Файл: Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие.pdf

Рис. 52. Секционная печь скоростного нагрева

139

138

опная печь скоростного нагрева прутков диаметром 22—24 мм для высадочного автомата, изготовляющего болты. Скорость подачи прутков в автомат равна 16,5 м/мин. Так как при тем­ пературе в рабочем пространстве 1250—1300°С время нагрева прутка составляет 2 мин, то длина рабочего пространства печи принята 33 м. Подача прутков и их передвижение по печи осу­ ществляется одноручьевым непрерывно действующим рольган­ гом. Печь состоит из 32 секций длиной по 696 мм и 31 тамбура длиной по 348 мм, расположенных между ними. Каждая секция имеет по две верхних и две нижних горелки и легко может быть при необходимости ремонта убрана или заменена другой. Ко­

профилированы и расположены под некоторым углом к попе­ речной оси печи, благодаря чему пруток при прохождении печи вращается вокруг своей продольной оси, что позволяет нагревать его равномерно. Для ремонта роликов в тамбурах имеются съемные футерованные крышки и предусмотрены лючки для подправки прутков и уборки окалины.

Для изменения времени пребывания прутков в печи окруж­ ная скорость роликов (скорость перемещения прутка) регулиру­ ется от 10 до 20 м/мин. Дымовые газы убираются через тамбу­ ры в боров, как показано на рисунке, или вверх под колпак. С боковых сторон печи предусмотрены траншеи и подвал для чи­ стки и ремонта боровов, где также расположены трубы водяно­ го охлаждения роликов.

Печи безокислительного нагрева

В последние годы в промышленности распространяются печи безокислительного нагрева для получения после нагрева или термообработки изделий с чистой неокисленной поверхностью. Применение таких печей резко сокращает окисление металла и, как следствие, потерю металла, переходящую в окалину, которая составляет в обычных печах от 2 до 5% нагреваемого металла. Помимо этого отсутствие окалины исключает брак от вдавлива­ ния окалины в поверхность металла при ковке, штамповке или прокате; повышается стойкость штампов и валков. Нагрев за­ готовок без образования окалины позволяет применять точную штамповку с минимальными допусками, что дает значительную экономию металла и уменьшает затраты на механическую обра­ ботку деталей. Для нагрева изделий до температуры 900— 1000° С, главным образом для термообработки, а также для га­ зовой цементации применяют муфельные печи или печи с ради­ ационными трубами, описанные в § 17.

Для нагрева металла под ковку и штамповку до температу­ ры выше 1000° С муфельные печи и печи с радиационными тру­ бами не подходят, так как достижение такой температуры лими-

140

6 - 6

Рис. 53. Полуметодическая печь безокислительного нагрева

/ — рабочее пространство; 2 — щелевой радиационный рекуператор для подогрева первичного воздуха от 400 до 700° С; 3 — подвод вторичного воздуха при режиме холостого хода; 4 — трубчатый рекуператор для подогрева первичного воздуха до 400° С; 5 — трубчатый рекуператор для подогрева вторичного воздуха; 6 — подвод первичного воздуха; 7 — подвод вторичного воздуха при рабочем режиме; 8 — подвод третичного воздуха

тируется стойкостью муфелей и радиационных труб. Для этих целей получили применение печи безокислительного нагрева от­ крытым пламенем, в которых безокислительная среда образу­ ется непосредственно в рабочем пространстве печи при сжига­ нии газообразного или жидкого топлива с коэффициентом рас­ хода воздуха а = 0,5. Необходимая температура в рабочем про­ странстве достигается в результате внесения в печь дополнитель­ ного тепла с воздухом, подогреваемым до температуры 1000° С в регенераторах, или передачей в рабочее пространство части теп­ ла, полученного при дожигании продуктов неполного сгорания, и одновременно подогрева воздуха, идущего на горение, в ре­ куператоре до температуры 550—700° С. Большее распростра­ нение получили рекуперативные печи.

Полуметодическая печь безокислительного нагрева с желоб­ чатым подом для нагрева под ковку и штамповку круглых за­ готовок диаметром 50—120 мм и длиной 150—500 мм, показан­ ная на рис. 53, работает с подогревом воздуха в рекуператорах. Дожигание продуктов неполного сгорания предусмотрено в

141

ней непосредственно в рабочем пространстве зоны безокислительного нагрева над металлом, закрытым слоем безокислитель­ ной атмосферы. .Первичный воздух нагревается последовательно в двух рекуператорах до температуры 600—700°С. Вторичный воздух подогревается до температуры 300° С в третьем рекупе­ раторе. Работает печь по следующей схеме. К горелкам, распо­ ложенным на торцовой стене со стороны выгрузки, поступает весь газ и первичный воздух в количестве, равном 50% теоре­ тического, нагретый в рекуператорах до температуры 600—700° С. Вторичный воздух подается через свод в зону высоких темпера­ тур. Конфигурация свода печи обеспечивает передачу излучени­ ем получаемого при дожигании продуктов неполного сгорания тепла в безокислительную зону, где температура нагрева метал­ ла выше 850° С. До температуры 850° С металл нагревается про­ дуктами полного сгорания, но окисляется незначительно, так как при температурах ниже 850°С скорость окалинообразования, как указано в § 9, очень мала. При температурах выше 850° С металл находится в безокислительной атмосфере. Под печи выложен из карборундовых фасонных камней с желоба­ ми. Заготовки проталкиваются механизмами вдоль желобов по одной, последовательно.

§ 17. ТЕРМИЧЕСКИЕ ПЕЧИ

Термическая обработка металлов производится для улучше­ ния их структуры и придания свойств, необходимых для данных конкретных условий: прочности, твердости, износоустойчивости, вязкости и т. п. Термическая обработка включает в себя ряд операций: нагрев до определенной температуры, выдержку при ней определенное время и охлаждение с заданной скоростью. Наиболее распространенными операциями термической обработ­ ки являются: отжиг, нормализация, закалка, отпуск и цемен­ тация.

О т ж и г — нагрев до определенной температуры, выдержку при ней и медленное охлаждение в печи — производят для полу­ чения стали с равномерной структурой, свободной от внутрен­ них напряжений. При отжиге сталь нагревают до температуры 750—1150°С в зависимости от ее состава. Н о р м а л и з а ц и ю

к у — нагрев, выдержку и быстрое охлаждение (в воде, масле и пр.) — производят для придания стали твердости. При закалке обыкновенную сталь нагревают до температуры 850—900° С, а специальные легированные стали — до 1250° С.

О т п у с к применяют для устранения или уменьшения на­ пряжений, полученных в результате закалки. При отпуске ме­ талл проходит те же операции, что и при отжиге или нормали­

142

зации, но при этом нагревается до более низких температур — от 150 до 600° С.

Ц е м е н т а ц и е й называется химико-термический процесс поверхностного насыщения углеродом изделий из стали с ма­ лым содержанием углерода (0,1—0,25%). При этом получают изделия с мягкой сердцевиной и твердой поверхностью. Такие из­ делия хорошо сопротивляются ударам и истиранию. Цемента­ цию производят путем нагрева изделий до температуры 950— 1000° С в среде, насыщенной углеродом. Для этого изделия по­ мещают в ящики, заполненные твердым или жидким карбюри­ затором — веществом, содержащим углерод, нагревают их в пе­ чи и выдерживают при заданной температуре.

В последнее время более широкое распространение получил процесс газовой цементации, при котором изделия нагревают в среде с искусственной атмосферой, содержащей углеродистые соединения. При термической обработке особенно важно полу­ чить равномерный прогрев изделия по сечению и минимальное окисление его поверхности. В связи с этим сжигание мазута, ярко светящийся факел которого с высокой температурой может вызвать местный перегрев, производят не в рабочем простран­ стве, как в нагревательных печах, а в отдельных топках, распо­ ложенных обычно под подом или сбоку рабочего пространства. Низкотемпературные печи (до 650—750° С) оборудуют отдель­ ными топками и при использовании газообразного топлива. Наи­ более распространенными для термической обработки печами являются камерные, проходные, вертикальные, муфельные и ванные.

Камерные печи

На рис. 54 показана камерная печь, отапливаемая газом или мазутом, с топками, расположенными под подом. Под выложен из карборундовых плит, хорошо прогревается и обеспечивает нагрев изделий снизу.

Горелки или форсунки устанавливаются по одной с каждой стороны печи (по одной на топку), с противоположной стороны располагаются гляделки. Топки соединяются между собой тремя каналами. Продукты горения выходят в рабочее пространство через пламенные окна, расположенные между подом и стенами; отходящие газы уходят через дымовые каналы, расположенные в стене у рабочего окна, в рекуператор типа «термоблок» и да­ лее под зонт. Перед рабочим окном предусмотрен второй зонт для отбора выбивающихся из рабочего окна газов. Топка футе­ руется шамотным кирпичом марки ША, рабочее пространство — легковесным шамотом марки БЛ-1,3; для изоляции применяется диатомитовый кирпич. Для термообработки крупных поковок и литых изделий, которые трудно загружать в обычные камер­ ные или проходные печи, в интервале температур 500—-1150° С

143

В-8 -Л ' Б-Б