Электроконтактный нагрев металлов

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ...

скачать книгу Электроконтактный нагрев металлов

сплошные кривые—стоимость электроэнергии; штриховые—стоимость обслуживания, ремонта, амортизации и воды (на охлаждение)
...
Из формулы следует что стоимость амортизации и ремонтных работ на 1 т нагреваемого металла составляет около 2,0— 2,25 руб., при условии если lja\=\,
...
Стоимость обслуживания электроконтактных установок. При определении стоимости обслуживания следует принять, что в современных условиях установку обслуживает один оператор-нагревальщик и дежурный электрослесарь (два часа в смену).
...
С учетом производительности установки мощностью 250 кВ-А, коэффициента мощности 0,8 и общего КПД, выражаемого кривыми рис. 100, расходы (руб/т) на обслуживание при электроконтактном нагреве на 1т
...
Приведенные данные позволяют сделать вывод, что стой-мость электроэнергии существенно меньше стоимости по другим статьям расходов.
...
Общая стоимость электроконтактного нагрева. Из указанных выше статей расходов складывается • общая стоимость (руб/т) нагрева 1 т металла, определяемая по общей формуле такого вида:
...
В каждом конкретном случае в эту формулу следует подставить те значения входящих в нее буквенных обозначений, которые справедливы для рассматриваемого случая.
...
На рис. 102 приведены кривые зависимости общей стоимости электроконтактного нагрева от диаметра заготовок применительно к указанным выше данным для заготовок двух длин (100 и 1000 мм) и условия 4
...
Рис 102. Зависимость общей стоимости электроконтактного нагрева от диаметра заготовки:
...
Так как тепловая- энергия при индукционном нагреве вылепляется в периферийном слое заготовки определенной толщины, а в слои, лежащие глубже, передается за счет теплопроводности, то время нагрева при этом способе больше, чем при электроконтактном, но намного больше, чем при печном.
...
Зависимость времени, рекомендуемого [5] при индукционном: нагреве, от частоты ,и диаметра заготовок, показана на рис. 42 (для тока оптимальной частоты).
...
Тепловой КПД индуктора учитывает потери энергии вследствие теплопроводности, конвекции и излучения с нагреваемой детали в процессе нагрева.
...
Если пренебречь потерями за счет конвекции и теплопроводности и учесть только потери вследствие излучения с поверхности нагреваемой заготовки, приняв их равными 15 Вт/смг в течение всего периода нагрева, то получим приближенное выражение для теплового КПД
...
pa зависит от электросопротивления магнитной проницаемости и геометрических параметров нагреваемой заготовки, от соотношения между глубиной проникновения тока и поперечным сечением, и от числа витков и геометрических параметров индуктора. Его можно определить по формуле
...
Если в формулу (74) подставить все указанные значения ^коэффициентов и удельных электросопротивлений, то получим сравнительно простое выражение для электрического КПД:
...
Электрический КПД индуктора, зависит, как это видно из «формулы, главным образом от зазора" между катушкой индуктора и нагреваемой заготовкой.
...
Так как индуктор обычно имеет охлаждаемые водой направляющие и керамическую тепловую изоляцию, то зазор •берут не менее 25 мм (для заготовок диаметром свыше 20 мм).
...
Рис. 105. Зависимость эксплуатационного КПД генератора при индукционном нагреве от степени загрузки по мощности, г]гн
...
На рис. 105, где кривая / соответствует коэффициенту &i = = 0,8, видно, что эксплуатационный КПД генератора может быть очень мал, если генератор работает с большой недогрузкой по мощности в течение продолжительного времени.
...
Так как заранее определить условия эксплуатации нельзя, •то в расчетах принято номинальное значение КПД машинных генераторов равным 0,75, хотя для различных типов машин-.ных генераторов, используемых в промышленности для сквозного нагрева заготовок диаметром 20—120 мм, оно составляет 0,72—0,8.
...
С учетом изложенного общий КПД индукционного нагрева в зависимости от диаметра заготовок может быть представлен кривой 4
...
Рис. 105. Зависимость эксплуатационного КПД генератора при индукционном нагреве от степени загрузки по мощности,
...
Стоимость обслуживания рассчитана исходя из наличия одного оператора на индукционную установку и одного электрослесаря на обслуживание генератора; ремонт н отладку индукторов' м
...
Процент амортизационных от-^ числений и стоимость ремонтных работ приняты такими же, как и для оборудования электроконтакт-лого .способа нагрева.
...
Стоимость воды, расходуемой на охлаждение индуктора конденсаторной батареи и обмоток генератора, принята такой же, как и стоимость воды, расходуемой при электроконтактном нагреве.
...
Следует иметь в виду, что приведенные количественные значения стоимости при электроконтактном и индукционном способах справедливы только для указанных при этом исходных данных. В каждом конкретном случае они могут быть другими, поэтому и фактическая себестоимость операции нагрева будет несколько иная. В связи с этим приведенные данные необходимо рассматривать как наиболее вероятные.
...
Следует иметь в виду, что при электроконтактном способе нагрева на двухпозиционных установках, под термином «время нагрева» понимается темп выдачи нагретых заготовок, а не время нахождения заготовки под напряжением.
...
Время индукционного нагрева соответствует оптимальной частоте и температурному перепаду между центральной и периферийной зоной, равному не более Д£=100°С (по экспериментальным кривым рис. 42), причем имеется в виду в каждом случае время нахождения заготовки в индукторе, а не темп выдачи.
...
Коэффициент полезного действия. Для сопоставления на рис. 108 показана зависимость значений общего КПД от диаметра нагреваемых заготовок для электроконтактного и индукционного нагрева. Так как КПД электроконтактных установок сильно зависит* от длины заготовок при одном и том же диаметре, то на рисунке приведены кривые КПД для /г = 100 мм и /2
...
КПД индукционных установок при оптимальной частоте и постоянном зазоре (25 мм) между внутренним диаметром катушки индуктора и заготовкой имеет наибольшее значение (0,40—0,42) для заготовок диаметром 30—100 мм.
...
бов (электроконтактного и индукционного) необходимо иметь в виду, что абсолютные значения ее соответствуют приведенным выше конкретным исходным данным и что она в каждом конкретном случае зависит от местных условий применения способа, от геометрических параметров нагреваемых заготовок и типа конструктивного устройства. На рис. 109 показана вависимость стоимости нагрева 1 т металла от диаметра нагреваемых заготовок для рассматриваемых способов нагрева.
...
Приведенные выше технико-экономические показатели двух электрических способов нагрева позволяют' сделать следующие выводы.
...
силовой трансформатор установки отключается от сети и установка не потребляет энергии из сети при отключенной установке.
...
Таким образом, электроконтактный способ является технически наиболее совершенным, экономически более эффективным и рентабельным; конструкция нагревательных устройств наиболее проста и удобна в эксплуатации и при встройке в. .автоматические линии по сравнению с индукционными и печными установками или устройствами.
...
Однако это не снижает ценности индукционного способа нагрева при применении его в тех областях, в которых индукционный принцип передачи энергии в нагреваемую массу металла ■является существенно целесообразным (при нагреве коротких заготовок под, объемную штамповку или ковку, при нагреве для поверхностной закалки, при нагреве заготовок с большим поперечным сечением и для других технологических целей).
...
Существенное значение имело бы сопоставление технико: экономических показателей электрических способов нагрева "с ■печным, но сделать это в общем виде, подобно выполненному ■выше для рассмотренных способов, крайне затруднительно и возможно только для специальных случаев, как это было выполнено в работах автора. Поэтому практически такого рода сопоставления проводятся для каждого конкретного случая.
...
Основные преимущества электрических способов перед печным заключаются в технических особенностях передачи энергии электрического тока нагреваемому телу, заготовке или детали.
...
Основными технологическими недостатками печного способа нагрева, отрицательно сказывающимися на качестве нагреваемого металла, являются: окисление поверхностного слоя заготовок (окалина), обезуглероживание верхнего слоя, неравномерное распределение температуры по сечению и длине заготовок, местный перегрев и засорение поверхности заготовок механическими частицами продуктов горения и их соединениями [25, 26, 51].
...
Окисление поверхности и образование слоя окалины не только приводит к потере металла, но и затрудняет обработку, а также вызывает преждевременный износ штампов и другого инструмента. Окалина приводит к браку и к большим припускам на обработку. Кроме этого, окалина вызывает в рабочем пространстве печи разрушения огнеупорных материалов и образование на подинах нагревательных печей бугров, затрудняющих технологический процесс и увеличивающих простои на производстве.
...
Не менее вредное действие оказывает и обезуглероживание поверхностного слоя нагреваемого металла. Обезуглероживание сказывается больше при нагреве заготовок для последую-
...
силовой трансформатор установки отключается от сети и установка не потребляет энергии из сети при отключенной установке.
...
Таким образом, электроконтактный способ является технически наиболее совершенным, экономически более эффективным и рентабельным; конструкция нагревательных устройств наиболее проста и удобна в эксплуатации и при встройке в. .автоматические линии по сравнению с индукционными и печными установками или устройствами.
...
Однако это не снижает ценности индукционного способа нагрева при применении его в тех областях, в которых индукционный принцип передачи энергии в нагреваемую массу металла ■является существенно целесообразным (при нагреве коротких заготовок под, объемную штамповку или ковку, при нагреве для поверхностной закалки, при нагреве заготовок с большим поперечным сечением и для других технологических целей).
...
Существенное значение имело бы сопоставление технико: экономических показателей электрических способов нагрева "с ■печным, но сделать это в общем виде, подобно выполненному ■выше для рассмотренных способов, крайне затруднительно и возможно только для специальных случаев, как это было выполнено в работах автора. Поэтому практически такого рода сопоставления проводятся для каждого конкретного случая.
...
Основные преимущества электрических способов перед печным заключаются в технических особенностях передачи энергии электрического тока нагреваемому телу, заготовке или детали.
...
Основными технологическими недостатками печного способа нагрева, отрицательно сказывающимися на качестве нагреваемого металла, являются: окисление поверхностного слоя заготовок (окалина), обезуглероживание верхнего слоя, неравномерное распределение температуры по сечению и длине заготовок, местный перегрев и засорение поверхности заготовок механическими частицами продуктов горения и их соединениями [25, 26, 51].
...
Детали с обезуглероженным слоем склонны к закалочным трещинам, короблению; они имеют малую сопротивляемость против статических нагрузок и низкий предел выносливости.
...
Доказано, что обезуглероживание обычно предшествует окислению, поэтому образующаяся окалина защищает нижележащие слои металла от обезуглероживания.
...
Кроме окисления и обезуглероживания при печном нагреве может быть перегрев и пережог металла. При перегреве происходит рост и укрупнение зерен металла, ослабление связи между ними и снижение его механических свойств. В процессе обработки в перегретом металле из-за пониженной механической прочности получаются рванины и трещины.
...
При перегреве происходит также пережог металла, при котором связь между зернами ослабляется настолько, что он при механической обработке разрушается.. Пережженный металл не восстанавливается путем отжига, поэтому он является окончательным браком.
...
В литературе по печному способу нагрева металла приводятся различные данные, характеризующие потерю металла на угар и окалину (3—6%),
...
Исследования, проведенные М. А. Головневой и И. Ф. Головневым [8], позволяют оценить количественно потери металла на угар и окалину в зависимости от диаметра нагреваемых заготовок, продолжительности пребывания их в печи и от температуры нагрева [37]. По этим данным потери на окалину, и угар составляют 1
...
Одним из наиболее эффективных средств для устранения указанных выше технологических недостатков и снижения окалинообразования, обезуглероживания, перегрева, пережога и неравномерного нагрева является применение электроконтактного и индукционного способов сквозного нагрева во всех случаях, когда это технически и технологически возможно и экономически оправдано (наряду с печами безокислительного нагрева) .
...
нагрева как в нашей стране, так и за рубежом началось в 40-е годы. С тех пор возрастает как их число, так и разнообразие конструктивно-технологических типов и областей применения способа.
...
Основным техническим направлением в развитии конструкции электроконтактных устройств в зарубежной практике является создание многоконтактных зажимных токоподводящих головок однопозиционных установок обособленного нагрева с радиальными и торцовыми контактами
...
В отечественной практике техническое развитие идет в направлении создания многопозиционных электроконтактиых установок обособленного нагрева двух- и трехфазных схем включения нагрузки (нагреваемых заготовок).
...
Существенное развитие в зарубежной практике получили •комбинированные электроконтактные устройства совмещенного нагрева и обработки давлением или формообразования. Это техническое направление получило развитие в нашей стране преимущественно в разработках НИИтракторосельхозмаш (как в виде отдельных агрегатов, установок, автоматов и полуавтоматов, так и. в автоматических линиях изготовления отдельных деталей, узлов и объектов).
...
Развитие установок обособленного электроконтактного нагрева в отрасли тракторного и сельскохозяйственного машиностроения идет по следующим направлениям.
...
В странах Западной Европы и США разработкой электроконтактиых установок занимается ряд крупных фирм, таких, как Brawn Boveri, Bahler Verein, Hasen — Klever, Hateburg, Metals and Confrols In Vereinigten Drahtwerke A. G. Biel и др.
...
В настоящее время в зарубежной практике разработаны и используются в производстве электроконтактные установки мощностью от 2000 до 10 000 кВ-А
...
В отечественной практике электроконтактный нагрев находит преимущественное применение для нагрева заготовок малых и средних поперечных размеров длиной до 1,5—1,6 м, а также штанг больших поперечных размеров и больших длин .для рубки заготовок.
...
Разнообразие конструктивно-технологических типов электроконтактных установок обособленного и комбинированного нагрева наглядно показывает широкие возможности электроконтактного нагрева и свидетельствует о перспективности применения этого способа не только в машиностроении, но и в других ■областях техники.
...
Для заготовок такого типа при условии соотношения параметров (длина нагреваемой зоны и площадь поперечного сечения) электроконтактный нагрев наиболее эффективен как по техническим, так и по экономическим показателяи .
...
При этом но конструктивному устройству нагревательные установки могут различаться в широком диапазоне исполнения, начиная от простых однопозиционных однофазных установок и кончая многопозиционными трехфазными установками большой производительности и мощности.
...
В этом случае электроконтактный способ также технически и экономически эффективен, так как он позволяет оставлять ненагретыми зоны заготовки между нагреваемыми зонами, особенно в тех случаях, когда нагреваемых зон на одной заготовке больше двух.
...
Для нагрева заготовок данного типа целесообразно применять многозональные нагревательные электроконтактные устройства с включением нагреваемых зон последовательно в электрическую вторичную цепь устройства.
...
3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОГО
...
с оттянутыми концами, нагреваемые под навивку цилиндрических спиральных пружин для машин различного типа (автомашин, дорожно-строительных машин, тракторов, комбайнов, железнодорожных вагонов и т. п.).
...
Никакой другой способ нагрева не позволяет автоматизировать операцию нагрева в такой степени, как электроконтактный способ. Причем автоматизацию можно осуществлять как на однопозиционных, так и на многопозиционных установках. В первом случае следует применять перемещающиеся в процессе нагрева зажимные контактные головки, а во втором -перемещать нагреваемые прутки на многопозиционной установке.
...
При нагреве заготовок равномерного поперечного сечения для последующей гибки, осадки или другой операции обработки нагретого конца заготовки, когда требуется большая производительность, найдут применение многопозиционные электроконтактные трехфазные установки.
...
Так как для нагрева заготовок такого типа требуются большие мощности, то и в данном случае перспективны многопозиционные трехфазные электроконтактные установки. Еще более перспективны комбинированные электроконтактные устройства, в которых совмещаются операции рубки и нагрева в одном агрегате.
...
Это обстоятельство пока недостаточно оценено и поэтому не всегда учитывается при решении вопроса о применении соответствующего способа нагрева при создании автоматического производства или линии изготовления отдельных деталей и изделий.'
...
10 Нагрев мерных цилиндрических и прямоугольных заготовок с малым отношением длины-к-тиющади поперечного сечения в торцовых контактах для различного рода операций обработки давлением.
...
щеетвенно индукционный способ нагрева, при котором производительность соответствующего оборудования ограничивается физической природой способа — наплавляемый порошок не-электропроводен и поэтому индукционным током не нагревается, а прогревается за счет теплопроводности основного металла наплавляемого изделия.
...
При электроконтактном нагреве ограничение производительности устройства можно преодолеть путем предварительного нагрева основного металла, на который насыпают порошок наплавляемого сплава.
...
13. В связи с развивающейся механизацией и автоматизацией технологических процессов при производстве как отдельных деталей, так и изделий возрастающее значение в дальнейшем получат многопозиционные электроконтактны'е установки непрерывного "'действия, работающие без выключения тока во вторичной цепи. Такие установки могут выдавать нагретые заготовки или детали практически с любым темпом (начиная от 2—3 с),
...
Технически решить задачу применения электроконтактных установок непрерывного действия можно созданием конструктивных устройств с подвижными зажимными головками и с неподвижными зажимными головками (с шунтированием нагревательных позиций некоторых из них).
...
Успешное применение технологии и оборудования электроконтактного нагрева предполагает не только разработку принципиально новых конструктивных типов электроконтактных нагревательных установок и новых технологических процессов нагрева, но и разработку и применение новых материалов в указанных установках, особенно для контактов, выполняющих функции контактов-штампов.
...
щеетвенно индукционный способ нагрева, при котором производительность соответствующего оборудования ограничивается физической природой способа — наплавляемый порошок не-электропроводен и поэтому индукционным током не нагревается, а прогревается за счет теплопроводности основного металла наплавляемого изделия.
...
При электроконтактном нагреве ограничение производительности устройства можно преодолеть путем предварительного нагрева основного металла, на который насыпают порошок наплавляемого сплава.
...
13. В связи с развивающейся механизацией и автоматизацией технологических процессов при производстве как отдельных деталей, так и изделий возрастающее значение в дальнейшем получат многопозиционные электроконтактны'е установки непрерывного "'действия, работающие без выключения тока во вторичной цепи. Такие установки могут выдавать нагретые заготовки или детали практически с любым темпом (начиная от 2—3 с),
...
Технически решить задачу применения электроконтактных установок непрерывного действия можно созданием конструктивных устройств с подвижными зажимными головками и с неподвижными зажимными головками (с шунтированием нагревательных позиций некоторых из них).
...
Успешное применение технологии и оборудования электроконтактного нагрева предполагает не только разработку принципиально новых конструктивных типов электроконтактных нагревательных установок и новых технологических процессов нагрева, но и разработку и применение новых материалов в указанных установках, особенно для контактов, выполняющих функции контактов-штампов.
...
щеетвенно индукционный способ нагрева, при котором производительность соответствующего оборудования ограничивается физической природой способа — наплавляемый порошок не-электропроводен и поэтому индукционным током не нагревается, а прогревается за счет теплопроводности основного металла наплавляемого изделия.
...
4 Беляковская В. С. Технико-экономический анализ различных способов нагрева кузнечных заготовок. — Кузнечно-штамповочное производство, 1931, № 2.
...
ному теплообмену между деталями тепловых машнн. — Труды института теплоэнергетики АН УССР, 1955, вып. 12.
...
В книге освещены вопросы теории, проектирования и эксплуатации оборудования электроконтактного нагрева металлов для обработки их давлением. Рассмотрены электрокоитактные установки различных конструктивно-технологических групп и электрических схем включения нагрузки в электрическую силовую чепь. Приведена методика расчета характеристик электроконтактиых одно- и многопози-циониых установок и даны аналитические формулы для расчета температурного поля по длине зоны нагрева и под контактами
...
Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием, изготовлением и эксплуатацией оборудования для электрокои-гактиого способа нагрева, а также может быть -полезна студентам вузов.
...

Сварка порошковой проволокой
Сплавы для термопар. Справоч. изд.
Пайка серебряными припоями в пламени газовой горелки
Электроконтактный нагрев металлов
Механизированная сварка корпусных конструкций из алюминиевых сплавов
Трансформаторы для электрической контактной сварки
Технология термической обработки металлов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Электроконтактный нагрев металлов