Отделение высокотемпературного отжига, как и любое другое отделение, предназначенное для выполнения роли, отведенной ему в технологической цепочке, должно быть оснащено всем необходимым основным и дополнительным оборудованием в зависимости от процессов термической обработки и характера производства. Отделение высокотемпературного отжига предназначено для отжига рулонов анизотропной электротехнической стали. В качестве основного оборудования используется электропечь сопротивления колпаковая вакуумно-водородная СГН - 16.25 - 3/12 - И1. Она предназначена для высокотемпературного отжига рулонов анизотропной электротехнической стали диаметром 1300 мм в два яруса при Т = 1150 °С с управлением температурно-скоростным и газовым режимом отжига. Технические характеристики печи приведены в таблице 17.

Таблица 17. Технические характеристики электропечи

Электропечь сопротивления СГН - 16.25 - 3/12 - И1 отличается высокой производительностью и дает возможность производить термообработку в вакууме, водороде и циклическую обработку в вакууме и водороде. Поэтому данная конструкция печи нашла преимущественное применение, для высокотемпературного отжига рулонов анизотропной электротехнической стали.

Электропечь СГН - 16.25 - 3/12 - И1 рассчитана на единовременную загрузку шести рулонов, расположенных в три стопы по два этажа в каждой. Каждая стопа покрывается цилиндрическим муфелем.

Каждый стенд с колпаком оборудуются своими системами водоохлаждения, газовой, контактными соединениями, трубопроводами для подсоединения к вакуумной системе. Термообрабатывемые рулоны устанавливаются в два ряда на специальные подставки, которые опираются на футеровочный стенд термообработка садки может производиться в водороде или в среде азотоводородного газа.

Работа электропечи осуществляется в следующем порядке:

На жаропрочную подставку устанавливают плоское кольцо из углеродистой стали толщиной не менее 40 мм. Перед установкой на стенд производят кантовку на 180° вокруг горизонтальной оси колец.

Зазор между поверхностью кольца и торцом рулона должен быть не более 5 мм.

На кольцо насыпают равномерный слой отожженного молотого талька толщиной 1,0 мм. На слой талька укладывают четыре полукольца, изготовленные из трансформаторной стали толщиной 0,27 - 0,50 мм, прошедшей высокотемпературный отжиг. Полукольца должны закрывать всю опорную поверхность. Стыки нижней и верхней поры полуколец должны располагаться друг к другу под углом 90°.

Упаковку рулонов на стенды печи СГН - 16.25 производят в два яруса. Рулоны на стенде должны размещаться вертикально с допустимым отклонением не более 2°.

После установки на стенд рулонов на их верхние торцы с перекрытием не менее 100 мм укладывают три полукольца, изготовленные из трансформаторной стали толщиной 0,35 - 0,50 мм, прошедшей высокотемпературный отжиг.

После установки колпака под давлением воды проверяют все водоохлаждаемые полости. При отсутствии воды на сливных шлангах водоохлаждаемые полости продувают сжатым воздухом.

Газовый режим отжига:

· Перед пуском и при нагреве до (40025) °С печь продувают азотным защитным газом с содержанием водорода 4,5 - 5,0 %. При переходе на водород в течении одного часа допускается снижение расхода водорода до 5 м³/ч.

· Отжиг производят в атмосфере водорода с расходом, м³/ч: - при нагреве от (40025) °С до (100025) °С - 60; - при нагреве от (100025) °С до (115025) °С - 40; - при выдержке (115025) °С - 40.

В период нагрева до (80025) °С при сливе влаги через гидрозатвор допускается снижение расхода водорода до 25 м³/ч. Факел водородной свечи при пониженном расходе водорода должен гореть. Давление водорода в печи должно быть не менее 20 мм вод. ст. В период последующего охлаждения выхлоп газа на технологической свече перекрывают и расход газа осуществляется через контрольную свечу, факел которой должен гореть, расход водорода при охлаждении 5 - 15 м³/ч.

· Газовый режим на стендах регулируемых через ПК. Газовый режим отжига задается на персональном компьютере и в течении всего отжига поддерживается автоматически. В период нагрева до (110025) °С используется азотно - водородная атмосфера. Для стали толщиной 0,35 содержание водорода при нагреве до 1100 °С составляет 100%. При нагреве с (1100 25) °С до (115025) °С производится уменьшение суммарного расхода атмосферы до 20 - 30 м³/ч. Охлаждение производится в атмосфере водорода, при этом выход водорода осуществляется через дополнительную свечу, факел должен гореть. Давление атмосферы в печи при отжиге не менее 10 мм вод .ст. (100 Па), задается автоматически - прикрытием выходной заслонки или вручную - прикрытием основной свечи.

· За четыре часа до распаковки печь продувают азотным защитным газом. Перед снятием колпака производят отключение азотного защитного газа.

Температурный режим отжига:

Режим отжига для металла толщиной 0,30 мм; 0,35 мм; 0,50 мм:

1. - нагрев с произвольной скоростью до (40025) °С;

2. - нагрев со средней скоростью 25 °С за 1 ч от (40025) °С до (60025) °С;

3. - выдержка при (60025) °С - 10 ч;

4. - нагрев со средней скоростью 25 °С за 1 ч от (60025) °С до (85025) °С;

5. - нагрев со средней скоростью 25 °С за 2 ч от (85025) °С до (100025) °С;

6. - нагрев с максимальной скоростью от (100025) °С до (115025) °С; - выдержка при температуре (115025) °С - 30 ч;

7. - охлаждение под колпаком с произвольной скоростью до температуры (22025) °С по отстающей зоне для металла толщиной 0,30 мм и (15025) °С для металла толщиной 0,35 и 0,50 мм.

Контроль температурно-газового режима отжига осуществляют каждые 2 часа.

Время охлаждения рулонов после распаковки печи не менее 36 ч.

Электропечи объединены в блок, состоящий из четырех стендов и трех колпаков. Этот блок печей питается от одного трансформатора, обслуживается одним вакуум - насосом и снабжен одним щитком контроля газов.

Электропечь СГН - 16.25 - 3/12 - И1 (один стенд и один колпак) состоит из следующих основных узлов:

Нагревательный колпак: состоит из каркаса, футеровки и нагревателей.

Каркас колпака. Каркас колпака выполнен из листового и сортового проката. Нижняя часть каркаса заканчивается "ножом", посредством которого колпак опирается на резиновое уплотнение стенда. К крышке кожуха приварена проушина, предназначенная для транспортирования нагревательного колпака с помощью электромостового крана.

Футеровка колпака. Выполнена из корунда легковесного марки Кл - 1,3, кирпичей Кл - 3, Кл - 4, Кл - 6, Кл - 7. уплотнения электровыводов, свода колпака и рубашек термопар производится муллитокремнеземнистым .рулонным материалом.

Нагреватели. Нагреватели колпака и стенда выполнены из сплава высокого омического сопротивления марки Х23Ю5Т диаметром 10 мм, на стены колпака навешиваются с помощью штырей. Колпак имеет две электрические зоны (I и II) по 250⁺²⁵ кВт схема соединения "треугольник".

Каркас стенда сварной, выполнен из листового и сортового проката. По периметру каркаса стенда располагается водоохлаждаемый желоб в который укладывается резиновая прокладка из вакуумной резины для герметичного уплотнения разъема между колпаком и стендом.

Футеровка стенда выполнена из легковесного корунда марки Кл - 1,3 и имеет три опоры из жаропрочного материала для установки на них подставок под термообрабатываемые рулоны.

Стенд имеет одну зону мощностью 150⁺¹⁵ кВт схема соединения "звезда", напряжение питания 380 В, 50 Гц.

Вакуумная система состоит из вакуумных насосов, вакуумных вентилей, трубопроводов. Включение вакуумной системы осуществляется с помощью кнопочных постов, расположенных возле насосов. Контроль за величиной созданного вакуума в печи и проверка натекания осуществляется по показаниям вакуумметров или моновакууметров.

Система газовая включает в себя панель подвода "лиру" и систему отвода газа. На панели размещены вентили, датчики и исполнительные механизмы регуляторов давления и расхода газа.

Управление газовой системы включает регулирование в подколпаковом пространстве электропечь расхода и давления водорода и азота. Управление может осуществляться от управительного вычислительного комплекса (УВК) в дистанционном и автоматическом режимах. При работе от УВК в качестве защитных атмосфер при отжиге рулонов может использоваться азотно-водородная смесь с регулируемым содержанием азота и водорода.

В дистанционном и автоматическом режимах работы в качестве защитной атмосферы при отжиге рулонов используют водород. Азотный газ подается только при падении давления водорода в печи и при ее продувке.

Контроль расхода водорода и азота осуществляется с помощью измерительных преобразователей, подсоединенных с помощью импульсных трубок к сужающим устройствам, расположенных на трубопроводах водорода и азота соответственно.

Система водоохлаждения состоит из системы трубопроводов, вентилей и резиновых рукавов. Контроль наличия охлаждающей воды на стенде и колпаке осуществляется визуально термистом или старшим термистом проката. Охлаждаются разъемы взрывоопасных клапанов, "нож" колпака, паз под вакуумной резиной на стенде.

Система КИПиА обеспечивает поддержание заданных параметров по температуре, расходу водорода, давлению в подколпаковом пространстве, а также выдаче сигналов и соответствующими переключателями при аварийных ситуациях.

Кроме основного оборудования в отделении высокотемпературного отжига имеется дополнительное оборудование - машины для правки подовых плит и два сварочных преобразователя, наличие которого объясняется технологической необходимостью.

Вспомогательное оборудование

1. Для получения контролируемых атмосфер;

2. Для загрузки и выгрузки - 3 мостовых крана;

3. Для замены вышедшего из строя оборудования (складское).

3.2 Тепловой расчет термоагрегата

Тепловой расчет термических печей сводится к определению расхода тепла, мощности печи и коэффициента полезного действия. Основой теплового расчета печей является составление теплового баланса, разграничивающего статьи прихода и статьи расхода тепла.

Для расчета теплового баланса печи необходимо определить количество тепла, которое подается в печь и которое расходуется [13]:

Q_пр. = Q_расх.(3)

В электропечах Qпр. равно мощности печи, а расходное тепло определяется по статьям

Q_расх. = Q_м + Q_кл + Q_ну,(4)

где Q_м - тепло, затраченное на нагрев металла, кВт;

Q_кл - потери тепла теплопроводностью через кладку, кВт;

Q_ну - неучтенные потери, кВт.

Тепло, затраченное на нагрев металла, определяется по формуле

Q_ме = G (C₂t_к - С₁t_н)/r,(5)

где G - масса садки, кг;

r - время нагрева металла, с;

С₁, С₂ - удельные теплоемкости металла соответственно при начальной и конечной температурах, кДж/(кг °С);

t_р, t_к - начальная и конечная температуры металла, °С.

Потери тепла теплопроводностью через кладку определяем по формуле

Q_кл = ,(6)

где q_кл - удельный тепловой поток через кладку, Вт/м²;

F_кл - площадь поверхности кладки, м².

Площадь кладки печи

F_cтен = 2 2 (4,88 + 1,6) = 25,92 м²

F_свода = 4,88 1,6 = 7,81м²

Расчет плотности теплового потока q методом последовательного приближения и температур Т₁ и Т₂ на границах слоев кладки выполняется с применением IBM PS по программе, приведенной в [14].

Потери тепла через стену

Рис. 10. Схема слоев кладки стены

Кладка печи

1. Огнеупорный слой - корунд:

_к = 0,710 + 0,000118t,

2. Теплоизоляционный слой - минеральная вата

_в = 0,063 + 0,0005t.

Данные, полученные при расчете по программе, приведенной в [14], температур на границах слоев и плотности теплового потока: Т₁ = 552,04 °С, Т₂ = 61 °С, q = 1351,17 Вт/м².

Потери тепла через стены определяем по формуле

Q₁ = q ? F_стен, (7)

Подставив имеющиеся данные, получаем

Q₁ = 1351,17 10 ^{- 3} 25,92 = 35,02 кВт.

Потери тепла через свод

Рис. 11. Схема слоев кладки свода

Данные, полученные при расчете по программе, приведенной в [14], температур на границах слоев и плотности теплового потока: Т₁ = 699,8 °С, Т₂ = 61 °С, q = 791,2 Вт/м².

Потери тепла через свод определяются по формуле

Q₂ = q ? F_свода(8)

Подставив имеющиеся данные, получаем

Q₂ = 791,2 ? 10 ^{- 3} ? 7,81 = 6,18 кВт.

Потери тепла через стенд принимаются равными 75% от потерей тепла через стены и свод и определяются по формуле

Q₃ = 0,75 ? (Q₁ + Q₂)(9)

Подставив имеющиеся данные, получаем

Q₃ = 0,75 ? (35,02 + 6,18) = 30,9 кВт.

Общие потери тепла через кладку теплопроводностью определяются по формуле

Q_кл = Q₁ + Q₂ + Q₃ (10)

Подставив имеющиеся данные, получаем

Q_кл = 35,02 + 6,18 + 30,9 = 72,1 кВт.

Неучтенные потери составляют 10% от суммы всех статей расходной части и определяются по формуле

Q_ну = 0,1 ? (Q_м + Q_кл)(11)

Подставив имеющиеся данные, получаем

Q_ну = 0,1 ? (239,3 + 72,1) = 31,14 кВт.

Суммарный расход тепла

Q_расх = 239,3 + 72,1 + 31,14 = 342,54 кВт.

Коэффициент полезного действия печи

з = ? 100%,(12)

Подставив имеющиеся данные, получаем

з = 239,3/342,54 ? 100% = 69,86%.

3.3 Расчет электрических нагревателей

Электронагреватели колпака и стенда мощностью 650 кВт составляют три электрические зоны. Нагревательный колпак имеет две электрические зоны (II и III) по 250 ± 25 кВт, соединённые в " треугольник ". Стенд имеет одну зону мощностью 150 кВт, соединение в " звезду ". Напряжение питания 380 В, 50 Гц от сети переменного тока. Нагреватели должны работать при температуре 1300 °С в защитной среде. Они должны обеспечить длительную бесперебойную службу при заданном тепловом режиме. Поэтому необходимо выбирать материал нагревательных элементов в зависимости от температуры нагрева и характера среды, в которой должны работать нагреватели [15]. Выбираем:

материал - нихром Х25Ю5А;

удельное сопротивление - = 1,46 Ом ? мм²/м;

плотность - f = 7,19 г/см³.

Первая электрическая зона (стенд).

Однофазная электрическая сеть

U_л = 380 В, P_н = 150 кВт, T_раб =1200 °С, Т_мах =1300 °С.

Мощность одного нагревателя

Р_ф = Р_н/n,(13)

где n - число нагревателей, n = 3;

Р_ф = 150/3 = 50 кВт.

Фазовое напряжение

U_ф = U_л(14)

U_ф = 380 В.

Сила тока, проходящего через нагреватель

J_ф = 10³ ? P_ф/U_ф(15)

J_ф = 50 ? 10³/380 = 132 А.

Сопротивление электронагревателя

R = U_ф²/1000Р_ф(16)

R = 2,9 Ом.

Диаметр нагревателя

d = (4 ? 10⁵ ? ? P_ф²/² ? U_ф² ? )^1/3,(17)

где - удельное сопротивление материала, Ом ? мм²/м;

P_ф - мощность печи, кВт;

U_ф - фазовое напряжение, В;

- удельная поверхностная мощность нагревателя, Вт/см²;

d = 9,35 мм. Принимаем d = 10 мм.

Длина элемента сопротивления в одной ветви равна

L₁ = R?S/ = ? d² ? R/4 ? ;(18)

L₁ = 3,14 ? 10² ? 2,9/4 ? 1,46 = 155,92 м.

Масса нагревателя равна

M = f ? L₁ ? ? d²/4 ? 10 ^{- 3} = 88 кг,(19)

где f - плотность нихрома, f = 7,19 г/см³;

L₁ - длина нагревателя, см;

D - диаметр проволоки, мм.

Удельная поверхностная мощность W, Вт/см²

W = 100 ? Р_ф/F = 100 ? Р_ф/( ? d ? L₁);(20)

W = 100 ? 50/3,14 ? 1 ? 15592 = 0,102 Вт/см².

Удельная поверхностная мощность в пределах допустимой (0,102 < 1,46). Проволочные электронагреватели располагаем в печи в виде цилиндрических спиралей (рис. 12).

Рис. 12. Схема проволочного нагревателя: d - диаметр проволоки, D - диаметр спирали, h - шаг спирали, L - длина спирали

Для проволочных элементов сопротивления характерны 2 коэффициента

К_с = D/d - коэффициент сердечника, К_с = 5 [8, c. 9].

К_м = h/d - коэффициент плотности намотки, К_м = 4 [8, c. 9].

D = К_с ? d(21)

D = 5 ? 10 = 50 мм.

h = К_м ? d(22)

h = 4 ? 10 = 40 мм.

Длина витка спирали

L_вит = ? D(23)

L_вит = 3,14 ? 50 = 157 мм.

Длина выводов нагревателя

L_выв = В + 100,(24)

где В - толщина стены печи, мм.

L_выв = 300 + 100 = 400 мм.

Длина проволоки в спирали без вывода определяется по формуле

L₁ = L_вит ? n, (25)

где n - число витков.

Отсюда

n = 155,92 ? 10³/157 = 993 витка.

Площадь поверхности излучения спирали

F_пов = ? d ? L₁, (26)

F_пов = 3,14 ? 10 ? 10 ^{- 3} ? 155,92 = 4,9 м².

3.4 Расчет количества оборудования по нормам времени и укрупненным показателям

Расчет основного оборудования производится на основании производственно программы, спроектированного технологического процесса термической обработки, режима работы отделения и фонда времени оборудования.

Необходимо различать календарный, номинальный и действительный фонды времени работы оборудования [16].

Полный календарный фонд времени равен

Ф_к = 365 ? 24 = 8760 ч

Номинальный фонд времени - это количество часов в году в соответствии с режимом работы без учета потерь. Так как термическое отделение высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали работает непрерывно, то номинальный фонд равен полному календарному, то есть

Ф_н = Ф_к = 8760 ч.

Действительный фонд времени равен тому времени, которое может быть полностью использовано для производства. Величина этого фонда равна номинальному фонду с вычетом потерь времени на простой оборудования, связанных с его ремонтом и наладкой

Ф_д = Ф_н - (t_s - t_e),(27)

где T_s - технические простои, ч;

T_e - технологические простои, ч.

Обычно сумма этих потерь принимается от 4 до 12% от номинального фонда времени [16].

Ф_д = 8760 - (8760 ? 0,12) = 7708 ч.

За основу расчета по укрупненным показателям принимается удельная (часовая) производительность печей. Часовая производительность оборудования определяется по формуле

Q = G/ф,(28)

где Q - часовая производительность, кг/ч;

G - масса садки, кг;

ф - технологическое время, ч.

Q = 45000/250= 180 кг/ч.

Задолженность оборудования, т.е. время, необходимое для термической обработки изделия заданной программы, определяется по формуле

Z = W/Q,(29)

где Z - задолженность оборудования, ч;

W - годовая программа, кг.

Z = 150 ? 10⁶/180 = 833334 ч.

Количество единиц оборудования определяется по формуле

П_р = Z/Ф_д,(30)

где П_р - расчетное количество единиц оборудования, шт;

Ф_д - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч.

П_р = 833334/7708 = 108 шт.

Для того, чтобы коэффициент загрузки был в пределах нормы, принимаем, что для выполнения годовой программы в 1500000 тонн необходимо 130 печей.

Принятое количество печей П_п = 130 шт.

Для определения степени загруженности печей во времени рассчитывается коэффициент загрузки по формуле

К_з = П_р/П_п,(31)

К_з = 108/130 = 0,83.

Средний коэффициент загрузки оборудования по цеху должен составлять 75 - 85%. Данный коэффициент удовлетворяет этому условию.

В соответствии с годовой программой и принятым количеством основного оборудования определяем наличие в отделении высокотемпературного отжига дополнительного, силового и подъемно - транспортного оборудования.

К дополнительному оборудованию относятся:

Машина для правки подовых плит (1 шт.);

Сварочный преобразователь (2 шт.).

Силовое оборудование:

Компрессор (2 шт.);

Насос вакуумный (29 шт.);

Аэратор ПАМ - 24 (2 шт.).

К подъемно - транспортному оборудованию относятся:

Клещи полуавтоматические грузоподъемностью 14 тонн (3 шт.);

Мостовые краны (3 шт.).

3.5 Расчет производственных площадей, планировка отделения

Отделение высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали, представляет собой производственную единицу и входит в состав листопрокатного цеха. Расстановка оборудования в отделении, т.е. планировка, должна производится с учетом соблюдения техники безопасности, наилучшей организации технологического процесса, экономии и обеспечения минимального пути транспортировки.

Проектируемое отделение располагается в отдельном пролете и представляет собой одноэтажное здание, имеющее на плане вид прямоугольника. Каркас здания состоит из металлических колонн и ферм, несущих кровлю. Отделение имеет два въезда шириной 10 метров.

Общая производственная площадь отделения определяется по укрупненным показателям; принятое проектом количество печей умножают на укрупненную норму площади данного цеха

F_п = П_п ? f,(32)

где F_п - общая площадь отделения, м²;

П_п - принятое количество печей, шт.;

f - укрупненная норма площади на одну печь, м².

Укрупненная норма площади на одну печь принимается равной 50 - 90 м² [17].

F_п = 130 ? 70 = 9100 м².

Проезды и проходы считаются отдельно и составляют 25 - 30% от производственной площади.

П_рх = 9100 ? 0,3 =2730 м².

Общая площадь отделения высокотемпературного отжига определяется по формуле

F = F_п + П_рх, (33)

F = 9100 + 2730 = 11830 м².

Оборудование располагается от стен на расстоянии 1 - 1,5 м, расстояние между печами - 1,5 - 2 м, проезды 3 - 4 м.

Грузопоток изделий, т.е. движение в технологической последовательности должен быть однородным и направленным (без встречных перемещений и пересечений).

В отделении предусмотрены помещения контор начальника отделения, сменных мастеров, а также помещение КИПа. Освещение термических цехов является совмещенным, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Естественная вентиляция имеет важное значение для поддержания необходимых условий в цехе. В дополнение к естественной вентиляции в термических цехах устанавливают механическую. Зимой предусмотрен нагрев воздуха.

Подсобные помещения (магазины, мастерские), склады составляют 60% от производственной площади

F_ск = 0,6 ? 11830 = 7098 м².

Общая площадь отделения

S_пр = 11830 + 7098 = 18928 м².

В отделении бытовые помещения не размещаются. Они располагаются в пристройке цеха, которая делается с боковой стороны. Там находятся гардеробы, умывальные, душевые, туалеты и комнаты отдыха.

4. Влияние скорости нагрева на величину зерна перед вторичной рекристаллизацией

4.1 Материал и обработка

В качестве материала исследования была выбрана промышленная анизотропная электротехническая сталь производства НЛМК с толщиной листа 0,35 (табл. 18).

Таблица 18 . Химический состав исследуемой стали

Сталь	С	Mn	Si	P	S	Cr	Ni	Cu	Al
0,35 мм	0,045	0,20	2,9	0,01	0,005	0,04	0,05	0,56	0,011

Обработка исследуемой стали осуществлялась в промышленных условиях по принятой технологии, включающей выплавку в конверторных печах, горячую прокатку, травление горячекатаного подката, первую холодную прокатку на промежуточную толщину с последующим обезуглероживающем отжигом, вторую холодную прокатку на конечную толщину.

Дальнейшая обработка проводилась в лабораторных условиях. Для этого из холоднокатаной полосы вдоль направления прокатки вырезались образцы размером 15030 мм для исследования фазо - и структурообразования, и 30530 мм для измерения магнитных свойств. Отжиг образцов на вторичную рекристаллизацию проводился в лабораторной трубчатой печи в атмосфере аргона по режиму:

- нагрев до 700 °С с произвольной скоростью;

- с 700 °С до 800 °С со скоростью 50 °С/час;

- с 800 °С до 1050 °С со скоростями 15, 25, 50 °С/час.



Рис. 13. Температурный режим отжига анизотропной электротехнической стали толщиной 0,35 мм.

В процессе отжига производился отбор образцов при температурах: 800, 840, 880, 900, 925, 940, 1000, 1025, 1050 °С (рис. 13). Образцы охлаждались на воздухе.

Режим отжига поддерживался с помощью регулирующего устройства РУ5 - 01М и прибора КСП - 2 - 039. Температура в рабочей зоне печи контролировалась печной термопарой типа ПП и термопарой типа ХА. Рабочая зона печи выбиралась с учетом минимального градиента температур (рис. 14)

Для измерения магнитных свойств образцы стали размерами 30530 мм подвергались высокотемпературному отжигу при 1150 °С в течении 30 часов в промышленной колпаковой печи по принятой технологии.



Рис. 14. График распределения температур по длине печи S

4.2 Метод исследования микроструктуры

Стабильность структуры первичной рекристаллизации на инкубационном периоде аномального роста оценивалась путем исследования микроструктуры.

Исследование микроструктуры проводилось на микрошлифах.. Для приготовления микрошлифов несколько образцов размерами 3030 мм собирались в струбцине и предназначенная для шлифа поверхность вначале шлифовалась на наждачной бумаге, затем полировалась на алмазной пасте и окончательно на станке , диск которого покрыт сукном. Сукно смачивают водой, в которой во взвешенном состоянии находились частицы окиси хрома. При достижении зеркальной поверхности шлиф промывался водой, высушивался м подвергался травлению в течении 20 секунд в 4% - растворе азотной кислоты в этиловом спирте.

Микроструктура изучалась на структурном анализаторе EPIQUANT при увеличении 300, 500 в полуавтоматическом режиме. Размер зерна определялся методом случайных секущих Метод состоит в подсчете пересечений границ зерен случайной секущей. Такой секущей служит средняя линия окуляр - микрометра.

Для определения среднего размера зерен исследуемый образец устанавливают на микроскоп и подсчитывают количество зерен (число пересечений), укладывающихся на всей длине линейки окуляра или определенной ее части. Увеличение микроскопа подбирают таким образом, чтобы на длине линейки окуляра укладывалось не менее 10 зерен. Таких подсчетов делают не менее десяти в различных участках шлифа.

Размер зерна определялся методом секущих оценкой не менее 300 зерен, что обеспечивает погрешность измерений не более 5%. Учет длины секущей L и количество учтенных зерен n определялось автоматически. Средний размер зерна определялся по выражению: d=, мкм.

По полученным данным строились зависимости размера зерна от температуры отжига.

4.3 Исследование микроструктуры

Результаты исследования микроструктуры в температурном интервале, предшествующем началу вторичной рекристаллизации, представлены в табл. 18. В результате первичной рекристаллизации структура исследуемой стали получилась равнозернистой и однородной. На начало исследуемого температурного интервала размер зерна в стали составляет 23 - 26 мкм (табл. 18); при повышении температуры отжига наблюдается увеличение среднего размера зерна (нормальный рост), который достигает 32 - 34 мкм. при температуре 1050 °С. Наиболее интенсивно рост зерна происходит в интервалах 800 - 880 °С и выше 960 °С (рис. 15 ), в интервале 880 - 940 °С при скоростях нагрева 15 и 25 °С/час наблюдается постоянство размера зерна, рост зерна при скорости нагрева 50 °С/час не подчиняется этим закономерностям и происходит сравнительно интенсивно во всем исследованном температурном интервале.

Таблица 18. Изменение размера зерна при отжиге стали толщиной 0,35 мм.

Скорость нагрева, °С/час	Размер зерна, мкм. при температуре отжига °С
	800	840	880	900	925	940	960	1000	1025	1050
15	23,1	23,7	24,6	25,1	25,2	25,7	-	27,4	28,8	33,0
25	26,0	27,5	28,3	28,7	28,8	29,1	-	30,0	30,8	33,6
50	23,6	24,5	24,8	25,4	25,6	-	27,3	27,8	29,3	32,0

Влияние температуры отжига на размер зерна d (скорость нагрева:

1. - 15 °С/час;

2. - 25 С/час;

3. - 50 С/час)

Исследование микроструктуры стали косвенно подтверждает, что при увеличении скорости нагрева снижает стабильность матрицы. При скорости нагрева 15 и 25 °С/час на кривых зависимости размера зерна от температуры характерно наличие участков с практически неизмененным размером зерна. В то же время при скорости нагрева 50 °С/час рост зерна происходит сравнительно интенсивно во всем исследуемом температурном интервале, тому соответствует минимальное значение плотности частиц ингибиторной фазы равное 1810¹³ см ^{- 3}.

Изучение кинетики вторичной рекристаллизации показало, что в медьсодержащей стали процесс аномального роста зерна при исследованных режимах обработки протекает полностью. Аномальный рост понижается после частичного растворения включений. Повышение скорости нагрева приводит к торможению как процессов выделения, так и процессов растворения, следовательно, смещению кинетических кривых вторичной рекристаллизации в область более высоких температур.

5. Механизация и автоматизация

Механизация и автоматизация производственных процессов являются основными направлениями в развитии технического прогресса. Работа современных термических цехов немыслима без механизации и автоматизации производственных процессов и широкого применения различной контрольно - измерительной аппаратуры [18].

Схема контрольно - измерительных приборов электропечей типа СГН - 16.25 - 3/12 - И1.: комплект электропечей состоит из четырех стендов и трех колпаков. Подача водорода и азота в каждую электропечь осуществляется с помощью вентилей с электромагнитными приводами. Необходимый вакуум в подколпаковом пространстве каждой печи создается при помощи вакуумного насоса. В процессе работы электропечей производится автоматическое регулирование и запись температуры печи с помощью электронных потенциометров, контроль процентного содержания водорода, кислорода, контроль влажности, контроль горения свечей в каждой электропечи, контроль падения давления водорода в электропечи. Контроль горения свечи осуществляется с помощью многоточечного электронного потенциометра. При прекращении горения свечи загорается соответствующая желтая лампа и звучит сирена.

Для определения процентного содержания кислорода используется газоанализатор типа ГДРП - 3, который подключается к соответствующей печи с помощью ручного вентиля.

Для определения процентного содержания водорода применяют два газоанализатора типа ТП - 1120, каждый из которых подключается к соответствующей печи с помощью ручного вентиля. Измерение влажности в электропечи осуществляются с помощью измерителя влажности типа ИВ - 439 - Х1, подключаемого с помощью ручного вентиля.

Контроль давления водорода в каждой из четырех электропечей осуществляется соответствующим сигнализатором давления, которые при наличии падения давления водорода в печи дают импульс на закрытие вентиля, подающего водород и открытие вентиля, подающего азот и одновременно импульс на звуковую и световую сигнализацию. Открытие затворов, подающих азот или водород в одну из электропечей возможно только при закрытом вакуумном затворе.

Каждая электропечь имеет три электрические зоны. Мощность первой и второй по 250 кВт, третьей - 150 кВт. Нагреватели впервой и второй зоны соединены в "треугольник", третья зона соединена в "звезду".

Нагреватели подсоединяются к блокам управления типа БУ 5127 - 53 А2А и БУ 5126 - 53 А2В, которые подключаются к сети переменного тока и устанавливаются на щитах станций управления ЩСУ - 1 и ЩСУ - 2.

Катушки контакторов, включающие нагреватели электропечи, питаются постоянным током 220 В, остальные цепи питаются переменным током с напряжением 380 В. Схемой предусмотрено ручное или автоматическое управление нагревателями. Ручное переключение нагревателей производится универсальным переключателем 25 УП. Автоматическое регулирование каждой зоны производится электронным потенциометром. Датчик - термопара: схемой предусмотрена световая сигнализация: при включенных нагревателях - красная лампа, при отключенных - зеленая.

Питание вакуумного насоса, обеспечивающего работу четырех электропечей, осуществляется от станции управления типа БУ 5120, подключенной к сети 380 В переменного тока.

Подключение к сети переменного тока с напряжением 380 В электродвигателя вакуумных насосов осуществляется автоматическими выключателями и рубильником. Автоматический выключатель устанавливается по одному на каждую электропечь, а рубильник приходится один на четыре электропечи.

Работа вакуумного насоса сигнализируется лампой белого цвета. Цепи управляются приводом насоса 220 В переменного тока.

Включение электродвигателя осуществляется контакторами с помощью кнопок управления.

Положение вакуумных затворов сигнализируется лампами красного и зеленого цвета. Схемой предусмотрена блокировка, разрешающая открытие затвора для подключения системы к вакуумному насосу только при закрытых затворах, подающих азот или водород. При открытии вентиля подачи водорода автоматически подается напряжение на нагнетательный элемент свечи. Контроль горения свечей осуществляется с помощью термопары и потенциометра. Контроль процентного содержания водорода, кислорода и влажности осуществляется с помощью газоанализаторов. Питание газоанализаторов производится от сети 220 В переменного тока. Защита цепи управления производится, автоматическим выключателем типа 14 ВА. Для создания необходимого расхода газа через датчики газоанализаторов применяются побудители расхода типа ПМГ - 1. Для подачи напряжения на цепи управления установлен контактор типа 53 СП, выключаемый кнопками управления типа 68 КУ, 69 КУ. Цепи управления каждого газоанализатора подключается к общим цепям управления с помощью системных розеток, и отключаются тумблерными выключателями [19].

Контроль наличия напряжения на цепях управления осуществляется сигнальными лампами красного цвета.

Отбор газа на анализ от той или иной электропечи производится газоанализатором с помощью ручных вентилей. Соединение датчиков с вторичными приборами газоанализаторов необходимо производить экранированным проводом в соответствии с монтажно-эксплуатационными приборными инструкциями.

6. Организация труда и управление отделением

6.1 Научная организация труда в проектируемом отделении

Научная организация труда (НОТ) базируется на достижениях науки и передовом опыте, целью которого является наилучшее соединение людей и техники в производственном процессе, обеспечение эффективного использования материальных и трудовых ресурсов при непрерывном повышении производительности труда.

Главные направления научной организации труда, применяемые для проекта:

Лучшая организация рабочего места, включающая лучшее обеспечение необходимыми материалами для бесперебойной работы;

Совершенствование обслуживания рабочих мест, уменьшение времени простоев при выдаче заданий и приеме продукции;

Отбор, улучшение и распространение наиболее рациональных трудовых приемов. Передача навыков, опыта, методов работы квалифицированных рабочих новичкам;

Создание благоприятных условий труда путем автоматизации и механизации производственных процессов;

Рационализация режимов труда и отдыха;

Совершенствование нормирования труда;

Укрепление трудовой дисциплины.

6.2 Управление проектируемым объектом

Производственный участок возглавляет начальник участка - старший мастер. Он является оперативным руководителем и организатором работы. Старший мастер подчиняется непосредственно заместителю начальника цеха и отвечает за производственно - хозяйственную деятельность отделения высокотемпературного отжига [20].

В соответствии с действующими положениями старший мастер имеет право:

Производить расстановку рабочих на рабочие места;

Принимать на работу и освобождать от работы рабочих с утверждения начальника цеха;

Премировать рабочих из фонда премирования, выделенного в распоряжение мастера;

Налагать в установленном порядке дисциплинарные взыскания за нарушение дисциплины.

Главными задачами мастера являются: строгое соблюдение технологии, точное выполнение режимов термообработки, обеспечение высокого качества, надежности и долговечности изделий.

Непосредственно у старшего мастера находится в подчинении старший термист. Он руководит загрузкой и разгрузкой печей, их пуском и остановкой, включением и выключением вакуумных насосов; устанавливает и регулирует режим отжига металла. Основной задачей старшего термиста является организация работы участка колпаковых печей в соответствии с требованиями технологии и инструкции по работе оборудования.

Сменному мастеру и старшему термисту подчиняется бригада рабочих, которую возглавляет бригадир. Он отвечает за состояние оборудования и работу бригады на вверенном ему участке.

Начальник отделения и сменные мастера поддерживают тесную связь с технологами цеха, работниками ОТК и цеховой экспресс лабораторией, являющейся филиалом общезаводской металловедческой лаборатории.

7. Экономическая часть

7.1 Расчет капитальных вложений

Общая сумма капитальных вложений в балансовую стоимость основных фондов [17]

К_ОС = К_З + К_С + К_СО + К_Р + К_ПР,(33)

где К_З - капитальные затраты на возведение здания, сантехнику, руб.;

К_С - капитальные затраты на строительство сооружения, руб.;

К_СО - капитальные затраты на силовое оборудование и силовые машины, руб.;

К_Р - капитальные затраты на рабочие машины и рабочее оборудование, руб.;

К_ПР - капитальные вложения в прочие основные фонды, руб.

7.1.1 Капитальные затраты на возведение здания

Расчет балансовой стоимости зданий и бытовых помещений производится по укрупненным показателям нормативной стоимости 1 м² зданий.

Общий объем производственного здания

V_ПР = S_ПР ? h, м³,(34)

где S_ПР - производственная площадь, м²;

h - высота, м.

V_ПР = 8008 ? 15 = 120120 м³.

Стоимость 1 м² производственных зданий составляет 7800 руб., тогда стоимость здания

С_ПР = 8008 ? 7800 = 62462400 руб.

Стоимость санитарно - технических проводок принимается 40% от стоимости строительных работ по зданию [17, c.4]

С_{С - Т} = 0,4 ? С_ПР, руб.;(35)

С_{С - Т} = 0,4 ? 62462400 = 24984960 руб.

Площадь и объем конторских помещений по нормам и численности трудящихся. Численность трудящихся 76 человек. Норма площади 2,4 м² на одного человека, тогда

S_{А - Б} = 2,4 ? 76 = 182,4 м²

Высота принимается 3 м.

V_{А - Б} = 182,4 ? 3 = 547,2 м³

Стоимость 1 м² административно - бытовых помещений равна 9000 руб. Общая стоимость административно - бытовых помещений

С_{А - Б} = 182,4 ? 9000 = 1641600 руб.

Стоимость санитарно - технических проводок составляет 40 % от стоимости административно - бытовых помещений [17, c. 4]:

С_{С - Т} = 0,4 ? 1641600 = 656640 руб.

К_З = 62462400 + 24984960 + 1641600+ 656640 = 127223040 руб.

7.1.2 Капитальные затраты на возведение сооружений

Капитальные затраты на возведение сооружений принимаем 20 % от стоимости производственного здания.

К_С = 0,2 ? С_ПР = 0,2 ? 62462400 = 12492480 руб.(36)

7.1.3 Капитальные затраты на силовые машины и силовое оборудование

Капитальные затраты на силовые машины и силовое оборудование

К_СО = N ? Ц_Э ? n , руб.,(37)

где N - установочная мощность силового оборудования, кВт;

Ц_Э - стоимость 1 кВт установленной мощности, включая монтаж, руб.;

n - количество печей.

К_СО = 700 ? 80 ? 88 = 4928000 руб.

7.1.4 Капитальные затраты на рабочее оборудование

Капитальные затраты на рабочее оборудование

К_Р = Ц ? (1 + _Н.Р.) ? n,(38)

где Ц - оптовая цена единицы оборудования, руб.;

_Н.Р. - коэффициент, учитывающие затраты на транспортно - заготовительные нужды, сооружение фундаментов и монтаж;

n - число единиц оборудования.

Капитальные затраты на печи

К_Р1 = 191345 ? 88 = 16838360 руб.

Капитальные затраты на электромостовые краны

К_Р2 = 61371,25 ? (1 + 0,2) ? 3 = 220936,5 руб.

Капитальные затраты на неучтенное оборудование применяем 15 % от капитальных затрат на технологическое оборудование

К_Р3 = 0,15 ? 16838360 = 2525754 руб.

К_Р = 16838360 + 220936,5 + 2525754 = 19585050,5 руб.

Прочие основные фонды принимаем 20 % от основных фондов

ПОФ = 0,2 ? (89745600+ 12492480+ 4928000 + 2525754) = 109691834 руб.

Таблица 19. Капитальные затраты на возведение зданий и бытовых сооружений

Наименование	Стоимость зданий ,руб.	Стоимость сан - тех. проводок, руб.	Балансовая стоимость, руб.
Производственные здания	62462400	24984960	87447360
Административно - бытовые здания	1641600	656640	2298240
Итого	89745600

Таблица 20. Капитальные вложения в рабочие машины и рабочее оборудование

Наименование оборудования	Кол - во, штук	Стоим. ед. с учетом монтажа, руб.	Балансовая стоимость, руб.
Технологическое оборудование (печи)	88	248748,5	16838360
Прочее оборудование (вентиляция и т.д.)	--	--	2525754
Итого:	--	--	19364114

Таблица 21. Основной капитал, его структура и амортизационные отчисления

Группы основных фондов	Основные фонды	Норма амортизации, %	Амортизационные отчисления, руб.
	Руб.	%
Здания	89745600	37,96	2,6	2333385,60
Сооружения

Страница:

•  1 
•  2 
•  3 
•  4 

дипломная работа "Проект термического отделения высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Годовая программа 150 тысяч тонн" скачать

Подобные документы

• Проект термического отделения для непрерывного обезуглероживающего и рекристаллизационного отжига изотропной электротехнической стали четвертой группы легирования

  Технологический процесс производства изотропной электротехнической стали, влияние легирующих элементов и примесей на свойства металла. Расчет оборудования и проектирование отделения. Контроль качества продукции; механизация и автоматизация; охрана труда.
  
  дипломная работа [2,6 M], добавлен 05.02.2012
  

• Производство изотропной электротехнической стали

  Проект термического отделения для производства изотропной электротехнической стали четвертой группы легирования в условиях ЛПЦ–5 ОАО "НЛМК". Требования предъявляемые к изотропной стали. Анализ опасностей и вредных факторов в термическом отделении.
  
  дипломная работа [1,1 M], добавлен 05.02.2012
  

• Проектирование отделения для нормализационной обработки изотропной электротехнической стали IV группы легирования

  Проект отделения для нормализационной обработки изотропной электротехнической стали IV группы легирования. Влияние температуры нормализации на структуру и свойства стали. Годовой экономический эффект и нормативный срок окупаемости капитальных затрат.
  
  дипломная работа [454,6 K], добавлен 20.02.2011
  

• Структура и текстура вакуумированной и невакуумированной изотропной электротехнической стали после горячей прокатки, нормализации и окончательной термической обработки

  Классификация изотропных электротехнических сталей. Влияние химического состава на магнитные свойства. Технология производства изотропных сталей в условиях ОАО "НЛМК". Исследование влияния углерода на формирование структуры и текстуры изотропной стали.
  
  дипломная работа [1,8 M], добавлен 05.02.2012
  

• Расчет времени нагрева изделия из стали 40Х

  Диаграмма распада переохлажденного аустенита стали 40Х. Расчет времени нагрева цилиндрической заготовки. Тепловой баланс рабочего пространства печи. Коэффициент полезного действия для термических печей. Величина перепада температуры по толщине изделия.
  
  контрольная работа [634,0 K], добавлен 19.04.2013
  

• Обработка углеродистой стали

  Термическая обработка углеродистой стали. Влияние скорости охлаждения аустенита на характер образующихся продуктов. Изменение зерна перлита в зависимости от температуры нагрева аустенитного зерна. Дисперсионное твердение, естественное старение.
  
  реферат [362,9 K], добавлен 26.06.2012
  

• Термическое отделение для непрерывного отжига металла

  Проектирование термического отделения для непрерывного отжига автолистовой стали с последующим цинкованием с заданной годовой программой. Общая характеристика и расчеты технологических процессов, технические характеристики агрегатов, их эффективность.
  
  дипломная работа [469,2 K], добавлен 20.02.2011
  

• Калибровка прокатных валков мелкосортного стана 280 для прокатки круглой стали

  Выбор стали для заготовки, способа прокатки, основного и вспомогательного оборудования, подъемно-транспортных средств. Технология прокатки и нагрева заготовок перед ней. Расчет калибровки валков для прокатки круглой стали для напильников и рашпилей.
  
  курсовая работа [2,6 M], добавлен 13.04.2012
  

• Проект четырехзонной методической толкательной печи для нагрева заготовок из стали

  Расчет теплового баланса четырехзонной методической печи. Определение времени нагрева и томления металла в методической и сварочной зонах. Тепловой баланс печи и расход топлива. Требования техники безопасности при обслуживании, пуске и эксплуатации печей.
  
  курсовая работа [505,2 K], добавлен 11.01.2013
  

• Производство стали

  Металлургия стали как производство. Виды стали. Неметаллические включения в стали. Раскисление и легирование стали. Шихтовые материалы сталеплавильного производства. Конвертерное, мартеновское производство стали. Выплавка стали в электрических печах.
  
  контрольная работа [37,5 K], добавлен 24.05.2008
  

Другие документы, подобные "Проект термического отделения высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Годовая программа 150 тысяч тонн"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам