Соколов К.Н. Оборудование термических цехов

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.

2.31. Вертикальная печь для закалки тонких, длинных

труб

и прессованных

профилен

из алюминиевых сплавов с

прин

игельной циркуляцией атмосферы

мощью лебедки садка, подвешенная на

крюке 6) быстро опускается в закалоч-

ный

бак и устанавливается па консоль-

ном

кране 13, 'Гидравлический цилиндр

поворачивает консольный кран, вы-

давая садку из-под печи, Кран 10'под-

водит к центру печи новую садку, ко-

торую

поднимают тросом специальной

лебедки. При этом днище печи возвра-

щается обратно.

ДОШахта печи футерована диатомито-

вой

засыпкой

между

двумя металли-

ческими

стенками. На внутренней сто-

роне

цилиндра размещают нагревате-

льные элементы(ф отделенные от ра-

бочего пространства цилиндрическим

экраном

(ЗЛДля повышения равномер-

ности

нагрева и улучшения теплопере-

дачи конвекцией печь внизу имеет два

центробежных вентилятора 2 произво-

дительностью по

60000

/ч.-Вентиля-

торы отсасывают

воздух

снизу рабоче-

го пространства печи и гонят его вверх

между

внутренней стенкой и экраном

через нагреватели 4. Скорость нагре-

того

воздуха

в рабочем пространстве

Рис.

2.32. Крепление деталей для нагрева

вертикальных печах

печи 20 м/с. Печь с высотой рабочего

пространства Эми диаметром 1,3 м

при

нагреве профилей из алюминиевых

сплавов до температуры 505 °С имеет

среднюю производительность 1 т/ч при

мощности

400 кВт. Единовременная

садка составляет 2 т, продолжитель-

ность нагрева 2 ч.

Для улучшения использования объ-

ема вертикальной печи применяют спе-

циальные жаростойкие подвески (рис.

2.32).

При нагреве одной детали она

крепится

на якорь (а), четырех — на

крестовине (б), а большего их количе-

ства— на звездочках (в). Детали мо-

гут размещаться в несколько рядов по

высоте печи. Каждый ряд имеет от-

дельную звездочку. Масса подвески с

деталями часто составляет

30—50

т и

выше,

поэтому нельзя опирать садку

на

печь или на ее

кожух.

Необходимо

использовать для этой цели раздвиж-

ные

балки на специально установлен-

ных колоннах. Для повышения равно-

мерности нагрева подвеску иногда вра-

щают с помощью электродвигателя.

Большие

вертикальные печи можно

использовать при достаточной высоте

цеха и наличии мощных крановых

средств. Для обслуживания вертикаль-

ных печей по их высоте через 2,5—

3,0 м устраивают специальные рабочие

площадки.

В последнее время для термической

обработки,спекания

молибдена и окис-

лов широко используются вертикаль-

ные

вакуумные

печи.

На рис. 2.33 при-

ведены типичные конструкции таких

печей.

Малые печи, например СШВ-11.18/9

(рис.

2.33, а), имеют футеровку в виде

металлических экранов 5, расположен-

ных на водоохлаждаемых боковых

стенках 3, поду 6 и крышке 2. Послед-,

няя

прижимается к

кожуху

печи через

резиновую прокладку болтами или эк-

сцентриковыми

зажимами. Для загруз-

ки

печи крышку снимают краном или

талью. Нагревательные элементы 1

крепятся

на специальном металличе-

ском

цилиндре 4,

В больших печах, например

СШ-27.45/9 (рис. 2.33, б) экраны часто

заменяют керамической футеровкой 5.

Свод 2, подвешиваемый к крышке пе-

чи 1, при загрузке садки поднимается

отводится в сторону специальным ме-

ханизмом. Нагревательные элементы 7

зигзагообразной формы размещают на

внутренней части футеровки водоохла-

ждаемых стенок 3 свода и пода

печи.

В поду их укладывают на фасонные

плиты 8. Выводы нагревателей прохо-

дят через люки герметизированных па-

трубков 6, охлаждаемых водой. Кожух

печи собирают из нескольких секций 4,

которые соединяют болтами через ре-

зиновые

прокладки. Крышка имеет ва-

куумное резиновое уплотнение и под-

жимается к

кожуху

специальными бол-

тами.

Высокотемпературные (2000—

2500°С)

вакуумные печи (рис. 2.33, в)

выполняются с нагревателями в виде

графитовых или молибденовых стерж-

ней

7, замкнутых в нижней части коль-

цом

7. Футеровка печи состоит из гра-

фитовых колец 4 и теплоизоляции 5,

изготовляемой из графитовой крошки.

Между футеровкой и наружным водо-

Рис.

2.33.

Вакуумные

верти-

кальные

(шахтные)

электри-

ческие печи

заводов

ЭТО

|-.. типа СШВ

охлаждаемым кожухом 2 дополнитель-

но

устраивают ряд металлических эк-

ранов

3. Садку устанавливают на под-

ставку 6. Технические данные по ваку-

умным шахтным печам приведены в

табл. 2.8.

Внизу вакуумных малых шахтных

печей иногда располагают камеру ох-

лаждения, в которой детали можно за-

каливать струей азота. В камере

уста-

навливают подъемник, опускающий на-

гретую

садку в камеру охлаждения

(см.

рис. 2.9, а).

2.6.

ПЕЧИ

ПОДНИМАЮЩИМСЯ

ПОДОМ

Печи

с поднимающимся (элеватор-

ным)

подом применяют преимущест-

венно

для отжига на ковкий

чугун.

Ра-

бочая камера печи представляет собой

футерованный колпак 5, установлен-

ный

на металлических колоннах на вы-

соте около 3 м над уровнем пола (рис.

2.34, а). Подом печи служит футеро-

ванная

тележка 4, которую вместе с

загружаемой на нее садкой поднимают

гидравлическим подъемником 1 вверх

закрепляют в таком положении осо-

быми захватами 2. Для создания пол-

ной

герметичности тележка со

всех

сторон имеет водяной или песочный

затвор 3. ,

Под

4 можно поднимать с помощью

электродвигателя 1 через пару цилин-

дрических и пару конических шестерен

двумя вертикальными ходовыми вин-

тами 3 (рис. 2.34, б). В крайнем

верх-

нем

положении тележка поддержива-

ется четырьмя кронштейнами 5. Печи

с подъемным подом чаще рассчитаны

на

единовременную садку 15 и 30 т.

Печь

с садкой деталей 15 т (включая

4 т упаковочной тары) имеет размеры

рабочей камеры

2,7X3,0X1*8

м и мош-

ность около 450 кВт, а с садкой 30 т

(включая 7 т упаковочной тары) 2,7Х

X6.7XU6

м и 650 кВт. Производитель-

ность последней печи составляет 0,5 т/ч,

ее масса равна 115 т, а масса вагонет-

ки

пода 13 т. Печи с подъемным подом

целесообразно использовать при нагре-

ве деталей в контролируемых атмос-

ферах, а также если в

цехе

нет кранов.

Вагонетки можно загружать и разгру-

жать в любом месте цеха. Часто целе-

сообразно нагретую садку

охлаждать

вне печи на

воздухе

или в специальных

камерах.

Недостатком рассматриваемых пе-

чей является необходимость подъема

тяжелого пода с садкой. Для этого при

электрическом подъеме используется

электродвигатель значительной мощ-

ности,

а при гидравлическом — давле-

ние

воды до 10 МПа.

Рис.

2.34.

Камерные электрические печи

элеваторным подом

2.7.

ПЕЧИ

ПЕРЕДВИЖНОЙ

КАМЕРОЙ

НАГРЕВА

Печи

передвижной камерой

на-

грева используются

для

азотирования.

• Примером такой печи служит муфель-

ная

электрическая печь

(рис.

2.35).

Она

имеет неподвижный

под 5 с

двумя

последовательно расположенными

му-

4 фелями

которые представляют

со-

бой металлические колпаки, снабжен-

ные

песочными затворами.

Для

повы-

шения

равномерности нагрева через

под печи

муфели вводят центробеж-

ные

вентиляторы

Камеру нагрева

- выполняют

виде футерованного

кир-

пичом колпака, перемещаемого

на ко-

• "лесах

7 с

одного муфеля

на

другой.

торцевых сторон камеру закрывают

подъемными заслонками

перемеща-

ют

ее с

помощью передачи

от

электро-

двигателя

Нагреватели размещают-

ся

на

поду

боковых стенках печи.

Преимуществом печей

передвижной

камерой

является

то, что

последняя

ис-

пользуется только

для

нагрева.

Охла-

ждают,

разгружают

загружают

де-

тали

на

свободную часть пода, камера

этом

случае

сдвинута. Печь

при вну-

тренних размерах камеры

1,0Х2,8Х

Х1.0

м и

муфеля

1,0X2,2X0,7 м, за-

груженная

2 т

деталей, имеет устано-

вочную мощность

100 кВт.

Заводы

ЭТО

выпускают печь

СГЗ-10.56.10/10

размерами рабочей

камеры

1,0X5,6X1,0 м, в нее

может

Рис.

2.35. Электрическая печь с передвижной

нагревательной

камерой для

азотирования

быть загружено до 12 т деталей. При

рабочей температуре 950 °С и произво-

дительности 0,6 т/ч мощность печи со-

ставляет 436 кВт. Размеры неподвиж

• кого пода

3,2X19,0

м, масса печи 68 т.

Аммиак для азотирования подводится

'.': через под печи.

2.8.

ДВУХКАМЕРНЫЕ

ПЕЧИ

Двухкамерные пламенные печи

" применяются для нагрева высоколеги-

рованных сталей. Одна камера служит

для окончательного нагрева, а

другая

—

, для предварительного прогрева

дета-

лей теплом отходящих газов первой.

Рассматриваемые печи используют так-

же для нагрева низколегированных

сталей с целью экономии топлива.

В малых печах камеры располага-

ются вертикально, а в печах, предназ-

наченных для нагрева тяжелых

дета-

лей,

рядом. На рис. 2.36 даны схемы

двух

печей с вертикальным расположе-

нием

камер для нагрева под закалку

быстрорежущей стали. Печь, схема ко-

торой приведена на рис. 2.36, а, имеет

горелки 1. Продукты сгорания, омывая

детали, загруженные на под нижней

камеры 2, отводятся в верхнюю каме-

ру 4 через отверстие 6 в своде печи.

В верхней камере газы первоначально

омывают снизу шамотную плиту 3, а

затем по боковым щелям поднимаются

своду

уходят

через отверстие 5 в

рекуператор. В нижней камере печи

можно получить температуру до

1350°С,

а в верхней подогреватель-

ной

—

900—800

°С. Желательно, что-

бы под верхней камеры был не выше

1,2, а нижней

0,8—0,6

м от уровня пола.

На

рис. 2.36, б приведена конструк-

ция

электрической двухкамерной печи.

8 верхней камере 3 установлены три

силитовых стержня 4 мощностью

10 кВт, а в нижней подогревательной

— спиральные металлические нагре-

вательные элементы / мощностью

9 кВт. Производительность печи 25—

30 кг/ч. Дверка верхней камеры откры-

вается вверх рычагом 5, а нижней —

сдвигается в сторону на роликах 6.

На

рис. 2.37 показана схема печи,

работающей на газовом топливе с дву-

мя

рядом расположенными камерами.

Продукты сгорания из камеры нагрева

через соединительные каналы 2 ухо-

дят в камеру подогрева 4, из которой

отводятся в боров 5. Часть продуктов

сгорания

из камеры нагрева отводится

самостоятельный боров /, что

дает

возможность регулировать температу-

ру в камере подогрева. Недостатком

рассмотренных двухкамерных печей

является необходимость пересадки де-

талей из камеры 'подогрева в камеру

нагрева.

На

рис. 2.38 приведена схема на-

гревательных колодцев, в которых де-

тали не пересаживаются. Левая каме-

Рис.

2.36. Двухкамерные малые печи с вертикальным расположением камер:

— с

газовым отоплением;

0 —

электрическая печь

керамическими

(верх)

металлическими

(низ)

нагревателями

Рис.

2.37. Большая двухкамерная печь со смеж-

ным

расположением камер

ра 2 после подогрева в ней деталей от-

ходящими газами правой камеры 5

становится на нагрев, для чего дымо-

вой

шибер 4 закрывается и разжига-

ются горелки /. Детали в колодцы за-

гружаются

сверху

через съемные

крышки

Камеры

нагрева и подогрева мож-

но

расположить последовательно одну

Рис.

2.38. Нагревательные колодцы с переклю-

чением

камер

за другой. Такая конструкция является

промежуточной

между

конструкциями

печей периодического и непрерывного

действия.

ПЕЧИ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Развитие массового производства

машин

обусловило необходимость при-

менения

специализированных печей

непрерывного действия, приспособлен-

ных для обработки больших количеств

одинаковых однотипных деталей. Это

позволило максимально механизиро-

вать загрузку и движение деталей по

печи и автоматизировать управление

процессами.

результате

механизации и автома-

тизации

повышается надежность со-

блюдения технологического режима,

сокращается

расход

топлива. Поэтому

все затраченные средства быстро оку-

паются.

Тепловой режим в печах непрерыв-

ного действия постоянен во времени, но

температура в них может меняться по

длине печи. По применяемому тепло-

вому режиму печи непрерывного дей-

ствия

могут

быть с одинаковой темпе-

ратурой рабочего пространства (на

30—50

°С выше нагреваемого метал-

ла),

скоростного нагрева (с темпера-

турой печи на

150—200

°С выше темпе-

ратуры нагрева металла), методичес-

кого и рекуперативного нагрева. Одна-

ко

основным фактором, определяющим

конструкцию термических печей не-

прерывного действия, является способ

движения деталей в рабочем простран-

стве.

Конструируя специальные устрой-

ства для перемещения деталей внутри

печи (конвейеры, специальные балки,

лотки,

поддоны и т. п.),

следует

стре-

миться к максимальному снижению

массы тары и транспортных средств на

единицу нагреваемых деталей, его

можно достичь, применяя облегченные

транспортирующие устройства, поддо-

ны

с ребрами жесткости. Расход жа-

ростойких сталей уменьшается в ре-

зультате

применения футерованиых ке-

рамическими

материалами балок, роли-

ков.

Ниже

рассматриваются конструк-

ции

печей непрерывного действия со-

гласно принятой классификации по

способу движения деталей.

3.1.

ПЕЧИ С

НАКЛОННЫМ

ПОДОМ

В печах'с наклонным подом (уклон

6—10°)

могут

передвигаться только

детали правильной цилиндрической

формы

— валы,

трубы

и т. п. Они дви-

жутся под действием силы тяжести, ко-

торая разлагается на реакцию опоры

силу, вызывающую движение. Для

облегчения движения в поду печи про-

кладывают металлические направляю-

щие.

Б высокотемпературных печах их

делают

из охлаждаемых водой

труб.

Печи

могут

работать на любом топли-

ве.

Используются они главным обра-

зом для нагрева под закалку и норма-

лизацию.

На

рис. 3.1, а показана схема

двух-

зонной

печи с наклонным подом и бо-

ковой

выдачей деталей, в которой на-

греваются

трубы

и валы длиной до б м.

Печь

отапливается газом, сжигаемым

горелках 3, расположенных с ее тор-

ца,

Продукты сгорания поступают в

боров 6 с трубчатым рекуператором 1.

Последний

служит для подогрева воз-

духа.

Детали загружаются на

высту-

пающие из печи направляющие 5 и

движутся самокатом до упора. Выда-

ются они с помощью выталкивателя

через окно 2 в боковой стенке. Свод 4

сделан подвесным. Такая печь при дли-

не

6 и ширине 8 м имеет производи-

тельность до 5 т/ч. Если ширина печи

небольшая, свод

делают

стационарным,

а горелки располагают в боковых стен-

ках. Это упрощает конструкцию печи.

На

рис. 3.1, б изображена конструк-

ция

методической трехзонной печи с

наклонным

подом и торцевой выдачей

деталей. Печь отапливается газовыми

горелками 1, расположенными в каме-

рах выдержки и нагрева. Продукты

сгорания

отводятся через ряд щелей у

загрузочной стороны печи в два само-

стоятельно регулируемых борова 2. Де-

тали движутся по направляющим, рас-

положенным на огнеупорных столби-

ках 3. В иоду камеры выдержки име-

ется щель, в которой

ходит

вертикаль-

ная

выдающая штанга 5, приводимая в

движение пневматическими цилиндра-

ми

4. Детали небольшой массы выда-

ются с помощью ножного педального

механизма. Его также можно сделать

виде ряда звездочек, насаженных на

поперечный

вращающийся вал. При

ширине

печи 6 м, длине камер нагрева,

подогрева и выдержки соответственно

4; 3 и 3,5 м производительность дости-

гает

7,5 т/ч.

На

рис. 3.2 показаны две конструк-

ции

электрической двухъярусной печи

с наклонным подом для нагрева круг-

лых заготовок из алюминиевых спла-

вов.

С целью повышения коэффициен-

та теплопередачи конвекцией нагретый

воздух

приводится в движение центро-

бежным вентилятором, расположен-

ным

вверху

у загрузочного конца печи.

В печи первой конструкции (рис.

3.2, а) нагрев производится калорифе-

рами 2, размещенными в верхней вы-

носной

камере. Вентилятор 1 через ка-

налы

7 в боковых стенках отсасывает

воздух

из первого и второго ярусов пе-

чи и гонит его через калориферы и рас-

пределительные боковые каналы 3 об-

ратно в печь. Для равномерного на-

грева чрезвычайно важно, чтобы на-

гретый

воздух

правильно распределял-

ся

между

верхним и нижним ярусами

печи.

Заготовки загружаются в любой

ярус печи подъемником 6 со специаль-

ным

сталкивающим приспособлением,

выдаются же они из каждого ряда сек-

торами 5 и 4, насаженными на попе-

речные периодически вращающиеся

валы.

В печи второй конструкции (рис.

3.2, б) нагрев осуществляется при по-

мощи

рамных нагревательных элемен-

тов 2, размещенных непосредственно, в

каждой рабочей камере. Это позволяет

наряду с конвекцией использовать теп-

лопередачу лучеиспусканием и обеспе-

чить хорошую работу печи как при

низкой,

так и при повышенной темпе-

ратуре.

Воздух

отсасывается вентиля-

тором 1 из верхнего яруса печи и через

каналы

4 в боковых стенках направля-

ется в нижний ярус. В рабоч-ем про-

странстве

воздух

движется со скоро-

стями

8—10 м/с. Печь с внутренними

размерами каждого яруса

15X1,2Х

Х0.75

м имеет общую мощность

900 кВт и производительность при на-

греве дюралюминиевых цилиндров диа-

метром 0,3 м до температуры 500 °С

около

3 т/ч. В боковых стенках печи

находятся окна 3 для кантования де-

талей и текущего ремонта.

Рис.

3.1. Методические.печи с наклонным подом

Рис.

3.2.

Двухъярусная

низкотемпературная электрическая печь с наклонным подом

с принудительной циркуляцией

воздуха

ЗД.

ТОЛКАТЕЛЬНЫЕ

ПЕЧИ

Толкательные печи чаще имеют го-

ризонтальный

под, детали по которому

движутся под давлением башмака тол-

кателя.

Наиболее распространено тол-

кание

деталей по боковой поверхности.

Силу трения уменьшают с помощью

металлических направляющих, выпол-

ненных

в виде брусьев,

труб

или литых

швеллеров с роликами. Непосредствен-

но

проталкивать можно лишь детали,

имеющие сравнительно простую фор-

му (параллелепипеда, цилиндра, плас-

тины).

При боковом толкании круглых

квадратных заготовок небольшой

толщины

может наблюдаться явление

«взгорбливания», поэтому длина печи

должна быть ограничена. Предельная

длина печи с горизонтальным подом в

зависимости от размера заготовки при

движении по брусьям /=(170—200)6;

при

движении по трубам t= (200—

240)6, где б — толщина заготовки, м.

При

наклонном поде длина печи

может быть увеличена до размера;

/ =

0,57/(0,57cos

а—sin

а). Здесь а —

угол

наклона пода.

случае

очень малого диаметра

заготовок их выгоднее толкать в торец

по

нескольким параллельным ручьям,

сделанным в специальной жаростойкой

плите или образованным квадратными

брусьями, поставленными на ребро.

Если

детали нельзя непосредственно

проталкивать, их передвигают на под-

донах. Однако практика показывает,

что при соответствующей укладке не-

которые детали сложной формы мож-

но

проталкивать непосредственно.

Для длинных деталей сложной фор-

мы вместо сплошного поддона приме-

няют отдельные опоры в виде колодок

или

крестовин, передвигающихся по

Рис.

3.3. Толкательная прямоточная закалочная печь с ниж-

ними

топками:

-—

типовая конструкция печи;

б —

вариант разгрузочного желоба

двумя

рукавами;

в —

устройство

для

опрокидывания поддонов;

—

крестовины

для

движения длинных деталей