10.2. Правила пуска и техника безопасности при работе пламенных печей.

Вновь построенные печи, а также печи после холодного ремонта вводят в эксплуатацию только после тщательной проверки. Прежде всего проводят сверку реальной конструкции с технической документацией: по размерам рабочего пространства, толщине кладки, виду огнеупоров и тепловой изоляции, толщине швов кладки.

Затем проверяют качество монтажа, наружных и внутренних металлоконструкций (каркаса, рам, заслонок, конвейеров, роликов и т.д.). Все механизмы, обслуживающие печь, опробывают вначале в холостую, а затем под нагрузкой.

Проверяют соответствие топливных магистралей проекту, наличие и работу предохранительных клапанов, задвижек. Все газопроводы проверяют на плотность опрессовкой.

Подготовку к спуску начинают с сушки борова и разогрева дымовой трубы. Затем производится сушка огнеупорной кладки. Время сушки определяется прекращением испарения влаги из печной кладки. Сушку удобно производить продуктами горения газа, для чего разжигают часть горелок.

Розжиг. Начинают розжиг продувкой газопровода и воздухопровода воздухом. Затем открывается газовая задвижка и подносится к газовому соплу факел или запальник.

При розжиге шиберная заслонка и заслонки на рабочих окнах печи должны быть открыты во избежание взрывов при наличии в печи газовоздушной смеси, которая может попасть в печь из плохо продутых газо- и воздухопроводов. После зажигания газа увеличивают его подачу и затем пускают воздух. Если факел будет устойчивым, то приступают к розжигу других горелок.

После сушки печи производят ее разогрев до рабочего состояния. Скорость разогрева определяется видом огнеупорного материала, толщиной футеровки, температурой. При разогреве печи постепенно увеличивают расход газа и воздуха. Расход газа и воздуха регулируют по виду факела. Коптящий факел указывает на недостаток воздуха для горения, прозрачный – на его избыток.

После достижения заданной температуры печи и настройки газодинамического режима, печь переводят на автоматическое управление и проверяют качество регулирования по температурному полю газов, измеряя ее в нескольких местах рабочего пространства, по полноте сгорания газа и давлению под сводом.

Техника безопасности. Печи относятся к объектам повышенной опасности обслуживания. Обеспечение здоровых и безопасных условий труда обслуживающего персонала регламентируется общегосударственной системой стандартов безопасности труда.

Допустимые санитарные условия в горячих цехах обеспечивают за счет естественной аэрации и дополнительной искусственной вентиляции. Искусственная вентиляция должна обеспечивать 6-8 кратный обмен воздуха в помещении в течение часа. Скорость движения воздуха не должна превышать 0.7 м/с. Обычно ее принимают 0.2-0.3 м/с.

Относительная влажность воздуха должна быть в пределах 40-60%. Температура воздуха должна быть зимой не ниже 14-18^оС, летом 17-28^оС. Температура поверхностей печей, обращенных к рабочему месту не должна быть выше 45^оС. Основными вредными выбросами кузнечно-штамповочных цехов являются жидкие и газообразные.

К жидким относятся смазочные вещества, травильные растворы, отработанные масла и др., к газообразным - , , , оксиды азота. Продукты сгорания могут содержать сажистые частицы, образующие в воздухе трудноосаждаемые аэрозоли. При повышенной концентрации они обладают токсическим и раздражающим действием.

Исходя из оказанного мероприятия по технике безопасности, должны проводится в направлении борьбы с тепловыделением и газовыделением печей, борьбы с травматизмом от окалины и нагретого металла.

Безопасному выполнению работ способствуют следующие мероприятия:

1. Рабочий должен иметь исправные рукавицы, защитную одежду и обувь.

2. Длина рукояток инструмента для манипуляции с заготовками в печи должна быть не менее 2 м.

3.Посадку заготовок в печь не производить “броском”, а оборудовать печь соответствующими приспособлениями – монорельсами, рольгангами.

4. Инструмент должен быть сухим – соприкосновение мокрого инструмента с окалиной и шлаком приводит к небольшому взрыву, сопровождающемуся выбиванием пламени из печи.

5. Не выбрасывать нагретую заготовку на пол цеха, так как при ударе от нее отскакивает и разбрызгивается в разные стороны раскаленная окалина.

6. Должна быть предусмотрена защита от тепловыделения печи: водяная завеса перед открытым окном, устройство теплозащитных экранов перед заслонками.

7. Регулярные экзамены, инструктажи и аттестация персонала, занимающегося изготовлением, наладкой и эксплуатацией газоопасного оборудования.

Вопросы для самоподготовки:

1. Какие материалы применяют для строительства печей?

2. Какие виды печей существуют в настоящее время?

3. Перечислите средства, применяемые для механизации работы печей?

4. Какие устройства применяют для подогрева воздуха и газа?

5. Перечислите правила пуска и техника безопасности при работе пламенных печей

Лекция №11

ЭЛЕКТРОНАГРЕВ МЕТАЛЛА

11.1. Физические основы электронагрева.

При прохождении электрического тока по проводнику электрические разряды сталкиваются с атомами вещества, увеличивают их энергетический потенциал, увеличиваются амплитуда их колебаний, что выражается в повышении температуры.

Количество генерируемой тепловой энергии устанавливается законом Джоуля – Ленца

, (119)

где - сила тока в проводнике;

- электрическое сопротивление проводника;

- время.

При прохождении переменного тока по проводнику плотность его неравномерна: максимальна на поверхности и убывает от поверхности вглубь проводника по закону экспоненты

, (120)

где - плотность тока по поверхности проводника, а/мм²;

- плотность тока на расстоянии z от поверхности;

- магнитная проницаемость материала проводника;

- частота тока, Гц;

- удельное электросопротивление материала проводника;

- расстояние от поверхности.

Тепловая энергия, выделяющаяся при протекании тока, пропорциональна квадрату плотности тока.

Рис. 22.

Учитывая, что выделившееся тепло пропорционально квадрату плотности тока, площадь под кривой пропорциональна теплу, выделившемуся в проводнике.

На графике ординарной отсекается площадь, соответствующая 90% всей площади под кривой, то есть соответствующая 90% выделившейся тепловой энергии. Продленная на графике эта ордината пересекает кривую в точке, соответствующей =0.38, что примерно равно . На оси абсцисс эта ордината отсекает отрезок - эффективную глубину проникновения электрического тока, то есть такой слой проводника, в котором выделяется до 90% тепловой энергии.

При решении уравнения относительно получается его величина.

(121)

(122)

(123)

Таким образом, установлено, что эффективная глубина проникновения переменного электрического тока в проводник зависит от удельного сопротивления проводника, его магнитной проницаемости и частоты электрического тока.

При определении: в Ом м, - в Гц, - через относительную величину магнитной проницаемости материала проводника

, (124)

где - магнитная проницаемость материала проводника, Гн/м;

- магнитная постоянная вакуума, Гн/м.

получается, что

(125)

Это уравнение носит название формулы Штейнметца. Удельное электрическое сопротивление не является постоянной величиной и у металлических материалов с повышением температуры растет.

Относительная магнитная проницаемость, являясь постоянной величиной равной диамагнитных тел (медь), меняет свою величину у ферромагнитных материалов от нескольких сотен единиц при температуре ниже точки Кюри до 1 при температуре выше точки Кюри (768^оС). Следовательно, эффективная глубина проникновения электрического различна для различных материалов и изменяется при изменении температуры для одного и того же материала.

Рассмотрим некоторые примеры.

Глубина проникновения электрического тока в медь при температуре 20^оС, частоте 50 Гц.

1. Электрическое сопротивление

.

2. Относительная магнитная проницаемость

3. Частота тока 50 Гц

Глубина проникновения электрического тока в сталь при температуре 20^оС, частоте тока 50 Гц.

1.

2.

3.

Магнитное поле соленоида.

Если пропустить электрический ток по соленоиду, то внутри его образуется однородное магнитное поле, направленное параллельно оси.

Если внутрь соленоида поместить элемент ферромагнитного вещества, то плотность магнитных силовых линий будет значительно больше в связи с тем, что под действием магнитного поля соленоида ферромагнитное вещество намагничивается и само создает магнитное поле, которое складывается с магнитным полем соленоида.

При прохождении по соленоиду переменного тока напряженность поля и магнитный поток будут периодически меняться с частотой равной частоте тока.

Если внутри соленоида расположить проводник (заготовку), то в нем будут индуктироваться вихревые токи. Если заготовка массивная, то вихревые токи будут короткозамкнутые.

Количество тепла, выделяемое в единицу времени вихревыми токами, пропорционально квадрату частоты изменения магнитного поля.