Проект термического участка мощностью 900 т/год в условиях АО Завод РГТО

- уменьшены тепловые потери  горловиной электропечи за счет  перекрытия щели между ретортой  и горловиной поясом из ультралегковесного шамота, который выложен на жидком стекле на горловине реторты;

-  увеличение стойкости нагревателей  за счет применения улучшенного  сплава – Х20Н80Н, при сохранении  конструкции нагревателей и способа  их крепления;

- в целях создания лучшей циркуляции в рабочей камере, заменена конструкция направляющего аппарата и крыльчатка вентилятора;

- улучшена герметизация печи  за счет изменения сальникового  уплотнения вала вентилятора  и увеличения высоты песочного  затвора крышки электропечи;

- гидравлический механизм подъема крышки заменен электромеханическим.

Назначение  и применение электропечи Ц-105А. Несмотря на некоторые недостатки, присущие муфельным цементационным электропечам: небольшой срок службы реторт, ограничение по верхнему пределу рабочей температуры - 950ºС, эти электропечи  имеют преимущество перед безмуфельными при периодической работе.

Когда электропечь работает 1 или 2 смены в сутки или работает круглосуточно, но не полную неделю, муфельные шахтные электропечи не требуют длительного времени на восстановление цементационной атмосферы внутри электропечи.

В электропечи может быть использован  как жидкий карбюризатор: керосин, бензол, пиробензол и т.д. так и газообразный. В качестве газообразного карбюризатора  может быть применен природный газ.

Футеровка. Огнеупорная часть – легковесно-шамотный  фасон на растворе. Теплоизоляционная часть стенок из перлитовых плит, а пода – из диатомитового кирпича.

Огнеупорный раствор – 70% молотого шамота и 30% огнеупорной глины и 3-5% жидкого стекла. В таблице 3.1.1 приведены технические данные на электрическую шахтную печь Ц-105А.

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.1 – Технические данные

№ п/п	Наименование номинальных  параметров и величин	Числовая величина
1	Мощность установленная, кВт	105
2	Напряжение питающей сети, В	380
3	Рабочая температура,ºС	950
4	Число электрических  зон	3
5	Частота, Гц	50
Габаритные размеры  печи, мм
6	Ширина	2900
7	Длина	2216
8	Высота	3485

 

 

Шахтные печи применяют  для термической и химико-термической  обработки длинномерных изделий, подвешиваемых в вертикальном положении, и для обработки изделий, загружаемых в специальные корзины, решетки и т.п.

Преимущества шахтных  печей: простота и компактность, легкость обслуживания, возможность использования для загрузки и разгрузки цеховых подъемных и транспортных механизмов, возможность обеспечения равномерной температуры в рабочем пространстве, относительно простое обеспечение герметичности рабочего пргостранства печи. В настоящее время для газовой цементации часто  применяют шахтные печи, эти печи электрические и имеют цилиндрическую форму, они широко распространены и удобны в эксплуатации. В крышку печи установлен вентилятор для создания вихревых потоков газа и выравнивания состава газовой смеси в реторте. Для ускорения нагрева деталей и равномерного распределения теплового потока в печах используются принудительная  циркуляция цементуемого газа. Принудительная циркуляция осуществляется  с помощью высокопроизводительного центробежного  вентилятора. Поток цементуемого газа имеет определенное направление, и скорость его достигает 4-6 м/сек. Вентилятор укреплен на валу из жаропрочной стали. Вращение вала создается приводным механизмом, установленным на крышке печи.

   Центробежный вентилятор состоит из трех основных частей : рабочего колеса с лопатками, станины с валом, шкивом и подшипниками. Работа вентилятора заключается в следующем: при вращении рабочего колеса цементуемый газ поступает между лопатками колеса, под действием центробежной силы перемещается и получает определенное направление и равномерно  распределяется по всему объему печи.

   Подбирая вентилятор, следует стремиться к тому, чтобы требуемым величинам давления  и производительности  соответствовало максимальное значение к. п. д. Это диктуется не только экономическими соображениями, но и стремлением снизить шум вентилятора при работе  его в области высоких к. п. д. При повышенных требованиях к бесшумности вентиляторов следует применять преимущественно    центробежные   вентиляторы, а не  осевые. Вентиляторы подбирают по расчетной производительности  L,  м³/ч,  и требуемому полному давлению вентилятора р, кгс/м² или Па, пользуясь рабочими характеристиками. В них для определенного числа оборотов колеса даются в зависимости между производительностью вентилятора по газу, с одной стороны, и создаваемым давлением потребляемой мощностью и коэффициентом полезного действия- с другой. Используемый вентилятор имеет такое понятие как крышной вентилятор. В отличие от обычных вентиляторов их выполняют с осевыми или центробежными колесами, вращение которых происходит в горизонтальной плоскости на вертикальных валах. Колесо вентилятора должно вращаться по заданному ему направлению так как при обратном вращении колеса производительность вентилятора резко (примерно на 70-80%) уменьшается.

 

3.1.2 Описание электропечи сопротивления СНО–8.16.5/10И₂

 

Электропечь сопротивления  СНО–8.16.5/10И₂ предназначена для термообработки изделий большой номенклатуры в условиях индивидуального и мелкосерийного производства. В электропечах может осуществляться нагрев под закалку, нормализацию, отжиг и т.д. Электропечи типа СНО не имеют газопровода, работают с окислительной атмосферой (воздух).

 

Таблица 3.2 – Технические данные

№ п/п	Наименование номинальных  параметров и величин	Числовая величина
1	Мощность установленная, кВт	81,0
2	Напряжение питающей сети, В	380
3	Рабочая температура,ºС	1000
4	Число электрических  зон	3
5	Частота, Гц	50
6	Максимальная масса  садки, т	1350
7	Масса футеровки, кг	4200
8	Масса электропечи, кг	5820
Размеры рабочего пространства печи, мм
9	Длина	1600
10	Ширина	800
11	Высота	500

 

Печь СНО – 8.16.5/10И₂  нагревается нагревательными элементами, изготовленными из сплава Х20Н80. Нагревательные элементы располагаются на поду, своде и боковых стенках печи. Питание от сети трехфазного тока. Дверца открываются механизмом подъема. Смотровые отверстия на дверцах электропечей позволяют наблюдать за состоянием нагревательных элементов и садки. Для обеспечения безопасности при загрузке и выгрузке электропечи электрической схемой предусмотрена блокировка, отключающая питание нагревательных элементов во время открывания дверцы.

В таблице 3.1.2 приведены технические данные печи. Электропечи серии СНО нашли широкое применение в промышленности. Они компактны, имеют большую производительность, небольшой расход электроэнергии и значительно большой срок службы нагревательных элементов.

 

3.1.3 Оборудование для поверхностного нагрева

 

  На рис.3.1 показан универсальный агрегатный станок для закалки ТВЧ. Детали 4 типа валов (диаметром от 200 мм, длиной 1560 мм и массой до 200 кг) закрепляют в центрах 2,7 и закаливают непрерывно-последовательным методом, перемещая вал снизу вверх в неподвижном индукторе 3. Скорость перемещения каретки 5 с центрами при рабочем ходе 1-120 мм/с, при холостом – до 80 мм/с, максимальная длина зоны закалки 1-50 мм.

В процессе нагрева деталь вращают с помощью нижнего  центра 2, частота вращения которого может составлять 80, 110 и 160 об/мин. Охлаждение ведут водой или эмульсией. Для установки вала верхний поворотный центр 7 отводят в сторону; деталь в момент установки поддерживантся разъемным люнетом 6, который убирают после фиксации вала верхним центром.

 
1- рабочий ход, 2,7-закрепительные  центры, 3-неподвижный индуктор, 4-деталь, 5-каретка с центрами, 6-разъемный  люнет.

Рис.3.1 - Универсальный станок для закалки ТВЧ

 

 

 

 

 

3.2 Выбор вспомогательного  оборудования

 

3.2.1 Подъемно-транспортное оборудование

 

  На термическом участке для выполнения различных работ загрузки и разгрузки печей, передачи деталей с одной операции на другую применяют кран-балку.

Для подъема, загрузки и  выгрузки, а также для перемещения  деталей применяют мостовые краны. В проектируемом участке применяем  однобалочный мостовой кран, называемый кран-балкой. Управление тельфером  и передвижение крана производится подвесным кнопочным механизмом с пола участка.

Грузоподъемность  ручного однобалочного крана 1т. Кран-балка состоит из моста, механизма передвижения и тельфера. Мост крана представляет собой металлическую сварную конструкцию, состоящую из продольных несущих двутавровых балок с раскосами, опирающимися на концевые рамы из швеллеров. В концевые балки вмонтированы ходовые колеса крана. Крановые балки испытывают изгиб и в горизонтальной плоскости от сил инерции при пуске крана и его остановки.

В кран-балке ходовые колеса приводятся в движение электродвигателем.

Для обслуживания печей, загрузки и выгрузки поддонов из камерных печей применяют манипуляторы. С  помощью манипулятора можно передать нагретые детали на следующую обработку, в закалочный бак или произвести разгрузку закалочного бака.

Манипулятор предназначен для автоматизации операции загрузки-выгрузки поддонов. Промышленный робот представляет собой комплекс, состоящий из манипулятора модульной конструкции, устройства позиционного программного управления, блока преобразователей электроприводов. Устройство управления и преобразователей приводов соединены с манипулятором при помощи кабелей.

Движение манипулятора осуществляет оператор вручную при  помощи пульта управления.

 

3.2.2 Оборудование для охлаждения

 

Существует три вида закалочных баков: немеханизированные, механизированные бесконвейерные и  конвейерные.

Часто применяют сдвоенные  баки для воды и масла. Для охлаждения закалочных жидкостей в баках  применяют змеевики с циркулирующей  холодной водой или осуществляют циркуляцию самой закалочной жидкости с охлаждением ее в маслоохладителе.

Для лучшего охлаждения широко применяют баки с принудительной циркуляцией закалочной среды. Для  перемешивания масла применяют  подачу масла в бак под давлением  по замкнутой системе трубопроводов, перемешивающие насосы и т.д. Наиболее эффективны масляные мешалки. Постоянная работа мешалок способствует выравниванию температуры масла по всему объему закалочного бака.

Для закалки деталей после цементации применяют механизированные бесконвейерные баки.

Механизированный закалочный бак  состоит из корпуса 1, в котором  установлен стол 2 с отверстиями  в крышке. С помощью пневматического  приспособления 3 стол может опускаться, подниматься и покачиваться. Перемешивание  масла осуществляется мешалкой 4. Охлаждение поддонов производится следующим образом. Горячие поддоны с деталями поступают на стол, и стол с помощью пневматики погружается в масло и покачивается. После охлаждения стол поднимается и поддоны перемещаются на следующую операцию.

1 – корпус, 2 – опускающийся  стол, 3 – приспособление для подъема  стола, 4 - мешалка

Рисунок 3.2 – Механизированный закалочный бак

 

Детали от окалины  и ржавчины очищают  в травильных ваннах или дробеструйных аппаратах.

Электролитическое травление более прогрессивный способ очистки деталей. Электролитическое травление заключается в том, что деталь является одним из электродов в электролите определенного состава. Несоблюдение режимов при анодном травлении может привести к перетравливанию, что исключается при катодном травлении. Примерный состав ванны и режим катодного травления: серная кислота 50 г/л, соляная кислота 30 г/л, хлористый натрий 22 г/л, температура ванны 60-70°С, плотность тока 7-10 А/дм², продолжительность процесса 10-15 мин.

Катодное травление осуществляется водородом, выделяющимся на катоде. Для удаления вредных паров все травильные ванны снабжены вентиляцией.

Ванна для электролитического травления  работает на постоянном токе различной  силы и напряжении 6-12 В. Источником тока служат генераторы и выпрямители вместе с понижающими трансформаторами.