- •Назначение печи, преимущества и недостатки
- •4.2. Расчеты времени нагрева металла
- •4.2.1. Камерные и шахтные печи
- •Значения коэффициента к
- •4.2.2. Печи с выкатным подом
- •4.2.3. Нагрев изделий на поддонах (толкательная печь)
- •4.3. Определение величины единовременной садки, емкости печи
- •4.3.1. Камерные печи периодического действия
- •4.3.2. Большегрузные печи с выкатным подом
- •4.3.3. Шахтные печи
- •Определение размеров печи
- •5.1. Определяем количество деталей, одновременно находящихся в печи
- •5.2. Выполняем эскиз расположения деталей на поду печи, определяя полезную и общую площадь рабочего пространства.
- •5.3. Расчет габаритов печи и толщины кладки
- •6. Расчет горения топлива
- •7. Расчет теплового баланса печи для пламенных печей
4.3. Определение величины единовременной садки, емкости печи
4.3.1. Камерные печи периодического действия
Величина единовременной садки (емкости печи) определяется исходя из размеров пода (ширины и длины), размеров обрабатываемых деталей. Для этого производится укладка деталей на под печи (составляется эскиз расположения деталей на поду или вычерчивается план печи с лежащими деталями) с зазором 10-15 мм для мелких и 100-300 мм для крупных изделий. Можно принимать отношение площади, занятой изделиями, к общей площади пода как 07-09.
4.3.2. Большегрузные печи с выкатным подом
По данным учебника [1] нормы нагрузки на под следующие: отливки – 800-100 кг/м2 площади пода, проката или поковки – 1500-2000 кг/м2 площади пода.
В современных печах с усиленным строением пода нормы нагрузки достигают 4000-4000 кг/м2 - [13], например, если имеется печь с подом 2·3 = 6 м2, то величина садки (или емкость печи) по прокату может быть
С = (1500 – 200) ·6 = 9000-12000 кг
Эскизная проверка получаемых габаритов садки производится так же, как и в предыдущем случае, но не только по площади пода, но и по высоте печи. При этом расстояние от свода до верха садки должно быть не менее 400-600 мм.
В печи непрерывного действия в толкательных печах рекомендуется эскизировать расположение изделий на поддоне.
Можно принимать, что вес поддона составляет 40-50 % от веса загружаемых на него деталей. В этом случае емкость печи (величина садки) равна
G = G' · N, кг
где G' – масса деталей на одном поддоне, кг;
N – число поддонов в печи.
В конвейерных печах эскизирование рационально делать на один погонный метр длины пода. В этом случае:
G = G' · L, кг
где G' – нагрузка на один погонный метр конвейера;
L – длина рабочего пространства печи, м.
4.3.3. Шахтные печи
Изделия (валы, трубы) загружаются в печь на специальном приспособлении – подвеска (1). Величина садки определяется эскизированием по горизонтальному разрезу печи.
Детали следует размещать в один или несколько рядов с расстоянием между ними 0,5-1,0 диаметра изделия и с зазором между поверхностью изделия и стенкой печи 50-250 мм (рис.3).
Рис.3 Размещение деталей в печи
Определение размеров печи
Расчет внутренних размеров печи начинают с составления эскиза расположения деталей на поду печи.
5.1. Определяем количество деталей, одновременно находящихся в печи
P – производительность печи, кг/ч;
τn – время процесса, ч.;
G – масса детали, кг.
5.2. Выполняем эскиз расположения деталей на поду печи, определяя полезную и общую площадь рабочего пространства.
КИП = S пол / S общ = 0,7-0,9
Термические печи, применяемые в машиностроении, типизированы. Размеры рабочего пространства (длина, ширина, высота) всех топливных и электрических печей должна после расчета округляться до следующих значений: 100, 120, 180, 200, 250, 320, 400, 500, 600, 800, 1000, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000 и т.д.
5.3. Расчет габаритов печи и толщины кладки
При сооружении печей применяют особые материалы, предназначенные для работы при высоких температурах в условиях воздействия расплавленных металлов, шлаков и активных газов – это термические материалы, огнеупоры и теплоизоляторы. К ним предъявляются следующие требования:
Высокая огнеупорность.
Небольшая степень деформации при высоких температурах.
Высокая шлакоустойчивость.
Хорошая термическая стойкость.
Хорошее сопротивление истиранию и удару.
Хорошее сопротивление воздействию печной атмосферы.
Низкая теплопроводность.
Низкая стоимость.
Обычно печь футерует двумя-тремя материалами: первый слой – огнеупор, второй и третий – теплоизоляция. Это позволяет уменьшить размеры футеровки, сохраняя высокими рабочие свойства и удешевить футеровку.
Таблица 2
Толщина футеровки в зависимости от температуры рабочего пространства печи (7)
Температура печи, °С |
Толщина огнеупорного слоя, мм |
Толщина теплоизоляционного слоя, мм |
600 - 800 |
113/115/ |
200 - 250 |
800 - 1000 |
113/115/ |
250 - 300 |
1000 - 1200 |
113/115/ |
300 - 350 |
1200 - 1400 |
226/230/ |
300 - 350 |
Температурные расширения в кладке компенсируются наличием температурных швов.
Материал футеровки обычно выбирают в зависимости от вида обогрева печи (электрический или газовый) и температуры печи. В ванных печах следует предусмотреть опасность химических реакций между подиной и стенами, и расплавленным металлом и шлаками.
Теплофизические характеристики основных огнеупорных и теплоизоляционных материалов (6) рассмотрены в приложении XI, стр.366 – 368.
Подобрав по таблице материалы футеровки, следует составить соответствующие таблицы, согласовав их с ГОСТ на материалы. Возможен вариант когда свод, под, стены печи выкладываются из различных материалов. При этом принцип подбора сохраняется.
Расчет габаритных размеров печи
Составляем эскиз кладки печи, рассчитываем габаритные размеры.
а – толщина теплоизоляционного слоя боковой стенки, мм
б - толщина огнеупорного
слоя боковой стенки, мм
с - толщина огнеупорного
слоя пода, мм
d - толщина теплоизоляционного слоя, мм
т – толщина теплоизоляционного слоя свода, мм
к - толщина огнеупорного слоя свода, мм
В общ – ширина общая рабочего пространства печи, мм
h – высота рабочего пространства печи, мм
f – подъем свода (стрела прогиба), мм
В габ – габаритная ширина печи, мм
L габ – габаритная длина печи, мм
Р габ – габаритная высота печи, мм