Печи / Моргунов Печи литейных цехов

горизонтальных печей сначала определяют длину (L), а для вертикальных

– высоту (Н). Другие размеры устанавливают исходя из размеров нагреваемого материала, режима тепловой работы, назначения технологического процесса и т.д.

Основными размерами рабочего пространства горизонтальных нагревательных печей (камерного типа) является длина и ширина пода, а также высота от пода до замка свода. На данные размеры большое влияние оказывают габариты нагреваемых изделий и их количество в единицу времени (т.е. производительность печи, шт/час или тонн/час).

Вкачестве примера предположим, что:

-заданная производительность печи равна – G (кг/ч);

-габаритные размеры нагреваемых изделий равны: ширина – аи (м); толщина (высота) – ви (м); длина – lи (м);

-масса нагреваемого изделия равна – m (кг);

-время нагрева изделий (по температурному графику нагрева) равно – τн

(час).

Тогда для печей камерного типа периодического действия масса

"садки" (Мс) рассчитывается по следующей формуле:

где Кпр – средний коэффициент простоя нагревательных печей.

Средний коэффициент простоя находят по соотношению истинного годового времени работы печи (τи) и годового рабочего фонда времени печного оборудования (τф):

Количество изделий, которые должны находиться в печи согласно производительности, будет равно:

При однородном расположении изделий их количество в печи не должно превышать значения 200 штук, т.к. при большем количестве изделий конструкция печи получается неудачной, длинной и узкой. В этом случае следует применять двурядовое или многорядовое расположение изделий. Причем между изделиями, между боковой стенкой печи и изделия-

152

ми, а также между рядами изделий необходимо оставлять зазор размерами не менее 0,25 м.

Для тупиковых печей между изделиями и торцевыми стенками устанавливается зазор в пределах 0,5 – 0,75 м.

Согласно данных размерных параметров длина печей рассматриваемого типа при однорядовом расположении изделий будет составлять:

При многрядовом расположении изделий на поду печи длина будет

равна:

Ширина печи (В) при многорядовом расположении изделий на поду будет равна:

где r – количество рядов изделий.

Произведение длины печи (L) и ширины печи (В) дает общую площадь пода FПО:

Данный коэффициент обычно равен 0,80 –0,85.

Высоту печи (Н) очень часто определяют конструктивно. В пламенных печах высоту печи можно ориентировочно определить по эмпирической формуле М.А. Глинкова:

где ТГ - температура газов в той зоне печи, для которой определяется высота, (К); В – ширина печи (для камерных печей – наибольший размер) (м);

153

А – температурный коэффициент; при ТГ = 1173 К и ниже А = 0,50 – 0,55; при ТГ = 1773 К и выше А = 0,65; для промежуточных значений ТГ значение температурного коэффициента (А) определяют интерполяцией.

При проектировании дымоходов (каналов, боровов) особое внимание обращают на их размеры и герметичность. Если площадь сечения дымоходов будет большой, то они потребуют больших затрат на постройку. При малой площади сечения дымоходов будет значительное сопротивление течению газов. Считается, что оптимальным условием отвечает такое сечение дымохода, которое обеспечивает скорость движения газов (приведенной к нормативным условиям) в пределах:

w0 = 2 – 2,5 м/с.

Зная количество протекающих газов (V0пр.сг ) и задаваясь скоростью

их движения ( w0пр.сг ) можно определить площадь сечения дымоходов по формуле:

ляется для однотипных печей и приводится в справочной литературе (см.

приложение З).

Так общая площадь пода (FПО) определяется по следующей форму-

ле:

где Мс – масса изделий, которые необходимо располагать на поду печи

(кг).

Зная размеры изделий и способ укладки, по площади нетрудно определить длину и ширину пода согласно уравнений (2.5; 2.6; 2.7).

В дальнейшем размеры печи уточняются при тепловом расчете.

Основные размеры вертикальных нагревательных печей находят аналогичным способом.

154

2.10. ОБОЗНАЧЕНИЕ ПЕЧЕЙ

Как правило, за основу обозначения печей принимается буквенноцифровая индексация, в которой указывается в различных вариациях следующие характеристики и параметры:

-применяемый способ нагрева;

-основной конструктивный признак печи;

-тип обрабатываемого сплава;

-среда печного пространства;

-размеры рабочего пространства или его емкость;

-температура в рабочем пространстве печи;

-мощность теплового источника.

Виндексации, в зависимости от назначения печей и источника теплогенерации, могут входить дополнительные буквенно-цифровые параметры.

Некоторые организации не применяют индексации, а в наименовании печи указывают ее основные технологические характеристики.

Влитейном производстве специализированными предприятиями в основном изготавливаются типовые конструкции печей с электрическим источником тепловой энергии. Поэтому электропечи более широко подвергались типовому обозначению.

2.10.1. Обозначение электрических плавильных печей

Для электрических плавильных печей действует следующая система обозначений. Условное обозначение состоит из трех или четырех основных букв, нескольких цифр и вспомогательных букв и цифр. На рис. 2.66 показаны основные критерии, которое входят в буквенное обозначение печей.

Первая буква в индексе электрических плавильных печей обозначает метод нагрева: И, П, Д, Э, Ш, С – индукционный, плазменный, дуговой, электронный, электрошлаковый методы нагрева соответственно и нагрев электросопротивлением.

155

Рис. 2.66. Основные сведения, входящие в буквенное обозначение плавильных печей

Если плавильные печи по производству сплава универсальны, то первой буквой в индексе часто служит буква У.

Вторая буква в индексе для плавильных печей обозначает производимый сплав: чугун - Ч; сталь - С ; алюминиевый сплав – А и т.д.

156

Третья буква в индексе обозначает конструктивные особенности печей. Так для дуговых печей с поворотным сводом обозначением служит буква П, а с выкатным кожухом – бука В. Для индукционных тигельных печей – буква Т, а канальных – буква К. Для печей сопротивления: тигельные – Т; камерные – К; барабанные – Б.

Четвертая вспомогательная буква обозначает какие-то особенно-

сти работы печей: агрегаты – А; миксеры – М; раздаточные – Р и т.д.

Цифра после буквенного обозначения указывает вместимость пе-

чи в тоннах, за исключением дуговых вакуумных или электрошлаковых печей, для которых она означает максимальный диаметр выплавляемого слитка (в дециметрах). Для первых из них через тире ставится вторая цифра – масса слитка в тоннах. Для электроннолучевых печей – первая цифра указывает число пушек (излучателей электронов).

Печи сопротивления имеют довольно сложную систему обозначений, учитывающих основные конструктивные признаки печи, характер среды в рабочем пространстве, размеры рабочего пространства, максимальную рабочую температуру и другие показатели.

Для плазменных дуговых печей обычно употребляется обозначение ПДП. Другие виды нагрева не имеют пока установленных обозначений.

Следующее число, указанное через дробь - это мощность источника питания (МВ.А).

В конце индекса указывается порядковый номер исполнения (И1, И2 и т.д. или Н1, Н2 и т.д.).

Примеры обозначения плавильных электропечей:

-ИЧТ-1/0,4 – индукционная чугуноплавильная тигельная печь вместимостью 1 т, мощностью 0,4МВ.А;

-ДСП-50 – дуговая сталеплавильная печь с поворотным сводом вместимостью 50 т;

-ЭЛП-1А-250 – электроннолучевая печь с одной аксиальной пушкой мощностью 250 кВт;

-САТ-0,16Н-Х1 – электропечь сопротивления для плавки и раздачи алюминиевых сплавов вместимостью (по алюминиевому сплаву) 0,16 т, наклоняющиеся (Н), исполнения Х1.

2.10.2. Обозначение нагревательных печей

Для электрических нагревательных печей индекс также состоит из трех основных букв, нескольких цифр и вспомогательных букв.

Первая бука индекса для всех печей обозначает способ нагрева: С

– сопротивлением.

157

Вторая буква индекса нагревательных печей сопротивления характеризует основной конструктивный признак: А – карусельная; Б - барабанная; В – ванная; Г – колпаковая; Д – с выдвижным подом; Е – подвесной конвейер; Ж – жидкостная; И – с пульсирующим подом; К – конвейерная; Л – туннельная; Н – камерная; Р – роликовоконвейерная; Т – толкательная; У – трубчатая (лабораторная); Ф – калорифер; Ш – шахтная; Э - элеваторная; Ю – с шагающим подом; Я – ямная.

Третья буква характеризует среду в рабочем пространстве печи: А

– азотирования; В – вакуум; З – защитная атмосфера; К – компрессия (повышенное давление); М – масло; Н – водород; О – окислительная (воздух); П – водяной пар; Р – агрессивная; С – соль, селитра; Ц – цементация; Щ – щелочь.

Индекс может включать вспомогательную четвертую букву: А – агрегат из нескольких печей; Л – лабораторная; П – проходная; М – муфельная; Х – с камерой охлаждения. Для вакуумных печей исполнение теплоизоляции: Г – графитовая; Ф – керамическая; Э – экранная.

После букв через дефис указывают размеры рабочего пространства печи (в дециметрах); для прямоугольной – ширину, длину и высоту; для цилиндрической – диаметр и высоту (длину).

Ввиде исключения:

-для карусельных печей приводят внешний и внутренний диаметры и высоту рабочей камеры;

-для барабанных печей приводят диаметр внутренний и активную длину барабана;

-для агрегатов приводят ширину, длину и высоту рабочего пространства закалочной или цементационной печи.

После соответствующих размеров или мощности (для калориферов)

через дробь указывают рабочую температуру печи, а для агрегатов - максимальную температуру отпускной печи в сотнях градусов Цельсия.

Кроме того, для некоторых конструкций применяют дополнительные обозначения. Например, для многокамерных печей после размера через дефис указывают число камер (шт.); для печей с выдвижным подом после температуры через тире приводят максимальную массу загрузки.

Примеры обозначения печей:

-СГО-20.15-2/3 – электропечь сопротивления колпаковая с воздушной

атмосферой, диаметр рабочего пространства 2 м, высота 1,5 м, двухстендовая, температура 3000С;

-СВС-3,5.8.4/6 – электрованная соляная, ширина рабочего пространства 0,35 м, длина 0,8 м, высота 0,4 м, температура 6000С;

-СРЗА-6.30.2/3,5 – агрегат сопротивления с закалочной роликовоконвейерной печью с защитной средой и рабочим пространством шириной 0,6

158

м, длиной 3 м, высотой 0,2 м, максимальная температура отпускной печи

3500С.

Для обозначения всех пламенных печей приняты индексы, в которых указаны назначение, тип, основные размеры, температура нагрева.

Первая буква индекса обозначает назначение печи: Т – термическая пламенная, Н – нагревательная пламенная.

Вторая буква характеризует основной конструктивный признак печи: А – с вращающимся подом; Б – барабанная; Д – с выдвижным подом; Е – с подвесным конвейером; И – с пульсирующим подом; К – конвейерная; Н – камерная периодического действия; Р – рольганговая; Т – толкательная; У – методическая; Ш – круглого сечения; Щ – щелевая; Э – элеваторная; Ю – с шагающими балками; Я – ямная.

Третья буква обозначает характер среды в рабочем пространстве печи: О – обычная печная (окислительная); З – защитная, безокислительная и др.

Четвертая буква характеризует отдельные особенности печи: А – печь входит в агрегат; В – вертикальная (в печах круглого сечения); К – кольцевой под (в печах с вращающимся подом); М – механизированная, Н

– непрерывного действия (в печах барабанных); П – горизонтальное (параллельно поду) перемещение заготовок (в печах щелевых механизированных); Т – тарельчатый под (в печах с вращающимся подом).

После буквенных обозначений через дефис приводят цифровые значения.

Первая цифра обозначает округленную ширину пода печи в дециметрах (для печей с вращающимся подом она обозначает диаметр рабочего пространства), вторая цифра – округленную длину (глубину) пода печи в дециметрах (для печей с вращающимся подом она обозначает ширину рабочего пода или кольца), третья цифра – округленную высоту рабочего пространства печи или максимальную высоту окна загрузки в дециметрах. После цифр, обозначающих габаритные размеры, через дробь указывается предельная рабочая температура нагрева в сотнях градусов Цельсия и через дефис ставится буква, определяющая вид топлива: Г – газ, М – мазут.

Приводимые значения размеров печей округлены до 50 мм. Примеры обозначения печей:

-ТТО-8.72.8,5/10-Г – печь термическая толкательная с окислительной

атмосферой и размерами рабочего пространства: ширина 0,8 м, длина 7,2 м, высота 0,85 м, максимальная температура 10000С, топливо – газ;

-ТТЗА-8.72.8,5/9,5-Г – печь термическая толкательная с защитной атмосферой, входящая в агрегат, с размерами рабочего пространства: шири-

на поддона 0,8 м, длина 7,2 м, высота 0,85 м, максимальная температура 9500С, топливо – газ.

159

Список использованной литературы

1.Аникеев В.В. Печи литейного производства: Учебное пособие для вузов – Самара: Самар.гос.техн.ун-т. 2006.-129 с.

2.Алюминиевые сплавы. Плавка и литье алюминиевых сплавов: Справочник/ Под общ.ред. В.И. Добаткина – М.: Металлургия, 1983.-352 с.

3.Высокопроизводительная плавка алюминиевых сплавов/ А.Д. Андреев, В.Б. Гогин, Г.С. Макаров – М.: Металлургия, 1980.-136 с.

4.ГлинковМ.А. Общая теория печей: Учебное пособие для вузов/ М.А. Глинков, Г.М. Глинков – М.: Металлургия, 1978.-264 с.

5.Грачев В.а. Печи литейных цехов: Учебное пособие для вузов – М.:

Изд-во МГОУ, 1994.-634с.

6.Грачев В.А. Современные методы плавки чугуна/ В.А. Грачев, А.А. черный – саратов6 Приволжск.книжн.изд-во, 1973.-342с.

7.Гилод В.я. сжигание мазута в металлургических печах – М.: Метал-

лургия, 1973.-312с.

8.Грошев М.В. Основы расчета промышленных печей (механика газов и теория подобия). – Киев: Гос.изд-во техн.литерат. УССР, 1954.- 200с.

9.Дуговые печи постоянного тока – высокоэффективные плавильные агрегаты/ С.м. Нехашин, М.М. Крутянский, А.К. Филипов//Литейщик России – 2005.-№5.

10.Долотов Г.П. Печи и сушила литейного производства: Учебник для техникумов/ Г.П. Долотов, Е.А. Кондаков – М.: Машиностроение, 1990.-304с.

11.Долотов Г.П. Конструкция и расчет заводских печей и сушил: Учебник для техникумов/ Г.П. Долотов, Е.А. Кондаков – М.: Машино-

строение, 1973.-272с.

12.Долотов Г.П. Оборудование термических цехов и лабораторий испытания металлов: Учебник для техникумов/ Г.П. Долотов, Е.А. Кондаков – М.: Машиностроение, 1988.-336с.

13.Егоров А.В. Электроплавильные печи черной металлургии: Учебник для вузов. – М.: Металлургия, 1985.-280с.

14.Егоров А.В. Электрические печи (для производства сталей): Учебное пособие для вузов/ А.В. Егоров, А.Ф. Моржин – М.: Металлургия, 1975.-352с.

15.Зобнин Б.Ф. Нагревательные печи. Теория и расчет – М.: Машино-

строение, 1964.-312с.

160