1 Анализ объекта автоматизации

1.1 Существующая технология нагрева металла в печах сопротивления

В данном дипломном проекте рассмотрено существующее оборудование и базовая технология нагрева металла выявлены недостатки существующей системы и внесены предложения по её совершенствования.

1.2 Описание существующего оборудования

В настоящее время в термических цехах завода ,(в частности КумАПП), для дальнейшей обработки металла наиболее применяемым является предварительный нагрев заготовок в печах сопротивления. Печь для нагрева металла состоит из следующих основных конструктивных элементов: каркаса, футеровки, механизмов перемещения заготовок через печь, механизмов загрузки и выгрузки нагревательных элементов, системы подачи защитного газа.

При изготовлении печей применяют различные материалы. Отдельные узлы печей работают при температуре не превышающих 100ºС, поэтому для их изготовления используют обычные углеродистые стали и чугуны, применяемые в машиностроении.

Некоторые узлы печей работают при температуре, близких к 1000ºС поэтому их изготавливают из специальных сталей или огнеупорных материалов. Печь имеет рабочее пространство, где происходит нагрев заготовок. Рабочее пространство печи устроено так, чтобы обеспечить равномерный прогрев нагреваемых заготовок.

1.3 Технологический процесс нагрева металла в печах (термическая обработка)

Процесс нагрева металлических заготовок в электрических печах условно можно разделить на следующие периоды: загрузка заготовок в печь, их нагрев и выпуск.

Загрузка заготовок в печь осуществляется через загрузочное окно.

Заготовки в печи перемещаются по двум направляющим, уложенным на поперечные опоры.

Время нагрева под объемную закалку детали из стали марки 45занимает 35-40 мин.

Температура электрической печи КS 800 установлена 850±10ºС.

Контроль температуры осуществляется потенциометром ГОСТ 7164-78. Закалка производится при температуре масла 20-70ºС.

Контроль температуры масла осуществляется термометром 0-150ºС ГОСТ 28498-90.

Отпуск производится при температуре 300°С в течение 2 часов.

Деталь имеет форму в виде кольца с сечением 10 мм; Ø наружный 40 мм; высота 28мм. Масса детали 0,19.

Твердость детали 39,5…50,5 НRС. Контроль производится пр. Бринель тш-2 м ГОСТ23677-79 шар Ø2,5мм.

Рисунок 1.1-Вал

1.4 Основные недостатки техпроцесса нагрева металла в печах

1. Время нагрева стальных заготовок в нагревательных печах до заданной температуры (или скорости нагрева) зависит, от способа легированности стали, способа укладки заготовок; физических свойств металла (теплопроводности, теплоёмкости и температуропроводимости) и ряда других факторов, но даже при оптимальном сочетании выше перечисленных параметров период нагрева заготовок в печах является большим и одним из главных недостатком нагрева металла в печах.

2. Отсутствие системы контроля температуры на момент выдачи заготовок и печи создаёт определенные сложности в обработки металла после его нагрева.

Необходимость создания такой системы обусловлена тем, что при её отсутствии создаётся возможность получения перегретого или не догретого металла, что, в свою очередь, негативно отражается на протекании дальнейшего технологического процесса.

3. При нагреве в пламенных или электрических печах поверхность деталей соприкасается с печными газами. В результате металла окисляется и на деталях образуется окалина. С повышением температуры и времени выдержки окисление резко возрастает. Образование окалины вызывает угар (потерю) металла и искажает геометрическую форму деталей. Поверхность стали под окалиной получается разъеденной и неровной, что затрудняет обработку металла режущим инструментом. Окалину с поверхности деталей удаляют травлением в серной кислоте или очисткой в дробеструйных установках. За счет образовавшего угара металла, копоти и дыма при эксплуатации печей, они неблагоприятно воздействуют на экологию в целом.

В частности, содержащиеся вредные вещества в дыме оказывают вредное влияние на здоровье рабочего персонала. Необходимость применения системы

дымоудаления из-за негативного воздействия дыма является экономическим

минусом, а также недостатком с точки зрения занимаемой производственной площади. Также невозможность экономии площади из-за больших габаритов самих печей создает существенные сложности в их эксплуатации и рациональном использовании площади на производстве.

Таким образом, недостатками нагревательных печей является довольно продолжительное время нагрева, и большая потеря металла, уходящего в окалину, неблагоприятное воздействие на экологию, отсутствие системы контроля температуры на момент выдачи заготовок из печи, большие габариты печей, а также требование большого расхода электроэнергии, меньшая экономичность и удобство в работе.

В процессе работы печи для нагрева металла должны обеспечить получение нагрева соответствующей температуры, минимальный угар металла, низкий расход электроэнергии и максимальная производительность, т.е. главными факторами эксплуатации должна быть экономичность и выполнение требований экологического характера, а также сокращение трудовых ресурсов человека.