Практические+занятия+Ковка

Разработка
технологического
процесса
изготовления
поковок
свободной ковкой
Включает следующие этапы:
1. Составление чертежа поковки;
2. Расчёт размеров и веса заготовки;
3. Выбор кузнечных операций и установление их последовательности с указанием
необходимого основного и вспомогательного инструмента и приспособлений;
4. Выбор печи для нагрева;
5. Установление режимов нагрева, охлаждения, а также (если необходимо)
промежуточной термической обработки;
6. Выбор кузнечного оборудования и его мощности;
7. Определение состава бригады и норм выработки.
Составление чертежа поковки
Разработка технологического процесса начинается с составления чертежа поковки
на основании чертежа готовой детали. Для этой цели согласно ГОСТ 7062 – 90, или ГОСТ
7829 – 70 выбираются припуски, допуски и принимаются, если требуются, напуски.
Рисунок 1 – Пример составления чертежа поковки роторного вала с пазами для ковки на
прессе
1
a – схема распределения припуска и допуска; П – припуск; Δ – допуск; D – номинальный
размер детали; D1 – номинальный размер поковки;

– отклонение от номинального
2
размера поковки; б – чертёж роторного вала с пазами; в – чертёж поковки роторного вала;
г – расчёт и определение припусков
Припуск – предусмотренное превышение размеров поковки против номинальных
размеров детали, обеспечивающее после обработки резанием требуемые чертежом
размеры детали и чистоту её поверхности (рисунок 1а). Размеры припусков определяются
размером и весом детали, чистотой поверхности поковки, допускаемой глубиной
обезуглероженного слоя, возможностью смещения осей, допускаемой разностенностью и
требованием к чистоте поверхности детали после обработки резанием.
Размеры готовой детали, увеличенные с каждой стороны на величину назначенного
припуска для обработки, являются номинальными размерами поковки. Эти размеры
проставляются над размерными линиями поковки, а под ними в скобках проставляются
чистовые размеры детали. Однако в процессе ковки даже при самой тщательной работе и
высокой квалификации кузнеца номинальные размеры поковок будут отклоняться в ту
или иную сторону. Чтобы ограничить эти неточности, устанавливается величина так
называемых допускаемых отклонений – допуски на кузнечную обработку.
Допуск – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами
поковки (рисунок 1а). Допускаемые отклонения могут быть верхними, т. е. плюсовыми, и
нижними, т. е. минусовыми. Величина допускаемого отклонения от номинального размера
в сторону увеличения проставляется в чертеже со знаком плюс ( + ), а в сторону
уменьшения – со знаком минус ( – ). Назначение припусков и допускаемых отклонений
производится по ГОСТ 7829 – 70 для изготовляемых свободной ковкой на молотах
поковок из углеродистых и легированных сталей, и по ГОСТ 7062 – 90 для изготовляемых
свободной ковкой на прессах поковок из углеродистых и легированных сталей.
При изготовлении сложных деталей иногда приходится вводить упрощение
конфигурации поковки с некоторым местным увеличением припуска, которое называется
напуском. В напуски входят трудно выполнимые выступы, выемки, сквозные и
несквозные отверстия, если их выполнение в поковке невозможно или нерентабельно.
Напуск – увеличение припуска, упрощающее конфигурацию поковки ввиду
невозможности или нерентабельности изготовления поковки по контуру детали (рисунок
1 в).
Припуски и допуски зависят от размеров поковки, её конфигурации, материала и
рода заготовки (слиток, прокат), от способа обработки давлением и типа оборудования,
2
применяемого для её изготовления. На рисунке 1 изображена схема распределения
припусков и допусков, а также приведён пример составления чертежа поковки роторного
вала с пазами для ковки на прессе. Так как пазы на роторном валу выполнить свободной
ковкой невозможно, то чертёж поковки (рисунок 1в) составляется с учётом в этих местах
напусков.
Припуски на механическую обработку в поковках благодаря допускам могут быть
минимальными, номинальными и максимальными. При расчете объемов поковки и
размеров заготовки в основу принимаются номинальные припуски, или номинальные
поковочные размеры. Передовые кузнецы ведут ковку в пределах нижнего допускаемого
отклонения. В результате этого значительно экономится металл и снижаются затраты на
механическую обработку поковок.
Припуски и отклонения на размеры вдоль главной оси и на общую длину поковки
(типа вала) с уступами назначаются от единой базы, исходя из полной длины вала и
диаметра рассматриваемого его сечения. За базу выбирается торец выступа наибольшего
диаметра.
Номинальные расчетные размеры поковок допускается округлять до чисел,
оканчивающихся на 5 или 0. Номинальные размеры округляются в меньшую сторону,
если они оканчиваются на 1, 2, 6 и 7, и в большую сторону при окончании на 3, 4, 8 и 9.
Например, наименьший поковочный размер 397 мм можно округлить до 395 мм, а 418 мм
– до 420 мм.
В типовых характеристиках поковок часто встречаются названия отдельных
участков поковок: бурт, уступ, выступ и выемка.
Буртом называется участок поковки увеличенного поперечного сечения, у
которого длина равна или меньше 0,3D (D – диаметр или большая сторона бурта
прямоугольного сечения).
Уступ представляет собой участок поковки с меньшим поперечным сечением, чем
смежный с ним участок.
Выступом называется участок поковки с большим поперечным сечением, чем
смежный с ним участок.
Выемка – участок поковки, диаметр или сторона которого меньше диаметра или
стороны двух смежных с ним участков.
Припуски назначаются на номинальные размеры готовой детали для обработки
поковки с двух сторон. Припуски должны быть достаточны для получения годной детали.
Поковки в зависимости от величины припусков, допускаемых отклонений и напусков, а
также в зависимости от конструкции и сечения поковки делятся на типы.
3
Пример разработки технологического процесса ковки
Составление чертежа поковки
Валок, материал: сталь 50.
Рисунок 1 – Чертёж валка
Определяем тип поковки (по табл.1, ГОСТ 7062-90)
l1  0,3D1
l1  1600 мм
D1  545 мм
l1  0,3  545  163.5 мм  выполняется l1  0,3D1
h1, 2  12 мм
h1 
545  310
 117,5  12  выполняется
2
h1  h2
Тип: поковки круглого сечения с уступами.
Проверяем выполнение уступов (табл. 5,6 ГОСТ 7062-90)
- по высоте
Ø545 и Ø310 мм
545  310 235

 117.5 мм
2
2
hmin  25 мм  выполняется
310  300
 5 мм
2
hmin  18 мм  не выполняется
4
- по длине
Ø545, L  1600 мм
l min  390 мм

выполняется
Ø310 мм, L  480 мм
lmin  250 мм

выполняется
Термический припуск на диаметры составляет 10 мм.
Рисунок 2 – Термический припуск
Назначаем припуски и допуски (по табл.2,4 ГОСТ 7062-90)
На диаметр
Основной припуск на Ø320:  

 23  8
2
Дополнительный припуск для уступа при 555  320  235 мм: 9 мм
На Ø320  Ø343  8  9  352  8  350  8
Основной припуск на Ø555:  

 27  10
2
На Ø555  Ø582  10  580  10
На длину
2560 мм  ( 2560  1,5  23  1,5  23 )  1,58  8  2629  24  2630  24 мм
1600 мм  1600  1,5  27  1,5  10  1641  15  1640  15 мм
480 мм  (480  1,5  23  0,75  27)  1,5  8  494  12  495  12 мм
Рисунок 3 – Чертёж поковки
5
Для определения веса и размеров металла, идущего на одну поковку,
необходимо, прежде всего, определить вес самой поковки. Вес поковки определяется
по её объёму, вычисляемому по номинальным размерам.
Объем поковки:
V1 
D12
4
l1 
3,14  3,52
 4,95  47,63 дм3 – объём цапфы валка
4
3,14  5,82
V2 
l2 
16,44  434,36 дм3 – объём бочки валк1
4
4
D22
Vкон 
D12 D1
12

2
tg15 
3,14  3.53
tg15  1,5 дм3 – объём конечных участков
24
Vперех  D2  D1 2 D2  2 D1   0.023  5,8  3,52 5,8  3,5  2  0.023  5,29  0294  1,56 дм3 –
объём переходных участков
Vпоковки  V2  2V1  2Vкон  2Vперех  434,36  2  47,6  2 1,5  2 1,56  535,68 дм3
Масса поковки равна: Gпок  V пок
Материал сталь 50:   7810 кг см 3
Gпок  V пок 7,81 535,68  4184 кг
Вес металла, затрачиваемого на изготовление поковки, складывается из веса самой
поковки и веса металла, который теряется в процессе её изготовления.
Рассчитаем вес тела слитка с учётом отходов (обсечки, выдра, прибыльная часть,
донная часть, угар):
Gзаг  Gпок  Gобс  Gв  G уг  Gпр  Gд
Gпок  4184 кг – поковка
Gобс  0,03Gпок – обсечка
Gв  8  12%  0 – выдра
G уг  3  5%  0,03Gпок – угар
Gпр  20  25%  0,25Gпок – прибыльная часть
Gд  5  7%  0,07Gпок – донная часть
G заг 
Gпок
4184

 6803 кг
1  0,03  0,035  0,25  0,07  0,615
Выбираем из сводной таблицы технологических размеров слиток весом 7 т.
G заг  7000кг.
6
Технологические параметры слитка обычной выплавки взяты по Стандарту
Предприятия (СТП) ОАО «ЭЗТМ».
Gпр = 1182 кг (79,9%)
Gд = 238 кг (16,9%)
Gтела.сл. = 5580 кг (3,4%)
Dбил  785 мм
Lбил  1100 мм
Рисунок 3 – Параметры восьмигранного слитка 7т
Определяем коэффициент выхода годного
G
4184
K ВГ  поковки 100% 
100%  59,8%
Gслитка
7000
Разработка технологических операций ковки
- Биллетирование
Сбиллетировать слиток Ø785 мм
Длина биллета: Lбил 
5580  0.02  5580  4  21873,6  14,47 дм
G4

2
7,81  3,14  7,852
1511,193
Dб
Диаметр биллета принимаем: Dбил  785 мм
min
Минимальный диаметр цапфы: Dцапф
 K 3
M max 
M max
M
 1,15  3 max
0,1 T
0,1 T
2  Lбил  m  g 2 1,447  7000  9,8 198528,4


 66178,13 Н•м –
3
3
3
– максимальный изгибающий момент
 T  400МПа предел текучести для стали 50 при комнатной температуре.
7
min
Dцапф
 1,153
66178,13  103
0,1  40  10 6
 2,93 =293мм
Диаметр цапфы: dц  0,45  0,6DБ  0,6DБ  0,6  785  471  500 мм
Длина цапфы: lц  1,4 1,6dц  1,4  dц  500 1,4  700 мм
Рисунок 3 – Биллетирование
Длина обрубаемой прибыли: L руб :
G приб  L на Ø500мм
L руб  L  700
Gприб =1182кг
Длина цапфы и отрубаемой прибыли: L 
4Gпр
Dц
2

4  1182
4728

 7,71 дм
2
7,81  3,14  5
613,1
L руб  L  lц  7,71  7  0,71 дм  71мм
Длина обрубаемой донной части Lд 
4Gд
4  238
952


 0,63 дм
2
2
Dб 3,14  7,81  7,85
1511,2
Проверяем необходимость осадки
  Dб2
K ук 
Fсл
Dб2
7852
4



 1,8
2
2
Fвалка   Dбочки
Dбочки
580 2
4
K ук.гарант  2,5  3,0  Необходима осадка.
- Осадка
Величина осадки обычно не превышает  он  50% . Следовательно, принимаем
H OC 
1
Lб  750 мм
2
8
Из условия равенства объемов:
Doc  Gт.сл.  Gбил
Lбил  1447 мм
Диаметр после осадки
Doc 
Dбил  Lбил
7.85 2 14,47

 118,89  10,9 дм
7,5
7.5
Doc  1090  1100 мм
Рисунок 3 – Осадка
Проверка устойчивости заготовки во избежание продольного изгиба:
Lбил
 2,5
Dбил
14,47
 1,84  Осадка выполнима
7,85
- Протяжка
Протяжка производится на сечение Ø620 мм, так как учитывают 6% от диаметра
на утяжку при разметке.
Рисунок 3 – Протяжка
9
V1  47,6 дм3
Vскос  1,5 дм3
Vперех  1,56 дм3
V1'  47,63  1,5  1,56  50,69 дм3
Объём цилиндра
V 
D 2
4
1) L1 
L
4V
D
2

4  50,69
3,14  6,2
2

202,92
 1,7 дм
120,70
2) V ''  434,36 дм3
L2 
4  434,36
3,14  6,2 2
 14,4 дм
3) L3  L1  1,7 дм
Коэффициент укова по операциям:
- При биллетировке:
Dcp 2
K
Fcp
Fб

2
2
4  D cp  829  1,12
D 2б
785 2
Dб 2
4
- При осадке
К
H O 1447

 1,93
HK
750
- При протяжке
F
D 2 ос 1100 2
K  oc 

 3,6
Fпр D 2 пр 5852
Общий коэффициент укова: К общ ук  3,6 1,12 1,93  7,78
При биллетировке величина укова обычно не превышает 1,1-1,2.
Если в технической схеме ковки ступенчатых валов применяют осадку, то для
получения высоких механических свойств металла поковок требуется протяжка с
величиной К=3,0 – 4,0. В общих случаях К  2,0.
Ковку из слитков углеродистой, средне и высоколегированных конструкционных
сталей проводят протяжкой. Общий коэффициент укова составляет К= 4,0 – 6,0.
10
Расчет термического режима ковки
Термический режим ковки состоит из трех этапов:
- нагрев металла перед ковкой;
- остывание металла в процессе ковки (при одновременном переходе энергии
деформации в тепловую);
- остывание металла по окончании ковки.
Нагрев металла является одной из основных и ответственных операций процесса
горячей обработки металлов давлением. От продолжительности и температуры нагрева
зависят производительность ковочно-штамповочного оборудования, качество поковок,
выход годного металла, расход энергии и себестоимость продукции.
Основой термического режима ковки являются общая продолжительность и
скорость нагрева металла. Различают максимально возможную и допустимую скорости
нагрева металла. Максимально возможная скорость нагрева стали зависит от конструкции
и тепловой мощности печи; условий передачи теплоты металлу; физических свойств
металла и условий теплопередачи внутри слитка. Допустимая скорость нагрева
определяется комплексом физико-химических свойств металла, при этом учитывают
опасность перенапряжения литого металла и необходимость обеспечения нормальных
условий при последующей деформации слитков.
Относительно точные методы аналитических расчётов нагрева основаны на
решении дифференциального уравнения теплопроводности при различных начальных и
граничных условиях. Однако, нагрев слитков (заготовок) неравномерен вследствие
неодинакового поступления теплоты от стен, свода и пода печи, а при загрузке слитков
(заготовок) садками ещё более неравномерен. Со стороны пода нагрев наименее
интенсивен. Указанные обстоятельства не могут быть достаточно точно учтены в типовых
расчётных схемах. В связи с этим в промышленности наряду с аналитическими расчётами
всё ещё используют данные, полученные опытным путём и позволяющие установить
общую продолжительность нагрева.
Из технологической инструкции № И13-5.02-41-2011, регламентирующей условия
и режимы нагрева под ковку слитков, биллетов и заготовок:
Температура печи при посадке горячих слитков не должна превышать более, чем
на 30°С максимально допустимую температуру нагрева металла под ковку, но должна
быть не ниже 700ºС.
«Горячие» - слитки поступившие из ФСЛЦ2 в КПЦ с температурой поверхности
не ниже 650ºС.
11
«Горячие» слитки и заготовки, которые по производственным причинам не могут
быть посажены в печь для нагрева под ковку, должны быть посажены на копеж.
Копеж слитков и заготовок может производиться при температуре 700-850°С.
Копеж слитков и заготовок может производиться в
нагревательных или
термических печах.
Длительность копежа не ограничивается, но для «горячих» и «теплых» слитков
должна быть минимально возможной.
Слитки и заготовки, независимо от их исходного теплового состояния, прошедшие
копеж при температуре 700-850ºС переходят в категорию горячих.
Слиток массой 7т нагрет с 750-1240ºС. Технологическая Инструкция по нагреву и
подогреву слитков и заготовок под ковку № И13-5.02-41-2011.
Расчет проводился по методике Н.М. Золотухина «Нагрев и охлаждение металла»
t печи  1270С
Относительная температура  :

t печи  t нагр 1270  1240 30


 0,06
t печи  t пос
1270  750 520
Dcp  0,785 м
Для поверхности слитка с t  1200C и Dcp  0,785 м находим критерий подобия
Био Bi  4,5 (рис. 31)  критерий Фурье Fo  0,45 (рис. 12.1)
Продолжительность нагрева 
2
0,45   0,785 
FO R
2



 3,5 ч
a
0,02
2
Тогда для Bi  4,5 , Fo  0,45 ,   3,5 ч   Ц  0,28 (рис. 13.1)
t Ц  t печи   Ц  t печи  t пос   1270  0,28  1270  750  1124,4  1124С
12
Рисунок 3 – График нагрева слитка
Общее время охлаждения
Слиток массой 7т нагрет с 750-1240ºС. Инструкция по нагреву № И13-5.02-41-2011.
t печи  1270С

t пос  tцеха
t нагр  tцеха

750  20
730

 0,6
1240  20 1220
Находим, что при Fo  0,1  Bi  5,0
Продолжительность охлаждения 
Коэффициент, учитывающий влияние торцов
l 1470

 1,87    0,82 (рис.30)
d
785
2
0,1  0,785   0,82
FO R 
2



 0,664 ч.
a
0,02
2
а  0,02 м 2 час – коэффициент температуропроводности (Для углеродистых
инструментальных сталей при ковочных температурах t  1200-750ºС.)
Тогда для Bi  1,12 (рис. 14), Fo  0,1   Ц  0,92
t Ц   Ц  t печи  t пос   t пос  0.921240  20  20  1142,4  1142С
Итак,  изг  0,835 ч., а  охл  0,664 ч.
Время охлаждения меньше, чем время изготовления поковки, поэтому процесс
разбивают на несколько подогревов.
Первый нагрев – биллетирование  бил  0,25ч
Второй нагрев – осадка с последующей протяжкой
 oc  0,125ч
 np  0,46ч
13
Расчет охлаждения по кузнечным операциям
Расчет охлаждения при биллетировании.
Tнагр  1240С
Время транспортирования  тр  3мин  0,05ч
Время биллетеровки  бил  0,25ч
Радиус R  0,3925 м
Коэффициент учитывающий влияние торцов   0,82 (рис. 30)
l 1470

 1,87    0,82
d
785
Температура цеха Tцеха  20С
Температура поверхности после биллетирования и температура центра после
биллетирования.
При транспортировке:
Foтр 
a   тр
R 2 

0,02  0,05
0,3925 2  0,82
 0,0079
Bi тр  0,6 (рис. 34) для Foтр  0,0079 и массы слитка 7т.
 пов  0,93 (рис. 14),
 Ц  0,98 (рис. 15)


TП   пов Tнагр  Т цеха  Т цеха  0,93  1240  20  20  1154,6  1155С


TЦ  ц Tнагр  Т цеха  Т цеха  0,98  1240  20  20  1215,6  1216С
За период биллетирования:
Foб 
a б
R 2
  0,25ч
R  0,3925 м
  0,82
Foб 
a б
R 
2

0,02  0,25
0,3925 2  0,82
 0,038
Fo  Foтр  Foб  0,0079  0,038  0,0459
Bi б  1,2 (при Tнач.обк 1150С и слитка массой 7т.)
Foоб  0,0459 , Bi об  1,28
 п1  0,73 (рис. 14), ц1  0,96 (рис. 15)
14
Foоб  0,0459 , Bi об  1,28
 п2  0,35 , ц2  0,61
' 


2 tц  t п
21216  1155

 0,107
t п  t цеха
1155  20
Относительная температура на поверхности и в центре блока
 ' 
0,107
 п   п1 1    n2  2   '  0,73(1 
)  0,35  2  0,107  0,74
 Bi 
1,28





 ' 
 ц   ц1 1 
Bi 
 ц 2  2   '  0,96(1 
0,107
)  0,61  2  0,107  1,01
1,28


Tц   ц Tп.н.к.  Т цеха   Т цеха  1,01  1216  20  20  1227С
TП   п Tп.н.к.  Т цеха  Т цеха  0,74  1155  20  20  860С
Охлаждение при осадке с последующей протяжкой.
Tнагр 1240С
Время транспортирования  тр  3мин  0,05ч
Время осадки  oc  0,125ч
Время протяжки  np  0,46ч
Радиус Roc  0,55 м
Температура цеха Tцеха  20С
а  0,02 м 2 час -
коэффициент
температуропроводности
(Для
углеродистых
инструментальных сталей при ковочных температурах t  1200-750ºС.)
Необходимо найти Tп С поверхности после осадки и протяжки и Tц С после
осадки и протяжки.
Fooc 
a oc
R
2

0,02  0,125
0,552
 0,00826
Foтр  0,006 при Bi  1,2
Суммарный критерий Fo  Foтр  Foоc  0,0086  0,006  0,014
t  1250°С, масса слитка 7т Fo  0,014  Bi oc  1,62 (рис. 14 и 15)
при Bi oc  1,62 и Fo  0,008 (рис. 14 и 15)
п1  0,60 , ц1  0,98 (рис. 22 и 23)
п2  0,31 , ц 2  0,59 (рис. 22 и 23)
15
' 
2t ц  t п 

t п  t цеха

21270  1240 
 0,049
1240  20
' 

0,049
  п2  2   '  0,60(1 
)  0,31  2  0,049  0,88
Bi 
1,62

' 
 п   п1 1 
 ц   ц1 1 

0,049
  ц 2  2   '  0,98(1 
)  0,59  2  0,049  1,008
Bi 
1,62


Tц.oc  ц Tп.н.к.  Т цеха   Т цеха  1,008  1240  20  20  1223С
TП.oc   п Tп.н.к.  Т цеха  Т цеха  0,88  1240  20  20  1094С
Для протяжки
Fonp 
a np
R
2

0,02  0,46
 0,03
0,55 2
Суммарный критерий Foсум  Foпр  Foоc  0,008  0,03  0,038
Foсум  0,038 t  1250°С,  Bi  1,35
п1  0,75
 п2  0,34
Температура поверхность поковки после протяжки
' 


2 tц  t п
21223  1094

 0,24
t п  tцеха
1194  20



 п   п1 1 

 ' 
Bi 
 n2  2   '  0,75(1 
0,24
)  0,32  2  0,24  0,78
1,35

TП.np   п Tп.н.к.  Т цеха  Т цеха  0,78  1094  20  20  838С
Радиус Rnp  0,31 м
Fonp 
a np
R
2

0,02  0,46
 0,0957
0,312
Суммарный критерий Fo  0,008  0,0957  0,104
Foсум  0,104 t  1050°С,  Bi  1,2
ц1  0,87
ц2  0,58



 ц   ц1 1 

 ' 
Bi 
 ц 2  2   '  0,87(1 
0,24
)  0,58  2  0,24  0,97
1,2

Tц.пр  ц Tп.н.к.  Т цеха  Т цеха  0,97  1223  20  20  1192С
16
Расчет энергосиловых параметров
Определение усилия.
P  M  p уд  FK
М – масштабный коэффициент;
p уд – удельное усилие деформации, Н/м2
FK – сечение осаженной заготовки, м2
 1 DK 

D
   T t  1  0,17 K
p уд   T t  1 
HK
 6 HK 




 T t  = 12кг/мм2 сопротивление деформации стали 50 при t  800 С (Сторожев,
Т.1, гл. 1, табл.17)
FK 
  D 2 oc
4

3,14  1,12
 0,95 м2
4
Из ряда (по данным Е.Н. Мошнина, Н.М. Золотухина) для слитка массой 7т М=0,66
Зависимость массы слитка и масштабного коэффициента
Масса слитка, т
0,5
6,0
20
50
100
Коэффициент, М
0,8
0,7
0,6
0,55
0,5
1,1 

p уд  12  1  0,17
  14,992 МН м 2
0,75 

Р  0,66  14,992  0,95  9,4МН
Рдеф  (1,15  1,25)  9,4  11,29МН
Исходя из имеющегося в наличии в КПЦ ОАО «ЭЗТМ» оборудования мы можем
рассматривать два пресса 15 и 30 МН. Для пресса усилием 15 МН: максимальные размеры
поковки L  10000 и D  550 , максимальный вес 6,2 т (если выполняется операция
осадки, то 2,6т). Для пресса усилием 30МН: максимальные размеры поковки L  12000 и
D  900 , максимальный вес 22 т (если выполняется операция осадки, то 13т). Поэтому
выбираем пресс усилием 30 МН.
Усилие, необходимое при протяжке, определяется по формуле:

a 
Р     1  0,17  0    и  a0  В0 ,
Н0 

φ – коэффициент, учитывающий форму бойков; φ=1 – для плоских бойков; φ=1,2 –
для вырезных бойков;
ψ – масштабный коэффициент (ψ=1);
17
σи – напряжение текучести при температуре протяжки, Н/мм2;
a0 – абсолютная величина подачи, мм;
B0 – ширина заготовки, мм;
H0 – толщина заготовки, мм.
 2 l 
p  1,15 T t  1  s   d  l
3 d

 T t  = 12 кг/мм2 - сопротивление деформации стали 50 при t  800 С
 s - фактор трения
 s  0,5  0,6
l- величина подачи, м
l
 0,4  0,7 , где Во – ширина бойка
B0
B0  500 мм
l  500  0,6  300 мм
d - диметр заготовки, м
Расчет количества печей
Пламенные печи широко используют в кузнечно-штамповочном производстве. В
КПЦ используются пламенные печи с выдвижным подом с периодической загрузкой.
Количество слитков, одновременно находящихся в печи:
Z  nt ,
где n - наибольшая производительность,
t - продолжительность нагрева.
n  время на биллетирование / суммарное время ковки
n
0,25
 0,299
0,835
Z  0,299  3,5  1,05
Площадь пода, занятая металлом:
Fмет  f мет  Z ,
где f мет - площадь проекции одного слитка на под, м 2
S1 
0,804  0,574
 0,505  0,348 м 2
2
18
S2 
0,859  0,66
 1,412  1,006 м 2
2
S3 
0,588  0,290
 0,157  0,069 м 2
2
f мет S 1 S 2  S3  0.348  1.006  0.069  1,423 м 2
Fмет  1,423  1,05  1,494 м 2
Площадь пода печи:
F
Fпода  мет ,
K
где K - коэффициент загрузки пода (для камерных печей с периодической
загрузкой K  0,35  0,5 )
Fпода 
1,494
 2,988 м 2
0,5
Напряженность (удельная производительность) пода:
X 
gK
,
f м ет  t
где g - масса нагреваемого слитка, кг
t - время нагрева
X 
7000  0,5
 702,74 кг / м 2  ч
1,423  3,5
Производительность печи:
G  X  Fпода
G  702,74  2,988  2099,8 кг / час
Количество печей:
N
M г  M ср.сл.
G  Fфакт
,
где M г - количество слитков в год, т
M ср.сл - масса среднего слитка, т
Fфакт- плановый фонд фактического времени работы, час.
Mг 
0,47  5654,5
 4429,36 т
0,6




 k

Fфакт  Fкал  t к. р.  t вых  t пр  t ппр  n  t см  1  тех  , час.
100 

19
Fкал  365 сут.- фонд календарного времени;
t кр  5 сут.- продолжительность капитального ремонта;
t вых  104 сут.- количество выходных дней;
t праз  11 сут.- количество праздничных дней;
t ппр  5 сут.- продолжительность планово-предупредительных ремонтов;
n  3 - количество смен;
t см  8 час.- продолжительность смены;
k тек  5 % - текущие простои.
5 

Fфакт  365  5  104  11  5 3  8 1 
  5760  0,95  5472ч
 100 
N
4429,36  7
 2,7 шт.
2,0998  5472
Для нагрева металла под валки по расчётам нужно 3 печи. Необходимо иметь 1
печь в резерве.
Расчет термических печей аналогичен. Для термообработки необходимо 3 печи и 1
в резерве, которые установлены в термоотделе цеха (поперечный пролет).
Альтернативный вариант:
Исходя из того, что напряжение пода для камерных печей с закрытыми окнами,
отапливаемых природным газом, составляет 120  300 кг
ч
рассчитываем количество печей
по формуле:
N
X
702,74

 2,3 шт.
300
300
20