>>> Перейти на мобильную версию сайта >>>

Профессиональное обучение

Ручная ковка

Контроль температуры нагрева заготовок и регулирование теплового режима

Контроль температуры и регулирование теплового режима нагрева металла имеют большое значение для снижения угара и предотвращения брака при нагреве заготовок. Автоматизация регулирования теплового режима позволяет снизить расход топлива, способствует повышению производительности и облегчению труда нагревальщиков.

Для измерения температуры применяют специальные приборы - пирометры различного тина.

Термоэлектрический пирометр (термопара) представляет собой закрытую с одной стороны трубку 5 (рис. 4.23) из жаропрочного сплава, в которую вставлены изолированные друг от друга фарфоровыми втулками 4 две проволочки 1 и 6 из разных сплавов. Рабочие концы проволочек сваривают друг с другом, образуя ’’горячий спай” 7. Два других конца подключают к чувствительному милливольтметру или (при непрерывной регистрации температуры) самописцу.

Рис. 4.23. Термоэлектрический пирометр:
1, 6 - проволочки, 2 - отверстие в своде или поде печи, 3 - милливольтметр, 4 - фарфоровые втулки, 5 - трубка, 7 - спай

Под действием нагрева в горячем спае возникает электродвижущая сила, измеряемая милливольтметром 3. Для удобства использования шкалу прибора градуируют не в вольтах, а в градусах. В пирометрах, предназначенных для измерения температур до 900 ° С, термопара изготовлена из хромель-алюмелевых проволочек; для измерения температур до 1300 ... 1400 ° С используют платинородиево-платиновую термопару. Пирометр, изготовленный нужной длины, вставляют горячим спаем в рабочую зону печи через отверстие 2 в ее своде или поде.

Оптический пирометр (рис. 4.24) является переносным прибором и предназначен дня периодическом проверки температуры нагреваемого металла. Принцип его действия основан на сравнении цветов нагретого металла и нити лампочки накаливания. При наведении пирометра на заготовку лучи от нагретого металла попадают в объектив 1 и проходят через матовое стекло 6 в окуляр 3 с красным светофильтром. Между матовым стеклом и окуляром установлена лампочка накаливания 2, яркость свечения которой регулируется реостатом 5. Яркость свечения должна быть такой, чтобы цвет нити полностью совпадал с цветом поверхности заготовки, т. е. нить на фоне заготовки должна как бы исчезать. В этот момент стрелка миллиамперметра 4, градуировка шкалы которого выполнена в градусах, покажет температуру нити лампочки, а следовательно,и металла заготовки.

Рис. 4.24. Оптический пирометр:
1 - объектив, 2 - лампочка, 3 - окуляр, 4 - миллиамперметр, 5 - реостат, 6 - матовое стекло

Радиационный пирометр (ардометр) является наиболее современным прибором дня измерения температуры. Конструкция его аналогична конструкции оптического пирометра, но вместо лампочки устанавливается микротермопара. На ней с помощью оптической системы, состоящей из окуляра и объектива, фокусируют лучи от заготовки. Электродвижущая сила, возникающая в горячем спае термопары, регистрируется милливольтмером. Ардометры применяют для измерения температуры от 900 до 1800 °С.

При ручной ковке конструкционных сталей, допускающих деформирование в широком интервале температур, кузнецы определяют степень нагрева металла приближенно на глаз по цвету каления. Для черных металлов цвета каления соответствуют определенным температурам, выраженным в градусах Цельсия (см. ниже); освещение дневное, в тени.

Фотоэлектрическим пирометром (миллископом) измеряют температуру путем сравнения с помощью фотоэлемента интенсивностей излучения нагретого металла и нити эталонной лампы накаливания. Фотоэлектрические пирометры обладают высокими точностью и быстродействием, что позволяет эффективно применять их для контроля температуры в быстропротекающих процессах электроконтактного и индукционного нагрева.

Регулирование теплового режима осуществляется с помощью различных автоматических устройств. Регулируемыми параметрами при нагреве в печах являются следующие: температура рабочей зоны печи и нагреваемого металла; расход топлива; соотношение подач топлива и воздуха; давление газов в рабочей зоне печи; температура воздуха в рекуператорах; температура дымовых газов при входе в рекуператор и на выходе из него. Наилучшие условия автоматического регулирования теплового режима создаются при использовании для нагрева заготовок электронагревательных устройств, так как в них не образуются продукты сгорания, не требуется регулирование соотношения расходов воздуха и топлива и др., а подачу электроэнергии для нагрева заготовок легко регулировать с помощью соответствующей электроаппаратуры.

Контрольные вопросы

1. Какое воздействие на металл оказывает его нагрев до ковочной температуры?
2. Каково вредное влияние окалины и как уменьшить ее образование при нагреве металла?
3. Что такое перегрев и пережог и как предупредить их появление?
4. Почему крупные заготовки, а также заготовки из легированных сталей следует нагревать постепенно, с малой скоростью?
5. В чем опасность быстрого охлаждения крупных заготовок из легированных сталей и как ее предотвращают?
6. Какие нагревательные устройства применяют при ручной ковке?
7. В чем принципиальная разница между электрическими печами и электронагревательными устройствами?
8. Как определяют температуру нагрева заготовок?
9. Что такое КПД нагревательного устройства?
10. Каковы преимущества и недостатки электронагревательных устройств?