Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Электрокотактный нагрев титановых сплавов

Электрокотактный нагрев титановых сплавов

01.07.2017

В основу этого способа нагрева положена возможность подключения нагреваемого тела в электрическую цепь. При этом в нем выделяется тепло по закону Джоуля—Ленца:

где Q — количество выделяемого тепла,
I — сила тока,
E — напряжение;
т — время.
При контактном нагреве заготовка как бы включается во вторичную цепь трансформатора, при этом через нее проходит ток большой силы и так как выделяемое тепло в соответствии с формулой (1) пропорционально квадрату силы тока, то она быстро нагревается. Схема подключения нагреваемого объекта приведена на рис 7.

Как уже отмечалось, основными преимуществами этого способа являются
1) высокий к. п. д. (до 93%) и сокращение расхода электроэнергии в 1,5—2 раза по сравнению с нагревом в печах сопротивления;
2) высокая скорость и равномерность нагрева;
3) улучшение санитарно-гигиенических условий труда.
Однако наряду с этими неоспоримыми преимуществами этот метод имеет и недостатки, ограничивающие его применение:
1) сечение нагреваемой заготовки должно быть постоянным;
2) диаметр заготовки из-за резкого увеличения времени нагрева должен быть не больше 150 мм или необходимо использовать установки чрезмерно большой мощности;
3) отношение длины к диаметру должно быть не менее 30:1;
4) недостаточно высокая стойкость контактов, подводящих электроэнергию к нагреваемому изделию.
Быстрый и равномерный нагрев заготовок, предотвращающий значительное окисление и рост зерна, делает этот способ наиболее рациональным при нагреве длинномерных изделий типа прутков и профилей.
Немаловажным условием рационального нагрева титановых сплавов является возможность точно и быстро замерять температуру и надежно ее регулировать. При контактном нагреве могут быть применены различные способы контроля температуры. Открытое расположение нагреваемого объекта позволяет использовать различные типы пирометров (цветовые и фотоэлектрические). Поскольку количество выделяемого тепла пропорционально продолжительности нагрева в соответствии с формулой (1), температуру можно регулировать методом отключения тока во времени.
В настоящее время контактные установки широко применяют как за рубежом, так и в нашей стране для нагрева длинномерных изделий из титановых сплавов. Так, например, американская фирма «Brown-Bovery» выпускает до 12 типоразмеров таких установок. Возможные размеры нагреваемых заготовок по диаметру колеблются от 90 до 130 мм, при этом длина составляет 1500—8000 мм. Все операции (подача, зажим, включение нагрева, контроль температуры и отключение) механизированы. Контроль температуры осуществляется по количеству подаваемой энергии или пирометрами.
B нашей стране наиболее тщательно вопросы создания электроконтактных установок были проработаны на Горьковском автозаводе и в Физико-техническом институте АН Белоруссии. Разработанные там установки нагревают заготовки под деформацию диаметром от 5 до 80 мм при длине до 800 мм.
Существуют установки, позволяющие нагревать и более длинные изделия. Так, например, установка КНМ-22 предназначена для нагрева титановых профилей перед волочением электрокоитактным методом. Особенности этой установки состоят в том, что в ней дважды используется контактный нагрев: в электроконтактном устройстве для непосредственного нагрева профиля и в контактно муфельной печи, которая представляет собой стальную трубу, подогреваемую проходящим током до 850—900° С, окруженную слоем теплоизоляции для поддержания постоянной температуры конца профиля в процессе волочения. Скорость нагрева 25—30 град/с.
Контактные установки имеют довольно простую конструкцию, однако при создании подводящих контактов встречаются значительные трудности. Слабый контакт увеличивает электросопротивление в этом месте, что приводит к перегреву заготовки. Сильный, очень жесткий контакт приводит к тому, что часть тепла отводится контактом от заготовки и температура заготовки в этом месте занижается.
В BHЛCe создана серия электроконтактных установок типа ЭКН. Одна из них (ЭКН-10-1) предназначена для нагрева изделий небольших сечений.
Для обеспечения регламентируемой структуры катаных прутков сплава ВТ3-1 требовалось введение промежуточного нагрева заготовок сечением 44х44 мм перед окончательной прокаткой. При этом существующее печное оборудование не позволяло проводить нагрев заготовок длиной более 1200 мм. Поэтому подкат длиной до 7200 мм приходилось рубить и нагревать в электрической печи сопротивления. Все это, безусловно, снижало производительность труда и уменьшало выход годного металла.
Разработанная установка ЭКН-10-1 исключает операцию рубки промежуточной заготовки и обеспечивает стабильный скоростной нагрев ее, тем самым резко повышая качество готового проката и производительность труда. Ниже приведены технические данные установки ЭКН-10-1:

Приведенные характеристики подтверждают высокую технико-экономическую эффективность установок электроконтактного нагрева.
Несомненный интерес представляет разработанная авторами контактная система (рис. 8), состоящая из одного торцового 3 и двух боковых 1 водоохлаждаемых контактов. Такое конструктивное решение подвода тока позволяет регулировать температуру концов заготовки 2 двумя способами: изменением расстояния боковых контактов от торца заготовки и изменением усилия прижима контактов.
Увеличение расстояния боковых контактов от торца, как и увеличение давления на контакты, приводит к захолаживанию концов, а уменьшение расстояния, как и уменьшение давления, повышает температуру концов заготовки. В частном случае, когда применяется контактный нагрев заготовок под прокатку, оказалось, что некоторый перегрев концов по отношению ко всей заготовке оказывает положительное влияние на улучшение захвата концов калибрами валка.