Расположение источников энергии в термических печах

Схемы печей

Рисунок 1[15]

Печи периодического действия делятся на (рис.1):

а) камерные;  б) с выкатным подом;  в) элеваторные (с подъемным по­дом);

г) ямные (со съемным или сдвигаемым сводом);  д) шахтные (с раздвижным сводом);  е) колпаковые; ж) печи-ванны.

Рисунок 2[15]

Печи непрерывного действия в зависимости от способа транс­портирования изделий через рабочую камеру делятся на (рис.2):

а) толкательные;

б) конвейерные;

в) с роликовым подом;

г) туннель­ные;

д) барабанные;

е) с вращающимся подом (тарельчатым или кольцевым);

ж) с пульсирующим подом.

Существуют и другие спо­собы транспортирования изделий.

Рисунок 3 (56[8])

Огнеупорная кладка нагревательных печей не имеет достаточ­ной прочности, а поэтому из-за температурных расширений и под действием силы тяжести может развалиться. Для придания клад­ке необходимой прочности применяют металлические кар­касы, которые изготовляются трех типов; стоечные, или подвиж­ные, жесткие и каркасы-кожухи. Каркас печи используют также для монтажа рам, механизмов подъема за­слонок, топливосжигающих устройств, ме­ханизмов для перемещения изделий и т. д.

На рисунке 3(а)приведена конструкция стоечного (подвижного) каркаса. Вер­тикальные стойки 1 и 3 скрепляются тягами 2, 4 и 6. К боковым стойкам 1 крепятся пятовые балки 5. Для того чтобы при разогреве печи не происходило выпучивания свода вследствие расширения кладки, тяги постепенно ослабля­ются путем отвинчивания гаек. При остывании печи производит­ся натяжение тяг, чтобы свод не смог провалиться внутрь рабочего пространства.

При частых разогревах и охлаждениях печи неизбежны неточ­ности в регулировании тяг. Часть тяг оказывается натянутой силь­нее, а другая — слабее. Поэтому некоторые стойки могут деформи­роваться. Наклон стоек в ту или иную сторону приводит к изме­нению формы печи. Поэтому в кузнечных цехах за последнее время получают распространение жесткие каркасы (рис. 3, б).В этом случае стойки внизу закрепляются в фундаменте. При этом часть фундамента у стойки армируется круглым железом 11. Вверху стойки скрепляются с помощью связей 7 и 8, выполненных из уголков или полос. Связи скрепляются со стойками сваркой.

Футеровка

Рисунок 4 (46[15])

На данном рисунке показаны элементы кладки камерной печи. Под 1, боковые 2 и торцовые 4 и 7 стенки выложены вперевязку, а свод кольцами. В задней стенке размешена горелочная амбразура (го­релочный камень) 5. Под печи всегда выполняют много­слойным.

Рисунок 5 (49[15])

Свод печи наиболее от­ветственная часть футеровки. Его выполняют обычно арочным (рис.5).

Свод из огнеупорного кирпича 4 имеет тепловую изо­ляцию 6, удерживаемую от осы­пания столбиками 5 из красного кирпича. Горизонтальная состав­ляющая от массы кирпича и тер­мического расширения распира­ет стенки. Распорное усилие воспринимается пятовым кирпичом 3, подпятовой балкой 2 и стойкой каркаса 1.

Рисунок 6 (1.8.[1])

Конструкции подвесных сводов:

а и в – подвеска на балочках;

б и г – подвеска кирпичей на специальных захватах.

Рисунок 7 (61[8])

Заслонки рабочих окон могут подниматься вручную или с по­мощью пневматических механизмов. Для подъема засло­нок весом до 200—400 кг наибольшее распространение получили ручные секторные механизмы (рис.7, г). Заслонка 7 прикреплена цепью 5 к направляющему сектору 4. С помощью тяги 2 поворачи­вается рычаг подъема 3. Вес заслонки уравновешивается проти­вовесом (контргрузом) 1. При правильной регулировке положения противовеса на рычаге усилие на тяге 2 не превышает 20 кг. Сек­торный механизм обеспечивает быстрый и легкий подъем заслонки. Механизмы, изображенные на рисунке а и б, могут применяться для подъема заслонок весом до 800 кг. Для предупреждения па­дения заслонки при обрыве цепи предусмотрены предохранитель­ные скобы

Для облегчения подъема тяжелых заслонок наиболее часто применяются пневматические цилиндры, работающие от цеховой сети компрессорного воздуха. Конструкция такого подъемного механизма приведена на рисунке в. Пневматический цилиндр 8 устанавливается сбоку печи, где он не может нагреваться излуче­нием из печи или омываться выбивающимися газами. Ход цилиндра обычно равен высоте подъема заслонки. В тол нательных печах пу­тем блокировки пускового клапана подъемного цилиндра с кла­паном цилиндра толкателя возможно осуществить автоматический подъем заслонок как на стороне загрузки, так и на стороне выгруз­ки. Недостатком пневматических подъемников является трудность регулирования высоты подъема заслонки.

Для подъема тяжелых заслонок в некоторых случаях исполь­зуют электрические лебедки. Преимущество применения электри­ческих лебедок для подъема заслонок состоит в том, что заслонки можно открывать на любую высоту. Кроме того, электрические механизмы удобно применять в поточных линиях с автоматическим включением лебедки при начале движения толкателя. Однако электрические лебедки дороже, чем пневматические подъемники, и, кроме того, в кузнечных цехах быстро выходят из строя. Для под­вешивания заслонок применяют цепи, диаметр которых выбира­ется с 6—10-кратным запасом прочности. Тросы для подвешивания заслонок непригодны, так как при перегреве они теряют свою прочность.

Загрузочные механизмы

Рисунок 8 (2-8[13])

Для перемещения деталей в толкательных печах применяют гидравлические и электромеханические толкатели. Наиболее просты по конструкции гидравлические толкатели, что обусловило их надежиую работу. Они состоят (рис. 8, а) из цилиндра 1, на штоке 3 которого укрепляется траверса 4. Толкающая траверса и часть штока выходят в нагревательную  камеру. Для того чтобы масло в цилиндре не перегревалось, на штоке установлена специальная водоохлаждаемая направляющая 2.

Цепные толкатели применяют при больших рабочих ходах. На рис. 8, б показан горизонтальный цепной толкатель. Он состоит из пластинчатой цепи 1, звездочки с валом 2, электромеханического привода 4 и корпуса 3.

Пластинчатые цепи 1 (рис. 8), работающие внутри печной камеры, изготавливают из жароупорной листовой стали марки Х23Н18. Если цепь не подвержена нагреву, то ее изготавливают из обычной стали.

Рисунок 9 (2-9[13])

При больших ходах применяют цепные таскатели. По конструк­ции они аналогичны вертикальным цепным толкателям, но у таскателей, как правило, две цепи, а вместо толкающей траверсы к це­пям крепят специальные штанги (рис. 9, а), В печи на эги штанги наталкивается поддон и транспортируется до упора; после остановки поддона штанги вытаскивают из-под него, а поддон опускается на другую плоскость, по которой и выгружается (обычно выталкивается) из камеры.

На рис. 9, б показана конструкция таскателя с *собачками*. Каретка подается гидроцилиндром в печь, *собачкой* захватывает поддон снизу за ребро и при движении каретки вперед извлекается из печи. Другие «собачки» в это время продвигают ряд поддонов на один шаг.

Рисунок 10(2-10[13])

Конструкция металлической направляющей и способ установки ее в печи пока­заны на представленном рисунке 10. Направляющие 1 и шпалы 2,3 устанавливаются на опоры 5, между собой направляющие соединяются болтами 4. Шпалы 2 могут заделываться в футеровку 6. Металлические детали отливаются из жароупорной стали. В углеродсодержащей атмосфере до 1000° С применяют стали марки 15Х25Н19С2Л, в окислительной среде — 30Х24Н12СЛ. Средний срок службы таких направляющих состав­ляет 2—3 года.

Рисунок 11(2-11[13])

На данном рисунке показан поддон, применяемый в толкательных печах. Поддоны изготавливают литьем из жароупорных сталей. Они могут иметь размеры 0,5Х0,5; 0,6Х0,4; 0,8Х0,8 м. Поддоны могут иметь боковые стенки при разгрузке деталей навалом или отверстия дл крепления приспособлений.

Если поддоны продвигаются по металлическим рельсам, то в ниж­ней плоскости выполняют пазы для бокового ограничения при движении поддона. Если направляющие из карбида кремния, то пазы не делают. При этом ограничение бокового смещения поддона осуществляется боковыми направляющими из карбида кремния.

Для увеличения истирающей и несущей способности поддон не следует подвергать механической обработке.

Источники энергии

Рисунок 15 (1.14[1])

Горелки, применяемые в термичес­ких печах, можно разделить на четыре группы: пламенные, беспламенные, микрофакельные и диффузионные. В пламенных горелках образование смеси газа и воздуха начинается в них, а заканчивается в рабочем простран­стве печи. Такие горелки конструиру­ются двухпроводными преимуществен­но на низкое давление газа и воздуха (до 5000 Па). В зависимости от спо­соба смешения газа с воздухом горел­ки могут иметь факел различной дли­ны (в том числе регулируемый) и неодинаковой излучающей способнос­ти.

На рис.15, а показана горел­ка типа «труба в трубе». Горелка состоит из сопла 1, тройника 2 и но­сика 3. Скорость истечения смеси из носика должна быть не менее 5 и не более 40 м/с, а газа из сопла d₁ не выше 100 м/с. Факел получается растя­нутым по длине, при повышении из­бытка воздуха (а=1,10—1,20) он уко­рачивается. Преимущества горелки: простота конструкции, малые габари­ты, возможность использования высо­конагретого воздуха и большие преде­лы регулирования производительности (1:8).

В термических печах широко при­меняются горелки ГНП (рис. 15, б) конструкции Теплопроекта (де­вять типоразмеров). Газ поступает по центральной трубке 1 через одно или несколько отверстий, расположенных под углом 45°, в воздушный поток, за­кручиваемый с помощью лопаток 2. Горелки рассчитаны на сжигание при­родного газа (при давлении 2400 Па) и воздуха (1600 Па).

Рисунок 16 (1.20[1])

На рисунке приведены конструк­ции радиационных нагревательных элементов, применяемых в промышлен­ности.

Горизонтальная U-образная радиа­ционная труба (рис.16, а) для увеличения теплопередающей поверхности расширяется в рабочей части 2 от 90 до 170 мм, дымовые газы из нее уда­ляются с помощью эжектора 1. При подводе всего газа и воздуха в начале трубчатого элемента достаточную равномерность нагрева трубы можно полу­чить, применяя горелку с регулируемой длиной факела.

Вертикальная радиационная тру­ба 2 (рис.16, б), используемая в цементационных печах конструкции ЗИЛ, имеет однопроводную систему с инжекционными горелками 3 и песочным за­твором 1, охлаждаемым водой.

На рис.16, в  показан вертикаль­ный трубчатый элемент 3 параболической формы, что позволяет заменять его, не разбирая кладки печи. Горелка или форсунка 4 подводится снизу тру­бы, а продукты сгорания удаляются вверх. Для более полного сгорания топлива и повышения коэффициента теплопередачи трубы заполняют кера­мическими вставками 2. Чтобы избежать взрывов, ее делают открытой с обоих концов и снабжают электричес­ким зажигателем 3.

На рис.16, г и д представлены две конструкции нагревательных элементов: Р-образная и U-об­разная трубы. Первая имеет дополни­тельную ветвь 2, по которой продукты сгорания возвращаются, проходят ре­куператор 1, а часть их захватывается свежей смесью, увеличивая количество циркулирующих газов и снижая их температуру на выходе. Вторая снаб­жена горелкой 3 с регулируемым фа­келом, а с другого конца воздушным рекуператором 4; воздух в рекуператор поступает по центральной трубе 5, омывает ее поверхность снаружи и че­рез патрубок 6 подается в горелку, продукты сгорания проходят по коль­цевому пространству между реку­ператором и стенкой радиационной трубы.

Чаще применяют радиационные трубы диаметром 100—150 мм с толщиной стенки 6—8 мм. Из условий прочности отношение рабочей длины трубы к ее диаметру должно быть рав­но 10—15.

Пределы регулирования тепловой мощности радиационных труб для ка­мерных печей обычно составляют  n =4—5, а для проходных печей с автоматическим регулированием теплового режима n=2—3. При необходимости большого уменьшения расхода топлива приходится часть трубчатых элементов отключать.

Условия сжигания газа в трубах значительно отличаются от обычных. Теория горения, закономерности тепло­передачи и механики газов в нагревательных трубчатых элементах пока еще недостаточно разработаны. При рабочей температуре печи 850—950°С и диаметре нагревательного элемента 100—120 мм температура стенки нагре­вательного элемента составляет 1000— 1100°С, а температурный перепад око­ло 150 °С.

При температурах 950—1100°С удельный теплосъем с поверхности хо­рошо работающей радиационной тру­бы равняется 3—5 Вт/см². Коэффици­ент теплоотдачи от газов к стенке тру­бы при температуре газов 1000— 1200°С составляет около 60 Вт/(м²К), а перепад температуры по длине тру­бы не более 20—25 °С на 1 м.

Иногда требуется оградить электри­ческие нагревательные элементы от агрессивной среды (например, при га­зовой цементации). В этом случае их размещают в прямых радиационных трубах (рис., е). Спиральные электрические нагреватели 3 изолируют керамическими вставками 4. Ток подво­дится через изоляционную пробку 2 и вывод 1. Нагреватели по длине трубы делают обычно четыре или шесть обо­ротов.

Рекуператоры

 

Рисунок 18(46[11])

В термических печах для подогрева воздуха применяются рекуператоры, в которых дымовые газы и воздух отделяются стенкой. По принципу работы рекуператоры делятся на противоточные (рис. 18,а), прямоточные (рис. 18, б) и перекрестные (рис.18, в), а по конструкции — на трубчатые (рис. 18, г), ребристые (рис. 18, д), игольчатые (рис. 18, е). Для изготовления рекуператоров используют стали, чугуны и керамические материалы. Металлические рекуператоры для нагрева до температуры 350° изготовляют из углеродистой стали, до 500° — из чугуна, до 700° —из жаропрочного чугуна, до 800—850° —из алитированной или жаро­стойкой стали. Для производства керамических рекуператоров применяют шамот и карборунд. Герметичность керамических рекуператоров увеличи­вается при использовании фасонных кирпичей и блоков. Кирпичи имеют отверстия, и при установке их друг на друга отверстия образуют каналы, по которым снизу вверх движется воздух.

Дымовые газы пропускают по горизонтальным каналам между кирпичами. Керамические рекуператоры допускают высокую температуру нагрева, особенно карборундовые, огнеупорность которых выше 2000°. Тем не менее металлические рекуператоры имеют преимущества перед керамическими, так как занимают меньшую площадь и объем, обладают меньшей тепловой инерцией и большей теплоотдачей и не имеют неплотностей, характерных для керамических рекуператоров; поэтому наиболее распространены металличе­ские рекуператоры, из которых хорошо себя зарекомендовали игольчатые. Дымовые газы пропускают по горизонтальным каналам между кирпичами. Керамические рекуператоры допускают высокую температуру нагрева особенно карборундовые, огнеупорность которых выше 2000°. Тем не менее металлические рекуператоры имеют преимущества перед керамическими, так как занимают меньшую площадь и объем, обладают меньшей тепловой инерцией и большей теплоотдачей и не имеют неплотностей, характерных| керамических рекуператоров; поэтому наиболее распространены металлиские рекуператоры, из которых хорошо себя зарекомендовали игольчатые.

Они представляют собой чугунные трубы, имеющие игольчатые выступы внутри и снаружи. Нагреваемый воздух пропускается внутри труб, а дымовые газы омывают трубы снаружи. Реко­мендуются следующие скорости: для воздуха 4—10 м/сек (обычно не более 5 м/сек), для дымовых, газов 1 — 2 м/сек. Коэффициент теплопередачи игольчатых рекуператоров может достигать 80 ккал/м²час (поверхность в м² считается для гладкой трубы). При температуре отходящих газов 500—750° нагрев воздуха в игольчатом рекуператоре может достигать 180—350° (обычно 250°).

Недостатками игольчатых рекуператоров являются высокая стоимость изготовления, сложность ремонтов и низкая стойкость при высокой температуре дымовых газов (выше 800°). Средняя стойкость игольчатых рекупе­раторов 3—5 лет.

В рекуператорах из гладких труб коэффициент теплопередачи равен 15—25 ккал/м²часּград, подогрев воздуха 150—250°, стойкость рекуператора 3—4 года.

 

Рисунок 19 (69[8])

Трубчатые рекуператоры наиболее просты в из­готовлении и удобны в монтаже и обслуживании. Они изготов­ляются сваркой из газовых труб диаметром от 15 до 75 мм. Для повышения стойкости трубчатого рекуператора желательно применять толстостенные окалиностойкие трубы.

Для кузнечных и термических печей чаще всего применяют двух- или четырехоборотные рекуператоры с горизонтальным рас­положением труб (рис.19, а). Горизонтальное расположение труб облегчает монтаж и наблюдение за рекуператором. В слу­чае прогара труб можно за короткое время их заварить без де­монтажа всего рекуператора. В некоторых случаях трубчатые рекуператоры могут располагаться в боровах печей (рис.19, б). В этом случае трубы могут свободно удлиняться, и поэтому стойкость сварных соединений больше. В рекуператорах этого типа можно подогревать не только воздух, но и газ.

При установке стальных трубчатых рекуператоров над сво­дами термических печей удается обеспечить подогрев воздуха до 150—200° С при скорости воздуха в трубах рекуператора 6—8 м/сек. При этом срок службы трубчатых рекуператоров составляет примерно 3—4 года. Такие же рекуператоры, уста­новленные над сводами кузнечных толкательных и камерных печей, при подогреве воздуха до 200—250° С, имеют срок служ­бы около года. С повышением температуры подогрева воздуха до 350° С срок службы трубчатого рекуператора снижается до 6 месяцев. Коэффициент теплопередачи трубчатых рекуператоров изменяется от 15 до 25 ккал/м² час град в зависимости от диаметра труб и их расположения, скорости воздуха и дымовых газов. Аналитическое определение коэффициента теплопередачи затруднено. Поэтому при расчетах трубчатых рекуператоров коэффициент теплопередачи можно принимать в указанных вы­ше пределах. Гидравлические сопротивления трубчатого рекупе­ратора меньше, чем игольчатого, если скорость воздуха не пре­вышает 8—12 м/сек, а дымовых газов 1—3 м/сек. Рисунок 19: а - четырехходовый рекуператор с горизонтальным расположением труб; б – рекуператор с вертикальным расположением труб.

Вакуумные камерные печи

Рисунок 25 (2.9[1])

Ответственные детали часто обрабатываются в вакуумных печах. На рис. 25, а показана схема камерной ва­куумной электропечи СНВ-5.10.5/11,5 для нагрева и охлаждения деталей в нейтральном газе или в масле. Она состоит из камер 3,1 и 6, предназна­ченных соответственно для нагрева садки, ее охлаждения в потоке цирку­лирующего инертного газа, совершае­мого вентилятором 2, и закалки в мас­ле с помощью механизма 5. Корпус печи 4 имеет двойные стенки, охлаж­даемые водой, а камера 3 футерована шамотным кирпичом. Максимальная температура печи 1200 °С.

Камерная вакуумная печь СНВ-7,5. 20.7/11,5 для отжига деталей из специ­альных сплавов изображена на рис. 25, б. Рабочая камера печи 5 выложе­на из легковесного шамота и находится внутри цилиндрического сварного водоохлаждаемого кожуха 8. Между фу­теровкой печи и кожухом установлены металлические экраны 7, улучшающие условия нагрева изделий. Загрузочное окно закрывают водоохлаждаемой дверцей 3, уплотненной вакуумной резиной. Дверцу поднимают и опускают с помощью механического привода 4. На боковых стенках и на своде печи рас­полагают спиральные нагревательные элементы 6 из проволоки диаметром 5,5 мм. Детали загружают на поддон 2 специальной тележкой 1. В ряде ка­мерных вакуумных печей футеровку из огнеупорного кирпича заменяют металлическими экранами.

Печи с выдвижным подом

Рисунок 26 (2.10[1])

 

На рисунке показана типовая кон­струкция топливной печи с выдвижным подом. Печь имеет горелки 3, расположенные в два ряда по ее высоте. Продукты сгорания отво­дятся с пода по каналам 4. в боковых стенках в два борова 6, которые под печью соединяются в один. Под 2 выдвигают на роликах 1 с помощью реечного механизма. Для герметизации пода на тележке устанавливают затворы 5. Небольшие печи обычно имеют один ряд нижних горелок. При ширине печи свыше 4 м целесообразно применять подвесной свод (при обычном своде его стрела значительно увеличивается, что снижает равномерность нагрева садки).

Рисунок 27 (2.12[1])

На рисунке дан поперечный разрез печи с разделением пламени. Для ее отопления можно использовать газ или мазут. Топки 5 вынесены на уровень пода 3 выдвижной тележки и отделены от рабочего пространства невысокой решетчатой стенкой 4, выложенной из карборунда или шамотного кирпича. Детали укладываются на подставках. Газы, сгорая, поднимаются вверх под свод печи, а частично проходят через решетчатую разделительную стенку под садку. Продукты сгорания отводят­ся по каналам, расположенным между топками. Под выдвигается на роликах 1. Герметизация пода и нагревательной камеры осуществляется песочным затвором 2.

Хорошую герметизацию печи дает водяной затвор, выполненный в виде желоба по всему периметру пода. При движении пода в печь желоб с помо­щью рычажной системы поднимается, закрывая щели между подом и стенка­ми печи. Пары воды из затвора отса­сываются по вытяжным каналам.

Рисунок 28 (2.13[1])

В электрических печах с выдвиж­ным подом нагревательные элементы 1 располагаются на боковых стенках, в печах с большой шириной рабочего пространства — на выдвиж­ном поду и заслонке. Ток к нагревате­лям выдвижного пода подводят по гиб­кому кабелю. Под выдвигается на роликах 2 с помощью реечного механиз­ма 3. При низких температурах в печах с выдвижным подом принудительную циркуляцию продуктов сгорания или нагретого воздуха осуществляют вен­тиляторами.

Рисунок 29 (2.14[1])

На рис. 29, а представлена конст­рукция большой камерной пламенной вентиляторной печи с выдвижным по­дом для высокого отпуска. Печь имеет двойной свод и двойные бо­ковые стенки, между которыми проис­ходит обратная циркуляция газов. С одной стороны боковых стенок раз­мещают вентиляторы 3, а с другой — ряд щелевых каналов 1, Вентиляторы отсасывают газы из рабочей камеры, направляют их вверх в пространство 2 между двойным сводом. Омывая внутренний свод, газы опускаются у противоположной стенки и через ряд ка­налов попадают вновь в рабочее пространство. Продукты сгорания поступают параллельными потоками и смешиваются с циркулирующими га­зами в междусводовом пространстве.

В некоторых печах для получения устойчивого горения топливо сжигают в специальных жаростойких трубах 5(рис. 29,б), вводимых с торца печи над вентилято­рами. Трубы имеют ряд отверстий, через которые продукты сго­рания поступают в поток циркулирую­щих газов.

Рисунок 30 (2.16[1])

Вакуумная печь с выдвижным по­дом представляет собой горизонтальный цилиндрический водоохлаждаемый кожух 4, закрытый с тор­цов сферическими крышками 2. Внутри кожуха размешается сама печь 3, фу­терованная легковесным шамотным кирпичом. Под 5 печи и передняя торцевая стенка 1 смонтированы на вы­движной тележке. Нагреватели, выпол­ненные в виде зигзагов из проволоки сплава Х20Н80, размещены на стенках печи, своде и поду. Разъем крышек гер­метизируется с помощью затвора 8. Механизм 7, смонтирован­ный на тележке 6, вкатывает ее и за­крывает крышку загрузочного окна. В зависимости от применяемых насо­сов в печи обеспечивается вакуум 10^-1 Па (бустерными насосами) и 10^-3 Па (высоковакуумными). В ряде вакуумных печей вместо футеровки ис­пользуют экранную изоляцию из лис­тов нержавеющей стали или молибде­на. Печи с экранной изоляцией при ра­зогревах имеют меньшие потери тепла (на аккумуляцию кладки).

Элеваторные печи

Рисунок 31 (36[10])

На данном рисунке показана конструкция элеваторной печи. Печь установлена на десяти металлических колоннах 3. Тепловая мощность 650 кBт, рабочая температура 950°C. Футерованная тележка 4 подни­мается на платформе гидравлическим подъемником 5. Масса садки из­делий, загружаемых в печь, 30 т. Поднятая тележка удерживается в верхнем положении гидравлическими затворами 6. Герметизацию загру­женной рабочей камеры печи осуществляют с помощью песочного за­твора 7. Для контроля и регулирования температуры в печи установ­лены две термопары 1. Отжиг на ковкий чугун в такой печи ведут в жа­роупорных герметичных ящиках или в контролируемой атмосфере. Печь снабжена двумя тележками.

Рисунок 32 (95[3])

Печи динамических потерь работают по следующему принципу. В закрытой теплоизолирован­ной рабочей камере помещена особой формы крыльчатка 2, приво­димая во вращение электродвигателем 1 через редуктор. Привод вынесен за пределы рабочей камеры. При помощи плоского экрана и шиберного устройства 3 регулируются потоки воздуха в замкну­том объеме рабочей камеры. Значительная часть энергии привода такой печи превращается при этом в теплоту. Печи этого типа характеризуются равномерностью нагрева всего объема рабочей камеры (2 — 4 град).

Мощность приводного электродвигателя в печах ПАП двад­цати разработанных типоразмеров колеблется в пределах от 2 до 150 квт, номинальная температура рабочей камеры — от 140 до 550° С, к. п. д. — от 0,75 до 0,92.

Ряд изготовленных хозяйственным способом печей ПАП на­шел применение для нагрева под закалку, отжига и искусствен­ного старения изделий из алюминиевых сплавов, отпуска изделий из титана, закалки деталей из магниевых сплавов, нагрева дета­лей из нержавеющей стали для снятия напряжении после сварки и в других случаях.

Рисунок 33 (96[3])

Термические печи схема которых представлена на данном рисунке называют воздушно-циркуля­ционными закалочными агрегатами ЭТА (электротермический агре­гат). Такой агрегат представляет собой среднетемпературную цир­куляционную механизированную элеваторную электропечь со­противления 5 для нагрева металла до 500—550°С; на эстакаде 4, сооруженной над сводом печи, установлены вентиляторы 1 и цепная лебедка  2,3 для подъема и опускания садки; печь оборудована откатным подом 8 и расположенным в приямке под электропечью зака­лочным водяным баком 9.

Нихромовые ленточные электронагреватели подвешены на всех четырех боковых стенках печи.

Благодаря направленной циркуляции печной атмосферы (ско­рость воздуха в незагруженной рабочей камере достигает 2 м/с) и экранированию электронагревателей, питаемых от трансфор­матора током пониженного напряжения, перепад температур в ра­бочем пространстве не превышает ±5 град. Регулирование тем­пературы — автоматическое.

Садка в закалочный бак опускается со скоростью 0,5—0,6 м/сек, при этом происходит интенсивное перемешивание закаливающей жидкости сжатым воздухом.

Мощность печей ЭТА достигает 500 кBт.

Следует отметить низкие технико-экономические показатели электропечей этого вида, в частности это относится к значительным габаритам всей установки, отнесенным к единице полезного рабо­чего пространства.

Рисунок 34 (12[2])

Печь с передвижной нагревательной камерой предназначена для прочност­ного и антикоррозионного газового азотирования средне- и крупно­габаритных стальных изделий.

Печь состоит из передвижной камеры и двух стендов с муфелями 4. Передвижная камера представляет собой сварной каркас 1 в виде П-образной рамы, опирающейся на колеса. С торцов камеры устанавливаются подъемные дверцы 2. Футеровка стен печи 12 выполнена из легковесного шамота, а в качестве теплоизо­ляции используется минеральная вата. Нагревательные элементы 14 печи имеют зигзагообразную форму и изготовлены из ленты сплава марки Х20Н80. Стенды имеют сварную конструкцию и зафутерованы легковесным шамотом и диатомитовым кирпичом 5.

Футеровку обшивают листовой сталью марки Х23Н18. К верхнему листу приварены желоба, в которые устанавливают прямо­угольный муфель 4, сваренный из стали марки Х23Н18. На каждом стенде установлены по два центробежных вентилятора 15, которые сверху закрыты литой решеткой, служащей для укладки деталей. Аммиак вводится в печь через стенд у каждого вентилятора. Газ отводится через трубки, введенные в стенд и в карманы у четырех углов муфеля. Печь устанавливается на уровне пода. Для обслуживания вентиляторов и системы газоподвода под печью делается приямок. Термообработка производится следующим образом: после окончания цикла нагрева и выдержки на одном стенде деталей камера передвигается с помощью электромеханического привода 10 на другой, подготовленный к работе стенд, на первом стенде происходит охлаждение деталей под муфелем до темпера­туры 200°С при непрерывной подаче аммиака.

 

 

Колпаковые печи

Рисунок 35 (2.18[1])

Колпаковые печи состоят из нагревательного колпака 3, который нагревает садку 10, находящуюся под муфелем 9. Садка находится на неподвижном стенде 4 и герметизируется песочным затвором 11. Колпак 3 с помощью ПТО переносится за проушину 9 по очереди на неподвижные стенды 4, количество которых может доходить до 4-х. При накрывании колпаком садки для его центрирования применяются направляющие 6 и направляющие кольца 8. Печь, изоб­раженная на рис.35, а, нагревается газом, сжигаемым в U-образных ради­ационных трубах 1, расположенных горизонтально на боковых стенках. Про­дукты сгорания от радиационных труб отводятся сборным трубопроводом 2 в боров.

На рис. 35, б приведена схема раз­реза колпаковой электрической печи СГЗ-18.38.19/7 с металлическими зиг­загообразными нагревателями 2 из нихрома Х20Н80. Внутренний металличе­ский муфель 1 сварен из листов стали Х23Н18.

Рисунок 36 (11[2])

Кон­струкция печи состоит из переносного футерованного колпака, четырех стационарных стендов и четырех жароупорных муфелей.

Колпак имеет цилиндрическую форму. На стенке колпака укреплены крючки, на кото­рые подвешивают нагреватели, изготовленные из ленты 3x30 мм сплава марки Х20Н80.

Муфель — двойной газонепроницаемый сваривается из листо­вой стали Х23Н18. В муфель вводится защитный газ, состоящий из 0,5% С0₂, 2% СО, 2% Н₂ и остальное - N₂. Расход защит­ного газа 2,5 м³/ч. Стенд служит для опоры садки и состоит из каркаса, опорных колец, направляющего аппарата для защитного газа и вентилятора. На стенде имеются приспособления для под­вода и отвода газа, а также устанавливают термопары, с помощью которых температура регулируется автоматически. Рулоны сталь­ной ленты укладывают на подставку стенда. Для лучшего нагрева и циркуляции атмосферы между рулонами прокладываются спе­циальные кольца. После загрузки на стенд все уложенные рулоны с кольцами закрываются муфелем, входящим внизу в песочный затвор.

 

Шахтные печи

Рисунок 37 (2.24[1])

На рисунке приведены конструк­ции малых низкотемпературных вертикальных печей с принудитель­ной циркуляцией атмосферы. Такие печи широко применяют для отпуска стальных изделий и нагре­ва под закалку небольших деталей из алюминиевых сплавов. Вертикальная циркуляционная печь, отапливаемая газом или жидким топливом (рис. 37, а), имеет установленный на дне печи вентилятор 2 с электродвигателем 3. Детали загружают сверху в корзину 1 с дырчатым дном, которую помещают внутри металлического цилиндра со сплошными боковыми стенками. Газ или жидкое топливо сжигают в специ­альной кольцевой камере 4 с тангенци­ально расположенными горелками или форсунками. Продукты сгорания, вы­ходя из камеры, попадают в общий по­ток циркулирующих газов.

В вертикальных печах типа с электрическим нагревом до 700 °С (рис. 37, б) вентилятор 1 размещают в крышке печи. Дли загрузки деталей крышку поднимают рычагом 2 и отво­дят в сторону, печь при этом автоматически выключается. В больших печах подъем и поворот крышки осуществля­ются электродвигателем через червяч­ный редуктор или гидравлическим цилиндром.

На рис. 37, в, г показаны схемы малых вертикальных печей типа «Циклон» с газовым и электрическим нагре­вом. Газовая печь имеет три отделения: рабочую камеру 1 (обычно цилиндри­ческой формы); камеру 4 для разме­щения вентилятора и топочную камеру 5 с верхней горелкой. Избыточные га­зы отводятся по трубе 3. Вентилятор засасывает газы через боковые цент­ральные отверстия и по распредели­тельной коробке 2 гонит их в рабочее пространство 1. Потери тепла компен­сируются подводом горячих газов из камеры 5. При электрическом нагреве (рис. 37г) вентилятор 3 устанавли­вают внизу камеры 2, а над ним раз­мещают калорифер 1 с нагреватель­ными элементами.

Рисунок 38 (4[14])

На рисунке показан общий вид электропечи СШЗ-6.6/7М1, предназначенной для высокого и низкого отпуска стальных изделий, термообработки цветных металлов и сплавов в за­щитной атмосфере. Корзина 4 ставится на подставку 10. Газ подводится через газопровод, который обеспечивает регулирование и контроль атмосферы в печи. В целях безопасности при подъеме крышки 6 и прекращении пода­чи воды для охлаждения вентилятора,  с помощью системы 9 нагреватели 3 и вентилятор 8 авто­матически  отключаются. Печь представляет со­бой футерованный каркас 1, 2.

Техническая характе­ристика: установленная мощность 37,2 кВт, рабочая температура 700°С, время разогрева до номи­нальной температуры 2,5 ч, масса садки 600 кг; размеры рабо­чего пространства: диа­метр 600 мм, высота 600 мм, масса электро­печи 2400 кг.

 

    Рисунок 39 (7[14])

В печах серии СШЦ-4.9/10,5 вентилятор 1 уста­навливают сбоку. Отработанный газ снизу отсасывается вен­тилятором и смешивается со свежим. Печь состоит из цилиндрической нагревательной камеры с футеровкой 5, на которой кренятся зигзагообразные нагреватели 4. Камера закрывается крышкой 6, подъем которой осуществляется с помощью  механизма 7. Садка загружается в корзины 3.  Рядом с печью распо­лагают колодец для охлаждения — стальной цилиндр с двойными стенками, между которыми пропускается проточная вода. Крышка колодца имеет песочный затвор. В коло­дец пропускается от печи отработанный газ для предупре­ждения окисления. Охлаждение деталей ведется в колодце до температуры 500—550°С, а затем на воздухе. Печи и ко­лодцы обслуживает электротельфер.

Рисунок 40(22[2])

Модернизированная печь типа ПН-31Ас принуди­тельной циркуляцией атмосферы предназначена для отпуска стальных деталей и для термической обработки деталей из цветных и легких сплавов. Кожух печи 1 сварен из листовой и профили­рованной стали. Сверху кожух накрыт плитой, в которой имеется кольцевой карман песочного затвора 5. Футеровка печи состоит из диатомитового кирпича и асбовермикулитовых плит. Под печи для прочности выложен из шамотного легковесного кирпича. Нагреватели 6 печи выполнены в виде спиралей из проволоки диаметром 5 мм из сплава марки Х15Н60. Нагреватели подве­шивают на специальных кронштейнах вдоль боковой стенки. В пролетах между кронштейнами вся поверхность нагревателей обдувается воздухом. В рабочее пространство печи на литое осно­вание устанавливают жароупорную корзину 4 с решетчатым дном и ушками для подъема. Для того чтобы при загрузке и выгрузке корзины не было повреждений нагревателей, последние защищены специальным ограждением. Крышка 2 печи теплоизолирована асбовермикулитовыми плитами. В нижней части крышки имеется нож песочного затвора 5. Подъем крышки осуществляется с по­мощью гидравлического устройства; отвод в сторону ручной. На крышке установлен вентилятор 3 для создания замкнутой принудительной циркуляции атмосферы. Крыльчатка вентилятора центробежного типа.

Рисунок 41(15[2])

Печь СШЗ-4.8/10 имеет сварной кожух 1, в который заключена огнеупорная и теплоизоляционная кладка 2. Футеровка печи состоит из легковесного шамотного кирпича, ультралегко­весного и минераловатных плит. Рабочее пространство печи имеет размеры: диаметр 400 мм, высота 800 мм. Подъем и опуска­ние крышки 4 печи механизированы. При опускании крышки ее наружная выступающая часть заходит в песочный затвор и тем самым осуществляет герметизацию печи.

Особенностью печи данного типа является использование в рабочем пространстве печи контролир