Участок термической обработки горячекатанного листа из стали 30ХГСА

2.2.2 Меры безопасности при эксплуатации печи

Эксплуатацию печи производить  в строгом соответствии со следующими документами:

1. ГОСТ 12.2.007.9-93 «Система стандартов безопасности труда. Электропечи. Требования безопасности»;
2. Существующими «Правилами технической эксплуатации и безопасности обслуживания электротехнических установок промышленных предприятий (ПУЭ)»;
3. Действующими по заводу и цеху правилами техники безопасности и производственной санитарии;

При изготовлении составных  частей печи, сборке, монтаже на месте эксплуатации, футеровке, теплоизоляции, пуске – отклонения от рабочей документации не допускаются.

Персонал, обслуживающий  печь, обязан:

1. Знать устройство печи и вспомогательного оборудования;
2. Знать схемы питания печи электроэнергией;
3. Соблюдать температурный режим согласно технологической инструкции;
4. Соблюдать правила техники безопасности при обслуживании электроустановок;
5. Знать правила пользования противопожарными средствами.

По способу защиты человека от поражения электрическим  током электропечи относятся к 01 классу защиты согласно ГОСТ 12.2.007.0 – 75.

При монтаже печи:

1. Пользоваться грузозахватными устройствами в соответствии с нормами и правилами, действующими на заводе и в цехе и обеспечивающими безопасность при проведении монтажных работ;

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

23

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

б) Обеспечить зону монтажа ограждением, исключающим возможность появления людей, не участвующих в монтаже;

в) Работы по монтажу печи производить с соблюдением правил техники безопасности, охраны труда и противопожарной безопасности.

2.2.3 Эксплуатация печи

- Работы должны производиться  в соответствии с требованиями  инструкции по технике безопасности, технологической инструкции, утверждённых  в установленном порядке и  данной инструкцией.

- К обслуживанию печи  допускается рабочий персонал, прошедший  инструктаж по выше указанным  инструкциям и обучение с проверкой  знаний правил работы на электропечах. При допуске к работе производить  инструктаж на рабочем месте,  ПБПРВ – 86.

-Погрузочно – разгрузочные работы проводить согласно «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов».

- Место работы должно  быть хорошо освещено.

- Не допускается эксплуатация  печи и электрооборудования в  неисправном состоянии, а также  без защитных и предохранительных устройств на токоведущих частях – на всех защитных кожухах должны быть выполнены надписи, запрещающие снимать их во время работы печи.

- Печь должна быть  заземлена, сопротивление между  заземляющим зажимом и каждой  доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью должно быть не более 0,1 Ом по ГОСТ 12.2.007.0 – 75.

- Ремонтные работы  необходимо производить только  после полного остывания печи.

- Категорически запрещается  работать при неисправностях  в контрольно-измерительной аппаратуре и печи.

- Запрещается оставлять  без присмотра включенную печь.

- При возникновении  аварийной ситуации электропечь  отключить кнопкой «аварийное  отключение». 

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

24

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

2.2.4 Монтаж, порядок установки печи

Печь устанавливается  в помещении цеха.

Монтажные работы должны выполняться бригадой квалифицированных  рабочих, предварительно ознакомившихся с конструкцией печи и особенностями  её монтажа.

- Монтаж печи вести  в следующем порядке:

1. Установки и монтаж производить согласно чертежам;
2. Выверить по уровню и отвесу вертикальное положение направляющих для колпака и всех составных частей с закреплением их;
3. Выполнить футеровочные работы корпуса и колпака;
4. Выполнить электромонтажные работы согласно электрическим схемам;
5. Выполнить подвод воды для водяного затвора от существующей системы цехового водопровода;
6. Выполнить установку пульта  управления, экрана термоэлектродного провода к контуру защитного заземления, при этом около болтов заземления, должна быть надпись красного цвета «Земля» или знак заземления;
7. Провести контрольную сборку корпуса, муфеля и колпака;
8. Выполнить площадку обслуживания;

к) Проверить исправность терморегулирующих и показывающих приборов (правильность их показаний), работы электроаппаратуры защитного заземления после окончания монтажа и всех подключений, и если все элементы исправны – включить печь на сушку и разогрев.

- Футеровка и теплоизоляция:

1. Футеровку и теплоизоляцию производить согласно чертежам;
2. Все футеровочные материалы должны соответствовать данным, указанным в спецификации чертежа общего вида, отвечать требованиям стандартов;

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

25

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

3. Огнеупорную часть кладки вести на огнеупорном растворе, теплоизоляционную (подовую – «насухо») с тщательной притиркой кирпичей с заполнением вертикальных зазоров между кирпичами порошком из материала кладки. Кладку вести «вперевязку»;
4. Для приготовления шамотно – глиноземистого раствора применять следующий состав сухой массы:

Шамотный порошок 90%, технический  глинозём 10%.

Крупность помола компонентов  ≤ 1мм. Количество растворителя на 1 м³ сухой смеси 200 литров (вода). Жидкое стекло в качестве связующего вещества растворов или набивок в местах, которые могут оказаться под электрическим напряжением применять не допускается.

5. При выполнении футеровки колпака выложить огнеупорную часть кладки «сводом» при помощи кружал и выдержать её в атмосфере цеха не менее 24 часов;
6. Муллитокремнеземистый рулонный материал (каолиновая вата) набивать после сушки футеровки;

- Нагреватели  и  электрочасть:

1. Монтаж, эксплуатацию, техническое обслуживание и технологию ремонта нагревателей производить согласно «Правил технической эксплуатации и безопасности и обслуживания электротехнических установок промышленных предприятий (ПУЭ)»;
2. После завершения кладки печь выдерживать 48 часов для естественной сушки;
3. Затем провести разогрев печи без металла по температурному режиму согласно технологической инструкции.

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

26

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

2.2.5 Подготовка к работе

 При первичном включении  печи или после капитального  ремонта, а также после отключения  печи более чем на двое суток:

1. осмотреть печь, убедиться в правильности соединения нагревательных элементов и в плотности контактных соединений;
2. проверить, не касаются ли токоведущие части кожуха печи;
3. проверить надёжность заземления;
4. проверить наличие смазки в трущихся частях механизмов;
5. проверить работу приборов теплового контроля, электроаппаратуры;
6. проверить уровень воды в водяном затворе, при необходимости – добавить;
7. проверить наличие противопожарных средств.

После соблюдения указанных  требований печь можно включать на разогрев.

2.2.6 Техническое обслуживание

Для обеспечения длительной безаварийной работы электропечи необходимо:

- соблюдать правила  эксплуатации и проводить своевременное техническое обслуживание;

- следить за работой  приборов теплового контроля, не  допуская превышения температуры в электропечи;

- листы, подвергаемые термообработке, должны быть сухими и чистыми;

- не допускать превышения  массы садки, указанной в паспорте;

При периодическом техническом обслуживании:

1. один раз в десять дней с помощью контрольного термопреоброзователя производить проверку показаний рабочей температуры;
2. один раз в десять дней проводить осмотр контактных соединений токоведущих частей. Контакты должны быть чистыми, неокисленными, при необходимости зачистить и подтянуть их;

–

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

27

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

в) проверять сопротивление нагревателей электропечи один раз в полгода. При изменении сопротивления более, чем на 20% от номинального, заменить нагреватель новым;

г)  проверять сопротивление заземления электропечи и электрооборудования один раз в год;

д)  один раз в год производить проверку футеровки;

е) следить за состоянием окраски электропечи – наружные поверхности окрашивать алюминиевой краской не реже одного раза в год.

Периодические проверки и специальные испытания приборов теплового контроля проводить в установленные сроки.

Проверять герметичность соединений, исправность контрольно – измерительных приборов подвода и отвода воды.

2.3  Расчет потребного  количества оборудования по нормированному  времени

Загрузочная ведомость по выбранному типу оборудования представлена в таблице 8:

Таблица 8 – Загрузочная  ведомость по выбранному типу оборудования

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

28

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Учитывая трехсменный  режим работы печи действительный фонд времени работы оборудования рассчитывается по формуле:

                                                   ,                                                       (1)

где - номинальный фонд рабочего времени, ч;

      - коэффициент использования оборудования

                                          ,                                               (2)

где  - число дней в году;

       - планируемое время простоя на ремонт оборудования;

       - длительность смены, ч;

       - количество смен.

 ч

 ч

Время работы печи для выполнения годовой программы:

                                                   ,                                                     (3)

где  ГП – годовая программа, Т;

       П – часовая производительность, кг/ч.

 ч

Расчетное количество оборудования:

                                                    ,                                                       (4)

 шт.

Принимаем 2 агрегата на участок.

Коэффициент загрузки оборудования:

                                              ,                                                (5)

где - принятое количество оборудования, шт.

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

29

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

2.4  Расчет времени  нагрева металла

В электрических печах  без искусственной циркуляции воздуха  основным видом теплообмена определяющим нагрев изделий является теплообмен лучеиспусканием. Конвективный теплообмен в результате свободного движения воздуха около поверхности нагреваемого изделия имеет небольшую интенсивность и коэффициент теплоотдачи конвекций в нагревательной камере печей сопротивления с t-й > 700°C 10…15 Вт/(м^2.к).

Температуру внутренней поверхности  футеровки принимаем постоянной:

t_печ. = t_изд.+50°C = 740 + 50°C = 790 °C

Суммарный коэффициент теплоотдачи  к металлу:

                                                    ,                                                      (6)

(Вт/(м^2.к)

                         ,                           (7)

Приведенный коэффициент  излучения:

                                               ,                                              (8)

где    С_о=5,67 (Вт/(м^2.к⁴)) – константа излучения абсолютно черного тела;

     - степень черноты нагреваемого металла;

- степень черноты кладки печи;

-  тепловоспринимающая поверхность нагреваемого металла, м²;

-  поверхность нагревательной камеры печи, м².

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

30

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Найдем тепловоспринимающую поверхность  нагреваемого металла:

 м²

Теплоотдающая поверхность печи:  В=1200,  L=1800,  Н=1100

 м²

                                                                                          0,750

                                                                                         0,825

                                       0,525

Рисунок 5 – Пакет листов

Степени черноты поверхностей:

;                           [7]

 Вт/(м^2.к⁴)

Вт/(м^2.к)  [7]

Вт/(м^2.к)

Критерий Био:

                                                          ,                                                   (9)

S = 0,05 м – прогреваемая толщина тела.

Для пакета листов определяем эффективную  теплопроводность ( ):

                                                     ,                                        (10)

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

31

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

где  п – число листов;

       - толщина листов, м;

       - коэффициент теплопроводности металла листов, Вт/(м^.к);

       (n-1) – количество газовых прослоек между листами;

       - толщина газовой прослойки, м;

        - коэффициент теплопроводности газовой прослойки, Вт/(м^.к).

Коэффициент теплопроводности газовой прослойки:

                                                 ,                                                   (11)

где  - коэффициент теплопроводности газа, находящегося в зазорах между листами, (Вт/(м^.к)).

, Вт/(м^.к)

;        - степень черноты листов.

 (воздуха) при 740°C = 0,0804 Вт/(м^.к)

= 25 Вт/(м^.к) при 100°C         [7]

 Вт/(м^.к)

         теплотехнически массивное тело

Температурный критерий (относительная температура):

Находим критерий Фурье  по номограмме   F_о = 6,7

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

32

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Коэффициент температуропроводности:

                                                            ,                                                        (12)

где  С_р = 0,469 кДж/(кгּград)   [7]

       8200  кг/м³;  

 м²/сек

Время нагрева:

                                                         ,                                                     (13)

2577 сек = 0,7 ч

2.5  Тепловой расчет печи

Тепловой расчет печи сводится к составлению теплового  баланса, который представляет собой уравнение, связывающее приход и расход тепла.

Приход тепла:

                                                           ,                                                  (14)

где  - расчетная мощность печи

                                                         ,                                               (15)

где К – коэффициент запаса мощности, принимаемых в пределах К = 1,3…1,5 для печей мощностью 100…300 кВт.

- общий расход теплоты, кВт.

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

33

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Задавая К = 1,3 при = 150 кВт

= 150/1,5 = 100 кВт

т.е. 100 кВт

Расход тепла:

                                                   ,                                          (16)

а)  Расход тепла на нагрев металла  в печи

                                      , Вт                                      (17)

где  G = 220 – масса изделий, кг;

        τ_Н  – время нагрева С;

       С_М – средняя теплоемкость металла в интервале температур от t_МН  до t_МК, Дж/кг·К;

       С_М = 0,582 Дж/кг·К  [7]

 кВт

б) Потери тепла теплопроводностью через кладку:

                                                  ,                                      (18)

Размеры рабочего пространства, мм:

В = 1200

L = 1800

Н = 1100

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

34

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Толщина футеровки, мм:

Стены: S1 = 230

           S2 = 230

Свод:  S3 = 300

Под:    S4 = 690

Принимаем футеровку:

Свод печи: шамот класса А (ША) – 0,3 м;

Под печи: шамот класса А (ША), шамот полновесный – 0,69 м;

Стены двухслойные: огнеупорный слой - шамот полновесный – 0,23 м и теплоизоляционный слой - шамот класса А (ША) – 0,4-0,23 м.

Потери тепла в результате теплопроводности через свод, под и стены печи определяются по уравнению:

                      (19)

где  t_п = 790°C – температура рабочего пространства печи;

       t_о = 20°C – температура окружающего воздуха;

       S₁, S₂,… S_п – толщина отдельных слоев кладки, м;

       λ₁, λ₂,…λ_п,- коэффициенты теплопроводности слоев кладки, Вт/м·К;

       F₁, F₂,…F_п,- средние расчетные поверхности слоев кладки, м²;

       αb = 12 Вт/м²·К – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности кладки печи в окружающую среду;

       F_нар - наружная поверхность кладки, м².

По условию размеры внутреннего пространства печи:  высота Н = 1,1 м; длина L = 1,8 м; ширина В = 1,2 м.

Для свода печи в соответствии с рисунком 8:

Площадь внутренней поверхности:

F_св.вн,= L·В = 1,8·1,2 = 2,16 м²

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

35

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

                                                          F_св.вн,                      F_{1 .вн},

                           460                          1200                             460

Рисунок 6 – Сечение свода печи

Площадь наружной поверхности:

F_свнар.=(В+(S₁ +S₁)·2)·(L+(S₁ +S₁)·2)

F_св.нар.=(1,2+(0,23+0,23)·2)·(1,8+(0,23+0,23)·2) = 5,77 м²

Средняя площадь свода печи:

  м²

Для пода печи, в соответствии с рисунком 7:

Площадь внутренней поверхности:

F_п.вн,= L·В = 1,8·1,2 = 2,16 м²

F_п.нар,= (1,2 + 0,460 · 2)·(1,8 + 0,460 · 2) = 5,77 м²

Площадь поверхности  между слоями:

F_{1, 2 П} = (1,2 + 0,460)· (1,8 + 0,460) = 3,75 м²

Средняя площадь первого  слоя пода F_{1 П} , м²:

 м²

Средняя площадь второго  слоя пода:

 м²

150105.2011.023.00.ПЗ

Лист

36

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата