Разработать режим окончательной термической обработки рабочих валков холодной прокатки.

ЗАДАНИЕ

Разработать режим окончательной термической обработки рабочих валков холодной прокатки.

Валки холодной прокатки, диаметр бочки Ø 200 мм, длина бочки 800 мм, Ø шейки 110 мм, длина 600 мм, твердость бочки 96…100 HS, шейки 35…50 HS по Шору.

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит: 20 с., 5 рис., 3 табл., 10 лит.ист.

РАБОЧИЕ ВАЛКИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ, ОТЖИГ, УЛУЧШЕНИЕ, ТВЕРДОСТЬ, ЗАКАЛКА, ОТПУСК, ПЕЧЬ С ВЫДВИЖНЫМ ПОДОМ, МАСЛЯНАЯ ВАННА.

Объектом работы является разработка технологии окончательной термической обработки валков холодной прокатки и выбор оборудования для осуществления разработанной технологии.

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ…………………………………........2

РЕФЕРАТ……………………………………………………………………..3

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..5

1 ТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ………………………..7

1.1 Описание детали и анализ условий ее работы……………………....7

1.2 Требования, предъявляемые к детали………………………………..8

1.3 Выбор марки стали…………………………………………………….9

1.4 Разработка режима термической обработки ………………………..11

1.5 Виды брака, связанные с термической обработкой ………………...13

1.6 Организация контроля качества термической обработки в цехе…..13

2 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ………………………………………………16

2.1 Печи для нагрева под закалку, отжиг и улучшение…………………16

2.2 Печи для отпуска……………………………………………………….18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………19

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………20

ВВЕДЕНИЕ

Бесперебойная работа мощного прокатного стана и получение высокосортной продукции в значительной степени определяется качеством валков.

Поэтому актуальной проблемой металлургического машиностроения является изготовление крупногабаритных опорных и рабочих прокатных валков с диаметром более двух и длиной до пяти метров, отвечающих мировому уровню. В настоящее время крупногабаритные прокатные валки производятся цельноковаными, бандажированными или композитными с наплавкой из высоколегированного сплава. Для изготовления цельнокованых валков применяются, в основном, высокопрочные валковые стали 9ХФ, 60Х2СМФ, 75ХМФ, 75Х2СГФ, 75ХЗМФА, 9ХМФ, 9Х2МФ, 9ХЗМФ, 9Х5МФ и другие. Наиболее широко применяемым методом упрочнения крупногабаритных прокатных валков, достигающих веса 100 т, является термическая обработка. Несмотря на относительно невысокие затраты (около 20% от общего объема затрат на производство), термическая обработка в первую очередь влияет на весь комплекс физико-механических свойств, характеризующих качество валков и их эксплуатационную стойкость.

Термическая обработка крупногабаритных прокатных валков производится в два этапа. Вначале осуществляется предварительная термическая обработка, цель которой сформировать свойства сердцевинной части валка и создать условия для механической обработки поверхностных слоев. После механической обработки с припусками по бочке до 3 мм, а по шейкам 5…10 мм производится окончательная термическая обработка, при которой формируется активный слой, во многом определяющий качество готового валка.

После предварительной термообработки валки подвергаются окончательной термообработке. Особые требования по твердости и прочности предъявляются к поверхностным слоям валков, по которым происходит контактирование. В связи с этим в качестве окончательной термообработки часто применяют не объемную, а поверхностную закалку. Особенно это относится к крупногабаритным прокатным валкам, осуществить объемную закалку которых не всегда представляется возможным. Одной из разновидностей поверхностной закалки является индукционная закалка токами промышленной частоты (ТПЧ).

После закалки обычно следует отпуск, цель которого - снижение хрупкости закаленного слоя валка.

Основным параметром, определяющим качество прокатного валка, является его стойкость, то есть количество металла прокатанного им до списания.

Очевидно, что стойкость стального кованого валка в первую очередь зависит от того, какая для него использовалась термическая обработка. Если, с одной стороны, режимы окончательной термообработки были недостаточно жесткими и на рабочей поверхности валка не сформировалась структура, отвечающая требованиям по твердости, валок быстро истирается и выкрашивается. С другой стороны, если режимы термообработки были излишне жесткими и в валке возникли значительные остаточные напряжения, близкие к предельным, то валок быстро разрушается за счет интенсивно протекающих усталостных явлений при эксплуатации.

Таким образом, важной проблемой при изготовлении стальных кованых прокатных валков является выбор рациональных режимов предварительной о окончательной термической обработки. При неправильном выборе режимов термообработки в валке возникают остаточные термонапряжения, недопустимо высокого уровня, которые могут привести к зарождению и росту трещин, и как следствие к разрушению валка, иногда даже до начала эксплуатации.

1. ТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

1.1 Описание детали и анализ условий ее работы

Рабочие валки холодной прокатки металлов выполнены из легированных сталей близких к эвтектоидным и заэвтектоидным по содержанию углерода. Легирование сталей должно обеспечивать достаточную полноту растворения карбидов и легированность мартенсита, а также сохранение мелкого аустенитного зерна, для чего стали легируют небольшими добавками ванадия. В целях повышения вязкости в состав валковых сталей вводят молибден. Введение в сталь хрома увеличивает прокаливаемость, прочность, износостойкость стали, но снижает пластичность [8].

Сложный комплекс термической обработки обеспечивает необходимые механические свойства внутреннего слоя за счет создания однородной мелкодисперсной структуры [8].

Поверхностная индукционная термообработка создает упрочненный рабочий слой с высокой износостойкостью [8].

Заключительная стабилизирующая термообработка снижает и выравнивает внутренние остаточные напряжения [8].

Рисунок 1.1 Валок холодной прокатки

Валки станов холодной прокатки испытывают воздействие высоких контактных давлений, которые, как правило, в несколько раз превышают величину предела текучести деформируемого металла при комнатной температуре. В связи с этим валки должны обладать соответствующей прочностью и твердостью. Второе, что необходимо учитывать, - это повышенные требования к качеству поверхности холоднокатаных листов. Чтобы удовлетворить их, валки должны иметь определенный микрорельеф поверхности; тем более недопустимы различные макроповреждения и дефекты [4].

Рабочие валки станов холодной прокатки изготавливают из высокоуглеродистых сталей, легированных хромом, ванадием, вольфрамом и другими элементами. После отливки и ковки валки подвергаются сложной термической обработке, на заключительной стадии - поверхностной закалке с отпуском. Твердость бочки рабочих валков обычно находится в пределах 90-102 HSD) (по Шору), твердость шеек 30-55 HSD.. Толщина закаленного поверхностного слоя валков должна быть не менее 3 % радиуса валков. Для рабочих валков большого диаметра (порядка 500…600 мм) рациональная толщина закаленного слоя составляет примерно 10…12 мм. В последние годы рабочие валки многовалковых станов, предназначенных для прокатки особо твердых и тонких лент, иногда изготавливают из твердых металлокерамических сплавов на основе карбида вольфрама (85…90 % карбида вольфрама и 10…15% кобальта). Методом горячего прессования и спекания удается получать цельные валки диаметром до 80 мм, длиной до 1500 мм. Твердость таких валков достигает 115…125 HSD.. Их износостойкость в 30-50 раз превышает стойкость валков из легированных сталей. Благодаря очень высокому модулю упругости, карбидвольфрамовые валки сплющиваются в очаге деформации в 3 раза меньше, чем стальные валки. Вместе с тем надо иметь в виду, что карбидвольфрамовые валки имеют большую стоимость и повышенную хрупкость. Последнее затрудняет их использование при ударной нагрузке и значительных прогибах [4].

Свойства:

· высокая и равномерная твердость после закалки (разброс 3...4 HSD по бочке);

· глубина активного слоя по радиусу (не менее 3% диаметра валка);

· высокое сопротивление термической усталости при общем и локальном разогреве и повышенная теплостойкость (длительное сохранение высокой твердости при постоянном тепловом режим е валка);

· стойкость против образования поверхностных дефектов, трещин, отслоений, отколов, выкрошек и т.д.;

· высокое качество поверхностей после термической и механической обработок;

· благоприятное распределение и минимальная величина остаточных термических напряжений после закалки и отпуска по всему сечению валка;

· отсутствие металлургических дефектов и загрязнений;

· строгое соответствие химического состава марок стали ГОСТам;

· отсутствие флокенов, грубых скоплений карбидов, карбидной сетки, крупноигольчатого мартенсита и др. дефектов макро- и микроструктуры;

· отсутствие дефектов механообработки [9].

1.2 Требования, предъявляемые к детали

К валкам холодной прокатки предъявляются высокие требования. На поверхности бочки рабочих валков твердость должна быть не менее 90 единиц по Шору, а глубина «активного» закаленного слоя не менее 3% от радиуса валка. Твердость шеек должна находиться в пределах 30—55 единиц по Шору. На рабочих поверхностях валков по условиям работы не допускаются неметаллические включения, трещины, черновины, прижоги, шлифовочные трещины и другие поверхностные дефекты. В металле валков недопустимы трещины и другие дефекты, которые могут вызвать разрушение валка [3].

Рабочие (валки изготовляются цельноковаными. Опорные же валки выполняются как цельноковаными, так и составными. В последнее время имеется стремление перейти полностью на изготовление опорных валков цельноковаными, так как затраты на изготовление их значительно меньше, чем на составные. Следует лишь отметить, что при изготовлении крупных цельнокованых опорных валков высокой твердости встречаются большие технологические затруднения при термической обработке [3].

1.3 Выбор марки стали

Для изготовления рабочих валков холодной прокатки применяются качественные стали, содержащие минимальное количество вредных примесей. В валковой стали должно быть минимальное количество металлических включений, отсутствие усадочной рыхлости, осевой или нецентренной пористости, минимальное содержание газов (особенно водорода), мелкое зерно и т.д. [5].

Широко применяют для изготовления валков холодной прокатки из стали с пониженным содержанием углерода типа 7ХМФ. Повышение стойкости валков из стали с пониженным содержанием углерода достигается за счет увеличения вязкости, меньшей хрупкости закаленного слоя, пониженного уровня остаточных напряжений, повышенной устойчивости стали против образования трещин и расслоений на поверхности бочки валка[5].

Проведем сравнительный анализ сталей, используемых для изготовления валков холодной прокатки. Такими сталями являются 9Х, 9Х2, 7ХМФ. Их химический состав приведен в таблице 1.1. Сравним также механические свойства представленных сталей (таблица 1.2).

Таблица 1.1 Химический состав сталей 9Х, 9Х2, 7ХМФ [6].

№ п/п	Марка стали	Содержание элементов, масс. %
С	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	Mo	V	Cu
	9Х	0,80-0,95	0,25-0,45	0,15-0,40	≤ 0,030	≤ 0,030	1,40-1,70	≤ 0,45	-	-	≤ 0,30
	9Х2	0,85-0,95	0,25-0,50	0,20-0,70	≤ 0,030	≤ 0,030	1,70-2,10	≤ 0,50	-	-	≤ 0,25
	75ХМФ	0,70-0,80	0,20-0,60	0,20-0,70	≤ 0,040	≤ 0,040	1,40-1,70	≤ 0,50	0,10-0,30	0,05-0,25	-

Таблица 1.2 Механические свойства [6].

№ п/п	Марка стали	Источник	Термическая обработка	σ0,2, МПа	σв, МПа	HSD	HB
не менее	бочки	шейки
	9Х	ГОСТ 24.013	Закалка с 810-850⁰С в воду; отпуск 130-180⁰С охл. На воздухе.	Не определяется	90-96	30-55	-
	9Х2	ГОСТ 24.013	Закалка ТПЧ с 920⁰С в воду; отпуск 300-500⁰С охл. с печью	Не определяется	70-85	30-55	-
	75ХМФ	ГОСТ 24.013	Закалка ТПЧ; отпуск	Не определяется	70-85	30-55	-

Для изготовления валков холодной прокатки обычно используются высокоуглеродистые легированные стали марок 9Х и 9X2. Сталь марки 9Х используется для валков с твердостью 90 единиц по Шору и выше при диаметре бочки до 300 мм, а сталь 9X2 для рабочих валков диаметром больше 300 мм.

Из таблицы 1.1 видно, что содержание вредных примесей, а именно серы, фосфора, у стали 9Х меньше, чем у стали 75ХМФ. Также из таблицы 1.2 видно, что требуемая твердость по Шору для валков холодной прокатки с диаметром бочки до 300мм так же достигается у стали 9Х.

Исходя из всего вышесказанного, для изготовления валков холодной прокатки с заданными требованиями выбираем сталь 9Х. Температура критических точек представлена в таблице 1.3, изотермическая диаграмма распада переохлажденного аустенита для стали 9Х приведена на рисунке 1.2.

Таблица 1.3 Температуры критических точек стали 9Х[6].

Ас1	Ас3	Мн

Рисунок 1.2 Изотермическая диаграмма распада переохлажденного аустенита стали 9Х [7].

1.4 Разработка режима термической обработки

Технологический процесс изготовления валков холодной прокатки состоит из следующих этапов. Рассмотрим их.

1.Предварительная термическая обработка. Ее проводят с целью перекристаллизации структуры кованного металла, снижения твердости и уровня остаточных напряжений, подготовки структуры к механической обработки и последующей закалке, предотвращения флокенообразования, так как все применяемые валковые стали флокеночувствительны. Даже в случае правильного проведения ковки и получения исходной структуры зернистого перлита без признаков перегрева противофлокенная обработка волков холодной прокатки обязательна [5].

Для стали 9Х предварительной термической обработкой будет отжиг и улучшение.

Отжиг. Садка помещается в разогретую печь до температуры 630-680⁰С, выдерживается при этой температуре в течении 5 часов. Производится нагрев с максимальной скоростью до температуры 820…840⁰С, выдержка в течении 3 часов, после чего охлаждение на воздухе до температуры 300…350⁰С и время выдержки при этой температуре составляет 1 час. Производится нагрев с максимальной скоростью до температуры 700…720⁰С. Дожидаются выравнивания температур и выдержка в течение 15 часов с последующим охлаждении на воздухе. Если охлаждать более быстро, то проведение противофлокенной обработки мало эффективно.

Улучшение. Садка помещается в разогретую печь до температуры 750⁰С, выдерживается при этой температуре в течение 2 часов. Далее производится нагрев с максимальной скоростью, выдержка в течение 3 часов с последующей закалкой в масло до температуры 380…400⁰С и выдержка при этой температуре в течение 2 часов. Происходит нагрев до температуры 690…730⁰С со скоростью не более 60⁰С/ч. Производится выдержка в течение 10 часов с последующем охлаждением на воздухе.

Температура аустенитизации при отжиге составляет 800…840⁰С, что на 60…100⁰С выше критической точки Ас1, для стали 9Х она равна 745⁰С. при такой температуре значительное количество карбидов не переходит в аустенит, а при последующем охлаждении они будут являться центрами выделяющихся карбидов, что повышает дисперсность феррито - карбидной смеси. В процессе изотермической выдержки при температуре 700…720⁰С образуется структура зернистого перлита, происходит частичное удаление и перераспределение водорода с переводом его в неактивную форму.

Улучшение приводит к полной ликвидации остатков карбидной сетки, измельчению карбидной фазы, повышению прочности. Температура аустенитизации при закалке 870-890⁰С способствует почти полному растворению карбидной фазы (Fe, Cr)₃C в аустените и обогащению его хромом, что вызывает повышение прокаливаемости и закаливаемости стали.

2.Окончательная термическая обработка. После предварительной термической обработки снимается припуск 3…15 мм и проводится окончательная термическая обработка. Основная цель ее заключается в получении высокой твердости на поверхности бочки валков. Окончательной термической обработкой для валков холодной прокатки является поверхностная закалка с отпуском. Производится предварительный подогрев до 500…600⁰С. Время выдержки при этой температуре составляет 1,5 часа. Производится нагрев до температуры 800…820⁰С со скоростью не более 60⁰С/ч. Дожидаются выравнивания температуры и выдержка при этой температуре составляет 1 час, охлаждается в масле в течение 1 часа, а потом на воздухе 30 минут.

После закалки производится низкотемпературный отпуск, он приводит к значительному снятию и перераспределению остаточных напряжений в закаленном валке, образованию дисперсных карбидов, распаду остаточного аустенита, стабилизации размеров, выравниванию твердости поверхности бочки валка. Отпуск проводится в масляной ванне с температурой 150⁰С. Время выдержки рассчитывается из расчета 1,5 часа на 10 мм диаметра. Следовательно, время выдержки составляет 30 часов с последующим охлаждением на воздухе.

Температура,⁰С

60⁰С/ч

800-820

Масло

500-600

Воздух

150

Воздух

1,5ч. 1ч. 1ч. 0,5ч. 30ч. Время,ч

1.5 Виды брака, связанные с термической обработкой

Для валков холодной прокатки характерны следующие виды брака [10]:

· Причиной брака кованых поковок являются наружные и внутренние дефекты стального слитка. Такие дефекты, как трещины, поверхностные включения и раковины, плены, пузыри, усадочная раковина и рыхлость, пористость, инородные включения и флокены при ковке не устраняются и переходят в поковки.

· Неправильный нагрев перед ковкой приводит к образованию чрезмерно большого количества окалины (в крупных слитках слой окалины достигает толщины 12-15 мм), которая при ковке вдавливается в металл и образует глубокие вмятины на поковках. В случае недогрева заготовок на последних переходах ковки могут возникнуть трещины из-за недостаточной пластичности металла.

· Перегрев заготовок или чрезмерная продолжительность их выдержки в печи при ковочной температуре, как и окончание ковки при высоких температурах, приводят к крупнозернистости и снижению механических свойств поковок. Перегретые поковки можно исправить последующей термообработкой.

· Нагрев до более высоких температур (для стали 1350° С) ведет к неисправимому браку - пережогу, при котором происходит окисление или оплавление по границам зерен с потерей пластических свойств материала [10].

1.6 Организация контроля качества термической обработки в цехе

В цикле производственного процесса изготовления деталей термическая обработка часто является последней операцией, от которой во многом зависит качество выпускаемой продукции. Поэтому организация надлежащего контроля качества изделий в термическом цехе имеет большое значение [2].

Наиболее приемлемым для контроля трещин в поверхностном слое рабочих валков холодного проката является эхо-импульсный метод, отличающийся простотой реализации и высокой чувствительностью к различного рода дефектам – трещинам, раковинам, включениям и пр.[2].

Установка, реализующая метод, изображена на рис.1.3. Она состоит из станины, на которой расположен двигатель с редуктором 2 и блок шестерен, передающий вращающий момент на валок 3 через опорные ролики 1. Установка позволяет вращать валок с постоянной скоростью. На станине также расположены направляющие штанги, по которым перемещается каретка 4. На каретке через рычаг 7 на серьге 6 расположен преобразователь УЗК. Для контроля положения каретки используются концевые выключатели 8 и датчик оборотов 9. Рядом с устройством для сканирования расположены рабочее место оператора 12 и системный блок 10 с монитором 11. Ультразвуковое сканирование осуществляется ультразвуковой платой, расположенной в системном блоке, преобразователем УЗК В процессе сканирования каретка вместе преобразователем перемещается параллельно вращающемуся валку с постоянной скоростью. В результате преобразователь описывает по поверхности валка витки, с одинаковым расстоянием между ними [2].

Рисунок 1.3 Установка для ультразвукового сканирования валка.

1 - Ролик опорный; 2 - Привод валка; 3 - Валок; 4 - Каретка; 5 - Направляющие штанги; 6 - Серьга, с УЗК преобразователем; 7 - Рычаг; 8 - Левый и правый концевые выключатели; 9 - Датчик оборотов валка; 10 - Системны блок с ультразвуковой платой; 11 - Монитор; 12 - Место оператора.

В установке используется ультразвуковая плата PICUS 10, подключенная к персональному компьютеру модели IBM PC PIII1000. К этой плате подключен ультразвуковой преобразователь фирмы PANAMETRICS V309 5 МГц, который возбуждает и принимает ультразвуковые сигналы в направлении оси валка. С помощью рычага и серьги, он прижимается к валку. Для обеспечения акустического контакта, в зону между поверхностью валка и преобразователем под давлением подается вода [2].

Для определения место положения каретки относительно валка используются два кольцевых выключателя и датчик оборотов валка, сигнал с которых вводится в компьютер. Частота вращения валка и скорость движения каретки стабилизированы и их значения введены в программу, которая по времени процесса обследования рассчитывается положение каретки относительно валка и угол его поворота [2].

Процессом ультразвукового сканирования валка управляет компьютер, в который вводятся сигналы с концевых выключателей и датчика вращения валка. На экране монитора изображается «карта валка», на которой во время сканирования отображается положение датчика на валке и промежуточные результаты. По завершении процесса «карту валка» можно распечатать на принтере [2].

В процессе ультразвукового сканирования валка для определения крайнего положения каретки используются левый и правый концевой выключатели, сигналы с которых по кабелю поступают в компьютер. Сканирование начинается с левого крайнего положения каретки, она движется в правую сторону. В момент начала движения отключается левый концевой выключатель, по окончании сканирования срабатывает правый [2].

К компьютеру подключен датчик вращения валка. Он позволяет определять угол поворота и подсчитывать количество оборотов валка. Процесс записи сигналов с ультразвуковой платы PICUS10 начинается с момента срабатывания датчика вращения валка и отключения левого концевого выключателя, заканчивается при срабатывании правого [2].

Частота вращения валка и скорость движения каретки стабилизированы. В программу введены их значения. Положение ультразвукового датчика на поверхности валка рассчитывается по времени движения с начала процесса сканирования. Для более точного определения положения ультразвукового датчика на поверхности валка, по сигналам с датчика вращения валка в программе корректируется значение частоты его вращения [2].

2. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

2.1 Печи для нагрева под закалку, отжиг и улучшение

Развитие массового производства машин обусловило необходимость применения специализированных печей непрерывного действия, приспособленных для обработки больших количеств одинаковых однотипных деталей. Это позволило максимально механизировать загрузку и движение деталей по печи и автоматизировать управление процессами. Поэтому при массовом производстве целесообразно создавать поточные агрегаты и комплексные поточные автоматические линии [1].

Для изготовления валков холодной прокатки из стали 9Х для нагрева под закалку, отжига и улучшения используют печи с выдвижным подом.

Печи с выдвижным (выкатным) подом широко применяются на машиностроительных и металлургических предприятиях для нагрева под закалку и нормализацию, различных видов отжига и отпуска тяжёлых и крупных отливок, поковок, сварных конструкций, партий проката и труб. Это самые крупные по объёму рабочей камеры и размерам пода печи садочного типа. Объём рабочей камеры от 4-5 до 400 и более м³, а площадь пода больших печей достигает 100 м². В основном это топливные печи, работающие на природном или искусственном газе [1].

Отличительной конструктивной особенностью этих печей (рис. 1.4) является выдвижной под 2, представляющий собой футерованную платформу, состоящую из металлической сварной рамы, покрытой листом толщиной 8...15 мм, многослойной футеровки и катков или колёс [1].

Общая высота (толщина) кладки пода достигает 0,7...1,0 м и включает несколько слоёв теплоизоляционного плотного кирпича, на который укладывается также несколько слоёв плотного шамота. Для сохранности футеровки на поду устанавливаются мощные литые опорные балки высотой до 0,5 м. Тогда факелы нижних горелок проходят под нагреваемой садкой, что исключает возможность местных перегревов и улучшает теплообмен в печи [1].

Под 2 с помощью специального механизма выдвигается из печи при загрузке — разгрузке, которая производится мостовыми кранами. Для последующего его разогрева требуется значительные время и затраты теплоты. Это основной недостаток данных печей и именно по этой причине большие печи имеют газовый обогрев [1].

Свод обычно арочный, а при ширине рабочей камеры более 4...5 м — подвесной. Небольшие, чаще электрические, печи выкладываются в металлическом корпусе. Крупные печи имеют каркас, состоящий из вертикальных стоек 21, нижние концы которых закреплены в бетонном фундаменте. Верхние концы стоек соединяются круглыми или профильными стяжками 22, на которых закрепляется подвесной свод. Для арочного свода дополнительно устанавливаются опорные пятовые балки 23 [1].

Рисунок 1.4. Топливная печь с выдвижным подом ТДО с рециркуляцией продуктов сгорания топлива

Кладка рабочей камеры печи 1 состоит из свода, двух боковых и задней стен; последняя в крупных печах не доходит до пола цеха, так как под неё заходит задняя часть пода 2. Рабочее окно обычно закрывается подъёмной заслонкой 15, которая подвешивается с противовесом на тросах или цепях 16. В некоторых крупных печах, применяемых для отжига отливок и поковок, вместо заслонки 15 на передней части пода 2 устанавливается стена-парапет, которая при задвигании пода входит в проём рабочего окна. Но остаются большие щели, заделка которых весьма длительна и трудоёмка[1].

Для выдвижения пода используются специальные опоры трёх типов. В малых печах под устанавливается на колёсных парах. Но чаще, особенно в крупных печах, применяются шаровые чугунные катки 3а, уложенные между продольными желобами. Самые крупные печи снабжаются роликовыми опорами 3б, соединёнными накладками в общую цепь. Для уплотнения щелей между подом и стенами применяют песочные затворы 18 [1].

Топливные печи с выдвижным подом имеют, как правило, непосредственное отопление газовыми горелками, число которых определяется объёмом рабочей камеры и массой одновременно нагреваемых деталей и составляет от 4 до 40 и более шт. При числе горелок более 8 они обычно располагаются в два ряда в шахматном порядке на обеих продольных боковых стенах печи [1].

Для печей с объёмом рабочей камеры более 20...25 м³ существенное значение имеет равномерность температурного поля. В электрических печах это обеспечивается размещением нагревателей на всех поверхностях рабочей камеры, включая заслонку и под. В топливных печах для достижения этой же цели всё большее распространение получает система принудительной рециркуляции печных газов, показанная на рис. 1.4 [1].

Топки 8 размещены внутри кладки боковых стен, и в каждой установлены от 2 до 4 горелочных устройств 9. Выше топок в стенах имеются эжекторные кольца 12, в которые через сопла 11 от вентилятора подаётся струя воздуха. Между соплами 11 и кольцами 12 находится камера смешивания газов 14, куда подходят каналы 10 от топок и каналы 13 для подсоса газов из рабочего пространства [1].

Скоростная воздушная струя, выходящая из сопла 11, эжектирует (подсасывает) горячие продукты сгорания с температурой t_п.с. из топки 8 по каналу 10 и газы из рабочей камеры с температурой t_р.п.. Смесь этих газов и холодного воздуха выходит через кольцо 12 со скоростью несколько десятков м/с [1].

Недостатками рассмотренной системы рециркуляции являются дополнительные затраты тепла на разогрев воздуха, очень высокая температура газов в топках (до 1400...1500 °С) и, как следствие этого, быстрый выход их из строя. Поэтому в более поздних разработках топки отсутствуют, а горелки устанавливаются рядом с воздушными соплами под небольшим углом к оси сопла так, чтобы факел был направлен в кольцо 12. При использовании высокоскоростных горелок воздушные сопла вообще отсутствуют [1].

На стадии разогрева садки для повышения общей тепловой мощности включаются верхние горелки прямого отопления, установленные в каналах 6. Садка 7 располагается на подставках, что позволяет организовать вокруг неё вращающийся поток греющих газов. Отвод газов из камеры печи производится по каналам 4 в борова 5 [1].

Для закалки валков после упрочнения используют автоматизированные водораспылительные установками, а также установки для закалки путем охлаждения обдуванием сжатым воздухом или воздухом из вентиляторов[1].

2.2 Печи для отпуска.

Отпуск производят в масленых ваннах. 1 — футеровка; 2 — электроды; 3 — уровень расплавленного масла.

Ванну наполняют маслом, разогревают его до температуры 180…200⁰С. Опускают валки в рабочее пространство и выдерживают.

Рисунок 1.5. Однофазная ванна с погружёнными электродами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовой работе для изготовления валков холодной прокатки выбрана сталь 9Х, разработана технология термической обработки.

Выбрано технологическое оборудование для проведения термической обработки. Нагрев под закалку, отжиг, улучшение проводится в печах с выдвижным подом. Низкий отпуск производится в масляных ваннах.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛЕТЕРАТУРЫ

1.Соколов К.Н. Оборудование термических цехов: Уч. пос. — Киев — Донецк: Вища школа, 1984. — 328 с.

2.Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, А.В. Ковалев и др.; Под ред. В.В. Клюева. 2-е изд., испр. и д. оп. - М.: Машиностроение, 2003. 656 с, ил.

3. [Электронный ресурс]: http://delta-grup.ru/bibliot/3/71.htm - обработка валков холодной прокатки.

4. [Электронный ресурс]: http://metportal.ru/magazine/2008_01/36.html - термообработка паковок валков холодной прокатки.

5. Башнин Ю.А. Технология термической обработки: учебник / Ю.А. Башнин, Б.К. Ушаков, А.Г. Секей. М.: Металлургия, 1986. 422 с.

6.Стали и сплавы. Марочник: справ. изд./ Под ред. В.Г. Сорокина и М.А. Гервасьева. М.: Интернет Инжиниринг, 2003. 608 с.

7.Попова Л.Е. Диаграммы превращения аустенита в сталях и b-раствора в сплавах титана: справочник термиста / Л.Е. Попова, А.А. Попов. М.: Металлургия, 1991. 503 с.

8.Лахтин Ю.М. Химико-термическая обработка металлов: учеб. пос. /Ю.М. Лахтин, Б.Н. Арзамасов. М.: Металлургия, 1985. 256 с.

9. [Электронный ресурс]: http://www.uralmash.ru/rus/products/catalogue/ aboutproduct.htm?prod=18 – свойства валков холодной прокатки.

10. Седов Ю.Е. Справочник молодого термиста. / Ю.Е. Седов, А.М. Адаскин. М.: Высш. шк., 1986. 239 с.

Дата добавления: 2015-08-29