Мармер Э.Н. - Электропечи для термовакуумных процессов (1074335), страница 40
Текст из файла (страница 40)
нв юн н м енс. 5.1. Зависимость удельных калнгальлых злерлг ла оборудование от рабачвго объема неча: ч1 — злдогаз; оЗ вЂ” давлчнле 10- 100 Па; п,У вЂ” давление 0,1-1 Па; чо — давление 10 -10 Па ю чо м гоо,уоо гооо Рабочий одеон печи, йло 111 Таким образом, вакуумные форкамеры дают воэможность резко сократить расход защитного газа„а также повысить качество и стабильность свойств термообрабатываемых иэделий. Оценка затрат на откачное оборудование вакуумных печей и на эндогенераторы печей с защитной средой была проведена 1184) на примере садочиых электропечей сопротивления, имеющих наибольшее распространение.
В этих печах в интервале темлератур 700 — 1300 'С могут осуществляться технологические процессы снекания и термообработки изделии на основе меди, железа, никеля как в ва1сууме, так и в среде эндогаза. Наиболее простым н наглядным является оценка капитальных и эксплуатационных затрат на создающее защитную среду оборудование, отнесенных к единице полезного объема садочных печей. Выбор лроиэводнтельности эндогенератора осуществляется по количеству газа„потребляемого печью для поддержания в ней заданного избыточного давления и для создания газонлазменной завесы.
Для вакуумных печей выбор оборудования определяется технологическими требованиями, обусловленными материалами как нагреваемой садки, так н конструкции печи. Для простоты рассматриванлся уже разработанные эндогазовые и вакуумные печи. Последние имеют различные значения остаточного давления, которое создается механическими вакуумными (10— 100 Па), пароструйными (1 — 10 ' Па) и ларомаслаными диффузионными (10 з — 10 з Па) насосами.
Стоимость вакуумных систем складывается из стоимости механических, бустерных и ларомасляных насосов, а также коммутирующих устройств и средств измерения давления. На основании оныта конструирования вакуумных систем [3, 91) стоимость трубопроводов, компенсаторов, уллотнительных узлов учитывается дополнительно в размере 15% от стоимости основных элементов вакуумной системы. Проанализировано 10 тинов шахтных и камерных печей с зндогазо. вой атмосферой, а также 12 типов вакуумных печей различных конструктивных исполнений. Результаты расчетов удельных капитальных затрат на оборудование в зависимости от лолезного обьема печей приведены на У рис. 5.1, е з йь «х ног $Ф зр $н" ° н $ ам Ъ, л гр лд ж зрр греба Рабочий ваагн лечи„дмз Рис.
5.2. Зависимость Удельных висллуатаиионимх расходов на оборудование от рабочего обьема нем. е1 — нщогаз; ел — давление 10 100 Па; еЗ вЂ” длталение 0,1-1 Па; е4 — давланне 1О -10 з Па Как видно из этого рисунка, удельныс капитальные затраты на стдочные печи с зшюгазовой атмосферой близки к аналогичньпн затратам на вакуумные печи с остаточным давлением 1 — 10 а Па.
При более высоких давлениях в вакуумных печах (10 — 100 Па) удельные затраты в 15 — 2 раза ниже, чем в садочных печах с знлогазовой атмосферой. Эксплуатационные затраты подсчитывались по расходу электроэнергии, зндогаза, воды, а также по зарплате обслуживающего персонала, квалификация н количество которого были приняты равными дпя зндогазовых и вакуумных печей. В затратах учитывались и амортизационные отчисления. Соотношение удельных эксплуатационных расходов представлено на рнс. 52, из которого видно совпадение значений агля зндогазовых н вакуумных печей с остаточным давлением 1 — 10 Па. При более высоких давлениях в вакуумных печах (10-100 Па) удельные расходы на их эксплуатацию на 20 — 30% ниже, чем в печах с эндогазовой атмосферой 11841 .
Таким образом, экономическая оценка стоимости обработки в зндогазе или вакууме 1-10 з Па показывает, что удельные капиталь. ные затраты на оборудование и расходы по его содержанию приблизительно равны. При остаточных давлениях 10-100 Па удельные расходы ниже. Стоимость вакуумных печей в 1,5-2 раза выше, чем печей с зндогазовой и другими контролируемыми атмосферами. Необходимо отметить, что с повышением уровня автоматизации стоимости сравниваемых групп печей будут выравниваться. Как указано ранее, технико-экономический эффект может быть получен при повышении производительности печей, которая обычно приводит к снижению удельных расходных коэффициентов, а также при.
использовании новых материалов и конструктивных решений, снижающих матерналоемкость печей или повышанлцих срок службы нх отдельных элементов. 212 Таблица 5З. Динамика роом экономической эффективиости от исповьзоваиия вакуумных печей сопротяввеиия за период 1961-1983 зт.
(по пятияеткам) Вия тезиико- экоиомиче- Ското э(ь фектз Экономическая з4~фектявиость по пязежткам 1Х Х Х) (1971- (1976- (1981— 1976) 1960) 1966) ЧП (1961- 1966) "т'1П (1966- 1970) 17 7 37 1 133,5 Су р й 3Л эффект за пативетку, мзи Относительная 1 зффекпмвосзь 5.2. Перспективы применении термовакуувзньзи процессов и эпектропечаи еопротивле4~"н ". Принципы создания перспективных вакуумных электропечей заключаются в следующем: создание печей с повышенным сроком службы на основе использования свойств новых материалов и отработки новых конструктивных рещений основных элементов печей, включая системы автоматического резулнрования процессов; на основе технико-зкономического и функц(юнально-стоимостного анализов — создание печей с производительностью, дающей максимальный экономический эффект для обрабопси групп изделий близких по параметрам технологических процессов; создание вакуумных печей, которые при проведении технологических процессов могут заполниться различными газами с давлениями 213 В табл.
5.3 приведены данные по экономической эффективностии за период 1961 — ' 1985 гг., относящиеся к вакуумным печам сопротивлении, которые были изготовлены заводами электро- термического оборудования. Наблндается устойчивое увеличение экономической эффективности по пятилеткам.
Необходимо отметить еще раз такие дополнительные преимущества вакуумных печей, которые покаещене поддаются экономическому расчету, как экологическая безопасность, резкое снижение уровня пожаро= и взрывоопасности, отсутствие токсических веществ в атмосфере цехов н соответственное снижение заз,уат на установку специальной вентиляции. до О,б МПа; нам представляется, что все газонаполненные печи целе.
сообразно выполнять в вакуумном исполнении„что дает возможность обеспечить объективный контроль за герметичностью печей, снизить загазованность цехов, уменьшить взрьшоопасность, снизить тепловыделения в цехах и соответственно повысить комфортные условия обслуживания (ряд зарубежных фирм, например Пейнээа, ФРГ„уже изготовляет такие печи с водородной средой, а о вакуумных фаркамерах упоминалось выше) .
Из организационных мероприятий, обеспечивающих скорейшее внед. ренне вакуумных печей на заводах-потребителях, следует резко усилить внимание к заводской готовности печей. Для этого необходимо обеспечить проведение горячих нсльпаний на заводах-изготовителях (или на специальных полигонах) всех головных образцов печей. По отдельным группам технологических процессов перспективы разработки печей можно оценить следующим образом 1185], В области нагрева черных металлов предполагается создание: методических печей для слекання и вакуумной цементации изделий нз средне- н высоколегированных сталей при температуре до 1300 'С с производительностью 200 и 500 кг/ч; методических печей для закалки в масле изделий из подшнппиковых сталей типа ШХ15, а также спеченных изделий нз средне- и высоколегированных сталей производительностью 200 и 500 кг/ч; серий садочных пеюй для слекання, пайки, вакуумной цементации и закалки под давлением газа до 0,6 МПа изделий из быстрорежущнх и высоколегированных марок сталей и сплавов на никелевой основе, а также соответствующих печей для отпуска; методических печей для спекания при температуре 1400 'С карбидо сталей с производительностью 50 и 100 кто и для закалки прн температуре 1300'С стой жепроизводительностью.
В области нагрева цветных, редких и тугоплавких металлов прешюлагается создание: серии садочных печей для спекания безвольфрамовых твердых сплавов; комплекса печей для слекания и закалки магнитов на основе композиций типов 10НДК и Боот; комплекса печей для обеэгаживания титановых порошков и гранул и спекания изделий из ннх на производительность 10 и бО кг(ч; методических печей для спекания элементов танталовых конденса. торов при температуре 2000 'С производительностью 30 кг/ч (с отработкой схемы удютения камфары и механизмов транспортировки, обеспечивающих сохранение формы иэделий); садочных печей с комбинированным нагревом (излучением и электронно-ионной бомбардировкой) для спекания иэделий из вольфрама прнтемпературах 2700 С ивыше; садочных и методических печей для слекания изделий из алюминия (В'этой книге данная технология не рассматривалась); садочиых и методических печей для слекания изделий из оксилной керамики, особенно дчя производства подложек для электронных схем из оксидов алюминия н цнркония, а также светотехнических детаясй из лолнкора; садочных вакуумно-газонаполненных печей для спекания иэделий из карбидов кремния и бора; садочных вакуумно-гаэонаполненных печей для спекания изделий Пз нитридов алюминия н кремния; садочнь1х вакуумно-газонаполненных печей для синтеза нитридов ' (особенио ннтрндов кремния и алюминия), карбидов„боридов; садочных вакуумно-гаэонаполненных печей для насыщения углеродных композиционных материалов пироуглеродом; садочных вакуумно-газонаполнениых печей для поверхностпььх покрытий изделий хромом, титаном, кремнием; садочных и методических печей — установок ~шя горячего прессовашш изделий нз нитрпдов, карбидов, боридов и композиций на их основе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
