www.mexanik.ru

ВВЕДЕНИЕ

Производство стальных поковок, изготовляемых ковкой на прессах, и особенно крупных поковок, быстро развивается в связи с ростом потребностей тяжелого, транспортного и энергетического машиностроения, включая ядерную технику и судостроение. Увеличение единичной мощности агрегатов, возрастание нагрузок и, как следствие, повышение напряжений в основных деталях и узлах машин диктуют все большую необходимость создания высококачественных поковок. Непрерывно возрастает количество поковок, изготовляемых из слитков массой 100—250 т, осваивается выпуск уникальных поковок из слитков массой 300 и 400 т, разрабатывается технология изготовления поковок из слитков массой 500 т. Поэтому создание и освоение прогрессивной технологии производства крупных поковок является весьма актуальной задачей.

Процесс изготовления прессовых поковок состоит из совокупности тепловых и технологических (деформационных, термических и т. п.) операций, причем, в известном смысле, первые являются основой для осуществления вторых, поскольку энергетика технологического процесса является необходимым условием его протекания. Тепловые режимы слитков и поковок существенно влияют на качество продукции и производительность оборудования, занимая основную долю времени в общей продолжительности производственного цикла. Кроме того, тепловые процессы по своей физической природе гораздо более инерционны, нежели технологические, и труднее поддаются форсированию.

Характерной особенностью современного этапа развития технологии ковки слитков на прессах является возрастающее значение исследования теплового состояния металла, что, в частности, связано с освоением новых методов решения задач теории обработки металлов давлением с использованием пластически неоднородной среды в качестве модели реального металла поковки. С учетом термозонального фактора формируются исходные данные для управления напряженнодеформированным состоянием металла поковки на основе реального неоднородного температурного поля и соответствующей пластической неоднородности. Таким образом, все более возрастает необходимость создания соответствующего теплотехнического обеспечения для разработки новых технологических деформационных процессов. Такие же задачи стоят и на других не менее ответственных смежных стадиях кузнечнопрессового производства: при изготовлении массивных слитков и проведении режимов термической обработки поковок.

Развитие производства поковок неразрывно связано с усовершенствованием технологии и средств тепловой обработки, причем энергетическая сторона производства занимает все более важное место. На предприятиях тяжелого машиностроения в кузнечнопрессовых цехах потребляется до 30 % общего расхода топлива и долгосрочные прогнозы указывают на устойчивую тенденцию увеличения доли стоимости энергии в себестоимости продукции. Существующая кузнечнопрессовая теплотехнология содержит большие резервы экономии энергоресурсов. В то же время уровень энергозатрат на современном этапе развития техники становится все более обобщающим критерием эффективности экономики. В связи с этим заметно возрастает актуальность экономии топлива и повышения общей энерготехнологической эффективности производства прессовых поковок, что практически достижимо лишь в комплексной постановке путем усовершенствования технологии тепловой обработки, применения новых конструкций печей и автоматизации тепловых процессов.

В существующих, реконструируемых и проектируемых новых кузнечнопрессовых цехах (КПЦ) достижение стабильных техникоэкономических показателей высокого уровня связано с автоматизацией и оптимизацией тепловых режимов, а также с применением современных методов планирования и управления работой печных участков, что в целом объединяется понятием АСУ нагревом металла в КПЦ. Автоматизация тепловых процессов является фундаментальным техническим обеспечением практически всех способов усовершенствования средств и технологии тепловой обработки. Без этого не может быть достигнуто осуществление технологических процессов, требующих высокой точности, повышение производительности печей и сокращение удельных расходов топлива. Оптимальные режимы тепловой обработки и эффективное управление загрузкой печей могут быть осуществлены только при комплексной автоматизации печных участков, т. е. в рамках создания АСУ.

Для ускорения темпов реконструкции существующих и строительства новых кузнечнопрессовых цехов, освоения новых марок сталей, технологических процессов и видов продукции, повышения точности и экономичности обработки, внедрения автоматизированных ковочных комплексов и развития работ по созданию АСУ необходима разработка высокоэффективных тепловых режимов, обеспечивающих условия для интенсификации, энергосбережения и оптимизации производственных процессов. В связи с этим возникает задача комплексного усовершенствования средств и технoлогии тепловой обработки, техническое состояние и уровень которых не отвечают современным требованиям достижения высоких техникоэкономических показателей качества, производительности и удельных затрат топлива. Таким образом, возникает проблема технического перевооружения, которая носит системный характер.

Технология тепловой обработки (режимы нагрева и охлаждения металла), печное оборудование и управление тепловыми режимами, будучи тесно связанными между собой и взаимообусловленными, образуют в кузнечнопрессовом производстве подсистему в виде теплотехнологического комплекса. Главной целью развития и усовершенствования этой подсистемы на современном этапе является резкое возрастание энерготехнологической эффективности тепловых режимов за счет повышения точности тепловой обработки, сокращения топливопотребления печами и снижения затрат труда, а интенсификация, оптимизация и автоматизация служат основными средствами достижения теплотехнологии высокого уровня. Комплексность целей и средств развития кузнечнопрессовой теплотехнологии составляют основу стратегии ее технического перевооружения качественно новыми и экономически интенсивными средствами.

Исходя из этих принципов построено содержание данной книги и принята ее структура. Сначала представлены теплотехнические особенности кузнечнопрессового производства, на базе комплексного рассмотрения которых формулируются общие предпосылки технического перевооружения средств и технологии тепловой обработки. Далее излагаются методы исследования тепловых режимов, при помощи которых должны разрабатываться способы усовершенствования теплотехнологии и создаваться научнотехническое обеспечение программ ее перевооружения. Затем последовательно рассматриваются основные режимы нагрева и охлаждения металла, способы их интенсификации и повышения энерготехнологической эффективности, а также тепловая работа печей и способы ее усовершенствования. Отдельными разделами представлены ключевые вопросы современной теплотехнологии: повышение эффективности топливопотребления печными участками и управление тепловыми режимами. Завершает книгу глава, в которой все предыдущие разделы рассматриваются обобщенно в качестве содержания и методов реализации технического перевооружения средств и технологии тепловой обработки и достижения на этой основе автоматизированной теплотехнологии высокого уровня.

Обычно в литературе перечисленные вопросы рассматриваются раздельно, хотя применительно к кузнечнопрессовому производству большинство из них не представлено вовсе. Однако, если исходить из того, что программами технического перевооружения должны решаться стратегические задачи усовершенствования.

производства, то тогда системная постановка, по мнению автора, становится обязательной, поскольку является единственно эффективной в достаточной степени. Таким образом, данная книга представляет собой попытку разработки общих принципов и методов интенсивного развития теплотехнологии кузнечнопрессового производства, что является по существу новой темой. Сообразно этому принят концептуальный характер изложения материала, преимущественно на уровне понятий. Заинтересованный читатель в других книгах найдет более детальные и нужные ему сведения по теории теплообмена, нагреву металла, методам совершенствования тепловой работы и автоматизации печей. Строгий и полный анализ этих проблем требует применения различных специальных методов, которые невозможно изложить в одной книге. Главное назначение настоящего издания — облегчить овладение на практике комплексом методов и средств технического перевооружения кузнечнопрессовой теплотехнологии.

Назад, на страницу описания