Рустем А.М. Оборудование термических цехов - файл n2.doc

приобрести
Рустем А.М. Оборудование термических цехов
скачать (9080 kb.)
Доступные файлы (2):
Oborudovanie_termicheskih_tsehov_Rustem_S.L..pdf7695kb.04.04.2010 23:41скачать
n2.doc3295kb.05.06.2011 16:07скачать

n2.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
С.Л.Рустем



С. Л. РУСТЕМ

ОБОРУДОВАНИЕ

ТЕРМИЧЕСКИХ

ЦЕХОВ

Допущено Министерством высшего

и среднего специального образования СССР

в качестве учебника

для машиностроительных техникумов




ИЗДАТЕЛЬСТВО «МАШИНОСТРОЕНИЕ» М о с"к в а 19 71 ,

^ДК 62i.78.783

ВВЕДЕНИЕ


3—12—Б

216—72

бборудование термических цехов. Руст ем. С. Л. М., «М ашин остро ен нее, 1971, стр. 288

Учебник знакомит учащихся с конструкцией, назначе­нием и основными характеристиками оборудования тер­мических цехов машиностроительных заводов. В учебнике рассмотрены камерные, шахтные, толкательные и конвейер­ные печи, газовые и электрические печи-ванны, агрегаты для термической и химико-термической обработки, уста­новки для скоростного и поверхностного нагрева, а также оборудование для охлаждения, травления, очистки и прав­ки деталей.

Книга предназначена в качестве учебника для учащихся машиностроительных техникумов

Табл. 16, нлл. 177, библ. 41 назв.

Рецензенты: инж. И. П. Самохин И инж. В. В. Кокуев

Теоретические основы развития науки о металлах были зало­жены величайшим русским ученым М. В. Ломоносовым (1711 — 1765 гг.). В своем труде по металлургии, опубликованном в 1763 г., М. В. Ломоносов изложил комплекс вопросов — от добычи руды и до плавки металлов. Наряду с работами о мине­ралах, рудных местах и о движении воздуха в рудниках М. В.Ло­моносов впервые установил закономерности движения газов в печах. Во второй половине XVIII в. кузнечные горны для на­грева под закалку начинают заменять пламенными печами, рабо­тающими на твердом топливе.

В конце XVIII и начале XIX вв. стали строить машинострои­тельные заводы, на которых уже применяют термическую обра­ботку стали. В 1841 г. была напечатана работа инж. П. П. Аносова (1797—1851 гг.) «О булатах»,- Ему удалось раскрыть утерянный секрет получения булатной стали. Научную основу термическая обработка стали получила только после опубликования работ Д. К. Чернова (1839—1921 гг.), открывшего критические точки в стали.

В результате развития промышленности машиностроение к 70-м годам XIX в. превратилось в отрасль крупного фабрично-заводского производства. Часть заводов производила текстиль­ные и сельскохозяйственные машины и станки. Другие заводы выпускали наряду с этими машинами и приборы. На заводах в начале XX в. появляются закалочные мастерские или цехи для обработки продукции — деталей машин и инструментов.

В 1911 г. русский ученый В. Е. Грум-Гржимайло (1864— 1928 гг.) создал теорию движения газов, в которой он показал, что движение газов в печах подчиняется законам гидравлики.

Продукция машиностроительных заводов до 1917 г. со­вершенно не обеспечивала потребностей страны. Много машин и станков заводы получали из-за границы. Бурное развитие маши­ностроения началось после Великой Октябрьской революции. В годы первых пятилеток невиданными темпами строились новые заводы и реконструировались старые. Термические цехи этих заводов располагались в высоких просторных помещениях, полу­чали современное оборудование и приборы. Все печи оснащались

1* 3

контрольными приборами для определения и регулирования тем­ператур.

В 1923 г. были построены первые тракторы, в 1929 г. была выполнена первая реконструкция Московского автозавода им. А. И. Лихачева (бывшего АМО) и сборка автомобилей была переведена на конвейер. В термических цехах для обработки де­талей автомобиля были установлены печи непрерывного действия— конвейерные и толкательные.

На заводах появились электрические печи. В термических цехах машиностроительных заводов были внедрены новые тех­нологические процессы — газовая цементация, цианирование, азо­тирование, чистая закалка и др. Технология термической обра­ботки в автомобильной, тракторной промышленности разрабаты­валась под руководством и при непосредственном участии д-ра техн. наук проф. Н. А. Минкевича (1883—1942 гг.). Ему при­надлежит создание трудов по термической обработке и оборудо­ванию термических цехов. Под его руководством были созданы механизированные агрегаты для термической обработки, печи для газовой цементации и др.

В 1935 г. чл.-корр. АН СССР В. П. Вологдин и Б. Н. Ромашов предложили метод поверхностной закалки с нагревом т. в. ч.

В настоящее время все термические цехи машиностроительной промышленности оснащены современным оборудованием и прибо­рами, во многих цехах осуществлены комплексная механизация и автоматизация технологических процессов.

Все термические цехи машиностроительных заводов можно разделить по следующим признакам по: месту в заводской струк­туре, обрабатываемым деталями, преобладающим операциям тер­мической обработки и производственному признаку.

Место в заводской структуре определяется объемом произ­водства. В соответствии с этим термическая обработка деталей на заводах может происходить в самостоятельных термических цехах, в отделениях или на участках.

Термическое отделение или участок, на котором обрабатывается одна деталь или группа деталей, носит название по наименованию обрабатываемой детали или группы (участок термической обра­ботки коленчатого вала, участок термической обработки инстру­ментов из углеродистой стали, отделение термической обработки инструментов и т. д.).

На некоторых заводах сохранилась классификация'терми­ческих цехов по преобладающим операциям термической обра-" ботки (закалочный цех, цех азотирования и др.).

Наиболее правильной является классификация по производ­ственному признаку, по которому все термические цехи завода разделяются на две группы: основные термические цехи для обра­ботки деталей товарного производства завода — основной его продукции и вспомогательные термические цехи для обработки деталей вспомогательного производства завода.

4

Основные термические цехи подразделяются на цехи (отделе­ния, участки), связанные с заготовительными цехами (кузнечно-штамповочнымя, литейными и др.), в которых производится тер­мическая обработка поковок, штамповок или отливок, т. е. полу­фабрикатов до их механической обработки; с обрабатывающими механическими цехами, где производится термическая обработка деталей товарной продукции завода, т. е. после механической обра­ботки, и с цехами, объединяющими заготовительные и обрабаты­вающие операции, например, рессорные цехи, пружинные цехи и др.

К термическим цехам вспомогательного производства отно­сятся цехи (отделения, участки) для обработки инструментов, штампов, деталей оборудования и др., связанные соответственно с инструментальным, штамповым, ремонтно-механическим и дру­гими цехами. На ведущих предприятиях автомобильной, трак­торной и других отраслей промышленности обычно различают следующие термические цехи или отделения: отжигательные — для обработки отливок (чаще всего они являются отделениями литейных цехов); термические отделения в кузнечно-штамповочных цехах для отжига, нормализации, закалки и высокого отпуска по­ковок и штамповок, они носят также названия черновых или пер­вых термических цехов (существуют участки термической обра­ботки, расположенные вблизи штамповочных молотов и прессов); отделения в прессовых цехах для обработки листов, заготовок и деталей холодной штамповки между операциями холодного деформирования; термические цехи для обработки чистовых дета­лей (цементация, ннтроцементация, цианирование, нормализа­ция, закалка, низкий отпуск и др.), т. е. деталей товарной про­дукции завода после механической обработки или холодной штам­повки, называемые также чистовыми или вторыми термическими цехами; рессорно-пружинные для обработки рессор и пружин; инструментальные для обработки режущих, измерительных и дру­гих инструментов, изготовляемых на заводе для собственных нужд (на инструментальных заводах термические цехи, обрабатываю­щие инструменты как основную продукцию завода, являются основными термическими цехами); штамповые для обработки штампов горячей и холодной штамповки.

Небольшие термические отделения имеются также в ремонтно-механических цехах для обработки деталей оборудования, в цехах, изготовляющих детали широкого потребления, и т. п.

В зависимости от программы и наличия свободных площадей на отдельных предприятиях могут отсутствовать те или иные тер­мические цехи или отделения, а некоторые термические цехи (отделения) объединены в один, например, инструментальный и штамповый, кузнечный и штамповый, прессовый и штамповый и т. д.

Каждый термический цех (отделение) имеет свое характерное оборудование в зависимости от формы и размеров обрабатывае­мых деталей и процессов их термической обработки.

5

Классификация оборудования термических цехов

Основное оборудование (печи, нагревательные и охлаждающие устройства)

Объемный нагрев

Поверхностный нагрей

Охлаждение


Немеханизированные периодического действия

Механизированные периодического действия

Механизированные непрерывного действия


Камерные

Шахтные

Печи-ванны


Пламенный нагрев

Нагрев т. в. ч.

Контактный нагрев

Нагрев в электролите





1 1




Камерные с вы­движным подом




Печи-ванны




Колпа-ковые




Элева­торные

Закалочные баки

Закалочные машины

Обработка холодом


Кару­сельные

Бара­банные

С пульсирую­щим подом

С шагающим подом

Роль­ганговые

Толка-тельные

Конвейерные

Агрегаты

Дополнительное оборудование

Ойорудойание для правки

Оборудование для очистки


Травильные установки

Моечные машины. ультразвуковая очистка

Дробеструйные аппараты

Вспомогательное оборудование

Оборудование для получения контролируемой атмосферы

Средства механизации

(подъем но-тран спортное

оборудование!

Вентиляторы. воздуходувки

Маслоох ладите л ь н ьге системы


Тали и краны

Подъемники

Конвейеры

Толкатели

Средства малой механизации

В отжигательных и кузнечных термических цехах (отделениях) обработке подвергаются отливки и поковки, которые обычно требуют сравнительно простых технологических операций тер­мической обработки. Основным оборудованием, устанавливаемым в цехах- (отделениях), являются камерные печи, печи с выдвижным подом или толкательные печи. Для использования тепла ковоч­ного нагрева при [термообработке ,поковок (и штамповок приме­няют механизированные ■ агрегаты. Выбор типа оборудования определяется характером производства. Различают индивидуаль­ное (единичное), серийное и массовое производство.

При индивидуальном характере производства детали изго­товляются единичными экземплярами и имеют различные кон­структивные формы и размеры. При таком производстве необхо­димо применение универсального оборудования.

При серийном производстве однотипные детали изготовляют партиями или сериями. В зависимости от численности однотипных деталей в партии или серии серийное производство подразделяется на мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное. При серий­ном производстве затраты на термическую обработку уменьшаются по сравнению с индивидуальным производством. Термические цехи инструментальных заводов относятся к крупносерийному производству. В этих цехах используют полуавтоматические и автоматические агрегаты и линии.

При массовом производстве однотипные детали изготовляются непрерывным потоком и имеют стандартную форму, размеры, вес и материал. Термическая обработка этих деталей также ведется непрерывным потоком. При массовом производстве необходимо иметь специализированное оборудование высокой производи­тельности с полной автоматизацией процесса.

К массовому производству относятся термические цехи, пред­назначенные для обработки деталей после их механической обра­ботки. Массовое производство характеризуется небольшими за­тратами на термическую обработку и высокой производительностью оборудования.

Все оборудование термических цехов.разделяется на основное, дополнительное и вспомогательное 1241.

К основному относится оборудование, применяемое для вы­полнения технологических операций термической обработки, связанных с нагревом и охлаждением деталей: печи; нагрева­тельные установки и охлаждающие устройства (закалочные баки, закалочные машины и оборудование для глубокого охлажде­ния).

К дополнительному относится оборудование, которое приме­няется для выполнения дополнительных технологических опера­ций в термических цехах—правки и очистки деталей: правильные прессы и очистные установки — травильные ванны, дробеструйные аппараты, моечные машины и т. д. К вспомогательному относятся: установки для приготовления карбюризатора и контролируемых

8

атмосфер; подъемно-транспортное оборудование — мостовые краны, поворотные краны, катучие балки, монорельсы с электро­тельферами, рольганги, транспортеры, конвейеры и т. п.; тепло­энергетическое оборудование, в состав которого входят устройство для охлаждения закалочной жидкости, санитарно-техническое оборудование, воздуходувки и пр. Классификация оборудования термических цехов приведена на стр. 6—7.

Приборы неразрушающего метода контроля твердости и струк­туры деталей для определения пороков металла, глубины закален­ного или цементованного слоев, содержания углерода в цементо­ванном слое (углеродный потенциал) составляют самостоятельную группу.

ГЛАВА I

ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ

Печи и нагревательные установки, относящиеся к основному оборудованию термических цехов, можно классифицировать по технологическому назначению, источнику тепловой энергии, спо­собу и степени механизации и использованию различных сред при нагреве.

По технологическому назначению печи и нагревательные уста­новки термических цехов группируются в зависимости от опера­ций, для которых они предназначены (закалочные, отпускные, цементационные и т. д.).

По источнику тепловой энергии печи и нагревательные уста­новки подразделяются на печи, работающие на жидком или газо­образном топливе, и электрические печи.

Печи можно классифицировать по способу и степени механи­зации. Печи с механизацией продвижения деталей разделяются на толкательные, конвейерные с вращающимся подом и т. п. Они могут иметь устройства для ручной выгрузки изделий, для автоматического сброса изделий в закалочный бак и др. К печам без механизации относится большинство камерных печей.

Кроме того, печи можно различать по признаку использования различных сред при нагреве изделий. Согласно этому признаку, печи могут иметь в рабочем пространстве контролируемую атмо­сферу, например, можно создать в печи нейтральную (неокисляю-щую и необезуглероживающую) или же науглероживающую ат­мосферу и т. д. К этой группе относятся печи с контролируемой атмосферой, вакуумные и печи-ванны с расплавленными солями или металлами.

К термическим печам предъявляется ряд требований. Печи должны быть компактными и иметь хорошую теплоизоляцию наружного слоя футеровки. Кладка печи должна быть заключена в металлический кожух. Температура кожуха во время работы печи не должна превышать 50—60° С. Рабочие камеры терми­ческих печей, работающих на мазуте, должны быть отделены от камер сжигания топлива. Рекомендуется располагать камеры сжигания под подом печи. В этом случае под печи будет всегда горячий. Менее удобны выносные топки печей. Совмещать камеры сжигания с рабочим пространством печи можно только при ис-

10

Пользований газообразного топлива. S газовых печах осущест­вляется наиболее полное смешение газа с воздухом, в результате чего нет необходимости создавать специальные камеры сжигания. Поэтому для газовых печей допускается сжигание топлива в ра­бочем пространстве печей.

Высокие требования предъявляют к футеровке термических печей. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы должны быть высокого качества. Огнеупорные кирпич и изделия должны быть плотными с наименьшим количеством пор, швы между кир­пичами не должны пропускать газы и продукты сгорания. Это требование герметичности кладки особенно важно для печей с контролируемой атмосферой и вакуумных. Условное обозначе­ние материалов для футеровки печей, приведенных в книге, по­казано в приложении. Большое значение имеет также качество жаростойких и жаропрочных деталей печей.

Некоторые детали печей должны быть стойки против газовой коррозии {радиационные трубы, детали рекуператоров и др.).

Каждая печь должна иметь приборы для измерения и регули­рования температуры, а при необходимости и записи ее и для регу­лирования давления газа и воздуха. Кроме того, печи газовой цементации и нитроцементации должны иметь приборы для авто­матического регулирования углеродного потенциала. Печи, пред­назначенные для быстрого нагрева,' как, например, печи-ванны, должны быть снабжены специальными автоматическими минут­ными часами.

К основным показателям характеристики печей относятся: габаритные размеры, размеры рабочего пространства, расход топлива в кг/ч или м?1ч (для электрических печей — номиналь­ная мощность в кет), число тепловых зон и их мощность, макси­мальная температура в "С, вес в т, производительность в кг/ч.

§ 1. КАМЕРНЫЕ ПЕЧИ

Для нагрева мелких и средних деталей в термических цехах при индивидуальном и серийном производстве применяют ка­мерные печи, работающие на жидком и газообразном топливе а также с применением электроэнергии. Для печей жидкое топ­ливо используют ограниченно, так как оно имеет большую вяз­кость. Вследствие этого мазут плохо распиливается даже в подо­гретом состоянии, плохо смешивается с воздухом, и поэтому при горении выделяется большое количество дыма. В связи с этим зат­рудняется автоматизация теплового режима печей и нарушаются санитарно-технические условия в цехе. В настоящее время на заводах печи работают на газообразном топливе. Жидкое топливо используется только при отсутствии газообразного топлива.

Конструкция термической камерной печи, работающей на мазуте, приведена на рис. 1. Печь имеет рабочую камеру неболь­шого объема, в которую печные газы поступают с законченным

и

Процессом горения. Мазут сжигают ё специальной топочной ка­мере.

Печь имеет площадь 0,4 X 0,5 = 0,2 ж2. Производительность ее при нагреве для закалки и нормализации 30 кг/ч. Расход мазута, 5—6 кг!ч. Такие печи применяют для нагрева и подогрева деталей небольших размеров. Максимальная рабочая температура печи достигает 900° С. Эта печь может работать и на газообразном топливе. Иногда для удобства работы две такие печи монтируют



в одном каркасе. Таким образом образуется двухкамерная печь с горизонтальным расположением камер: в одной камере осуще­ствляется подогрев, а в другой — окончательный нагрев деталей. Каждая камера имеет свою форсунку или горелку и работает не­зависимо от другой.

На заводах встречаются разные печи, работающие на жидком и газообразном топливе, как по конструкции, так и по размерам рабочего пространства и по производительности. ВНИПИ «Тепло-проект» систематизировал конструкции и типаж топливных пе­чей [20]. На основе данных заводов разработаны размерные ряды пламенных термических печей и введены буквенно-цифровые обозначения для печей разного назначения и с разными размерами рабочего пространства. Эти размерные ряды обеспечивают макси­мальное унифицирование основных узлов и деталей печей. Кроме того, большое количество типоразмеров позволяет выбрать для производства наиболее подходящий тип печи и обеспечить лучшее их использование. Для обозначения печей принята следующая индексация: первая буква обозначает назначение печи (Т — тер­мическая пламенная, Н — нагревательная пламенная), вторая — конструктивную характеристику печи (А — с вращающимся по­дом, Б — барабанные, Д — с выдвижным подом, Е — с подвес-12

кым конвейером, И — с пульсирующим подом, К — конвейерные, Н — камерные периодического действия, Р — рольганговые, Т — толкательные, Ш — круглого сечения шахтные, Э — элеватор­ные, Ю — с шагающими балками), третья —среду рабочего про­странства (О — окислительная, 3 — искусственная защитная, безокислительная и др.), четвертая — особенность печи (А— печь входит в агрегат, если печь обозначена четырьмя буквами, то буква А ставится на пятом месте, В — вертикальное перемещение деталей, К — под кольцевой — в печах с вращающимся подом, М — механизированная — в печах периодического действия, Н — непрерывного действия — в печах барабанных, Т — под тарельчатый — в печах с вращающимся подом).

Цифры ставятся после буквенных обозначений через дефис и означают: первая группа — ширину пода в дм для печей с вращающимся подом — внешний диаметр рабочей поверхно­сти пода; вторая группа — длину (глубину) пода печи в дм, для печей с вращающимся подом — ширину рабочего пода (кольца); третья группа — высоту рабочего пространства или максимальную высоту окна загрузки в дм. Эти цифры разделяются точками и находятся в числителе, а в знаменателе указывается предельная рабочая температура в сотнях градусов. Далее через черточку ставится буква, обозначающая топливо: Г — природный газ, М — мазут. Пример обозначения печей: ТНО-6.12,5.5/11-М — термическая камерная печь периодического действия, атмосфера рабочего пространства — окислительная, размеры рабочего про­странства 600 X 1250 X 500 мм, печь работает до температуры 1100", топливо — мазут. Эта же печь на газообразном топливе обозна­чается ТНО-6.12.5.5/11-Г.

Камерная печь, показанная на рис. 2, предназначена для раз­личных видов термической обработки деталей и инструментов при единичном и мелкосерийном производстве. Для загрузки и выгрузки деталей в этих печах используют подвесные клещи на монорельсе и загрузочные машины. Воздух для горения в этих печах подогревается в рекуператоре. Если для печей используют газ среднего давления и сжигание газа производится в инжек-ционных горелках, то воздух для горения не подогревают и реку­ператор не устанавливают. Продукты горения отводятся под зонт и затем в вытяжную трубу. При работе с обычной печной атмосферой (окислительной) печи имеют максимальную темпера­туру 1150° С и обозначаются ТНО. Иногда изготовляют печи с контролируемой атмосферой (защитной) и обозначают ТНЗ. Предельная температура нагрева в печах ТНЗ достигает 950° С.

Габаритные размеры камерных печей, работающих только на газообразном топливе, меньше мазутных, так как в них отсут­ствует топочное пространство или камера сжигания, обычно рас­полагающаяся под подом печи.

Для нагрева крупных ковочных штампов и для цементации применяют камерную печь с шаровым подом 940x1510 мм

13







14

Рис. 2. Камерная печь типа ТНО ВНИПИ Теплопроекта

Рис. 3. Камерная разовая печь с шаровым подом

(рис. 3). Печь снабжена туннельными инжекцион-ными горелками. На под печи уложены четыре желобковые направляю­щие, в которых находятся шары из жаропрочной ста­ли, служащие для облег­чения передвижения под­донов со штампами или цементационными ящика­ми. Поддоны устанавли­вают на шары и закатывают в печь. Производитель­ность такой печи при це­ментации 25 кг!ч и при нагреве для закалки 150 кг/ч.

Электрическая печь с шаровым подом для на­грева штампов и цемента­ции типа НШ-100 (рис. 4) имеет размер рабочего про­странства 910 X 1825 х X 615 мм, мощность печи достигает 100 кет. Нагре­вательные элементы / печи размещены на боковых стенках, подвешены на своде и уложены в поду. Подовые нагреватели свер­ху закрыты жароупорными плитами с пазами, в кото­рых находятся желоба 2 с шарами 3 для передвиже­ния поддонов со штампами. Поднимают и опускают дверцы вручную с по­мощью механизма 4, со­стоящего из противовесов и блоков. Печь работает с контролируемой атмосфе­рой. Газ подводится через заднюю торцовую стенку 5. Производительность печи при закалке штампов 300 кг/ч. Для загрузки штампов в печь приме-

няют толкатель 6, имеющий подъемные желоба, которые опуска­ются на порог проема 7 печи. С помощью электродвигателя толкатель приводится в действие. В течение двух ходов толка­тель задвигает поддон в печь. Выгрузка производится этим же толкателем. Толкатель передвигается по рельсам и может обслу­живать несколько печей.

Камерные печи еще больших размеров предназначены для отжига и нормализации деталей. Такие печи часто конструируют с выдвижным подом. Отливки или поковки загружают так, чтобы более тяжелые находились внизу, а более легкие, во избежание коробления, сверху. Детали укладывают на под с учетом наиболее выгодной циркуляции печных газов. Под печи представляет собой футерованную выдвижную тележку на колесах с роликовыми подшипниками, передвигающуюся по рельсам при помощи троса, связанного с электродвигателем. Характерное отличие большин­ства таких печей от камерных печей рассмотренных выше конструк­ций заключается в том, что вследствие своей конструкции топка не может быть устроена под подом и, таким образом, под снизу не обогревается.

Печи работают на мазуте, газе и иногда с использованием электроэнергии. Сгорание топлива в этих печах происходит в ра­бочей камере. Для лучшего нагрева деталей форсунки или горелки располагают выше уровня пода, детали нагреваются в результате лучеиспускания стенок и свода, печи, а также конвекции горячих газов. Нагрев садки, расположенной непосредственно на поду печи, отстает от нагрева ее верхних рядов.

ВНИПИ «Теплопроект» разработал типоразмеры для боль­шого количества печей с выдвижным подом. Печи с обычной печной атмосферой типа ТДО выполняют в двух вариантах: с отводом дыма в боров и вверх. На выходе отходящих газов часто устанавли­вают рекуператоры для нагрева воздуха. Часть печей может вы­полняться для работы с искусственной, контролируемой атмосфе­рой (ТДЗ), в таких печах производится муфелирование садки. Максимальная температура нагрева изделий в печах ТДО дости­гает 1100° С, а в печах ТДЗ 900° С.

Конструкция тупиковой печи ТДО представлена на рис. 5. Кладка печи выполнена из шамотного, шамотного легковесного, диатомового и красного кирпича и заключена в сварной металли­ческий каркас. Под печи монтируют на сварной раме и футеруют шамотным нормальным и легковесным кирпичом. Рама переме­щается на цепях катков, а механизмы передвижения пода 'Изго­товляют с рейками цевочного типа. В некоторых случаях под уста­навливают на колесах. Для выкатки пода на значительное рас­стояние используют механизмы с грузовой цепью. В этом случае выкатка пода производится в одну сторону, но при необходимости может быть выполнена с выкаткой в обе стороны. Для подъема заслонок применяют электролебедки или гидравлические, подъ­емники. Производительность печей с муфелированием садк'Й с ис-

16

пользованием контролируемой атмосферы (ТДЗ) на 20—25% ниже, чем для печей ТДО. Во всех печах предусмотрен автомати­ческий контроль температуры. Печи устанавливают на общий с рельсовыми путями фундамент. Механизмы выкатки пода и ле­бедка механизма подъема располагаются в приямках фундамента. Для электрических печей ВНИИЭТО были также разработаны типоразмеры и введена новая индексация [38]. Обозначение печей производится буквами и цифрами. Первая буква — вид нагрева: С обозначает нагрев сопротивлением. Вторая буква определяет конструкцию печи (обозначения те же, что и для топливных пе­чей). Дополнительными обозначениями для электрических печей являются:В — ванна и Г — колпаковая. Третья буква в индексе печи характеризует среду: А — азот, В — вакуум, Г — металл, соли, щелочи, 3 — защитная, контролируемая атмосфера, П — пар водяной — вода, С — соль (селитра), Ц — цементационный газ. Четвертая буква показывает особенности: А —агрегат, Л — ла­бораторная. Цифры в числителе указывают размеры рабочего про­странства — ширину, длину, высоту или диаметр в дм; для кару- -сельных электропечей — диаметр внешний, внутренний и высота в дм; в знаменателе указывается максимальная температура печи в сотнях °С. За температурой через дефис ставится обозначение вспомогательных. признаков печей.

Так, например, СДО-35.70.30/10-45 обозначает: электропечь сопротивления с выдвижным подом, с окислительной атмосферой, с размерами рабочего пространства 3500x7000x3000 мм, макси­мальная температура нагрева 1000° С, садка 45 т. Электропечи с выдвижным подом предназначаются для различной термообра­ботки: низкотемпературные до 700° С для отжига стальных деталей и старения чугунного литья, среднетемпературные до 1000° С и высокотемпературные до 1200° С для отжига, нормализации, за­калки и отпуска деталей из легированной стали и сплавов. В ком­плект установки входят механизмы для подъема двери и передви­жения подовой тележки, щиты управления и приборы для автома­тического регулирования температуры. Выдвижной под монти­руется на колесах и имеет индивидуальный привод передвижения. В крупных печах, с шириной более 3000 мм, устанавливают под­весной свод. При использовании контролируемой атмосферы на под печи ставят муфель с песочным затвором. В муфель вводится взрывобезопасный газ.

Электрические печи имеют ряд преимуществ перед топливными: отсутствие"дымовых""газов;"' не' требуется дымососной системы; хорошая теплоизоляция; облегчённое регулирование температуры и сигнализации; лучшие возможности применения контролируемой атмосферы; хорошие санитарные условия в цехе.

К недостаткам электропечей относятся: более длительный на­грев деталей, чем в газовых и мазутных печах, вследствие пере­дачи тепла главным образом излучением (циркуляция горячего воздуха или газа в печи создает конвективный теплообмен и уско-

13

ряет нагрев); необходимость заземления печей и др.; окисление деталей при нагреве, если не применяется контролируемая атмо­сфера; большие затраты при эксплуатации.

На машиностроительных заводах широко используются камер­ные электрические печи.

Существует серия камерных электропечей, обозначаемых ин­дексом СНО,с металлическими нагревателями. Э\^птедил1олщактныА имеютбольшую п роизводительность, небольшой .расход электро-. энергий- и больший срок службы металлических нагревателей



Рис. 6. Камерная электрическая печь СНО-8,5.17.6/10:

( — механизм подъема дверцы; 2 — нагревательные элементы; Sфутеровка;

4 — ножух

вследствие применения высококачественных огнеупорных и тепло-изеляцненных" материалов, равномерное распределение тепла по длине рабочего пространства.

К недостаткам печей серии СНО относится наличие окисли­тельной атмосферы в рабочем пространстве, невозможность ис­пользования контролируемых атмосфер и ручной подъем и опуска­ние дверей печей (за исключением печи СНО-8,5.17.5/10, где подъем и опускание дверец производится с помощью электромеха­нического привода).

Конструкция печи СНО-8,5.17.5/10 показана на рис. 6. Раз­
меры пода этой печи — 850x1700 мм. Футеровка печи состоит
из огнеупорного слоя ультралегковесного кирпича и изоляции.
Нагрев печи производится с помощью элементов, изготовленных
из проволоки диаметром 7 мм сплава марки Х20Н80. Эти эле­
менты расположены на боковых стенках, своде и на поду печи.
Питание элементов осуществляется от трехфазной сети через
понизительный трансформатор типа ТПТ-60ВЧТ. Рабочая темпе­
ратура печи 1000° С регулируется автоматически.
2* 19

ВНИИЭТО разработал типаж камерных электропечей с метал­лическими и карборундовыми нагревателями. Электропечи вы­пускают заводы электротермического оборудования. Этот тнпаж состоит из большого количества печей с различными размерами рабочего пространства. В основу разработанного типажа печей положено: увеличение мощности и производительности печей, соз­дание специализированных конструкций для разных технологи-



Рие. 7. Камерная электрическая печь с контролируемой атмосферой СНЗ-2,5.5.1,7/10:

7 — дверца; 2 — боковой нагреватель; 3 ~~ футеровка; 4 — гаэоподвод; 5 — подовый

нагреватель; 6 — кожух

ческих процессов и деталей, внедрение форсированного нагрева, уменьшение габаритов и веса печей, повышение рабочих темпера­тур, расширенное использование контролируемых атмосфер меха­низация и автоматизация загрузочных и разгрузочных операций. Электропечи применяются для отжига, нормализации и за­калки стальных деталей. Преимуществом этих печей является воз­можность применения контролируемой атмосферы и механизация загрузки и разгрузки. Контролируемая атмосфера вводится через заднюю торцовую стенку. Кроме того, в нижней части кожуха печи крепится трубопровод, состоящий из двух линий: по одной подается газ, по другой — воздух. Газ и воздух, смешиваясь в го­релке и сгорая в камере сгорания, создают пламенную газовую завесу, перекрывающую проем при открытой дверце. Этот типаж состоит из трех групп камерных печей с металлическими нагре­вателями, которые подбирают в зависимости от температур нагрева (700, 1000 и 1250° С). Печи с рабочей температурой до 700° С предназначены для отпуска стальных деталей, а также для обра-

20

ботки деталей из цветных металлов и сплавов. Печи с темпера­турой до 1000° С служат для отжига, нормализации и закалки стальных деталей, а печи с рабочей температурой до 1250° С предназначаются для термической обработки деталей и инстру­ментов из быстрорежущих и других высоколегированных ста­лей. Эти печи имеют индекс СНЗ. На рис. 7 показана лечь СНЗ-2,5.5.1,7/10, изготовляемая Чадыр-Лунгским заводом элек­тротермического оборудования. Эта печь имеет наименьшие раз­меры рабочего пространства — 500Х250Х 170 мм. Кожух печи



Рис. 8. Электропечь С карборундовыми нагревателями ГЗО-А

герметичен, проволочные зигзагообразные нагреватели располо­жены на поду и боковых стенках рабочей камеры. В других печах СНЗ нагреватели уложены дополнительно на своде и дверце. Устройство для создания пламенной завесы смонтировано под дверцей. Расход защитного газа на рабочую камеру составляет 2,5 ж3/ч и на пламенную завесу 5 м3(при непрерывном горении). Потребляемая мощность печи при садке 50 кг и нагреве до 850° С составляет 12 кет.

Длн более высоких температур (до 1350° С) изготовляли элек­трические камерные печи серии Г двух типов (Г-30 и Г-50), раз­личающиеся между собой размерами и потребляемой мощностью. В этих печах используют карборундовые нагреватели,

Конструкция печи с карборундовыми нагревателями пока­зана на рис. 8. По четыре нагревателя в виде стержней с утолщен­ными выводными концами помещают в горизонтальном положе­нии у свода и под подом печи, состоящим из карборундовых плит. В задней стенке печи имеется отверстие для установки термопары. Эти печи снабжены трансформаторами с несколькими ступенями

21

Напряжения. По мере увеличения сопротивления карборундовых стержней (вследствие старения) повышают напряжение на зажи­мах трансформатора.

В настоящее время типаж печей с карборундовыми нагрева­телями расширен. Введено новое обозначение печей СНО. Разра­ботано четыре типоразмера с установленной мощностью от 10 до 100 кет. Максимальная рабочая температура 1350° С. В новых печах обеспечивается высокая стойкость нагревателей вследствие снижения удельной поверхностной мощности. Кожухи печей и выводы выполняются газонепроницаемыми для того, чтобы было можно использовать контролируемую атмосферу. При открытии дверцы создается пламенная завеса.

Новые печи с карборундовыми нагревателями имеют некоторые преимущества: используется контролируемая атмосфера и деталь при нагреве не окисляется, автоматическое регулирование темпе­ратуры не вызывает трудностей. К недостаткам печей относятся частый выход из строя карборундовых стержней в результате хрупкости, приводящей к поломке, отсутствие механизированной загрузки и выгрузки деталей, окисление деталей при выходе их из печи, при переносе в закалочный бак.

Печи с карборундовыми нагревателями применяются для нагрева под закалку инструментов из быстрорежущих и хроми­стых высоколегированных сталей.

Обычно инструменты перед загрузкой в высокотемпературную печь подогревают до 850° С в другой печи. Для осуществления этих двух операций в одной печи удобна двухкамерная печь, показанная на рис. 9. Нижняя камера служит для подогрева деталей до температуры 850° С, верхняя — для окончательного нагрева до температуры 1300° С. Обе камеры футерованы огне­упорным кирпичом. В качестве теплоизоляции нижней камеры использована диатомитовая засыпка, а верхней камеры — зонолит. Нагреватели нижней камеры 2 выполнены из сплава Х20Н80 и уложены на боковых стенках печи; в верхней камере устанавли­ваются карборундовые нагреватели 3. Нагреватели нижней камеры соединены непосредственно с сетью 380 в, а нагреватели верхней камеры подключаются через понижающий трансформатор; Темпе­ратура регулируется автоматически, для этого в каждой камере установлены отдельные термопары. Размеры подогревательной камеры 330X410x180 мм, мощность 9 кет. Размеры камеры высокого нагрева 250x360x175 мм, мощность 9,75 кет, произ­водительность печи 25—30 кг/ч.

В промышленности часто возникает необходимость нагревать детали при температурах 1400—1500° С как в окислительной, так и защитной атмосфере. В этих случаях используют электропечи . с нагревателями из дисилицида молибдена. Наиболее устойчивы эти нагреватели в окислительных средах (воздухе, кислороде, водяном паре, углекислоте). Для таких высоких температур нужны высокоогнеупорные материалы. Для кладки печей в этих

22

случаях применяют силиманит, шамот и диатомитовый кир­пич.

Камерная электропечь типа СНО-3.4,5.2/16 с нагревателями из дисилицида молибдена для обработки различных деталей в окис­лительной и защитной атмосферах при температурах 1400—1600°С приведена на рис. 10. Кожух печи сварной из листовой стали, верхний лист кожуха съемный. Футеровка выполнена из высоко­глиноземистого шамотного и легковесного шамотного кирпича,



Рис. 9. Двухкамерная электропечь для обработки быстрорежущей и высоко­хромистой стали:

/ — кожух печи; 2 — нагреватели нижней камеры; 3 — нагреватели верхней камеры; 4 — дверца нижней камеры; 5 — механизм подъема дверцы верхней камеры

а теплоизоляция—из ультралегковесного шамотного кирпича. На печи установлен конечный выключатель, который в момент открывания дверцы автоматически отключает нагревательные элементы. В печи используется двухпозиционное регулирование температуры с помощью двух термопар и двух потенциометров. Термопары установлены через свод печи. Одна из термопар под­ключена к регулирующему прибору, а другая — к отключающему. Кроме того, производится периодический контроль температуры деталей с помощью радиационных пирометров через отверстия в боковой стенке печи и дверце. Эти отверстия закрыты пробками и открываются только во время контроля температур. Нагрева­тельные элементы печи U-образной формы. Максимальная темпе­ратура печи 1600° С, а рабочая 1500° С. Напряжение питающей сети 380—220 в, а рабочее напряжение на нагревателях 75 в. Их питание электроэнергией производится через понижающий

23







трансформатор. Размеры рабочего пространства 300 X 450 X 200 мм, габаритные размеры 1090 х 1320 X 1840 мм. Такие печи изгото­вляют на Артикском заводе вакуумных электропечей.



Рис. 10. Камерная электропечь типа СНО-3.4,5.2/16 С нагревателями из дней-

лнцида молибдена:

; — кожуя- 2 — футеровка; 3 — дверцы с мехаыиэмаии отрывании; 4 — нагреватель-
' мые элементы; S — трансформатор: в — термопара

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации