и стены печи, передающие затем часть тепла на­ греваемому материалу излучением.

При обоих описанных способах достигаются показа­ тели, приведенные в табл. 16.

(примерно па 15%). Однако на печах с пеохлаждаемымп степами также имеются определенные потери тепла за счет поглощения тепла огнеупорной футеровкой, осо­ бенно при пуске печи.

Установки для скоростного нагрева в настоящее вре­ мя строят с высокой потребляемой тепловой мощностью, например 30 мкал/ч, однако уже сооружены установки, тепловая мощность которых в пять раз выше [302].

В цехах прессования алюминия используют также нагревательные установки производительностью 1—8 т/ч для нагрева заготовок диаметром 125—650 мм. Уста­ новки полностью механизированы пли автоматизирова­ ны, что обеспечивает достаточно точный нагрев. В уста­ новках можно использовать атомизированный мазут. В цехах прессования латуней уже находятся в эксплуа­ тации такие установки производительностью до 15 т/ч для нагрева заготовок диаметром 350 мм.

В 1965 г. только в США находилось в эксплуатации 140 нагревательных установок указанного типа. Наибо­ лее значительными изготовителями их в США является фирма Granco Equipment Inc. в Гранд Рэпид (Мичи­ ган), а в Англин — фирмы Stein Atkinson и Stordy. Эти установки выполняют в виде туннельных печей, при этом диаметр туннеля очень мало отличается от диа­ метра нагреваемых заготовок (например, диаметр заго­ товки составляет 0,92 диаметра туннеля печи) [303, 304].

В крупных цехах прокатки алюминия применяют следующие типы нагревательных печей: проходные пе­ чи с электрообогревом пли отоплением газообразным топливом и нагревательные колодцы.

Нагревательные колодцы

Нагревательные колодцы имеют много преимуществ перед другими нагревательными устройствами:

а) возможность нагрева очень тяжелых плоских

175 квт-ч/т)]

пературе теплоносителя 510° С; 4 — изменение температуры слитка при переменной температуре теплоносителя; 6 — слитки из сплава

При испытаниях этого способа нагрева были получе­ ны следующие результаты: малые капитальные затра­ ты, легкость монтажа, малые производственные расхо­ ды, возможность нагрева в защитной атмосфере, высо­ кий к. п.д. (например, 60—70% при 700° С) и др. [308].

Нагрев слитков с защитными покрытиями

При нагреве слитков защитные покрытия способст­ вуют уменьшению угара металла и защищают его от воздействия газов (например, медь от иаводороживания). В качестве защитных используются различные ма­ териалы, например стекло [309].

Стекло — очень хороший защитный материал. Оно растворяет окислы некоторых металлов, служит и теплоизолятором, и смазкой при горячей деформации, что повышает качество, например, штамповок и снижает расход инструмента. Стекло удаляют со штамповки струйной обработкой или травлением [310].

Нагрев пропусканием тока через слиток

Способ пригоден лишь для нагрева материалов, об­ ладающих низкой электропроводностью. При нагреве

барсы сечением 1ООХ1ООч-120Х 120 мм (в основном способом непрерывного литья), которые затем прокаты­ вают на проволочных станах, получая проволоку требу­ емого диаметра, в большинстве случаев 7—8 мм. Уже находится в эксплуатации несколько установок для про­ изводства медной проволоки способом непрерывного литья и прокатки.

Обычно производительность проволочных прокатных станов составляет 25—50 тыс. г в год, однако уже рабо­ тают п современные полностью механизированные станы производительностью около 100 тыс. т в год (при двух­ сменной работе по 8 ч/смену). Такой прокатный стан за­ нимает площадь 155X30 м, площадь склада при этом составляет 120X20 м, емкость его 10 тыс. твайербарсов. Обслуживают такой стан семнадцать человек в смену. Возле стана расположены отапливаемые мазутом печи для нагрева вайербарсов производительностью 15 т/ч (длительность нагрева примерно 1 ч). Некоторые станы оснащены установками индукционного нагрева, потреб­ ляющими около 250 квт-ч электроэнергии на 1 т вайер­ барсов. Длительность нагрева одной заготовки составля­ ет примерно 100 сек. Все операции по транспортировке вайербарсов механизированы, а подача их и задача в калибр автоматизированы.

Обычно в состав этих станов входит следующее обо­ рудование: черновая клеть с валками диаметром 500 мм (пять проходов); промежуточная клеть с валками диа­ метром 380 мм; средняя линия (две нитки для прокатки двух размеров одновременно) с валками диаметром 280—300 мм (шесть клетей); непрерывная чистовая ли­ ния с валками диаметром 220 мм (семь клетей); мотал­ ки Гаретта н устройства для охлаждения бунтов.

Прокатывается проволока диаметром от 6 до 15 мм со ступенями в 1,5 мм; цикл прокатки 13 сек. Одновре­ менно в стане находятся 7 заготовок по 120 кг. Скорость прокатки в конце цикла для проволоки диаметром 6 мм составляет 1050 лі/мин. Прокатка одной заготовки про­ должается примерно 80 сек. Мощность привода стана 4500 кет; стоимость стана примерно 3 млн. долл.

Строятся и непрерывные станы, которые состоят из черновой клети.трио с валками диаметром 600 мм, трех клетей дуо (тандем) с валками диаметром 300 мм и ше­ сти клетей тандем с валками диаметром 250 мм. Фирма