Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

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

η = × 100%,(12)

Подставив имеющиеся данные, получаем

η = 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/τ,(28)

где Q – часовая производительность, кг/ч;

G – масса садки, кг;

τ – 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 150 30 мм для исследования фазо - и структурообразования, и 305 30 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;

Характеристики

Список файлов ВКР