Model badania zdolności produkcyjnej pieców do obróbki cieplnej

Witold Kurek

Model badania zdolności

produkcyjnej pieców do obróbki

cieplnej

Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska. Sectio H, Oeconomia 21, 257-285

A N N A L E S

U N I V E R S I T A T I S M A R I A E C U R I E - S K Ł O D O W S K A L U B L I N — P O L O N I A

VOL. XXI, 13 SECTIO H 1987

Zakład Nauk Ekonomicznych Filii UMCS w Rzeszowie

W i t o l d K U R E K

Model badania zdolności produkcyjnej pieców do obróbki cieplnej

Модель исследования производственной мощности термических печей

The Model of Investigating the Production Capacity of the Kilns for Heat Treatment

1. UWAGI WSTĘPNE

W ostatnich latach w k ra ja c h uprzem ysłow ionych ob serw uje się znacznie szybszy rozw ój nowoczesnych w yrobów hutniczych, a przede w szystkim sta li jakościow ej, niż ogólny rozw ój p ro d ukcji hutniczej, co u w arunkow ane jest potrzebam i rozw ojow ym i głów nie innych gałęzi p rze­ m ysłu. Rozwój ten uzależniony jest w pow ażnym stopniu od obróbki cieplnej, k tó re j znaczenie i rolę wyznacza szybki p rzy ro st uszlachetnio­ nych w yrobów w h u tn ictw ie i pozostałych gałęziach przem ysłu. O bróbka cieplna polega na nagrzaniu m eta lu i stopu do pew nej te m p e ra tu ry z określoną szybkością, w y trzy m an iu (w ygrzaniu) p rzy tej te m p e ra tu ­ rze p rzez określony czas i n astęp nie studzeniu z określoną szybkością.

P rzez obróbkę cieplną rozum ie się zabieg lub zespół zabiegów ciepl­ nych stosow anych w celu uzyskania zm iany s tru k tu ry stali w stanie s ta ­ łym, a przez to i zm iany jej w łasności fizycznych i chem icznych. Celem o bróbki cieplnej jest nadanie m etalom i stopom w stanie stały m o p ty­ m alnych w łasności ek sploatacyjnych. W ynikiem obróbki cieplnej jest nie tylk o polepszenie własności, k tó re m etal i stop ju ż posiada, ale rów nież uzyskanie odpow iednich własności, k tó ry c h m etal lub stop nie posiada w stanie odlanym lub po obróbce p lastycznej (na zimno lub na gorąco).

Do przep ro w ad zen ia obróbki cieplnej sta li służy szereg urządzeń, w śród k tó ry c h podstaw ow ą rolę spełniają piece różnych typ ów i ro ­ dzajów .

258 W i t o l d K u r e k

Biorąc pod uw agę stosunkow o w ysoką kapitałochłonność instalow a­ n y ch pieców i energochłonność procesów obróbki cieplnej, a w ślad za ty m stosunkow o w ysokie koszty w łasne te j o bró bk i — szczególnego zna­ czenia n ab iera fa k t optym alnego w y k o rzy stan ia zdolności prod uk cyjnej pieców do obróbki cieplnej stali.

W ram ach podjętego te m a tu p rzed staw im y m etod y badania zdolno­ ści p rodukcyjnej i w yk o rzy stan ia jej rez e rw oraz n a k re ślim y ogólną ko n­ cepcję organizacji badań. P rzep ro w ad zim y też na m ate ria le em pirycznym prak ty czn ą w ery fikację m eto d badan ia zdolności p ro d u k cy jn ej i w y ko ­ rzy sta n ia jej rezerw . Ponadto podejm iem y próbę p rzed staw ien ia w nio­ sków zm ierzających do lepszego w y ko rzystan ia istn iejącej zdolności p ro ­ du k cyjnej pieców do o bróbki cieplnej stali.

2. MODEL BADANIA ZDOLNOŚCI PRODUKCYJNEJ I WYKORZYSTANIA JEJ REZERW

P rzed staw io n y m odel pozw ala na ustalen ie poziom u zdolności p ro d u k ­ cy jn ej pieców do obróbki cieplnej stali jak też określenie poziom u i s tru k ­ tu r y rez e rw tej zdolności. P ro b lem aty ce tej pośw ięcony został w 1974 r. a rty k u ł au to ra *. Obecnie opracow anie w nosi now e treści i uzupełnienia.

Zdolność p ro d u k cy jn ą pieców do obróbki cieplnej sta li obliczam y w n astęp u jący sposób:

Z = W0’K *Tp (1)

lu b

Z = W0-V -T p (2)

gdzie:

Z — zdolność p ro d u k cy jn a pieców do obróbki cieplnej stali w kg, W D — opty m aln a w ydajność jednostkow a pieców w k g /m 2/godz lub

w kg/m8/godz,

K — pow ierzchnia użyteczna trzon u pieca w m 2,

V — objętość użyteczna p rzestrzen i grzejn ej pieca w m 8, T p — dysponow any roczny czas p racy pieców w: godzinach; p rz y czym:

T p= T k- ( T c+ T z+ T w) (3)

gdzie:

T k — kalendarzow y roczny czas pieców w godzinach,

1 W. K u r e k : Model ujawniania r e ze rw produ kcyjnych pieców do obróbki

M o d e l b a d a n i a z d o l n o ś c i p r o d u k c y j n e j p i e c ó w . . . 259

T c — czas przestojów rem o ntow y ch (technicznie uzasadnionych) w go­ dzinach,

Tź — czas p o trzebn y n a załadunek pieców w godzinach, Tw — czas potrzeb ny na w y ład u nek pieców w godzinach.

K ażdy rodzaj pieca posiada określoną o p ty m aln ą w ydajność jednostko­ wą, zależną m iędzy in n y m i od ilości ciepła, jak ą d an y piec może p rzek a­ zać n ag rzew an em u w sadow i. Z kolei u żyteczna ilość ciepła w y nik a z bi­ lan su cieplnego pieca, uw zględniającego ilość ciepła potrzeb ną dla do­ konania określonego ro d zaju o bróbki cieplnej w raz ze w szystkim i n ie ­ uniknionym i stra ta m i cieplnym i, któ ry ch w ielkość zależy od źródła e n e r­ gii, sposobu w y tw arzan ia en ergii cieplnej, k o n stru k c ji pieca itp. Toteż dla uniknięcia przeciążenia pieca — co obniża jego trw ałość i przedłuża czas obróbki cieplnej — konieczne jest spraw dzenie, czy w sad nie p rz e ­ k racza tzw. dopuszczalnego obciążenia cieplnego (Wd), czyli jego dopu­ szczalnej w ydajności w kg przy p ad ającej na 1 m2 trzo n u pieca lu b 1 m3

objęto ści kom ory na godzinę. W zw iązku z ty m m ożna ustalić n a stę p u ­ jącą zależność:

. W0 < W d (4)

O znacza to, że o ptym alna w ydajność jednostkow a pieca nie pow inna p rze ­ kraczać dopuszczalnego obciążenia cieplnego; m oże być ona nieco niż­ sza lub rów na dopuszczalnem u obciążeniu cieplnem u. O p ty m aln ą w y ­ dajność jednostkow ą pieca obliczam y:

W Q= ^ t:-~ (kg/m2/godz), (5)

lub:

W 0= Q t V (kg/m3/godz.), (6)

gdzie:

Q — o p ty m a ln y ciężar w sad u w kg,

t — o p tym alny czas trw a n ia o b ró b ki cieplnej w godz, — pozostałe oznaczenia jak w e w zorach ( 1 i 2).

M ając obliczoną o p ty m aln ą w y dajność jednostkow ą pieca (WG), m ożna ok reślić optym aln y ciężar w sadu (Q), k tó ry stale pow inien znajdow ać się w piecu (K lu b V) przez czas p o trzeb n y do p rzeprow adzenia danej ob­ ró b k i cieplnej (t).

2 6 0 W i t o l d K u r e k

Q = W0- K - t (kg), (7)

lub

Q = W0-V -t (kg), (8)

Wobec tego w zór n a obliczanie zdolności p ro du kcy jnej pieców do ob­ róbki cieplnej może p rzy jąć p o stać: 2

Z = « l K . K - T p (kg), (9)

lub

Z = - ^ - V - T p (kg), (1 0).

W ielkość rez e rw pieców do obróbki cieplnej w ynika ze stopnia w y ­ ko rzystan ia zdolności produ kcy jn ej. Im stopień w ykorzystania zdolno­ ści p ro d u k cy jn ej je st m niejszy, ty m w iększe są rezerw y i odw rotnie.

S to p ień w yko rzy stan ia zdolności produkcyjnej obliczam y za pom ocą w spółczynnika (Sw) opisanego wzorem :

S w = f - (11)

W ielkość rezerw (R) obliczam y jako różnicę m iędzy zdolnością p ro d u k ­ cyjną (Z) a w ielkością p rod u k cji fak tycznie osiągniętej lub planow anej do osiągania (P), czyli:

R = Z —P . (12)

R ozw inięta form a w zoru na obliczanie rezerw zdolności pro d u k cy jn ej pieców do obróbki cieplnej p rzy jm u je następ ującą postać:

Q : K Qf • K, R = ^ 7- *K -TP- -Kf -Tf , (13) lub: Q • V Qf • Vf R = ^ L _ -V -T p— -Vf .T f , (14)-gdzie:

R — wielkość rezerw y zdolności p ro d u k cy jn ej w kg, Qf — faktyczny ciężar, w sadu w kg,

t f — fak ty czny czas trw an ia obróbki cieplnej w godz.,

2 Wzorów na obliczanie zdolności produkcyjnej pieców do obróbki cieplnej:, stali nie upraszczamy o elem ent K lub V z uwagi na potrzebę wyrażania normy wydajności jednostkowej w kg/m2/h lub w kg/m 3/h,

Model badania zdolności produkcyjnej pieców... 261

Tf — fak ty c zn y roczny czas p racy pieców w godz.,

K fVf — p ow ierzchnia trz o n u lub objętość użyteczna pieca, w k tó ry m p rzeb y w ał w sad Qf, w yrażona w m2 lub m*,

— pozostałe oznaczenia ja k w e w zorach (l-r-6).

Tak więc form a ta pozw ala n a ustalenie źródeł pow staw an ia rezerw zdolności p ro d u k cy jn ej, k tó re sprow adzają się do n astęp ujący ch:

a) faktyczna w ielkość w sadu (Qf) z różnych p rzyczy n je st z reg u ły niższa od w ielkości w sadu u stalo n ej n a podstaw ie w aru n k ó w technicz­ nych (Q), czyli:

Qf < Q (15)

b) fakty czn y czas trw a n ia obróbki cieplnej (tf), w sk u te k w y stęp o w a­ nia określonych su b iekty w n y ch (ujem nych) czynników , może trw ać d łu ­ żej niż to w ynika z w a ru n k ó w technicznych dla obliczania czasu grzania w danej obróbce cieplnej (t), czyli:

tf > t (16)

c) fak tyczny roczny czas p racy pieców (Tf) w sk u tek w ystępow ania szeregu ujem n y ch zjaw isk, je st z reg u ły niższy od dysponow anego czasu p ra c y pieców (Tp) czyli:

Tf < T p (17)

T ypow ym zjaw iskiem w y stęp u jący m w p rak tycznej działalności w y ­ działów obróbki cieplnej jest pow tórnie przeprow adzona obróbka ciepl­ na. W znacznym zakresie jest ona w ynikiem błędów popełnionych przez obsługę pieców w czasie pierw szej obróbki oraz niskiej jakości m e ta ­ lurg icznej w sad u m etalow ego. Pow oduje to nie ty lk o w zrost kosztów w ytw arzania, ale przede w szystkim obniżenie w y k o rzy stania zdolności p ro d u k cy jn ej. Poniew aż w obliczeniach zdolności p ro d u k cy jn ej nie uw zględnia się ani b raków , ani też pow tórnie przeprow adzonej obróbki cieplnej, fa k t ich w y stęp ow an ia stanow i rów nież rezerw ę zw iększenia p ro d u k cji i czynnik lepszego w ykorzystania zdolności p ro du kcy jnej.

S p ró b u jm y zatem uw zględnić te elem enty w rozw iniętej form ie w zo­ ru na obliczanie re z e rw zdolności produk cy jnej pieców do obróbki cieplnej, k tó ra p rzy jm ie wów czas następ u jącą postać:

Q • K rj, / Qf : K, . jr . _ Qfp : K f p _

tf

\

tfp

_ Q tb : K,„ . Kf h. T \ (18)

262 W i t o l d K u r e k lub r = • v • t p - ( . y f . Tf Q*p: Vfp v fp • Tfp -t \ tf tfp _ Q f b : V f b , V f b . T r b \ ( 1 9 ) tfb / gdzie:

Qf — fak ty czn y ciężar w sadu w kg,

Qfp — fak tyczn y ciężar w sadu pow tórnej obróbki cieplnej w kg, Qfb — fak ty czn y ciężar w sadu p ro d u k cji w y b rak ow anej w kg, K fVf — pow ierzchnia trzo n u lu b objętość użyteczna pieca, w k tó ­

ry m p rzeb y w ał w sad Qf, w yrażona w m 2 lub m 8,

K fp, VfP — pow ierzchnia trzo nu lub objętość użyteczna pieca, w k tó ­ ry m p rzeb y w ał w sad Qfb, w y rażo na w m 2 lub m 3,

Kfb, Vfb — pow ierzchnia trzo n u lu b objętość użyteczna pieca w k tó ­ ry m p rzeb y w ał w sad Qfb, w yrażona w m 2 lub m 8,

t f — fak ty czny czas trw an ia obróbki cieplnej w godz.,

t fp — faktyczn y czas trw a n ia p o w tórn ej obróbki cieplnej w godz., tfb — fak ty czn y czas trw a n ia obrób ki cieplnej p ro d u k cji w y b ra ­

kow anej w godz.,

Tf — fak ty czn y roczny czas p ra c y pieców w godz.,

Tfp — fak ty czn y roczny czas p racy pieców p o w tórnej obróbki cieplnej w godz.,

Tfb — fak tyczn y roczny czas p racy pieców p ro d u k cji w y brako w a­ nej w godz.,

— pozostałe oznaczenia jak we w zorach (1 -i- 6).

Innym zagadnieniem , najm n iej docenianym w p rak ty c e w arsztato w ej obróbki cieplnej, jest poszukiw anie, rozw iązyw anie i w drażanie nowo­ czesnych procesów technologicznych pow odujących intensyfikację p ro ­ cesu tej obróbki, co w yraża się we w zroście w ydajności jednostkow ej pieców. R ezu ltatem zastosow ania now oczesnej technologii powinno być skrócenie p rzeb y w an ia w sadu w piecu dla określonego rodzaju obróbki cieplnej, z zachow aniem , a n aw et popraw ą w ym agań jakościow ych w y ­ robów poddanych ty m procesom . Nowoczesną technologię można sto­ sować obecnie w w ydzielonych w ydziałach hutniczej obróbki cieplnej, ale przede w szystkim w oddziałach branżow ych obróbki cieplnej, pozo­ stający ch bezpośrednio p rzy poszczególnych w ydziałach produkcyjn ych, a więc p rzy w alcow niach czy kuźniach. Chodzi o to, że m ate ria ł po p rze j­ ściu przez procesy w alcow ania czy kucia na gorąco posiada jeszcze odpo­ wiednio w ysoką te m p e ra tu rę .

-M o d e l b a d a n i a z d o l n o ś c i p r o d u k c y j n e j p i e c ó w . . . ₂₆₃

cesowi obróbki cieplnej (w piecach istn iejący ch p rzy w ydziałach kuźni czy w alcow ni) zm niejsza znacznie zapotrzebo w anie na ciepło, a w re z u l­ tacie skraca czas przeprow adzania tego procesu oraz przyczynia się do w zrostu w ydajności jednostkow ej pieców. N ato m iast w w ydzielonych w ydziałach ob rób ki cieplnej, gdzie m ate ria ł m usi być n a g rzan y do te m ­ p e ra tu ry otoczenia, czas p rzeb y w an ia w sadu w piecu jest dłuższy, co zm niejsza w ydajność jednostkow ą pieców oraz pow iększa energochłon­ ność procesu *.

Jeżeli przez:

t0 — oznaczy się czas trw an ia obróbki cieplnej w edług dotychczasow ej

technologii w godzinach,

ti — oznaczy się czas trw a n ia obróbki cieplnej w edług now ej techno­ logii w godzinach,

t r — oznaczy się rezerw ę czasu trw an ia obróbki cieplnej z ty tu łu za­ stosow ania nowoczesnej technologii w godzinach,

to otrzy m am y rów nanie:

t r = t o - t i , ( 2 0 )

przy założeniu, że

t 0 > t 1. ( 2 1 )

O czyw iste jest, że zastosow anie nowoczesnej technologii doprow adzi do w zrostu w ydajności jednostkow ej, zdolności p ro d u k cy jn ej oraz fak ­ tycznej w ielkości produkcji.

Pow yższe ogólne w zory mogą być w y k o rzy stan e w badaniach zdol­ ności rez e rw pro d u k cy jn ych w p rzy p ad k u pojedynczych lub grup jedno­ rodny ch pieców (o jednakow ej pow ierzchni ich trzonów lub objętości użytecznej i o jednakow ej k o nstrukcji) w ykonujących tę sam ą obróbkę cieplną.

W pojedynczych piecach lub gru p ach jednorodnych pieców do ob­ ró bki cieplnej w ykonuje się dość często różne rodzaje obróbki cieplnej (np. żarzenie zm iękczające, żarzenie n orm alizujące, harto w an ie, odpu­ szczanie itp.), k tó re różnią się m iędzy sobą czasem p rzeb yw ania w sadu w piecu, co w konsekw encji w pływ a n a zróżnicow anie w ydajności jed ­ nostkow ej. Z kolei jedn o ro d n e rodzaje ob rób ki cieplnej (np. żarzenie zm iękczające) w ykonuje się w różnych piecach, co rów nież m a istotny w p ły w na k ształto w an ie się w ydajności jednostkow ej.

C zynniki te w y w ierają isto tn y w p ły w zarów no na poziom zdolności

* Szerszą charakterystykę tego problemu znajdziem y w publikacjach: Studium

kon cepcyjne rozw oju Zakładu Hutniczego Kom binatu Przem ysłow ego „Huta Stalo­

w a W ola”, praca naukowo-badawcza wykonana przez zespół profesorów Wydziału M etalurgicznego AGH w Krakowie, maszynopis, Kraków, listopad 1983, s. 84—89; W. K u r e k : Ciepło, które nie musi się marnować. „Konfrontacje” 1971, 6.

2 6 4 W i t o l d K u r e k

prod uk cy jn ej, jak też n a poziom pro d ukcji i rezerw produkcyjnych, dla­ tego też należy je b rać pod uw agę w obliczeniach.

U w zględniając tre śc i podane wyżej oraz we w zorach (9, 10, 12, 18 i 19), całkow itą w ielkość zdolności i rezerw p rodukcyjnych pieców do obróbki cieplnej (w ydziałów obróbki cieplnej) m ożem y obliczyć w edług następu jących m odeli:

V"1 ^ 1J ‘ ^ łJ TT rr< o c = Z _ I X , ---1--- iJ ’ piJ> ( 2 2 ) i = l j - 1 ' 1J a m Zoo = £ y ’. Q l ' V" . • V„ • Tp„, (23) i =’ 1 j = l iJ R « =

J V f

* L i * L . KlJ • T„

l ^ L .

K(l| • T,„ -t e U ti> ‘ tg _ QtPu : K ,pli _ : K ,bL) \

i •‘■»•fpij -*-fpiJ i . * M b ij -*-fbij I y

l fp iJ t f b i j J

lub

Qij : Vij / QfiJ : Vfij

^ - L . S ^ u ■ ^ ~ ( Vni ■T'“

-i=i j=i

Qfpu : VfpiJ _ Qfbu : VfbiJ \

f V f piJ i fplj 7 • Vfbij • l f b i j ,

“f p i j *'fblj J

gdzie:

Zoc — całkow ita wielkość zdolności p rodukcyjnej pieców do obróbki cieplnej (wydziałów obróbki cieplnej) w kg,

Roc — całkow ita wielkość rezerw zdolności p rodukcyjnej pieców do obróbki cieplnej (wydziałów obróbki cie­ plnej) w kg,

n — liczba pieców,

i — n u m e r dowolnego pieca (i = 1, 2, 3 , n), m — liczba rodzajów obróbki cieplnej,

j — n u m e r dowolnej o bróbki cieplnej (j = 1, 2, 3,..., m), Qłj — o p ty m aln y całkow ity ciężar w sadu w i-tym piecu

dla j-te j obróbki cieplnej w kg,

Qfij — fak ty c zn y ciężar w sadu w i-ty m piecu dla j-te j ob­ ró b ki cieplnej w kg,

M o d e l b a d a n i a z d o l n o ś c i p r o d u k c y j n e j p i e c ó w . . . ₂₆₅

Qfpu — fak ty czn y ciężar w sadu w i-ty m piecu dla j-te j po­ w tó rn ej obróbki cieplnej w kg,

Qfbij — fak ty c zn y ciężar w sadu w i-ty m piecu dla j-te j ob­ ró b k i cieplnej p ro d u k cji zabrakow anej w kg,

Ky, Vij — pow ierzchnia trzo nu lub objętość użyteczna i-tego pieca dla j-te j obróbki cieplnej, w k tó ry m p rzeb y ­ w ał w sad Qij, w yrażona w m2 lu b m 8,

Kf,,, Vfij — pow ierzchnia trzon u lub objętość użyteczna i-tego pieca dla j-te j obróbki cieplnej, w k tó ry m p rzeb y ­ w ał w sad QfiJ, w yrażona w m2 lub m 8,

KfPij, VfPij — pow ierzchnia trzo n u lub objętość użyteczna i-tego pieca dla j-te j obróbki cieplnej, w k tó ry m p rzeb y ­ w ał w sad QfpiJ, w y rażo na w m2 lub m 8,

Kfbij, Vfbij — pow ierzchnia trzo n u lub objętości użyteczna i-tego pieca dla j-te j obróbki cieplnej, w k tó ry m p rze b y ­ w ał w sad Qfbij, w y rażona w m2 lub m 8,

ty — o p ty m aln y czas trw a n ia j-te j obróbki cieplnej w i-ty m piecu w godz.,

t £ij — fak ty czn y czas trw a n ia j-te j obróbki cieplnej w i-ty m piecu w godz.,

tfpy — fak ty czn y czas trw a n ia j-te j pow tórnej obróbki cie­ p lnej w i-ty m piecu w godz.,

tfbij — fak ty c zn y czas trw a n ia j-te j obróbki cieplnej p ro d u ­ kcji zabrakow anej w i-ty m piecu w godz.,

T pij — dysponow any roczny czas procy i-tego pieca dla j-te j obróbki cieplnej w godz.,

TfiJ — fak ty czn y roczny czas p rac y i-tego pieca dla j-te j obróbki cieplnej w godz.,

TfplJ — fak ty c zn y roczny czas p rac y i-tego pieca dla j-te j p ow tórnej obróbki cieplnej w godz.,

Tfbij — fak ty czn y roczny czas p rac y i-tego pieca dla j-te j obróbki cieplnej p ro d u k cji zabrakow anej w godz. P rzedstaw io ne m odele (2 2, 23, 24 i 25) stanow ią podstaw ę do p rzeprow a­

dzenia badań p rak tyczn ych . M odele u sta la n ia rez e rw zdolności p ro d u ­ k cy jn ej (24 i 25) o bejm u ją podstaw ow y zakres b ad ań analitycznych, um o­ żliw iający ustalenie odchyleń cech w b ad an y ch zjaw iskach.

W dalszej fazie badania należy określić czynniki pow odujące odchyle­ nia oraz dynam ikę ich zm ian.

Znaczenie czynników w pły w ający ch na w ielkość rezerw zdolności p ro ­ d uk cy jn ej oraz u stalen ie zakresu ich o d działyw ania zostanie p rzepro w a­ dzone za pom ocą m odelu opisanego niżej.

26 6 Witold Kurek

M odel ten, podobnie ja k i m etody kolejnych podstaw ień, w ym aga n a­ stępującego toku działania: 1) obliczenia wielkości odchylenia bezw zględ­ nego, 2) ustalen ia czynników , k tó re w płynęły n a odchylenie cech b ad a­ nego zjaw iska, 3) obliczenia stopnia zm ian każdego z oddziałujących czyn­ ników , 4) obliczenia w pły w u zm ian oddziałującego czynnika na odchylenie cech badanego zjaw iska.

W przedm iocie badania chodzi o ustalenie w ielkości rez e rw głównie z ty tu łu : niepełnego W ykorzystania ładowności pieców, w ydłużonego czasu grzania w sadu, niepełnego w yk orzy stan ia dysponow anego czasu p racy pieców.

P rz y jm u ją c w ym ienione głów ne czynniki za składow e w ielkości sum y rez e rw zdolności p ro d u k cy jn ej, m ożna w yrazić ogólną fo rm ę w zoru w n astęp u jącej postaci:

n m

Roc

= X

S Ruj

RtlJ

RdiJ

^

i = l j = l

gdzie:

Ruj — rez e rw y p ro d uk cyjn e w j-te j obróbce cieplnej z ty tu łu nie­ pełnego w yk o rzy stan ia ładowności i-tego pieca w kg,

Rtij — rez e rw y p ro du k cy jne w j-te j obróbce cieplnej z ty tu łu w y­

dłużonego czasu g rzan ia w sadu i-tego pieca w kg,

R dij — rez e rw y p ro d u k cy jne w j-te j obróbce cieplnej z ty tu łu nie­ pełnego w y k o rzy stan ia dysponowanego czasu p racy i-tego

pieca w kg.

Jeżeli przy jąć do analizy pow yższy wzór, ustalenie w pływ u czynników agregow anych n a w ielkość rezerw zdolności produkcyjnej pieców do ob­ ró b k i cieplnej (w ydziału obróbki cieplnej) oblicza się w n astęp u jący sposób: n m - / .

-S S

Wuj- w flj -TflJ-K fiJ , (27) i = l j = l ' ' n m f . . - I I W olJ- W „ , l-T .u -K ,,, . (28) i = l j<=l L ' '

Ra,)=2Xl (TP‘<~T«>Vw°‘i‘K‘j •

(29)

gdzie: Qu : Ky W01) = - J. (30) ŁiJ

Model badania zdolności produkcyjnej pieców... ₂₆₇ Qij: K,j W „ ,= (31) IfiJ Q f i j • K f y w f l) - 7--- - , (32) t f i j

— pozostałe oznaczenia jak w e w zorach (1—25).

P opraw ność obliczenia w pływ u poszczególnych czynników na w iel­ kość rez e rw zdolności prod u k cy jnej pieców do obróbki cieplnej stali m o­ żna spraw dzić przy pom ocy następ u jąceg o rów nania:

n m , > n m

(WoiJ • T pij • K tJ - w fij • T fij • K flJ) (Włu - Wfij)

j = l j = l ' ' i = l j = l

-• TfiJ -• K flj + (Wo1j - W HJ) • Tfij • K fij + (Tpij - Tfij) • W oij • Kjj = Roc (33) Dla pieców w głębnych zam iast K tj lu b K fiJ n a le ż y podstaw ić do po­ wyższych w zorów (27— 33) Vij lu b Vfij.

O pisana m etoda badania zdolności i rezerw p ro d u k cy jn y c h w proce­ sach obróbki cieplnej zw eryfikow ana zostanie na m a te ria le em pirycz­ n ym zebranym w w ydziale obróbki cieplnej w jed nej z h u t w Polsce.

O bliczanie i analiza zdolności produ k cy jnej, w ielkości pro d ukcji p la ­ now ej lu b w ykonanej oraz rez e rw zdolności p ro d u k cy jn e j w ydziału ob­ ró b k i cieplnej to zagadnienie bardzo złożone. Złożoność ta w ynika z w ie­ lu czynników c h a rak tery sty czn y ch dla procesu ob rób k i cieplnej.

Po pierw sze — w procesach obróbki cieplnej stosow ane są różne ro­ dzaje pieców, różniących się w ielkością pow ierzchni lu b objętości u ży ­ tecznej kom ory, ro d zajem stosow anego paliw a, sposobem załadunku i w y ład un ku w sadu itp.

Po d rug ie — w procesach obróbki cieplnej stosow ane są różne ro ­ dzaje obrób ki cieplnej (żarzenie zm iękczające, norm alizow anie, h a rto ­ w anie, odpuszczanie itp) różniące się technologią obróbki, a w konsek­ w en cji czasem grzania w sadu w piecu (czasem technologicznym ).

Po trzecie — określonym rod zajem obróbki cieplnej przeprow adzanej w różnych ty p ach pieców poddaw ane są z re g u ły różnorodne rodzaje s ta li (stal k o n stru k cy jn a w ęglowa, stal k o n stru k c y jn a stopow a, stal n a ­ rzędziow a stopow a, stal narzędziow a w ęglow a itp.) o b ardzo szerokim , w ach larzu w ym iarow ym .

3. OGÓLNA KONCEPCJA ORGANIZACJI BADAN

2 6 8 W i t o l d K u r e k

C zynniki te w y w ie ra ją zasadniczy w p ły w n ie ty lk o n a w ydajność jednostkow ą pieców, w ielkość zdolności p ro d u k cy jn ej, p ro d u k cji p lan o­ w anej lub w ykonanej o raz n a w ielkość rez e rw zdolności p ro d u k cy jn ej, a le rów nież m ają w p ły w na organizację bad ań w przedm ioto w ym zakresie.

Z atem poszczególne czynniki u system atyzow ać n ależy w tak ie j lo­ gicznej kolejności i w spółzależności, aby m ożna było praw idłow o p rze ­ prow adzić b adanie zdolności pro d u k cy jn ej i w y k o rzy stan ia jej rezerw . P odstaw ow ym k ry te riu m u s ta la n ia zdolności p ro d u k c y jn e j i w y ko ­ rzystania jej rezerw je st pogrup o w an ie pieców do ob rób ki cieplnej w e­ dług jednorodnych cech. Do danej g ru p y jednorodnej pieców zaliczam y w szy stk ie te piece, k tó ry c h podstaw ow e c h a ra k te ry s ty k i (cechy) m ające w pływ n a w ydajność jed n o stko w ą są w spólne (jednakow e) i um ożliw iają zaliczenie ich do k o n k retn e j grup y . P odstaw ow ym i cecham i pieców m a ­ jący m i w pływ na w y dajność jedn ostk ow ą są: w ielkości k o m o ry (trzonu) pieca w yrażona w m2 lu b objętości k o m ory pieca w yrażona w m 8, rodzaj

pieca (ko moro w y — poziom y, szybow y — pionowy, obrotow y), c h a ra ­ k te r p racy i w yn ik ający stą d sposób załadu nk u i w y ła d u n k u pieca (pie­ ce o ruchu: ciągłym , półciągłym i okresow ym ), rodzaj p aliw a (piece na paliw o stałe, płynne, gazow e lub piece elektryczne).

K olejnym k ry te riu m u sta la n ia zdolności p ro d uk cy jn ej i w y k o rz y sta ­ nia jej rezerw w procesach obróbki cieplnej jest zebranie danych źró­ dłow ych i prow adzenie b a d a ń w ram ach g ru p y pieców jed n o ro d n y ch w edług rodzajów obróbki cieplnej, bow iem poszczególne ro d zaje tej ob­ ró bk i w yznaczają różne czasy g rzania i w konsekw encji ró żn icu ją w y ­ dajność jednostkow ą pieców.

D alszym k ry te riu m u sta la n ia zdolności pro d u k cy jn ej i w y k o rz y sta ­ nia jej rezerw jest u sy stem aty zo w an ie w yrobów w edług rodzajów stali poddanej określonem u rodzajow i obró bk i cieplnej, bow iem ten sam rodzaj obróbki cieplnej p rzeprow adzanej dla różnych ro dzajów stali będzie ch arak tery zow ał się różnym i czasam i grzania.

I w reszcie isto tn ą sp raw ą dla u stalenia zdolności p ro d u k cy jn e j i w y ­ ko rzystania jej rezerw je st usystem atyzow an ie w yrobów w edług w y m ia­ rów. W iadom o z p rak ty k i, że w piecach o brab ia się cieplnie przed m io ty o bardzo zróżnicow anych w y m iarach (od 0 lub 0 1 0 m m do 0 - lub

0 200 mm, a n aw et i pow yżej

0

lub 0 200 mm). W ta k ie j sy tu a c ji prow adzenie jak iejk olw iek analizy nie przyniosłaby żadnych efektów . Wobec tego z tak zróżnicow anego a so rty m e n tu p rod uk cji n ależy w y ­ prow adzić średni w y m iar dla danego ro d zaju obróbki cieplnej i danego rod zaju stali.

-M o d e l b a d a n i a z d o l n o ś c i p r o d u k c y j n e j p i e c ó w . . . _{2 6 9}

tyzow ać p ro d u k cję planow aną lub w ykonaną oraz p ro du kcję pow tórnie o brabianą cieplnie, po czym w edług tych sam ych k ry te rió w należy u sta ­ lić poziom zdolności p ro d u k cy jn ej i wielkość jej rezerw .

W celu praw idłow ego u stalen ia poziomu zdolności p ro d u k cy jn ej n a­ leży p rzy ją ć dla danego ro d zaju obróbki cieplnej poszczególnych gru p pieców jednorodnych opty m aln e p a ra m e try techniczno-eksploatacyjne, w y n ik ające z o pracow ań naukow ych, w szczególności w zakresie u s ta ­ lenia w ielkości w sad u i czasu grzania (nagrzew ania i w yg rzew ania w sadu).

W zw iązku z ty m w obliczeniach wielkości w sadu i czasu grzania dla poszczególnych g ru p pieców jednorodnych i o kreślonych rodzajów ob­ róbki ciep ln ej kierow ać się należy n astęp ujący m i w skazów kam i tec h n i­ czno-produkcyjnym i:

1) w celu praw idłow ego rozm ieszczenia te m p e ra tu ry w stre fie grzew ­

czej pieca oraz u stalen ia optym alnego czasu nagrzew ania należy przyjąć sposób rozm ieszczenia w sad u w piecu zgodnie z propozycją T. M alkie­ wicza

2) w celu zachow ania praw idłow ego rozkładu te m p e ra tu ry w piecu

i w yznaczenia optym alnego czasu w ygrzew ania o raz w łaściw ej ro ta c ji spalin w piecu p rze d ujściem ich do kom ina n ależy u k ład ać w sad — w w iększości pieców (zwłaszcza dużych i średnich) —■ w k ilk u w a r­ stw ach n a w ysokości k o m o ry roboczej pieca, oddzielonych od siebie p rze­ k ład k am i poziom ym i;

3) z pom iarów p rak ty c zn y c h wynika, że te m p e ra tu ra na końcach pieców, ze w zględu n a nieszczelności nie dające się usunąć, jest zawsze niższa niż w y m ag an a te m p e ra tu ra dla danego ro d za ju obróbki cieplnej, dlatego nie ład u je się w sadu na całej długości pieców, bow iem p rzed m io ty nie osiągnęłyby w y m ag an ych własności przew idzianych dla danego ro ­ d zaju obróbki cieplnej (na końcach kom ór należy pozostaw ić p rze strz e ń w olną: dla dużych pieców po 0,5 mb, a dla m ałych i śred nich po 0,3 — 0,4 mb);

4) w u sta la n iu w ielkości w sadu kierow ać się też n ależy k o n stru k c ją i m ocą cieplną pieca, ro d zajem stali, rodzajem obróbki cieplnej, w a ru n ­ k a m i odbioru p rzed m io tów po obróbce cieplnej, stosow anym oprzyrząd o ­ w aniem itp., stą d np. w procesie harto w an ia w sady b ędą z reg u ły m n ie j­ sze niż w procesie w yżarzania;

5) śre d n ia p ra k ty c z n a te m p e ra tu ra obróbki cieplnej w ynosi dla: h a r ­ to w an ia — 1103°K, n orm alizow ania — 1153°K, odpuszczania w ysokie­ go — 775°K (dla n ie k tó ry c h gatunków sta li — 873°K), ż arzen ia zm ięk­ czającego — około 973— 996°K, odpuszczania średniego — 623°K (dla

270 W i t o l d K u r e k

Tab. 1. Optymalne dane źródłowe oraz w yniki obliczeń dotyczące ciężaru wsadu, ciowych w badanym w ydziale

Optimum source data and the results of calculations concerning the w eigh t of the of quality steel in the investigated department

3 CO K„ lub V„ tu go ść ła d o w n ; zo nu (k o m o r y ) ec a w m .b . _Rodzaj stali o d za j o b r ó b k i e p ln e j re d n i w y m ia r em en tó w w sa c &) N N « *2CC CO W N ^

O <u _ięża

r je d n e j ;t u k i w k g %O UD £ x o £ £ 3 ~ •N 'S O j/ S x £ ca £ OJ N (h W) CO C co CO a -■Si w .S o £ -0 Q £ ft tó o OJ 3 £ U w u £ s U £ W) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4,8m2 3,0 Konstrukcyjna w ęglow a N 0 25 160 11,56 1850 8 3,0 Konstrukcyjna stopowa N 0 45 45 37,45 1685 12 3,0 Konstrukcyjna stopowa H 0 40 50 29,59 1480 12 3,0 Konstrukcyjna w ęglow a H 0 30 100 16,65 1665 8 3,0 Konstrukcyjna w ęglow a Ohw 0 35 75 22,66 1699 17 3,0 Konstrukcyjna stopowa Ohw 0 40 50 29,59 1480 24 7,3m3 6,0 Konstrukcyjna w ęglow a H 0 30 40 33,29 1331 8 6,0 Konstrukcyjna w ęglow a H 0 80 14 236,75 3314 8 6,0 Konstrukcyjna stopowa H 0 38 35 53,42 1870 12 6,0 Konstrukcyjna stopowa H 0 75 16 208,08 3329 12 6,0 Konstrukcyjna stopowa H 0 130 8 625,17 5001 12 6,0 Konstrukcyjna stopowa H 0 350 2 4531,55 9062 12 6,0 Konstrukcyjna w ęglow a Ohw 0 25 55 23,12 1272 17 6,0 Konstrukcyjna w ęglow a Ohw 0 90 14 299,64 4194 17 6,0 Konstrukcyjna stopowa Ohw 0 40 30 59,19 1776 24 6,0 Konstrukcyjna Ohw _{0 75} 15 208,08 3121 24 stopowa

M o d e l b a d a n i a z d o l n o ś c i p r o d u k c y j n e j p i e c ó w . . . ₂₇₁

czasu grzania i w ydajności jednostkowej pieców do obróbki cieplnej stali jakoś-

charge, tim e of the heating and the unit efficiency of the kilns for heat treatm ent

W sp ó łc z y n n ik i koryg ując e c z a s n ag rze wa nia w s a d u 2 Cał kow ity c z a s n a g r z e w a n ia (5 X 9 X 1 0 ) C za s w y g r z e w a n ia lu b w sp ó łc z y n n ik u d zi a łu c z a su w y g r z e w a n ia w cz a si e n a g rze w a ni a 3 Całkowity czas grzania (11X12 lub (11 + 12) WoiJ (8:1:14) Charaktery­ styka pieców w min. w godz. 10 11 12 13 14 15 16

2,0 40 60 min. 100 + 60 4> 2,67 144,3 Piece

komoro-w e gazokomoro-we 2,0 108 60 min. 168+60 4> 3,80 92,4 ze stałym trzonem 2,0 96 1,50 144 2,40 128,5 4,0 96 1,50 144 2,40 144,5 2,0 119 1,20 143 2,38 148,7 2,0 192 1,20 240 4,00 77,1 2,0 48 1,50 72 1,20 151,8 Piece szybowe (pionowe) opa­ 2,0 128 1,50 192 3,20 141,9 lane gazem 2,0 91 1,50 137 2,28 112,3 2,0 180 1,50 270 4,50 101,3 2,0 312 1,50 468 7,80 87,8 2,0 840 1,50 1260 21,00 59,1 2,0 85 1,20 102 1,70 102,5 2,0 306 1,20 367 6,12 93,9 2,0 192 1,25 240 4,00 60,8 2,0 360 1,25 450 7,50 57,0 1

272 W i t o l d K u r e k c.d. tabeli 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6,0 Konstrukcyjna Ohw

0

130 8 625,17 5001 24 stopowa 6,0 Konstrukcyjna Ohw

0

350 2 4531,55 9062 24 stopowa 14, Om2 6,0 Narzędziowa w ęglow a Zz

₀

60 60 133,17 7990 35 6,0 Narzędziowa w ęglow a Zz

_ca

120 20 678,24 13 564 35 6,0 Narzędziowa stopowa Zz

₀

38 141 53,42 7532 59 6,0 Narzędziowa stopowa Zz

₀

112 32 464,03 14 849 59 6,0 Narzędziowa stopowa Zo + 40 3 3768,00 U 304 59 6,0 Narzędziowa w ęglow a Zo

₀

45 160 74,91 5993 35 6,0 Konstrukcyjna w ęglow a N

₀

75 48 208,10 9989 8 6,0 Konstrukcyjna w ęglow a N 0 130 18 795,99 14 327 8 6,0 Konstrukcyjna w ęglow a N ₀ 215 9 1709,96 15 390 8 6,0 Konstrukcyjna stopowa N

₀

60 60 133,17 7990 12 6,0 Konstrukcyjna stopowa N

₀

130 26 625,17 16 254 12 6,0 Konstrukcyjna stopowa H

0

170 ₁₁ 1069,07 11 760 12 6,0 Konstrukcyjna w ęglow a H 0 55 ₂₂ 142,48 3135 8 6,0 Konstrukcyjna w ęglow a Ohw ₀ 60 20 169,56 3391 17 6,0 Konstrukcyjna stopowa Ohw

₀

190 10 1335,42 13 354 24 6,0 Konstrukcyjna stopowa Prz _{¥= 14 5} 1576,94 7885 43 18}0m2 8,0 Konstrukcyjna Zz 0 110 48 596,81 28 647 17 w ęglow a 8,0 Konstrukcyjna Zz

₀

85 63 356,36 22 451 24 stopowa 8,0 Konstrukcyjna Zz

₀

250 12 3082,69 36 992 24 stopowa

M o d e l b a d a n i a z d o l n o ś c i p r o d u k c y j n e j p i e c ó w . . . 273 10 11 12 13 14 15 16 2,0 624 1,25 780 13,00 52,7 2,0 1680 1,25 2100 35,00 35,5 2,0 420 1,50 630 10,50 54,3 Piece komoro-w e gazokomoro-we 2,2 924 1,50 1386 23,10 41,9 z w ysuw anym trzonem 2,0 448 2,00 896 14,93 36,0 2,0 1322 2,00 2644 44,07 24,1 2,0 472 2,00 944 15,73 51,4 2,0 315 1,50 472 7,87 54,4 2,0 120 60 min. 180 + 60 4) 4,00 178,4 2,2 229 60 min. 289 + 60 4> 5,82 175,8 2,0 344 60 min. 404+60 4) 7,73 142,2 2,0 144 60 min. 204+60 4) 4,40 129,7 2,0 312 60 min. 372 + 60 4> 7,20 161,2 2,0 408 1,50 612 10,20 82,3 2,2 97 1,50 145 2,42 92,5 2,2 224 1,25 280 4,67 51,9 2,0 912 1,25 1140 19,00 50,2 4,0 241 1,25 301 5,02 112,2 2,0 374 1,20 449 7,48 212,8 Piece komoro-w e gazokomoro-we 2,0 403 1,25 510 8,50 146,7 z w ysuw anym trzonem 2,0 1200 1,25 1500 25,00 82,2

274 W i t o l d K u r e k c.d. tabeli 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8,0 Konstrukcyjna stopowa N 0 180 20 1598,06 31 961 12 8,0 Konstrukcyjna w ęglow a N 0 300 7 5652,00 39 564 8 8,0 Konstrukcyjna w ęglow a H 0 310 6 4739,94 28 439 8 8,0 Konstrukcyjna stopowa H 0 75 38 277,44 10 542 12 8,0 Konstrukcyjna stopowa H 0 220 12 2387,23 28 646 12 8,0 Konstrukcyjna stopowa Ohw 0 70 50 241,68 12 084 24 8,0 Konstrukcyjna stopowa Ohw 0 280 9 3866,92 34 802 24 8,0 Konstrukcyjna w ęglow a Ohw 0 290 8 4148,06 33 184 17 6,0 Konstrukcyjna w ęglow a Ohw 0 380 5 7122,21 35 611 17

1) Do obliczenia czasu nagrzewania stali na 1 cm grubości lub średnicy (kol. 9) Warszawa 1950; przy czym czas nagrzew ania stali na 1 cm grubości lub średn odpuszczania d odprężania — z w ykresu (ryc. 2, s. 34).

2) W spółczynniki korygujące czas nagrzewania wsadu w zależności od sposobu T. M alkiewicza: Obróbka cieplna stali. PWN, Kraków 1954, rys. 85, s. 142. 3) Czas w ygrzew ania lub współczynnik udziiału czasu w ygrzew ania w czasie nag

S. Jabłońskiego, (op. cit., tablica 2, s. 36).

4) Dane zaw arte w pracy S. Jabłońskiego (op. cit. tablica 1, s. 33) dotyczą nagrze do tej samej tem peratury. Praktycznie również ładuje się wsad do pieca o te gnięcia tem peratury w piecu z około 1073°K do około 1153°K przyjęto szybko i tierm iczieskaja obrabotka stali i czuguna. M ietałłurgizdat, Moskwa 1956, tab W cytow anych źródłach temperatura podana jest w skali Celsjusza. Przeliczeń Znaczenie symboli:

W0ij — optym alna wydajność jednostkowa i-tego pieca dla j-tej obróbki ciepl N — w yżarzanie norm alizujące, Zz — w yżarzanie zm iękczające, Z0 — w yża

— OhW — odpuszczanie w ysokie, Prz — przesycanie, — pozostałe oznaczenia jak w e wzorach (22-H25).

n iek tó ry ch g atu n k ó w s ta li — 723°K), odpuszczania niskiego — 573°K, żarzenia odprężającego — 773°K.

6) w sad n a g rz e w a n y jest od te m p e ra tu ry otoczenia do te m p e ra tu ry

obróbki cieplnej;

7) p rak ty czn a te m p e ra tu ra w piecu w czasie ład o w ania w sadu w y ­ nosi dla: h a rto w a n ia i n o rm alizacji — około 1073°K, odpuszczania w y ­ sokiego i żarzenia zm iękczającego — około 773°K, odpuszczania śred n

ie-M o d e l b a d a n i a z d o l n o ś c i p r o d u k c y j n e j p i e c ó w . . . 275 10 11 12 13 14 15 16 2,0 432 60 min 492 + 60 «» 9,20 193,0 2,2 528 60 min 588+60 4) 10,80 203,5 2,0 496 1,50 744 12,40 127,4 2,0 180 1,50 270 4,50 130,1 2,0 528 1,50 792 13,20 120,6 2,0 336 1,25 420 7,00 95,9 2,0 1344 1,25 1680 28,00 69,0 2,0 986 1,20 1183 19,72 93,5 2,0 1368 1,20 1642 27,36 72,3

w ykorzystano dane zawarte w pracy S. Jabłońskiego: K alkulacja obróbki cieplnej, icy dla hartowania i normalizacji zaczerpnięto z tablicy 1 (s. 33), dla zmiękczania,

rozm ieszczenia prętów w piecu przyjęto zgodnie z propozycją zawartą w pracy

rzew ania (kol. 12) dla w szystkich rodzajów obróbki cieplnej zaczerpięto z pracy

w ania stali na 1 cm grubośoi lub średnicy do około 1073°K w piecu ogrzanym m peraturze 1073°K. Faktyczna temperatura norm alizacji w ynosi 1153°K. Dla osią­ ść nagrzew ania wynoszącą 80°K na godzinę z pracy zbiorowej: M ietałłow iedienije lica 3, s. 514.

tem peratury na skalę K elw ina dokonano w e w łasnym zakresie.

nej w kg/m 2/h lub w kg/m8/h, rzanie odprężające, H — hartowanie,

go — około 623°K, odpuszczania niskiego — około 573°K, żarzen ia od­ prężającego — około 523°K;

8) do obliczania czasu nag rzew ania sta li n a 1 cm grubości (średnicy)

n ależy w y k o rzy stać dane źródłow e zam ieszczone w podręczn iku S. J a ­ błońskiego 5, p rzy czym czas nagrzew an ia s ta li na 1 cm grubości

276 W i t o l d K u r e k

nicy) dla h a rto w a n ia i n o rm alizacji podany jest w ta b e li 1 (s. 33), dla żarzenia zm iękczającego, w szystkich rodzajów odpuszczania i żarzenia odprężającego — n a w ykresie (rys. 2, s. 34), a czas w ygrzew an ia dla w szy­ stkich ro dzajó w obró bk i cieplnej — w ta b e li 2 (s. 36);

9) n a podstaw ie rys. 85 zaw artego w podręczniku T. M a lk ie w icz a9

n ależy w prow adzić w spółczynniki k o ry g u jące czas nag rzew an ia stali, bow iem sposób rozm ieszczenia (ułożenia) w sadu w piecu oraz k sz ta łt p rzedm iotu obrabianego cieplnie m a ją w p ły w na czas nagrzew an ia stali.

W zw iązku z pow yższym ciężar w sadu i czas g rzania obliczam y w e ­ dług n a stę p u jąc y c h wzorów:

Q = q - l- p , (34)

gdzie:

Q — ciężar w sad u w kg,

q — ciężar 1, m b p rę ta dla określonej grubości w kg, 1 — długość p ręta ,

p — liczba sztu k p rętó w w e w sadzie,

t = (w-te*a) + (w-tc*a) • B, (35)

gdzie:

t — czas grzania w min.,

w — grubość p ręta , (<p, 0 lu b =fi) w cm, t c — czas n ag rzew an ia w m in/cm grubości,

a — w spółczynnik k o ry g u ją c y czas nagrzew ania, w y n ik ający ze spo­

sobu rozm ieszczenia w sad u w piecu,

13 — w spółczynnik o k reślający udział czasu w ygrzew ania w czasie n a ­ g rzew ania.

P rzed staw io n e k ry te ria i w y tyczne b ad ań stanow ić pow inny po d sta­ wę do u sta le n ia poziom u zdolności pro d u k cy jn ej i jej rez e rw pieców do obróbki cieplnej sta li jakościow ych.

Czynności w zakresie analizy zdolności p ro d u k cy jn y ch i w y korzy­ stania jej re z e rw w procesach obróbki cieplnej polegają na odpow iednim doborze i w e ry fik a c ji danych, n a sk o jarzen iu różnych in form acji w zw ią­ zki zależnościow e (logiczne zespoły danych) oraz na ich ograniczeniu do n iew ielu syntetyczn ych w ielkości liczbowych.

W szczególności należy zebrać dane liczbowe dotyczące: 1) zdolności p ro d u k cy jn ej pieców w p rz e k ro ju poszczególnych rodzajów obróbki cieplnej, 2) w ielkości p ro d u k cji przepuszczanej przez piece w p rze k ro ju

poszczególnych rodzajów obróbki cieplnej, 3) w ielkości p rodu kcji pow ­ tó rn ie przepuszczanej przez piece w p rze k ro ju poszczególnych rodzajów

Tab. 2. Dane źródłowe i w yniki obliczeń zdolności produkcyjnej i produkcji wykonanej wg grup pieców jednorodnych i rodzajów obróbki cieplnej w badanym wydziale (marzec 1985 rok)

The source data and the results of calculations of the production capacity and the production accomplished according to the groups of homogeneous kilns and the types of heat treatment in the investigated department (March 1985).

| L ic zb a piecó w _Ku lub V., 1 1 Ś re d n i w y m ia r P 1 a n W y k o n i n i e % %-owy_udział R o d z a j s t a l i R od za j o b ró b k i ci ep ln ej Ć f^ _ <N o *4 _*a h a\ X 00 3 * n C Lic zb a w sa d ó w (9 : 7) 1 O g ó 1 e m w t y m — . 10 0 3 o o |oo o o 00 |00 P r _(rub r. 12 ) T f (r u b r. 13 ) o o | O p o w t ó r n i e & P Liczb a ws a ó d w -r-l a c ~.ro &=ś £a 1 w Ip iJ (1 8: 2: 1 9) o o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 2 48, m3 konstr. węgl. N 0 25 1850 2,67 144,3 80 55,4 30 10,6 51 4 2650 12,7 43,3 _ _ _ 143,2 475,6 30,1 _ 10,0 1 ^ ! 19,1 konstr. stop. N 045 1685 3.80 62.4 119 52,8 31 19,5 75 9 2167 8,3 54,4 — — — 128,6 218,4 58,9 — 18,4 11,4 36,9 konstr. stop. H 0 40 1480 2,40 128,5 342 210,9 142 19,9 217 12 1658 18,1 19,1 = — — 112,0 754,2 14,9 — 18,7 32,9 9,4 konstr. węgl. H 0 30 1565 2,40 144,5 64 44,4 27 5,5 41 5 1100 8,2 27,9 - - — 66,1 341,7 18,3 — 5,2 6,2 12,4 konstr. węgl. ohw 0 35 1699 2,38 148,7 43 30,7 18 4,8 27 4 1200 6,7 37,3 — - — 70,6 281,5 25,1 — 4,5 4,1 15,6

konstr. stop. ohw 040 1480 4,00 77,1 392 145,1 99 45,9 249 30 1530 8,3 38,4 — — — 103,4 297,5 49,8 — • 43,2 37,1 31,6

Razem - - 1554 2,99 108,3 1040 539,3 347 106,2 660 64 1659 10,3 33,5 - - - 106,8 344,5 30,9 - 100,0 100,0 19,7 2 7,3m3 konstr. węgl. H 0 30 1331 1,20 151,8 49 54,3 41 18,5 42 11 1682 3,5 60,6 _„ „ _ 126,4 316,7 39,9 _ 5,4 4,0 34,1 konstr. węgl. H 0 80 3314 3,20 141,0 21 21,7 7 8,2 18 2 4100 9,0 62,4 _ — — 123,7 281,2 44,0 — 2,4 1,7 37.8 konstr. stop. H 038 1870 2,28 112,3 126 103,3 55 24,3 110 13 1869 8,5 30,1 3,0 16 25,7 99,9 372,8 26,8 12,3 7,0 10,4 23,5 konstr. stop. H 0 75 3329 4,50 101,3 266 203,4 59 90,1 238 24 3754 9,9 51,9 7,2 18 54,8 112,7 220,0 51,2 8,0 26,1 22,7 44,3 konstr. stop. H 0130 5001 7,80 87,8 40 25,6 5 15.0 35 4 3750 8,7 59,0 — — — 75,0 111,5 67,2 — 4,3 3,3 58,6 konstr. stop. H 0 350 9062 21,00 59,1 21 5,2 1 3,0 11 1 3000 11,0 37,3 — — — 33,1 52,4 63,4 - 0,9 1,0 57,7 konstr. węgl. ohw 0 25 1272 1,70 102,5 27 20,2 16 6,5 . 23 4 1625 5,7 39,0 — — — 127,7 335,3 38,0 — 1,9 2,2 35,2 konstr. węgl. ohw 090 4194 6,12 93,9 10 6,8 1 2,7 8 1 2700 8,0 46,2 — — — 64,4 130,7 49,2 — 0,8 0,8 39,7

konstr. stop. ohw 040 1776 4,00 60,8 246 109,2 61 45,6 215 24 1900 8,9 29,2 2,4 13 25,3 107,0 222,5 48,0 5,3 13,2 20,3 41,8

konstr. stop. ohw 0 75 3121 7,50 57,0 216 99,4 28 88,4 207 20 4420 10,3 58,8 3,8 10 52,0 141,6 137,3 103,1 4,3 25,6 19,7 88,9

konstr. stop. ohw 0130 5001 13,00 52,7 157 60,4 12 39,8 135 12 3317 11.3 40,2 — — — 66,3 86,9 76,3 — 11,5 12,9 69,9

konstr. stop. ohw 0 350 9062 35,00 35,5 35 3,1 1 3,0 11 1 3000 11,0 37,4 - - - 33,1 31,4 105,3 — 0,9 1,0 96,8

Razem - - 2483 4,23 80,4 1214 712,6 287 345,1 1053 117 2950 9,0 44,9 16,4 57 39,4 118,8 212,8 55c8 4,7 100,0 100,0 48,4 3 14,Om2 narz. węgl. Z, 0 60 7990 10,50 54,3 456 346,6 43 106,5 372 11 9682 33,9 20,9 _ _ _ 121,2 320,9 38,5 — 20,2 25,5 30,7 narz. węgl. Zz 120 13564 23,10 41,9 164 96,2 7 25,2 134 3 8400 44,7 13,4 — — — 61,9 193,5 32,0 - 4,8 9,2 26,2 narz. stop. Z* 038 7532 14,93 36,0 145 73,1 10 39,4 118 3 9850 29,5 23,8 — — — 130,8 197,6 66,1 - 7,5 _8,1 53,9 narz. stop. Zz 0112 14849 44,07 24,1 276 93,1 6 62,6 223 5 12500 44,6 20,0 — — — 84,2 101,2 99,1 - 11,9 15,4 67,2 narz. stop. Zo 9^40 11304 15,73 51,3 34 24,4 2 20,9 28 2 10450 14,0 53,3 — — — 92,4 89,0 103,7 - 4,0 1,9 85,6 narz. węgl. Z„ <p45 5993 7,87 54,4 95 72,3 12 44,8 76 4 11200 19,0 42,1 — — — 186,9 241,4 77,4 - 8,5 5,3 62,0 konstr. węgl. N 0 75 9989 4,00 178,4 29 72,4 7 18,7 24 2 9350 12,0 55,6 — _ — 93,6 300,0 32,1 - 3,5 _1,6 25,8 konstr. węgl. N OD130 14327 5,82 175,8 20 49,2 3 8,7 16 1 8700 16,0 38,8 — — 60,7 274,9 27,3 - 1,6 _{1,1 17,7} konstr. węgl. N 0215 15390 7,72 142,2 160 318,5 21 52,6 132 4 13150 33,0 28,5 — — — 85,4 426,9 20,0 - 10,0 9,0 16,5 konstr. stop. N 0 60 7990 4,40 129,7 54 98,0 12 13,6 44 2 6800 22,0 22,1 — — — 85,1 500,0 17,0 - 2,6 3,0 13,9 konstr. stop. N 0130 16254 7,20 161,2 20 45,1 3 11,0 16 1 11000 16,0 49,1 — — — 67,7 222,2 32,8 — 2,1 1,1 24,4 konstr. stop. H 0170 11760 10,20 82,3 143 164,8 14 50,6 117 5 10120 23,4 30,9 — _ ■ — 86,0 229,4 37,5 — 9,6 8,0 30,7 konstr. węgl. H Cp55 3132 2,42 92,5 14 18,1 6 3,5 12 1 3500 12,0 20,8 — — — 111,6 495,9 22,5 — 0,7 0,8 19,3 konstr. węgl. ohw Q]60 3391 4,67 51,9 9 6,5 2 2,7 8 1 2700 8,0 24,1 — — — 79,6 171,3 46,4 — 0,5 0,5 _41,5

konstr. stop. Ohw 0190 13354 19,00 50,2 114 80,1 6 27,1 93 4 6775 23,2 20,8 — — — 50,7 122,1 41,4 — 5,1 6,4 _33,8

konstr. stop. Prz ^ 1 4 7885 5,02 112,2 55 86,4 11 39,0 46 4 9750 11,5 60,6 - - - 123,6 229,1 54,1 — 7,4 3,1 45,1 Razem - - 9968 10,84 65,7 1788 1644,8 165 526,9 1459 54 9757 27,0 25,8 - - - 97,8 249,1 39,3 - 100,0 100,0 32,0 3 18,Om2 konstr. węgl. Zz 0110 28647 7,48 212,8 62 237,5 8 21,5 47 1 21500 47,0 25,4 _. _ 1 75,0 628,3 11,9 _ 2,6 5,2 9,0 konstr. stop. z , 0 85 22451 8,50 146,7 46 121,7 5 17,6 34 1 17600 34,0 28,6 — — _ 78,4 400,0 19,5 — 2,2 3,8 _14,5 konstr. stop. Zz 0 250 36992 25,00 82,2 64 94,7 2 31,5 48 1 31500 48,0 36,5 — — _ 85,1 192,0 44,4 — 3,9 5.3 _33,3 konstr. stop. N 0180 31961 9,20 193,0 397 1379,2 43 423,3 298 15 28220 19,9 78,8 — — — 88,3 216,3 40,1 — 52,0 33,0 _30,7 konstr. węgl. N cD3oo 39564 10,80 203,5 58 21,2 5 40,7 43 2 20350 21,5 52,6 — - — _51,4 199,1 _25,8 — 5,0 4,8 _192,0 konstr. węgl. H 0310 28439 12,40 127,4 64 146,8 5 31,0 48 3 10333 16,0 35,9 — — — _36,3 129,0 _28,2 — 3,8 5,3 21,1 konstr. stop. H ,075 10542 4,50 130,1 50 117,1 11 30,3 38 2 16500 19,0 48,2 — — 156,5 422,2 37,0 — 3,7 4,2 25,9 konstr. stop. H 0 220 28646 13,20 120,6 125 271,3 9 58,7 94 5 11740 18,8 34,7 — — _ 41,0 142,4 _28,8 — 7,2 _{10,4 21,6}

konstr. stop. Ohw 070 12084 7,00 95,9 105 181,2 15 32,5 79 4 8125 19,7 22,9 — — _ 67,2 281,4 _23,9 — 4,0 8,7 _17,9

konstr. stop. Ohw 0 280 34802 28,00 69,0 179 222,3 6 98,0 135 7 14000 19,3 40,3 — — _ 40,2 68,9 58,4 — 12,0 17,9 _44,1

konstr. węgl. Ohw 0290 33184 19,72 93,5 26 43,8 1 14,3 20 1 14300 20,0 39,7 — — _ 43,1 101,4 42.4 — 1,7 _{2,2 32,6} konstr. węgl. Ohw 0380 35611 27,36 72,3 26 33,8 1 15,3 20 1 15300 20,0 42,5 - - - 43,0 73,1 58,8 - 1,9 2,2 45,3 Razem - - 25861 10,83 132,7 1202 2870,6 111 814,7 904 43 18944 21,0 50,1 - - - 73, f 139,9 37,7 - 100,0 100,0 28,4 9 Ogółem - - 6338 5,76 X 5244 1 5767,3 910 1792,9 4076 278 6449 14,66 - 16,4 57 39,4 | 101,7 254,3 - 0,9 - - 31,1

Źródło: Obliczenia własne przeprowadzone na podstawie danych liczbowych zamieszczonych w tablicy 1 oraz uzyskanych z ewidencji badanego wydziału. Znaczenie symboli:

Wfij — faktyczna wydajność jednostkowa w i-tym piecu dla j-tej obróbki cieplnej w k g/m 2/h lub w kg/m*/h;

Pfij — faktycznie wykonana produkcja (wraz z produkcją powtórnie wykonaną) w i-tym piecu dla j-tej obróbki cieplnej w tonach; Pfpij — produkcja powtórnie w ykonana w i-tym piecu dla j-tej obróbki cieplnej w tonach;

Wfpij — faktyczna wydajność jednostkowa w i-tym piecu dla j-tej powtórnej obróbki cieplnej w kg/m2/h lub w kg/m3/; — pozostałe oznaczenia jak w e wzorach 22-7-26 i w tablicy 1.

Model badania zdolności produkcyjnej pieców... ₂₇₇

obróbki cieplnej, 4) czasu technologicznego (czasu grzania), 5) w y k o rzy ­ stania dysponow anego (efektyw nego) czasu p ra c y pieców, 6) czasu w y ­

datkow ego n a załad u n ek i w y ła d u n e k w sadu, 7) gospodarki rem ontow ej,

8) organ izacji p racy d eterm in u jącej popraw ność p rac y pieców, 9) k w a li­

fik a c ji pracow ników itp.

Ź ró d łem info rm acji liczbow ych są d o k u m en ty pierw o tne i w tó rne. P o d ­ staw o w y m d ok u m en tem p ierw o tn y m (źródłowym ), nieodzow nym do p rzepro w ad zenia kom pleksow ej analizy ekonom icznej p rac y pieców w w y działach o bróbki cieplnej, je st k a rta w sadu. D okum entam i w tó r­ n y m i są odpow iednie ark usze spraw ozdaw cze i ew idencyjne zaw ierające sk um u lo w ane dane liczbow e i w skaźniki niezbędne do ustalenia poziom u i sto pnia w y k o rzystania zdolności p ro d u k cy jn ej pieców do o bróbki ciepl­ n ej stali jakościow ych. W zory dokum entów p ierw o tn y ch i w tó rn y ch za­ w ie ra lite ra tu ra p rz e d m io tu 7. O pracow any system ew idencji źródłow ej i przetw orzonej stanow i podstaw ę do przeprow adzenia analizy zdolności p ro d u k cy jn e j i w yk o rzy stan ia jej rez e rw w w ydziałach obróbki cieplnej. W szelkie prace obliczeniow e, z uw agi na ich dużą pracochłonność, p rzepro w ad zać należy w ośrodku p rze tw a rza n ia danych.

4. WYNIKI POMIARU ZDOLNOŚCI PRODUKCYJNEJ I WYKORZYSTANIA JEJ REZERW

Z uw agi na ograniczone m ożliw ości p rzedstaw ione zostaną w yniki b a d a ń czterech gru p pieców jed n o rod n y ch w w ydziale obróbki c ie p ln e j8. W szystkie obliczenia dotyczące p o m iaru zdolności pro du kcy jnej i w yko- szy stan ia jej rezerw , przeprow adzone n a podstaw ie m odeli przedstaw io­ n y c h w pun k cie 2, zostały u ję te w tab lic a c h 1 -r- 4 9. I tak:

— m odele obliczania zdolności p ro d u k cy jn e j, tj. w zory (1, 2, 3, 9, 10, 22 i 23) — w tab . 2;

— m odele obliczeń w ydajności jednostkow ej, tj. w zory (5 i 6) —

w tab . 1 i 2;

— rozw inięta form a m odelu na obliczanie rezerw zdolności pro d u k ­ c y jn e j, tj. w zory (13, 14, 18 i 19) w tab . 2;

7 W. K u r e k : R e ze r w y wy korzy stan ia środków pracy w procesach obróbki

te rm ic zn e j w hutn ictw ie stali jakościowych. RTPN, Rzeszów 1973.

8 Wydział Obróbki Cieplnej w K om binacie Przem ysłow ym „Huta Stalowa Wola” w Stalow ej Woli.

9 W obliczeniach nie uwzględniono braków produkcyjnych z uwagi na brak damych.