Визначення продуктивності печі СШЦМ-6.12/10

МІНІСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНІЯ УКРАІНИ

СУМСЬКІЙ ДЕРЖАВНІЙ ІНСТИТУТ

КАФЕДРА ПМ и ТКМ

Індивідуальне домашнє завдання

На тему «Визначення продуктивності печі СШЦМ-6.12/10»

Виконав Майковський М.А.

Група МТ-61

Перевірив Буднік А.Ф.

Суми 2010

Зміст

1. Теоретична частина

2. Визначення продуктивності печі СШЦМ-6.12/10

3. Розрахунок часу нагрівання деталей і визначення продуктивності печі

4.Література

Піч електрична шахтна СШЦМ-6.12.

Піч, загальний вигляд якої представлений на рис.1, призначена для різних видів термічної обробки деталей. Вона має таку технічну характеристику

Завантаження виробів у піч проводиться за допомогою мостового крана вантажопідйомністю 5 т.

Такі печі застосовують для термічної обробки деталей великої довжини, наприклад, осей, валів, труб напрямних [2].

Діаметр вертикальних камерних печей дорівнює 0,5-3,5 м, а висота – 1-30 м. Малі печі використовують для світлого відпалу, газової цементації, азотування (при введенні реторти), нагрівання під відпуск і загартування. Більші печі застосовують для нагрівання під загартування й відпуск довгих деталей (валів, осей, спеціальних труб і т.п.).

Для кращого використання об’єму печі одночасно нагрівають велику кількість деталей, розміщуючи їх на спеціальних підвісах або в кошиках. Паливом для вертикальних печей може служити газ або мазут. Але дуже часто ці печі бувають й електричними. Останнім часом почали застосовувати вакуумні електричні печі.

Рисунок 1 - Вертикальна середньотемпературна електрична піч

Малі вертикальні печі розраховані на високі, середні й низькі температури. Високотемпературні електричні печі (до 1300°С) частіше мають квадратний перетин і нагріваються горизонтально розміщеними глобаровими стрижнями. Середньотемпературні (до 1000°С) і низькотемпературні (до 700°С) печі нагріваються металевими елементами опору, розміщеними на внутрішніх стінках печі. На рис. 1 наведена конструкція вертикальної средньотемпературної електричної печі потужністю 70 кВт із трьома регульованими зонами. Деталі підвішують на диску 1. Кришку печі 2 піднімають і відводять убік поворотним механізмом, що приводяться у рух електродвигуном 3 потужністю 0,5 кВт. Для зменшення окиснювання металу, що нагрівається, у піч зверху й знизу через камери 4 підводять захисний газ.

Визначення продуктивності печі СШЦМ-6.12/10

Температура цементації t_ц.=920

Глибина цементаційного шару 0,7-0,8 мм.

Цементації піддаються валики розміром d=0.06 l=200мм

Матеріал валиків - сталь 20.

Піч працює безупинно.

Кошик печі СШЦМ-6.12/10 має розміри ø600x300 мм. На дно кошика встановлюється решітка з отвором для проникнення цементаційного газу. Валики встановлюються вертикально у відведені для них осередки на спеціальних підставках в n рядів. В одному ряді укладається N деталей. Відстань між валиками становить 20-25 мм. Оскільки в піч можна помістити два кошики, кількість валиків, що завантажують одночасно, буде

а = N · n · 2 деталей.

Вага одного валика q = ρ · V кг, ρ = 7900 (кг/м³),

V = π · r² · l (м ³).

Вага садки G = q · а (кг)

Вага кошиків 80 кг.

Розрахунок часу нагрівання деталей і визначення продуктивності печі

Критерій Bі для заданої деталі

,

де R - радіус, або половина товщини деталі, м;

λ - коефіцієнт теплопровідності сталі.

Для сталі 20-29,19 Вm/м·К (або 105кДж/м·година· К);

α - розрахунковий сумарний коефіцієнт тепловіддачі

При Bi < 0,25 час нагрівання заданих деталей може бути визначено за формулою нагрівання тонких тіл, тобто

,

де с - середня теплоємність сталі 20 - 0,71 кДж/кг·°С;

t_cp - температура середовища (печі), °C, t_cp;

t_мп - температура металу початкова,°С, t_мп=20°C;

t_цм - температура цементациі;

G - вага садки, кг;

F - активна поверхня садки, м²;

, м²

α - сумарний коефіцієнт тепловіддачі визначається за формулою

кДж/м²·год·К

кДж/м²·год·К

кДж/м².година·К⁴(Вт/м²·К⁴),

кДж/м².година·К⁴(Вт/м²·К⁴),

де ε₁ - ступінь чорноти оброблюваної сталі дорівнює 0,3 [1];

ε₂- ступінь чорноти вогнетривкої кладки, беремо рівною 0,75;

F₁ - поверхня металу, що сприймає тепло

F₂ - внутрішня поверхня печі - з паспорта печі 5,24м²

Оскільки деталі встановлюються в кошиках одна на іншу, можна взяти коефіцієнт укладання Ку = 2. У цьому разі час нагрівання дорівнює 2 години.

Час витримки при цементації для одержання шару глибиною 0,7-0,8 мм за довідковими даними становить 2,8 години. Час завантаження й вивантаження беремо 0,2 години.

Таким чином, повний цикл процесу - час нагрівання деталей, тривалість витримки (цементації) і час на завантаження й вивантаження деталей - становить

Р = 2τ+ 2,8 + 0,2 година.

Продуктивність печі при цьому буде

А = G/P кг/годину.

Цей технологічний параметр печі використовується при розрахунку потрібного устаткування в цеху або на термічній дільниці відповідно до програми й типу виробництва.

Література

1. Типове обладнання термічних цехів та дільниць. - Суми: СумДУ, 2008. - 212 с