Интенсификация режимов предварительной термической обработки поковок
Анализ продолжительности отдельных режимов предварительной термической обработки показывает, что значительная доля (иногда свыше 20 % от общей продолжительности режима) приходится на окончательное охлаждение вследствие того, что фактические скорости охлаждения садок на этом этапе ниже допускаемых
технологией. Применение трансбордерных линий с охладительными камерами и создание печных агрегатов с малой тепловой инерцией позволяют устранить указанный недостаток.
Авторами была исследована возможность интенсификации окончательного охлаждения поковок в процессе.
Изменение температуры поверхности поковок и показаний печных термопар в процессе окончательного охлаждения:
садки массой 260 т (а )и 220 т (б); цифрами обозначены номера гибких термопар; Л — начало подачи воздуха через горелки; Б — полностью открыли шибер; В — увеличение подачи воздуха; Г — начало выкатывания пода каждый час на 10 мин; Д — охлаждение двух поковок на воздухе; X — показания печных термопар; О — показания гибких термопар их первичной термообработки В традиционных.
Масса садки составляла гибких хромель-алюмелевых термопар плотно прижимали к поверхности контрольных поковок с помощью приваренных пластин толщиной 1,0 мм. Холодные концы термопар через многоточечный переключатель подключали к регистрирующему прибору КСП-3. Контрольные поковки с термопарами (на первой садке 17 термопар, на второй — девять) располагали в разных местах по длине, ширине и высоте садки. На боковых поковках термопары располагали как напротив горелок, так и между ними, высотой 500 и 200 мм между ярусами по высоте в соответствии с требованиями действующей технологической инструкции.
Окончательное охлаждение с температуры 640 ... 660 °С до 400 °С на первой садке проходило со скоростью ^ 30 °С/ч, затем до 100 °С—^ 15°С/ч. На второй садке— ^ 40 и 20 °С/ч соответственно.
На рисунке показаны температурные поля двух садок в процессе окончательного охлаждения.
Первоначально охлаждение проводили, уменьшая подачу газа. После полного прекращения подачи газа через горелки воздух подавали с таким расчетом, чтобы скорость охлаждения по боковым печным термопарам не превышала технологической. При этих условиях фактические скорости охлаждения поверхности металла во всех точках садок ниже заданных. Так, максимальная скорость охлаждения металла для первой садки до 400 °С не превышает 25 °С/ч и 15 °С/ч ниже 400 °С, для второй садки в тех же интервалах температур не более 25 и 10°С/ч соответственно. Местных переохлаждений металла против горелок не обнаружено.
Дополнительное еже-часовое выкатывание подины на 10 мин (что допускается принятой технологией) с температуры по печным термопарам 300... 375°С (рисунок, б) в начальный момент обеспечивает максимальную скорость охлаждения поверхности металла до 20 ... 30°С/ч, затем — не выше 15°С/ч. Дальнейшие дополнительные приемы (при открытие шибера, крышки) с температуры 205... 235 °С обеспечивают скорость охлаждения поверхности металла не выше 15°С/ч.
Особенно медленное охлаждение садок в промышленных условиях наблюдается с температуры 200 ... 150 °С. Поэтому две контрольные поковки сечением 350X500 и 650 мм с гибкими термопарами (при показаниях печных термопар около 150 °С) были выгружены на пролет, где и проводили их дальнейшее охлаждение (см. рисунок б). Контроль температуры поверхности поковок показал, что максимальное снижение температуры (20 °С) наблюдается за первый час после снятия с подины, в дальнейшем — не превышает 10°С/ч. Полученные в этом эксперименте данные подтверждают возможность применяемого на некоторых заводах охлаждения в летний период времени определенного вида поковок из вакуумированных сталей с температуры 150 °С на пролете в местах, защищенных от сквозняков. Выводы.
1. Окончательное охлаждение с регламентированными скоростями промышленных садок поковок в процессе их отжига можно интенсифицировать путем подачи воздуха через горелки.
2. Подача воздуха через горелки на этой стадии должна производиться в таком количестве, чтобы скорость
охлаждения по стационарным печным термопарам не превышала заданных технологией. В этом случае фактические скорости охлаждения поверхности металла ниже заданных, а протяженность окончательного охлаждения сокращается на 15 ... 25 ч (в зависимости от массы садки, размера поковок, времени года, компоновки садки и т. д.).