Кузнечные печи

Пламенные кузнечные печи -  нагревательные устрой­ства, в которых заготовки получают теплоту от непосредственного соприкосновения с омывающим их пламенем.

В зависимости от способа загрузки и выдачи заготовок кузнечные печи подразделяют на печи периодического и непрерыв­ного действия. Печь периодического действия загружа­ют партиями через окно. Выгружают заготовки через это же окно, после того как вся партия заготовок нагреется до температуры начала ковки. В периодических печах заготовки во время нагрева лежат на поду неподвижно. Эти печи просты по устройству, но не обеспечивают высокого качества нагрева; заготовки одной и той же партии имеют различные параметры нагрева. Заготовки, выни­маемые последними, имеют более длительное время нагрева, что увеличивает окалинообразование и обезуглероживание их поверх­ности.

В кузнечная печь непрерывного действия заготовки загружают по одной штуке через загрузочное окно, во время нагрева они перемещаются по рабочему пространству печи и выгружаются через окно выгрузки. Качество нагрева заготовок в печах непре­рывного действия более высокое по сравнению с нагревом в пе­чах периодического действия.

В зависимости от способа нагрева пламенные нагревательные кузнечные печи бывают камерные, методические и полуметодические. В ка­мерных печах температура на всей площади пода относитель­но постоянна. По способу загрузки эти печи относятся к печам периодического Действия. Камерные кузнечные печи конструктивно могут быть одно - и двухкамерные, с выдвижным подом имеханизиро­ванные, переносные и стационарные. Камерные печи благодаря простоте конструкции и обслуживания наиболее распространены в условиях единичного и мелкосерийного кузнечного производ­ства.

В методических печах температура рабочего простран­ства неодинакова. Она повышается по площади пода от окна за­грузки к окну выгрузки, что обеспечивает более равномерный и качественный нагрев заготовок. По способу загрузки методические печи относятся к печам непрерывного действия. Эти печи имеют сложную конструкцию и используются только при серийном и мас­совом производстве поковок.

Полуметодические кузнечные печи отличаются от методических меньшей длиной рабочего пространства, что приводит к повыше­нию скорости нагрева заготовок при передвижении их от окна за­грузки к окну выгрузки.

В зависимости от способа механизации перемещения заготовок в процессе нагрева печи подразделяют на конвейерные, карусель­ные, толкательные, с шагающим подом.

Конструктивно печи различаются в зависимости от вида сжи­гаемого топлива. Печи, работающие на твердом топливе, имеют топку, на жидком топливе — форсунки для распиливания мазута и смешивания его с воздухом, на газообразном топливе — газовые горелки. В качестве твердого топлива используют каменные угли, торф, дрова, кокс, пылевидный уголь. В качестве жидкого топлива широко используют мазут. Однако при его сгорании образуется копоть и загрязняется помещение. Наиболее рациональными яв­ляются газовые печи, обеспечивающие хорошее качество нагрева, высокую производительность, легкость регулирования пламени и удовлетворительные условия труда по задымленности воздуха в кузнице.

В зависимости от площади пода пламенные печи подразделя­ют на малые, средние и большие. Малые печи имеют площадь пода до 1 м2, средние— 1—А м2 и большие—свыше 4 м2. Малые печи служат для нагрева мелких заготовок, средние — для на­грева заготовок массой около 1000 кг и большие — для нагрева крупных заготовок и слитков.

Пламенные нагревательные печи состоят из топки, рабочей камеры, пода, свода, дымоходов и других устройств.

Топка — часть печи, в которой сжигается топливо.

Рабочая камера — часть печи, где осуществляется нагрев за­готовок.

Под — нижнее основание рабочей камеры, на которое уклады­вают нагреваемые заготовки.

Свод — верхняя часть рабочей камеры и топки.

Дымоходы — каналы в кладке печи, через которые продукты сгорания удаляются из печи или направляются в устройства для отдачи теплоты.

Типовая камерная пламенная переносная печь состоит из свар­ной рамы 1, изготовленной из швеллеров, двутавров, уголков и других видов проката. К раме приварены вертикальные стойки 11, балки 4 и облицовочные плиты 9.

На раму настилают теплоизоляционный слой и делают кирпич­ную кладку. Кладку пода 2 выполняют тальковым кирпичом. Обычно нижний ряд кирпича выкладывают плашмя, а верхний ряд на ребро. Стенки рабочей камеры выкладывают из шамотного кирпича толщиной в полтора кирпича. В стенках топки и рабочей камеры выкладывают дымоходы, проемы для рабочих окон, тунне­ли 7 и гнезда для горелок или форсунок. Рабочие окна 5 сверху перекрывают двумя рядами кирпича, образующими прочную арку. При повреждении наружных кирпичей арки основная масса стен­ки 6 не разрушается, так как она поддерживается внутренними кирпичами арки. На верхнюю часть долевых стенок печи уклады­вают пятовый кирпич 10, служащий опорой свода 8 печи. Верхняя часть долевых стенок усилена опорной балкой 4. Перекрывают печь сводом 8 из клинового шамотного кирпича толщиной в один кирпич. Между стенками рабочей камеры и облицовочными пли­тами уложена теплоизоляция 3.

Удаляют продукты сгорания через проемы рабочих окон и да­лее под зонт или через дымоходы. Конструкция системы удаления печных газов зависит от размеров печи и рассчитывается на такую скорость истечения газов, при которой обеспечивается необходимое давление «а поде печи, исключающее подсос холодного воздуха.

Конструктивные элементы пламенных печей работают в тяже­лых условиях и подвергаются воздействию высоких температур, химическому воздействию продуктов сгорания и образующейся при нагреве заготовок окалины, механических нагрузок от перемешаемых по поду печи заготовок. Поэтому длительная работа печей возможна только при сооружении их из специальных огне­упорных и теплоизоляционных материалов.

Огнеупорными называются материалы, деформирующиеся при температуре не ниже 1580° С. К огнеупорным материалам предъ­является требование наличия достаточной строительной прочности, под которой понимают свойство материала незначительно изме­нять объем при нагреве и охлаждении.

В результате изменения объема не должны раскрываться швы футеровки. Огнеупорные материалы должны быть термически стойкими, т. е. не разрушаться при резких изменениях температу­ры, обладать высокой химической стойкостью по отношению к печным газам, окалине и шлакам.

Рис. 18. Устройство камерной пламенной кузнечной печи

Огнеупорные материалы могут быть в виде кирпича и фасон­ных изделий. При сооружении печей из огнеупорных материалов применяют шамотный, тальковый и хромомагнезитовый кирпич, а также хромистый железняк.

Для скрепления огнеупорного кирпича при кладке футеровки печей используют огнеупорные растворы, состоящие из смеси огне­упорной глины, шамота и кварцевого песка. Растворы разводят на воде.

Однокамерные переносные печи широко применяют в индиви­дуальном и мелкосерийном производствах благодаря простоте конструкции и обслуживания. Однокамерная переносная печь работает на мазуте или газе. Стенки, под и свод печи выложены огнеупорным кирпичом 2 и заключены в металлический каркас В рабочей камере 3 печи установлены форсунки 8, через которые подается мазут. Поступающий в печь воздух подогрева­ется в рекуператоре 5. Рекуператор представляет собой устройст­во непрерывного действия, состоящее из металлических или кера­мических труб. Дутьевой воздух проходит по трубам, а дымовые газы — между трубами. Нагретые дымовыми газами трубы пере­дают теплоту дутьевому воздуху. Нагрев воздуха в рекуператорах происходит с 20 до 100—300° С, а охлаждение дымовых газов с 1200 до 500—600° С. Дымовые газы из рабочей камеры 3 отво­дятся по каналам 10 под рекуператор и далее в дымовую трубу 4. Загрузку и выгрузку заготовок в рабочую камеру 3 производят через загрузочное окно 7, закрываемое дверцей 6. Для облегчения подъема и опускания дверца снабжена противовесом 9, который соединен с ней тросом, перекинутым через блок.

Однокамерные переносные печи имеют площадь пода 0,34; 0,47; 0,73 и 1,08 м2.

Одним из существенных недостатков однокамерных печей яв­ляется значительная потеря времени на ожидание нагрева заго­товок. Этот недостаток можно несколько устранить при использо­вании двухкамерных печей.

Рис. 19. Однокамерная переносная кузнечная печь.