Изучение конструкции нагревательных печей и исследование процесса нагрева термически массивных и тонких тел: Методические указания к лабораторной работе № 3 по курсу "Теплотехника"

 Министерство образования Российской Федерации

Комсомольский-на-Амуре государственный технический

университет

    Кафедра " Машины и технология литейного производства "

           ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ  ПЕЧЕЙ

           И ИССЛЕДОВАНИЕ  ПРОЦЕССА НАГРЕВА ТЕРМИЧЕСКИ    МАССИВНЫХ И ТОНКИХ ТЕЛ

        Методические указания к лабораторной работе 3

             по курсу “Теплотехника”

Комсомольск-на-Амуре 2006

УДК 621.745.5:669.1

Изучение конструкции нагревательных печей и исследования процесса нагрева термически массивных и тонких тел:  Методические указания к лабораторной работе 3 /  Сост. Б.М. Соболев. -  Комсомольск-на-Амуре:  Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т, 2006. - 14 с.

Приводятся сведения о конструкции и работе электрических нагревательных печей, методика определения времени нагрева изделий экспериментальным и расчетным методами для массивных и тонких тел.

Предназначена для студентов специальностей 150106, 150101 дневной и заочной форм обучения.

Печатается по постановлению редакционно-издательского совета  Комсомольского-на-Амуре  государственного   технического университета.

Согласовано с отделом стандартизации.

Цель работы: изучить конструкцию и работу электрических нагревательных печей; определить экспериментально и расчетным путем время нагрева  образца до заданной температуры.

            1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Электрические печи широко применяют в машиностроении для нагрева изделий из металлов и сплавов с целью их термической обработки. Каждый вид термической обработки характеризуется режимом нагрева, который включает в себя  температуру нагрева, скорость нагрева, время нагрева до заданной температуры, время выдержки для выравнивания температуры центра и поверхности, способ охлаждения. По технологическому принципу  нагревательные печи делят на печи для нагрева под пластическую деформацию (прокатку, ковку) для закалки, отпуска, отжига, нормализации и др.

Существуют следующие способы термообработки:

- закалка, изотермический и высокотемпературный отжиг, гомогенизация (температура нагрева изделий при термообработке отливок из чугуна и стали, составляет 950…1180 0С);

- высокотемпературный отпуск, рекристаллизационный отжиг, нормализация (700…900 0С);

- изотермическая выдержка и низкотемпературный отпуск (для чугуна и стали 450…500 0С).

По принципу работы различают печи периодического и непрерывного действия. В зависимости от температуры в печах  преобладает перенос тепла излучением (выше 700 0С) или конвекцией (ниже 700 0С). В реальных технологических процессах в печах существует смешанный теплообмен. Особенностью работы нагревательных печей является то, что заготовки в печах должны нагреваться равномерно, и чтобы не было местных перегревов и пережогов температура в печи не должна превышать конечную температуру более, чем на 50…70 0С. За температуру нагрева заготовки  принимается температура ее поверхности.

По способу загрузки печей и транспортирования заготовок в них термические печи разделяют на камерные и проходные. В камерных печах заготовки загружаются на выкатную подину и в процессе нагрева остаются неподвижными. В проходных печах заготовки проходят через всю печь от окна загрузки до окна выгрузки на специальных поддонах. Камерные печи характеризуются периодическим режимом работы и переменным во времени  температурным режимом.

Нагревательные элементы для электрических термических печей изготавливают из металлических сплавов, металлокерамики и в отдельных случаях из графита. Металлические нагревательные элементы  изготавливают из сплавов типа  нихром (0Х23Ю5А, Х20Н80Т), жароупорной стали и других материалов, способных выдерживать длительное время рабочую температуру нагревателей 1100…1200 0С. Металлокерамические нагревательные элементы изготавливают в основном из  карбида кремния (SiC) и дисилицид молибдена(MoSi2). Максимально допустимая рабочая температура нагревателей из дисилицид молибдена (MoSi2) составляет 1700 0С. При температуре выше 1000 0С в окислительной атмосфере нагреватели из дисилицид молибдена покрываются защитной пленкой из SiO2 , не взаимодействующего в дальнейшем с внешней окислительной средой. Рациональный нижний предел использования нагревателей из MoSi2 составляет 1400…1450 0С. Карборундовые нагревательные элементы (SiC и т.п.) рекомендуется  /1/ применять при температуре печи не выше 1400 0С. Температура нагревателей при этом не превышает 1450…1500 0С.