Трехкамерный вакуумный агрегат для ионной цементации

Титульный лист , экон-кий расчет.doc

Московский Государственный Технический Университет
Кафедра “ Материаловедение ”
Трехкамерный вакуумный агрегат
для ионной цементации
Пояснительная записка
Студент: Лавренова О.Н.
Руководитель проекта: Фахуртдинов Р.С.
Определение теплотехнических характеристик и тепловой массивности
садки 4 1.1. Определение теплотехнических характеристик стали
2. Определение теплотехнической массивности тела по критерию
Расчет времени нагрева
Расчет толщины обечайки находящейся при наружном
Расчет теплового баланса нагревательной
1.1. Расчет потерь тепла на нагрев металла
1.2. Расчет потерь тепла на нагрев тары
1.3. Расчет потерь тепла на нагрев
2. Определение потерь тепла через кладку цилиндрической части
3. Расчет потерь тепла на аккумуляцию теплоизоляции и
3.1. Расчет тепла затрачиваемого на нагрев
3.2. Расчет тепла расходуемого на нагрев
4. Расчет потерь тепла на нагрев
5. Расчет потерь тепла на тепловые короткие
6. Расчет потерь тепла через оставшуюся часть
7. Расчет потерь тепла через
8. расчет потерь тепла на неучтенные
Расчет установленной мощности нагревательной
Расчет удельного расхода
Расчет КПД нагревательной
Расчет времени на разогрев
Расчет электрических нагревательных
Расчет удельной поверхностной нагрузки на нагревательные
Определение стоимости изготовления и цены
Описание установки для ионной цементации
Цель проекта: Рассчитать и спроектировать нагревательную камеру установки
для ионной цементации.
Трехкамерная установка плазменного науглероживания.
Параметры установки:
Номинальное напряжение 50 Гц 400В
Номинальный ток 743 А
Диапазон температур 500-1320
Температура в масляной ванне 80 С
Вид нагрева: электрический с нагревательными элементами низкого напряжения
-Науглероживание при низком давлении и науглероживание при низком давлении
с применением плазмы.
-Азотонауглероживание с применением плазмы
-Вакуумная закалка в холодном или горячем закалочном масле (50-80 С)
-Закалка в газе 6 бар. абс. для N2+H2 (H25%)
-Другие вакуумные процессы (старение отпуск и др.)
Трехкамерная печь состоит из нагревательной камеры маслозакалочной камеры
и газозакалочной камеры с возможностью загрузки и разгрузки исключительно
во встречном направлении ( например загрузка маслозакалочной камеры и
разгрузка маслозакалочной камеры).
Объем печи м3: нагревательная камера- 4
камера закалки в масле-5
камера охлаждения в газе-14
Описание процессов загрузки транспортировки и нагрева:
Процесс обработки состоит из следующих этапов:
Загрузка: через правую или левую предкамеру.
Откачивание газа из предкамеры до давления 0.3 мбар. После выравнивания
давлений между предкамерой и основной камерой.
Открывание промежуточной заслонки (дверцы).
Транспортировка садки в камеру нагрева (можно выбрать две скорости
Закрывание промежуточной заслонки.
Нагрев под вакуумом или при давлении до 15 мбар.
Выдержка при температуре с рабочим газом или без него.
Снижение температуры до температуры закалки.
Откачивание рабочего газа до давления 0.5 м бар.
Открывание промежуточной заслонки после выравнивания давлений.
Транспортировка садки в камеру закалки газом или маслом.
Параметры и работа нагревательной камеры:
Внутренняя заслонка-пневматический подъемный цилиндр
Максимальная мощность нагрева 150 кВт
Корпус-лист нержавеющей стали
Изоляция-графитизированный войлок
Нагревательные элементы- графит
Садка транспортируется в камеру нагрева ( предварительно нагретую ).
После выравнивания температур при 850С включается источник катодного
распыления (распылительная плазма) который регулируется по предварительно
заданному максимальному напряжению (450-550 В) или по среднему току.
Распыление производится либо в среде водорода либо аргона или в смеси
аргона и водорода под давлением.
С помощью датчика тока PSD определяется поверхность садки если это
необходимо и процесс распыления может регулироваться по заданной плотности
После нагрева садки до температуры науглероживания и выравнивания
температуры источник катодного распыления выключается камера
вакуумируется до давления 0.5 мбар.
Далее выполняются циклы науглероживания и диффузии. Науглероживание
производится в смеси [90% СН4 + 10%Н2] либо в смеси [67%С3Н8+30%Н2+3%Ar].
Рабочее давление 1-10 мбар. При этом науглероживание регулируется по
максимальному напряжению среднему току или плотности тока.
Описание процесса закалки:
Установка снабжена двумя закалочными камерами таким образом закалка
может осуществляться двумя способами: закалка газом или закалка в масляной
Простая закалка: после того как произошел процесс цементации
температура садки в нагревательной камере опускается до необходимой
температуры закалки одновременно откачивается рабочий газ. Затем садка
перемещается под вакуумом в камеру закалки газом или маслом.
После транспортировки садки в камеру закалки газом камера заполняется
азотом давление которого (0-6 мбар) предварительно программируется. Азот
охлаждает садку при скорости 3000 обмин или 1500 обмин и при заданном
Закалка в масле осуществляется под вакуумом или в азоте с давлением 0-
После завершения процесса закалки который фиксируется по достижению
предварительно заданной температуры измеряемой оптическим пирометром или
по окончанию цикла (времени) охлаждения производится снижение давления и
Определение стоимости изготовления и цены печи
Смета стоимости основных материалов готовых узлов и деталей
№ по Наименование Количество Оптовая цена Сумма руб
Графит 2 кг 10750 рт 21.5
войлок 100 кг 15000 ркг 1500000
Сталь 12Х18Н10Т 400 кг 30000 рт 12000
Молибден 0.15 кг 255 ркг 38.25
Керамика 10 кг 20000 рт 2000
Резина вакуумная 0.56 кг 9000 рт 5.04
Термопара (кабель) 5 м 500 рм 2500
Сталь 45 170 кг 25000 рт 4250
Стекло 2 кг 600 ркг 1200
Смета расходов на основную зарплату основным рабочим
№ поСпециальн-ость РазОбъемРасценка Норма Зарплат
пор рабочего рядработрубчас а руб
Крановщик 3 170 30 -- 5 100
Сварщик 5 80 45.5 -- 3 640
приспособлениям 5 176 45.5 -- 8 008
Слесарь-сборщик 6 180 56.8 -- 10 224
дчик 4 50 37 -- 1 850
Вакуумщик 5 176 45.5 -- 8 008
Токарь 6 176 56.8 -- 9 996.8
Фрезеровщик 5 170 45.5 -- 7 735
Смета заводской себестоимости печи
пор Статья расходов Сумма руб
Стоимость основных материалов и готовых узлов 1522 015
Зарплата основных рабочих 54 561.8
Цеховые расходы 174 598
Заводские расходы 43 649
Заводская себистоимость: 1794 824
Плановая себистоимость: Спл=1.03·Сзавод=1848 668.7 руб
Плановая цена: Цплан=1.03·Спл=1904 128.78 руб = 61423
Курс лекции по курсу «Расчет и проектирование нагревательных
Рустем С.Л. Оборудование и проектирование термических цехов
Альтгаузен Электротермическое оборудование
Арзамасов Б.Н. Методика расчета печей
Свенчанский А.Д. Электрические промышленные печи

Общий вид установки.dwg

Маслозакалочнаяn камера
Нагревательная nкамера корпус nохлаждается водой
Газозакалочная nкамера корпус nохлаждается водой
Внешняя заслонка (маслозак-ая камера) с гидравлическим цилиндром
Переключатель уровня в масляной ванне
Система процессного газа
Откидываемая заслонка (газозак-я камера) со штоковым затвором
Снижение давления шуиоглушители
Маслоохладительnмасловоздух
Охлаждение внутренней заслонки водамасло

Теплоизоляция.dwg

графитизированныйnвойлок
Металлический каркас (1:15)
Мощность холостого хода
Удельный расход энергии печи А
Напряжение на клеммах печи
Распределение мощности по зонам печи
Число регулируемых зон в печи
Установленная мощность
Производительность печи
Время нагрева и выдержки деталей
Время разогрева металла печиn до заданной температуры
Температура выдачи металла
Максимальная температура
Габаритные размеры печи
Размеры рабочего пространства
Технико-экономические nпоказатели

Нагрев. камера.dwg

Нагревательная nкамера
МГТУ им. БауманаnКафедра МТ-8nГруппа МТ8-82
Нагревательная камера
Расчетно-пояснительная
Кожух нагревательной
Кожух водоохлаждаемый
молибденовыми стержнями
Нагревательный элемент
Токоподвод к нагрева-
Проход для процессного
Фланец для термопары
цилиндрическая часть
Теплоизоляция-крышка
МГТУ им. Н.Э. БауманаnКафедра МТ8nГруппа МТ8-82

Смета стоимости основных материалов.doc

Московский Государственный Технический Университет
Кафедра “ Материаловедение ”
Трехкамерный вакуумный агрегат
для ионной цементации
Пояснительная записка
Студент: Лавренова О.Н.
Руководитель проекта: Фахуртдинов Р.С.
Определение теплотехнических характеристик и тепловой массивности садки
1. Определение теплотехнических характеристик стали 16Х3НВФМБ-Ш
2. Определение теплотехнической массивности тела по критерию Био
Расчет времени нагрева садки
Расчет толщины обечайки находящейся при наружном давлении
Расчет теплового баланса нагревательной камеры
1. Расчет Qпол и Qвсп.т
1.1. Расчет потерь тепла на нагрев металла Qпол
1.2. Расчет потерь тепла на нагрев тары Qтары
1.3. Расчет потерь тепла на нагрев атмосферы
2. Определение потерь тепла через кладку цилиндрической части печи
3. Расчет потерь тепла на аккумуляцию теплоизоляции и кожуха
3.1. Расчет тепла затрачиваемого на нагрев теплоизоляции
3.2. Расчет тепла расходуемого на нагрев кожуха
4. Расчет потерь тепла на нагрев воды
5. Расчет потерь тепла на тепловые короткие замыкания
6. Расчет потерь тепла через оставшуюся часть кладки
7. Расчет потерь тепла через отверстия
8. расчет потерь тепла на неучтенные потери
Расчет установленной мощности нагревательной камеры
Расчет удельного расхода электроэнергии
Расчет КПД нагревательной камеры
Расчет времени на разогрев печи
Расчет электрических нагревательных элементов
Расчет удельной поверхностной нагрузки на нагревательные элементы
Определение стоимости изготовления и цены печи
Описание установки для ионной цементации
Цель проекта: Рассчитать и спроектировать нагревательную камеру установки
для ионной цементации.
Трехкамерная установка плазменного науглероживания.
Параметры установки:
Номинальное напряжение 50 Гц 400В
Номинальный ток 743 А
Диапазон температур 500-1320
Температура в масляной ванне 80 С
Вид нагрева: электрический с нагревательными элементами низкого напряжения
-Науглероживание при низком давлении и науглероживание при низком давлении
с применением плазмы.
-Азотонауглероживание с применением плазмы
-Вакуумная закалка в холодном или горячем закалочном масле (50-80 С)
-Закалка в газе 6 бар. абс. для N2+H2 (H25%)
-Другие вакуумные процессы (старение отпуск и др.)
Трехкамерная печь состоит из нагревательной камеры маслозакалочной камеры
и газозакалочной камеры с возможностью загрузки и разгрузки исключительно
во встречном направлении ( например загрузка маслозакалочной камеры и
разгрузка маслозакалочной камеры).
Объем печи м3: нагревательная камера- 4
камера закалки в масле-5
камера охлаждения в газе-14
Описание процессов загрузки транспортировки и нагрева:
Процесс обработки состоит из следующих этапов:
Загрузка: через правую или левую предкамеру.
Откачивание газа из предкамеры до давления 0.3 мбар. После выравнивания
давлений между предкамерой и основной камерой.
Открывание промежуточной заслонки (дверцы).
Транспортировка садки в камеру нагрева (можно выбрать две скорости
Закрывание промежуточной заслонки.
Нагрев под вакуумом или при давлении до 15 мбар.
Выдержка при температуре с рабочим газом или без него.
Снижение температуры до температуры закалки.
Откачивание рабочего газа до давления 0.5 м бар.
Открывание промежуточной заслонки после выравнивания давлений.
Транспортировка садки в камеру закалки газом или маслом.
Параметры и работа нагревательной камеры:
Внутренняя заслонка-пневматический подъемный цилиндр
Максимальная мощность нагрева 150 кВт
Корпус-лист нержавеющей стали
Изоляция-графитизированный войлок
Нагревательные элементы- графит
Садка транспортируется в камеру нагрева ( предварительно нагретую ).
После выравнивания температур при 850С включается источник катодного
распыления (распылительная плазма) который регулируется по предварительно
заданному максимальному напряжению (450-550 В) или по среднему току.
Распыление производится либо в среде водорода либо аргона или в смеси
аргона и водорода под давлением.
С помощью датчика тока PSD определяется поверхность садки если это
необходимо и процесс распыления может регулироваться по заданной плотности
После нагрева садки до температуры науглероживания и выравнивания
температуры источник катодного распыления выключается камера
вакуумируется до давления 0.5 мбар.
Далее выполняются циклы науглероживания и диффузии. Науглероживание
производится в смеси [90% СН4 + 10%Н2] либо в смеси [67%С3Н8+30%Н2+3%Ar].
Рабочее давление 1-10 мбар. При этом науглероживание регулируется по
максимальному напряжению среднему току или плотности тока.
Описание процесса закалки:
Установка снабжена двумя закалочными камерами таким образом закалка
может осуществляться двумя способами: закалка газом или закалка в масляной
Простая закалка: после того как произошел процесс цементации
температура садки в нагревательной камере опускается до необходимой
температуры закалки одновременно откачивается рабочий газ. Затем садка
перемещается под вакуумом в камеру закалки газом или маслом.
После транспортировки садки в камеру закалки газом камера заполняется
азотом давление которого (0-6 мбар) предварительно программируется. Азот
охлаждает садку при скорости 3000 обмин или 1500 обмин и при заданном
Закалка в масле осуществляется под вакуумом или в азоте с давлением 0-
После завершения процесса закалки который фиксируется по достижению
предварительно заданной температуры измеряемой оптическим пирометром или
по окончанию цикла (времени) охлаждения производится снижение давления и
Смета стоимости основных материалов готовых узлов и деталей
№ по Наименование Количество Оптовая цена Сумма руб
Графит 2 кг 10750 рт 21.5
войлок 100 кг 15000 ркг 1500000
Сталь 12Х18Н10Т 400 кг 30000 рт 12000
Молибден 0.15 кг 255 ркг 38.25
Керамика 10 кг 20000 рт 2000
Резина вакуумная 0.56 кг 9000 рт 5.04
Термопара (кабель) 5 м 500 рм 2500
Сталь 45 170 кг 25000 рт 4250
Стекло 2 кг 600 ркг 1200
Смета расходов на основную зарплату основным рабочим
№ поСпециальн-ость РазОбъемРасценка Норма Зарплат
пор рабочего рядработрубчас а руб
Крановщик 3 170 30 -- 5 100
Сварщик 5 80 45.5 -- 3 640
приспособлениям 5 176 45.5 -- 8 008
Слесарь-сборщик 6 180 56.8 -- 10 224
дчик 4 50 37 -- 1 850
Вакуумщик 5 176 45.5 -- 8 008
Токарь 6 176 56.8 -- 9 996.8
Фрезеровщик 5 170 45.5 -- 7 735
Смета заводской себестоимости печи
пор Статья расходов Сумма руб
Стоимость основных материалов и готовых узлов 1522 015
Зарплата основных рабочих 54 561.8
Цеховые расходы 174 598
Заводские расходы 43 649
Заводская себистоимость: 1794 824
Плановая себистоимость: Спл=1.03·Сзавод=1848 668.7 руб
Плановая цена: Цплан=1.03·Спл=1904 128.78 руб = 61423
Курс лекции по курсу «Расчет и проектирование нагревательных
Рустем С.Л. Оборудование и проектирование термических цехов
Альтгаузен Электротермическое оборудование
Арзамасов Б.Н. Методика расчета печей
Свенчанский А.Д. Электрические промышленные печи

Токоподвод к нагревателю.dwg

Нагревательная nкамера
Нагревательныйn элемент
Токоподвод к нагрева-nтельным nэлементам
МГТУ им. БауманаnКафедра МТ-8nГруппа МТ8-82
Фланец текстолитовый
Узел водоохлаждаемый
Расчетно-пояснительная
Уплотнение резиновое
Пластина молибденовая
молибденовыми стержнями
Элемент чувствительный