Использование нагревательных печей в кузнечно-штамповочном производстве. Использование нагревательных печей в кузнечно-штамповочном произ. Использование нагревательных печей в кузнечноштамповочном производстве
 Скачать 4.99 Mb.
|
3.1 Камерные печиБлагодаря несложности конструкции и простоте обслуживания камерные печи получили широкое применение при индивидуальном и мелкосерийном производстве для нагрева различных заготовок и слитков. По размерам камерные печи условно подразделяют на малые печи (площадь пода до 1 м2), средние печи (площадь пода от 1 до 4 м2) и большие печи (для нагрева крупных слитков). Выбор размеров пода (длины и ширины) обусловливается размером нагреваемых заготовок и производительностью печи. В камерных печах заготовки загружаются в рабочую камеру печи обычно через определенные промежутки времени (периодически) партиями (садками). При очередной садке температура в рабочей камере резко и значительно понижается, а затем, постепенно повышаясь, достигает максимума. Таким образом, в камерной печи вся партия заготовок одновременно нагревается до заданной температуры (1050-1300) ºС, а затем заготовка за заготовкой выдается для ковки. После выработки одной партии заготовок в печь загружается другая партия п т. д. Малые и средние печи. В малых камерных печах производится нагрев мелких заготовок преимущественно для небольших молотов, ковочных машин и приводных прессов. В печах среднего размера производят нагрев заготовок и слитков различных сортов весом от нескольких килограммов до 1 т. Длина рабочей камеры (размер по оси рабочего окна) у этих печей колеблется от 750 до 2000 мм; при длине более 1200 мм рабочие окна для удобства обслуживания печи располагают с двух противоположных сторон. На рисунке 2 приведена рекуперативная печь, переделанная с жидкого па твердое топливо (антрацит). Здесь вместо форкамеры установлена полугазовая топка 1, колосниковая решетка которой составлена из плитчатых колосников 2. Зольник топки 3 представляет собой железную коробку, которая крепится к нижней части топки. Вторичный воздух подводится в топку через трубопровод 4 и через трубки сопла 5, из которых воздух в топку выходит тонкими струями с большой скоростью. Дымовые газы отводятся из рабочей камеры через окна 6 в подподовую камеру 7, где установлен рекуператор 8, а отсюда в дымоход 9. Показатели работы печи: напряжение пода 350 кГ/м2*ч; напряжение колосниковой решетки 150 кГ/м2*ч; удельный расход топлива 17%.  Рисунок 2 – Камерная рекуперативная печь на твердом топливе с отъемной полугазовой топкой Рекуперативная печь на твердом топливе (рисунок 3) имеет полугазовую топку 1. Для дожигания полугаза в рабочую камеру 2, через отверстия 3 в своде печи, подводится подогретый воздух из рекуператора. Последний расположен в подподовой камере 4, куда печные газы поступают из камеры 2 по каналам 5; отсюда газы уходят в дымоход. На рисунке 4 показана средняя печь, работающая па мазуте; она имеет отъемную форкамеру 1 с форсункой (горелкой) низкого давления. Кладка форкамеры помещена в железном кожухе, крышка 2 которого для удобства ремонта сделана съемной. Печь имеет подподовую камеру, в которой установлен трубчатый рекуператор 3. Для предупреждения перегрева труб рекуператора в подподовой камере печи предусмотрены окна 4, через которые холодный воздух из цеха может поступать в подподовую камеру печи. Дымовые газы отводятся из подподовой камеры по дымоходу 5 в трубу.  Рисунок 3 – Камерная рекуперативная печь на твердом топливе с обычной полугазовой топкой Подогрев мазута перед форсункой производится в змеевике 6, установленном под форкамерой. Печь показала хорошие результаты работы. Камерные печи с выносной форкамерой целесообразно применять в тех случаях, когда нагреваются заготовки для ответственных поковок, например, для ковки коленчатых валов и т. п. Выносная форкамера предупреждает возможность нагрева непосредственно «факелом», т.е. возможность местного перегрева и пережога заготовок.  Рисунок 4 – Камерная рекуперативная печь с выносной форкамерой На рисунке 5 представлена одна из конструкций малой камерной печи переносного типа. Горелки (форсунки) 1 установлены непосредственно в рабочей камере 2 печи. Дымовые газы отводятся из рабочей камеры по каналам 3 (в стенках) в рекуператор типа термоблок, где подогревают воздух, поступающий в горелки (форсунки). Загрузка холодных заготовок в рабочую камеру и выдача нагретых производится через рабочее окно 4. Печь хорошо теплоизолированна. На рисунке 6 представлена переносная печь среднего размера с площадью пода 1,5 м2, работающая на газе. Воздух и газ подогреваются в трубчатом рекуператоре, установленном над печью. Уходящие дымовые газы из рабочего пространства печи поступают в рекуператор по каналам 1 и 2.  Рисунок 5 – Типовая переносная камерная кузнечная печь с рекуператором типа «Термоблок» На рисунке 7 показана печь среднего размера, работающая на твердом топливе, оборудованная двумя механизированными топками 1 и 2 с нижней подачей, расположенными с торцов печи. Расход угля регулируется изменением числа оборотов шнека, подающего уголь на колосниковую решетку. Дымовые газы отводятся из рабочей камеры 3 по каналам 4 через дымоход 5 в дымовую трубу. В подподовой камере печи установлен трубчатый рекуператор 6. Печь предназначена для нагрева слитков и крупных заготовок (разработана институтом «Теплопроект»). Рассмотренные рекуперативные камерные печи применяются в индивидуальном и мелкосерийном производстве для нагрева мелких и средних заготовок, загружаемых целиком в печь. Здесь благодаря использованию тепла уходящих дымовых газов на подогрев воздуха достигается более высокое теплоиспользование и производительность, чем в простых камерных печах.  Рисунок 6 – Переносная печь с трубчатым рекуператором  Рисунок 7 – Камерная рекуперативная печь на твердом топливе с двумя механизированными топками Для нагрева концов заготовок под высадку (для болтов, заклепок и др.), а также под штамповку и гибку применяются щелевые печи, у которых рабочее окно имеет форму-щели (длинное низкое), и очковые печи. На рисунке 8 приведена очковая печь на пылеугольном топливе. Здесь: 1 – рабочая камера; 2 – подподовая камера; 3 – отверстия для закладки концов заготовок; 4 – горелка.  Рисунок 8 – Очковая печь на пылеугольном топливе Для создания благоприятных условий работы перед рабочей стенкой печи установлен водоохлаждаемый экран 5, в котором имеется окно, снабженное откидной заслонкой. Для удобства ремонта свод печи сделан из отдельных снимаемых секций 6. На рисунке 9 приведена рекуперативная вращающаяся очковая печь цилиндрической формы. Вращение рабочей камеры 1 печи осуществляется вручную на кольцевой шариковой опоре 2. В стенках рабочей камеры сделаны отверстия (очки) 3 диаметром 40-50 мм, в которые закладываются концами нагреваемые заготовки. Печь работает на газе, сжигаемом горелкой 4, которая установлена в поде печи; дымовые газы отводятся из рабочей камеры через «очки» под зонт над печью, где подогревают воздух в трубчатом рекуператоре 5.  Рисунок 9 – Рекуперативная вращающаяся очковая печь Малые и средние переносные кузнечные печи работают с отводом дымовых газов вверх — под зонт над печью, соединенный с вытяжной вентиляцией, у печей же стационарного типа дымовые газы целесообразно отводить вниз через подземный дымоход в трубу (естественная тяга). Двухкамерные печи. Одним из основных недостатков однокамерной печи является периодический нагрев заготовок, в результате чего значительная часть времени в работе теряется на ожидание нагрева заготовок, т. е. на простой ковочного агрегата, что приводит к снижению производительности. Этот недостаток может быть смягчен применением двухкамерной печи. На рисунке 10 приведена одна из таких печей, работающая на газообразном топливе. Печь переносная рекуперативная состоит из двух самостоятельных камер 1 и 2, имеющих общую кладку. За время выработки нагретой партии заготовок из одной камеры, например 1, в другой камере 2 происходит нагрев следующей партии заготовок. Это обеспечивает почти непрерывную подачу заготовок к молоту. Горелки 3 установлены в торцовых стенках печи. Дымовые газы отводятся из рабочей камеры по каналам 4 в рекуператор 5. Благодаря рекуператору такие печи работают с более высоким теплоиспользованием и производительностью, чем обычные двухкамерные печи.  Рисунок 10 – Сдвоенная камерная печь Для повышения теплоиспользования и возможности предварительного подогрева металла двухкамерные печи делают и с сообщающимися камерами. В такой конструкции печи одна камера является нагревательной, а другая подогревательной (рисунок 11). Здесь горелки 1 установлены только в нагревательной камере 2, в которой заготовки догреваются до температуры ковки. За это время в соседней камере 3 (подогревательной) другая партия заготовок подогревается дымовыми газами, уходящими из камеры 2. Печь может работать и только с одной камерой 2; в этом случае шибер дымохода 4 должен быть закрыт; при работе с двумя камерами, напротив, должен быть закрыт шибер дымохода 5. Печь работает с напряжением пода до 400 кГ/м2 в ч.  Рисунок 11 – Двухкамерная печь на газообразно топливе В отдельных случаях, например, при обслуживании одной печью двух молотов (прессов) устанавливают трехкамерные печи (рисунок 12). Горелки (или форсунки) 1 установлены во всех рабочих камерах печи 2, 3 ни 4; камеры сообщаются между собой через окна 5. У такой печи любая из камер может работать как нагревательная и в то же время другие две камеры работают как подогревательные, например, камеры 2 и 3 с использованием тепла уходящих газов из камеры 4 на подогрев заготовок. В этом случае горелки (или форсунки) работают только в камере 4 при открытом шибере 6. После нагрева заготовок в камере 4 и их выработки в эту камеру производится посадка новой партии заготовок. Включаются в работу все горелки и открываются все шиберы 6, 7, 8. При этом в камерах 2 и 8 заготовки будут догреваться до температуры ковки. Наличие горелок в каждой камере и трех шиберов позволяет и другие варианты работы данной печи.  Рисунок 12 – Трехкамерная печь на газообразном топливе Большие печи. Большие камерные печи являются основными нагревательными устройствами кузнечно-прессовых цехов с крупными ковочными механизмами. Они применяются для нагрева главным образом крупных слитков (весом более 1 т). Нагрев крупных слитков, особенно легированных сталей, необходимо вести крайне осторожно, обеспечивая постепенное равномерное нагревание. Быстрый нагрев не только увеличит имеющиеся в слитках пороки и может быть причиной возникновения трещин. Если слитки поступают в цех холодными, то посадку их в ряде случаев производят в холодную печь. В прокатном производстве крупные слитки часто сажают в печь еще не остывшими, после отливки. Большие кузнечные печи разделяются па камерные с неподвижным подом, камерные с выкатным подом и методические с толкателем; последние конструктивно одинаковы со средними методическими печами. На рисунке 13 изображена одна из больших камерных регенеративных кузнечных ей с выкатным подом для нагрева слитков. Под 1 рабочей камеры 2 печи представляет тележку, футерованную сверху огнеупором и перемещающуюся на роликах по желобообразным направляющим или на катках. Выкатной под делает удобным посадку и выдачу слитков или поковок. Для предупреждения выбивания дымовых газов из печи или засасывания в нее холодного воздуха через зазор между подом и стенками предусмотрен песчаный затвор 3. Печь работает на газе, подаваемом к горелкам 4, расположенным па продольных стенках печи; сюда же подводится воздух. Смешение газа с воздухом происходит в устье горелок (печь может работать и на мазуте). Под рабочей камерой печи расположены два регенератора 5 и 6 для подогрева воздуха, поступающего в горелки. Печь в каждый данный момент работает только какой-нибудь одной стороной рабочей камеры печи, например, правой; при этом необходимый для горения воздух проходит через нагретую насадку правого регенератора 6, нагревается до 600-800 °С и поступает к горелкам по каналам 7. В это время дымовые газы поступают по каналам 8 в левый регенератор 5, нагревают ого насадку и по дымоходам 9 уходят в дымовую трубу. Через определенный промежуток времени (20-30 мин), когда правый регенератор 6 охладится, а левый 5 достаточно нагреется, делают перекидку (переключение), после чего печь работает левой стороной с движением пламени в обратную сторону. В таких регенеративных почах с выкатным подом, вследствие периодического изменения направления пламени в рабочей камере, слитки нагреваются неравномерно. В более совершенной конструкции подобной печи для устранения этого недостатка внесены изменения, заключающиеся в том, что осуществлен постоянный двухсторонний подвод тепла к нагреваемым заготовкам путем соединения противоположных горелок, каналами, с одним или другим регенератором; через каналы производится также удаление отходящих дымовых газов. Таким образом обеспечивается возможность иметь с обеих сторон печи работающие пары горелок (верхних и нижних), например четные, и с обеих же сторон отводить из печи отходящие дымовые газы (в этом случае через каналы нечетных пар горелок).  Рисунок 13 – Регенеративная печь с выкатным подом После очередной перекидки расположенные рядом пары горелок меняют свое действие. Таким образом осуществляется постоянный подвод тепла с двух сторон печи при поступательно-возвратном перемещении источников тепла вдоль боковых стен каждый раз па величину шага горелок. Устройство глубокого котлована для регенераторов и системы перекидных клапанов для изменения направления пламени приводит к высокой стоимости большой регенеративной печи с выкатным подом. На рисунке 14 приведена рекуперативная печь с выкатным подом площадью 18,6 м2. Печь предназначена для нагрева крупных заготовок и слитков; работает на мазуте или газе. Рядом с печью установлены два рекуператора: 1 – для нагрева воздуха, 2 – для нагрева газа до 400-440 °. При работе на мазуте для подогрева воздуха необходим один рекуператор. Отходящие из рабочей камеры печи дымовые газы подводятся к рекуператору по дымоходу 3.  Рисунок 14 – Рекуперативная печь с выкатным подом Рекуперативные печи с выкатным подом являются удобными и для термической обработки поковок. На рисунке 15 представлена термическая печь, работающая на газе. Горелки 1 установлены на обеих продольных стенках рабочей камеры 2. Дымовые газы отводятся из рабочей камеры в рекуператор 3 по каналам 4 и 5, расположенным в стенках печи, причем каналом 5 пользуются только при растопке печи.  Рисунок 15 – Рекуперативная печь с выкатным подом для термической обработки поковок |