Кедергімен қыздыру пештері

Ұнтақты металлургияда қолданылатын периодты әрекетті пештерде тікелей және жанама қыздыру қағидаларын қолданады. Тікелей қыздыру әдісімен қалпақшалы пештерде баяу балқитын металл ұнтақтарынан ұзын тығыздау штабиктерін пісіруді жүргізеді. Тікелей қыздыру сондай-ақ электроимпульсты пісіру пештерінде қолданылады. Азжылуөткізгіш диэлектрлік материалдан жасалған құрсауға қойылған пісірілетін бос себілген ұнтақ, мына жүйенің аймағы болып табылады: «импульсты кернеу көзі – бірінші пуансон – ұнтақ – екінші пуансон – импульсты кернеу көзі». Мұндай жүйеде жоғары кернеулі бір немесе бірнеше импульстардың қозуы кезінде бөлшектердің түйісу нүктелерінде жылудың шығуымен бос себілген ұнтақ массасының ойығы болады, соның арқасында бос себілген ұнтақ байланыстырушы жоғарыкеуекті денеге түрленеді. Пісірілген дайындамаларды қысыммен өңдеумен (қалыптау, түсіру, экструдирлеу және т.б.) бірге тікелеу қыздыруды жалпыөнеркәсіптік қолданыстағы пештерде (қондырғыларда) жүзеге асырады. Бірлік дайындаманың тікелей қыздыру ұзақтығы ондаған секундты алады, металлдың қышқылдану есебінен шығындалуы минимал, қақтың болмауы қысыммен өңделетін құралдың ұзаққа жарамдылығын жоғаралатады.

Жанама қыздыру пештерін құрылымдық белгілері және оларға байланысты бұйымды тиеу мен түсіру бойынша классификациялайды (165 сурет).

165 сурет. Жанама қыздырылатын периодты әрекетті пештер: а – камералы; б – шахталы; в – элекваторлы; г – қалпақшалы.

Камералы пештерде бұйымды тиеу мен түсіруді (165, а сурет) пештің алдыңғы қабырғасында орналасқан есік арқылы көлденең жазықтықта жүзеге асырады. Шахталы пештерде (165, б сурет) бұйымды цилиндрлік тік шахтаға – пештің жұмыс аймағына тиеуді жоғарыдан орындайды, бұйымды шахтаның төменгі бөлігінде орналасқан стационарлы тіреуішке түсіреді.

Элеваторлы пештерде (165, в сурет) бұйымды цилиндрлік тік жұмыс аймағына төменнен, пештің алынатын негізімен құрылымдық біріккен тіреуіште жылжытады. Қалпақшалы пештерде (165, г сурет) бұйымды қыздыру алдында стационарлы тіреуішке орнатады және қалпақшамен жабады – қақпақпен, оның ішінде қыздырғыштар, жылу изоляциясы және пештің басқа да құрылымдық элементтері орнатылған.

Периодты әрекеттегі пештер тиеу-түсіру камераларымен жабдықталуы мүмкін (165 сурет), олар қыздыру камерасынан герметикалық түрде (бекітпе) бөлінген. Тиеу-түсіру камералары бар пештер жартылай үзіліссіз режимде пайдаланылады, өйткені тиеу және түсіру кезінде қыздыру камерасының күштік қорегі өшпейді және ондағы температура төмендемейді (166 сурет). Ұнтақты металлургияда негізінен қорғау атмосферасы бар пештерді және вакууды пештерді қолданады. Ауалы жұмыс ортасы бар пештер феррит пен оксидті керамика ұнтақтарын алу мен пісіру барысында қолданады.

166 сурет. Жыртылай үзіліссіз әрекетті пештер: а – шахталы; б – элеваторлы.

Пеш құрылымдарының негізгі элементтеріне қыздыру және суыту камералары, жылуизоляция (жаппай жинау-футеровка немесе экран жинағы түрінде орындалатын), токжүргізу қыздырғыштары, айдайтын вакуумды жүйелер, қыздыру режимімен автоматты басқару жүйелері жатады.

Технологиялық сипаттамалар есебі.Кедергі түсіру пештерінің технологиялық есебі (жобалы немесе сынау) екі негізгі сипаттаманы анықтауды қарастырады: белгіленген қуатты және пеш өнімділігін.

167 сурет. Түсіретін пеш жұмыстарының графиктері

Периодтты әрекетті пештің қажетті қуатын Рпотр, Вт, қыздыру кезіндегі жылу шығыны бойынша есептейді (167 сурет), өйткені дәл осы кезеңде энергияның максимал мөлшері қажет болады:

Pпотр = qн /τн.

167, б суретте көрсетілген цикл үшін өнімділікті мына формуламен есептейді:

167, а суретте көрсетілген цикл үшін құрауыш пот.охл охл q τ = 0.

Қажетті қуаттың алынған мәнін 10-50%-ға ұлғайту керек; пештің белгіленген қуаты Р, Вт мынаған тең:

Р = kм Рпотр = (1,1−1,5) Рпотр,

мұнда k_м – қуаттың қор коэффициенті, ол келесілерді ескереді:

• желі кернеуінің номинал мәнге қарсы төмендеу мүмкіндігі;

• уақыттың өтуімен қыздыру элементтер кедергісінің ұлғаюы (қыздырғыш материалының («тозуы»);

• пештің суық күйден суыту режиміне форсирование.

Пештің жұмыс температурасы жоғары және қалау көлемді болған сайын, соғұрлым қалаумен көбірек жылу шоғырланады, қуаттың қор коэффициентін пештің суық күйден қызу уақытын азайту үшін үлкен етіп қабылдаған жөн.

Пештің қызу уақыты (тиеусіз) τ_раз, с, мына формуламен анықталады:

Мұнда Qак.п – пештің суық күйден жұмыс температурасында стационарлы режимге дейін қызуы кезіндегі қалаумен және қызуға төзімді құрылыммен шоғырланатын жылу мөлшері; ∑q_пот – стационарлы режим барысында пеш қабырғалары бойындағы қосынды жылу шығындары.

Периодты әрекетті пештің жылу ПӘК-і түсіргіштің қызуына шығындалатын пайдалы жылудың цикл уақытында жұмсалатын, барлық жылуға қатынасына тең: ------

Электроэнергияның меншікті шығыны ω, Дж/кг, яғни оның материал массасының бірлігіне кететін шығынын келесі формуламен анықтайды:

ω= /GQ ,

мұнды Gcaд – пеште өңделетін жүк массасы, кг. Егер пеш жұмыс кеңістігінің габариттері бойынша үлкен болса, онда ол бөлімдерге бөлінеді – жылу аймақтары. Әр жылу аймақтары сәйкес қыздырғыштар қуатының өзгеруімен температураны өздігінен реттеуішке ие. Пештің жұмыс кеңістігін және оның қуатының жылу аймақтарына бөліну қағидасы температураның пеш ішінде біркелкі таралуының қажеттілігіне негізделеді. Технологиялық режимнің температураның таралу біркелкілігіне талаптары жоғары болған сайын, аймақ өлшемдері биіктігі мен ұзындығы бойынша кіші болады (атмосфераның мәжбүрсіз таралатын пештер үшін).

Мәжбүрлі таралу пештерінде бұйымды қыздырудың біркелкілігіне газ ортасының қозғалуын ұйымдастырумен және газ жылдамдығының үлкен мөлшерімен жетуге болады. Пештің өнімділігін анықтау үшін қызу τн, ұстау τв және суыту τ0 периодының ұзақтылығын есептеу керек (167 суретке қара). τн және τ0 есептеу кезінде жылутехникалық есептер шешіледі.

Ұстау ұзақтылығын инженер-технолог материал кеуектілігіне (пісіру кезінде), құрамның гомогенизациясының деңгейіне, қоспалардан тазарту деңгейіне қойылатын талаптарды ескеріп анықтайды және көп жағдайда тәжірибелі түрде өндірісті технологиялық дайындау периодында белгіленеді.

Түсіргішті қыздыру ұзақтылығын есептеу келесі кезекпен жүргізіледі:

1. Қыздырылатын дайындамаларды (қыздырылатын материалды) пештің жұмыс кеңістігіне орналастыру сұлбасын қабылдайды, бұл сұлбаны тірек элементтерінің қабілеттілігімен, қызу біркелкілігіне қойылатын талаптармен келістіреді.

2. Бұл сұлбаны ескеру арқылы тиеудің жылутехникалық массивтілігін анықтайды. Сәулеленумен жылуалмастыру кезінде тиеу Старк формуласының критериінің мәнінде жылутехникалық массивті болып саналады.

мұнда Спр – пеш-тиеу жүйесінің сәулешығаруының келтірілген коэффициенті; Qп – пеш жылулығы, Qп = (Тп/100)4; Тп – пеш температурасы; l – жүктің анықтайтын мөлшері, ол пластина түріндегі жүктің симметриялық екіжақты қызу жағдайында оның енінің жартысына тең, пластинаның біржақты қызуында – оның қалыңдығына, цилиндр түріндегі жүк болғанда – оның радиусына; λ – жүк материалының жылуөткізгіштігі.

Ұнтақтар мен ұнтақты дайындамаларды қыздыру ұзақтылығын есептеудің негізгі ерекшеліктерінің бірі – жылуөткізудің кеуектілікке тәуелділігін ескеру қажеттілігі болып табылады, ал қалпына келтіру, карбидизация және басқа да үрдістер үшін пештерді есептеу кезінде – тиеу материалының химиялық құрамының өзгеруіне байланысты жылуөткізгішті өзгертуді ескеру қажеттілігі. Жүкті конвекциямен қыздыру кезінде және конвекцияның және сәулеленудің біріккен әрекеті кезінде ол Био критериясының мәні кезінде жылутехникалық массивті болып саналады: Bi = αl/λ ≥ 0,5,

мұнда, α – конвекциямен жылуберілу коэффициенті, немесе сәулелену-конвекциямен жылуберілудің қосынды коэффициенті.

3. Қыздыру ұзақтылығын келесі формуламен есептейді: жылутехникалық массивті плитаның (қапсырманың) біржақты қызуы кезінде формула келесідей болады:

мұнда G – жүк массасы; С – жүк материалының меншікті жылусыйымдылығы; --- - жүктің соңғы және бастапқы температурасы; Fз – қыздырғышқа айналған немесе конвекциялайтын газбен жуылатын жүк бетінің ауданы; жылутехникалық массивті плитаның (қапсырманың) екіжақты қызуы кезінде формула:

мұнда R – цилиндр радиусы;

жылутехникалық жіңішке жүкті қыздыру кезінде формула 2

мұнда tп – пеш температурасы °С; tз – жүк температурасы, °С; ; Fз.o – жүктің сәулеленетін беті; αконв – конвекциямен жылуберу коэффициенті, 873К жоғары температуралы пештерде 11,6−17,4 Вт/(м2·К) тең болады; Fз.к – конвекцияланатын газбен жуылатын жүктің беті; εнагр, εз – қыздырғыштар мен жүктердің материалдарының қаралық коэффициенті.

Технологиялық бөлім

Қазіргі заманғы қатты қорытпалар әр түрлі және олардың маркаларының саны 100-ден асады. Пісірілген қатты қорытпалар вольфрамқұрамды және вольфрамсыз болып келеді. Вольфрамсыз қатты қорытпаларға, соның ішінде, титан карбидінен және байланыстыратын никель-молибденді қорытпадан тұратын қорытпаларға келейік. Бұл қорытпа тобын машина жасауда, білдек жасауда, тамақ өнеркәсібінде жиі қолданады.

Титан карбиді негізіндегі қорытпалар пайдалану қасиеттері бойынша ұсақ құрылымының, титан карбидінің жоғары тұрақтылығының (TiC) және өңделетін материалымен адгезионды схватываниесінің жоқ болуының арқасында вольфрам карбиді негізіндегі қорытпалардан асып түседі.