4.3. Определение величины единовременной садки, емкости печи

4.3.1. Камерные печи периодического действия

Величина единовременной садки (емкости печи) определяется исходя из размеров пода (ширины и длины), размеров обрабатываемых деталей. Для этого производится укладка деталей на под печи (составляется эскиз расположения деталей на поду или вычерчивается план печи с лежащими деталями) с зазором 10-15 мм для мелких и 100-300 мм для крупных изделий. Можно принимать отношение площади, занятой изделиями, к общей площади пода как 07-09.

4.3.2. Большегрузные печи с выкатным подом

По данным учебника [1] нормы нагрузки на под следующие: отливки – 800-100 кг/м² площади пода, проката или поковки – 1500-2000 кг/м² площади пода.

В современных печах с усиленным строением пода нормы нагрузки достигают 4000-4000 кг/м² - [13], например, если имеется печь с подом 2·3 = 6 м², то величина садки (или емкость печи) по прокату может быть

С = (1500 – 200) ·6 = 9000-12000 кг

Эскизная проверка получаемых габаритов садки производится так же, как и в предыдущем случае, но не только по площади пода, но и по высоте печи. При этом расстояние от свода до верха садки должно быть не менее 400-600 мм.

В печи непрерывного действия в толкательных печах рекомендуется эскизировать расположение изделий на поддоне.

Можно принимать, что вес поддона составляет 40-50 % от веса загружаемых на него деталей. В этом случае емкость печи (величина садки) равна

G = G' · N, кг

где G' – масса деталей на одном поддоне, кг;

N – число поддонов в печи.

В конвейерных печах эскизирование рационально делать на один погонный метр длины пода. В этом случае:

G = G' · L, кг

где G' – нагрузка на один погонный метр конвейера;

L – длина рабочего пространства печи, м.

4.3.3. Шахтные печи

Изделия (валы, трубы) загружаются в печь на специальном приспособлении – подвеска (1). Величина садки определяется эскизированием по горизонтальному разрезу печи.

Детали следует размещать в один или несколько рядов с расстоянием между ними 0,5-1,0 диаметра изделия и с зазором между поверхностью изделия и стенкой печи 50-250 мм (рис.3).

Рис.3 Размещение деталей в печи

5. Определение размеров печи

Расчет внутренних размеров печи начинают с составления эскиза расположения деталей на поду печи.

5.1. Определяем количество деталей, одновременно находящихся в печи

P – производительность печи, кг/ч;

τ_n – время процесса, ч.;

G – масса детали, кг.

5.2. Выполняем эскиз расположения деталей на поду печи, определяя полезную и общую площадь рабочего пространства.

КИП = S _пол / S _общ = 0,7-0,9

Термические печи, применяемые в машиностроении, типизированы. Размеры рабочего пространства (длина, ширина, высота) всех топливных и электрических печей должна после расчета округляться до следующих значений: 100, 120, 180, 200, 250, 320, 400, 500, 600, 800, 1000, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000 и т.д.

5.3. Расчет габаритов печи и толщины кладки

При сооружении печей применяют особые материалы, предназначенные для работы при высоких температурах в условиях воздействия расплавленных металлов, шлаков и активных газов – это термические материалы, огнеупоры и теплоизоляторы. К ним предъявляются следующие требования:

1. Высокая огнеупорность.

2. Небольшая степень деформации при высоких температурах.

3. Высокая шлакоустойчивость.

4. Хорошая термическая стойкость.

5. Хорошее сопротивление истиранию и удару.

6. Хорошее сопротивление воздействию печной атмосферы.

7. Низкая теплопроводность.

8. Низкая стоимость.

Обычно печь футерует двумя-тремя материалами: первый слой – огнеупор, второй и третий – теплоизоляция. Это позволяет уменьшить размеры футеровки, сохраняя высокими рабочие свойства и удешевить футеровку.

Таблица 2

Толщина футеровки в зависимости от температуры рабочего пространства печи (7)

Температура печи, °С	Толщина огнеупорного слоя, мм	Толщина теплоизоляционного слоя, мм
600 - 800	113/115/	200 - 250
800 - 1000	113/115/	250 - 300
1000 - 1200	113/115/	300 - 350
1200 - 1400	226/230/	300 - 350

Температурные расширения в кладке компенсируются наличием температурных швов.

Материал футеровки обычно выбирают в зависимости от вида обогрева печи (электрический или газовый) и температуры печи. В ванных печах следует предусмотреть опасность химических реакций между подиной и стенами, и расплавленным металлом и шлаками.

Теплофизические характеристики основных огнеупорных и теплоизоляционных материалов (6) рассмотрены в приложении XI, стр.366 – 368.

Подобрав по таблице материалы футеровки, следует составить соответствующие таблицы, согласовав их с ГОСТ на материалы. Возможен вариант когда свод, под, стены печи выкладываются из различных материалов. При этом принцип подбора сохраняется.

Расчет габаритных размеров печи

Составляем эскиз кладки печи, рассчитываем габаритные размеры.

а – толщина теплоизоляционного слоя боковой стенки, мм

б - толщина огнеупорного

слоя боковой стенки, мм

с - толщина огнеупорного

слоя пода, мм

d - толщина теплоизоляционного слоя, мм

т – толщина теплоизоляционного слоя свода, мм

к - толщина огнеупорного слоя свода, мм

В _общ – ширина общая рабочего пространства печи, мм

h – высота рабочего пространства печи, мм

f – подъем свода (стрела прогиба), мм

В _габ – габаритная ширина печи, мм

L _габ – габаритная длина печи, мм

Р _габ – габаритная высота печи, мм