ПРОХОДНЫЕ ПЕЧИ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

 

На предприятиях массового и крупносерийного производства для термической обработки больших партий деталей и заготовок по однотипным техноло­гическим режимам, а также на заводах и фирмах по выпуску комплектующих и запасных деталей для указанных производств широко применяются проходные печи непрерывного действия.

Эти печи имеют высокий уровень механизации загрузки, передвижения и выгрузки нагреваемых деталей и практически полную автоматизацию управле­ния процессом термической обработки, что позволяет существенно повысить точность исполнения заданного технологического режима, обеспечить идентичность структуры и свойств обрабатываемых материалов, сократить расход энергоносителей и вспомогательных материалов и, тем самым, снизить себе­стоимость термической обработки.

Наибольшее распространение получили толкательные, конвейерные, рольганговые и карусельные печи, применяемые для широкого круга операций тер­мической обработки. Печи барабанные, с пульсирующим и вибрирующим подом, протяжные используются на предприятиях специализированного профиля, как правило, для проведения какой либо одной технологической операции (закалки, патентирования, отжига определенного вида и т. д.). Остальные типы проходных печей — туннельные, с шагающими подовыми балками, с наклон­ным подом— в настоящее время применяются весьма ограниченно.

 

Толкательные печи

 

Толкательные печи, наряду с конвейерными, наиболее широко применяют­ся в термическом производстве в основном в машиностроительных отраслях с массовым и крупносерийным производством, а также на специализированных металлургических заводах типа трубных или метизных. Детали или изделия перемещаются по продольным подовым направляющим с помощью специального внешнего механизма — толкателя, усилие которого передается непосредствен­но деталям или приспособлениям, на которые детали укладываются. Соответственно они делятся на печи прямого и косвенного толкания.

Другой отличительной конструктивной чертой толкательных печей является наличие металлических или керамических направляющих, уложенных по всей длине пода. По ним и перемещаются толкателем изделия простой формы или поддоны с деталями сложной формы. Более подробно конструкции всех меха­низмов толкательных печей и их расчет рассматриваются в книге 3.

По технологическому назначению толкательные печи можно разделить на печи общего назначения для смягчающих (отжиг, отпуск) или упрочняющих (закалка, нормализация) операций термической обработки и печи для ХТО (цементация, нитроцементация, нанесение упрочняющих и защитных покрытий

и т. п.). По среде нагрева данные печи делятся на печи с окислительной средой, с КА, в том числе защитными, и вакуумные.

 

Печи прямого толкания

Прямое толкание можно осуществлять лишь для двух групп нагреваемых заготовок: коротких цилиндров (сплошных и полых) и заготовок квадратного или прямоугольного сечения (для последних соотношение сторон поперечного сечения не более 1:3). Длина этих заготовок обычно не более 10 диаметров или сторон квадрата. Детали перемещаются в направлении, перпендикулярном их длине, и лежат на направляющих в один ряд по высоте вплотную друг к другу.

Усилие толкателя передается ближайшей к нему заготовке и через нее — всем остальным, что и является самым существенным недостатком данных печей с поперечным перемещением заготовок, так как появляется опасность «вспучивания» садки с образованием заторов и необходимостью остановки печи для их ликвидации. Этим же определяется и длина печи, зависящая от фор­мы сечения толкаемых заготовок и их толщины. При толщине в направлении толкания d предельная длина пода l =(170...240)· d, где меньшее значение от­носится к цилиндрическим телам, а большее — к квадратным и прямоугольным (l и d— в метрах).

Имеет значение и форма сечения и материал направляющих. При использо­вания керамических материалов для направляющих, например карборунда, ко­эффициент трения пары металл-керамика ниже, чем для пары металл- металл, что прямо влияет на требуемое усилие толкания. Это, кстати, характерно для всех типов толкательных печей.

Форма сечения направляющих определяет площадь контакта деталей и на­правляющих (зону трения), поэтому длина печем с трубчатыми направляющими больше, чем с плоскими, на 10...20% при той же мощности толкателя.

Большее распространение имеют лечи прямого продольного толкания, то есть в направлении длины заготовки, которая чаще всего имеет форму трубы. Схема данной печи приведена на рис. 3.1.

 

 

Рис. 3.1. Печь прямого толкания СТЗ/ТТЗ с продольным продвижением труб и прутков

 

Печи применяются в термических отделениях трубных и сортопрокатных цехов и имеют длину 20...25 м. В стандартной кладке 1 устанавливаются на од­ном уровне несколько (до 10) муфелей 2 трубчатой формы, по которым продвигаются со скоростью несколько сантиметров в секунду трубы диаметром до 40...50 мм с толщиной стенки до 5 мм, соединенные вставками 8 в непрерыв­ную нитку в каждом муфеле, что позволяет использовать для нагрева труб лю­бой длины.

Движение труб осуществляется с помощью толкателей фрикционного типа, состоящих из наборов пар роликов с резиновыми ободами. Ролики 4 надеты на общую для всех муфелей ось, связанную с приводом. Ролики 5 имеют каждый индивидуальную ось с нажимной пружиной 6, обеспечивающей необходимое усилие трения между трубой 3 и приводным роликом 4. Тем самым устраняется необходимость частой перенастройки прижимных роликов 5 при обработке труб с большим колебанием допуска по диаметру.

Обогрев может осуществляться электронагревателями 7а или газовыми го­релками 7б. В топливном варианте горелки 7б располагаются на продольных боковых стенах в шахматном порядке или на одной стене выше муфелей, а на другой — ниже их. В электрическом варианте нагреватели размещаются на всех четырёх продольных стенах рабочей камеры. В муфели подается защитная ат­мосфера, для чего на входе и выходе каждого муфеля устанавливаются шлюзы с уплотнениями и трубки для подвода и отвода КА, не показанные на рис. 3.1.

Для поперечного перемещения тонких прутков и труб диаметром 10...50 мм и длиной до 4 м применяются печи с винтовыми (шнековыми) толкателями. На рис. 3.2 показан горизонтальный разрез печи итальянской фирмы "0livotto", работающей на «АвтоВАЗе». Печь предназначена для нагрева прутков пружин­ной стали типа 60С2 под навивку и закалку пружин подвески автомобилей «Жигули» всех моделей.

 

Рис. 3.2. Печь прямого толкания ТТО с поперечным перемещением прутков

 

Печь имеет обычную двухслойную кладку, выполненную в металлическом

квадратном корпусе 2. В своде установлены 4 панельные многоканальные горелки, кото­рые в электрическом варианте могут быть заменены зигзагообразными нагревателями.

Прутки по загрузочному рольгангу 1 че­рез трубчатое окно 3 подаются на печной загрузочный рольганг 5, смонтированный на подъемном столе. В печи с шагом 0,5 м ус­тановлены шнеки 4 типа архимедова винта, причём соседние пары имеют различное на­правление гребней и вращения, что исключает осевое смещение прутков. Между шнекания 4 смонтированы карборундовые направляющие 7 так, что оси шнеков 4 находятся на 20...30 мм ниже уровня направляющих 7, а гребни шнеков — выше них на 50...60 мм.

После полного входа очередного прутка на рольганг 5 его стол поднимается, и пруток скатывается на направляющие 7, оказываясь при этом между край­ними гребнями шнеков 4, которые медленно непрерывно вращаются и толкают гребнями прутки в направлении окна выгрузки. Привод шнеков общий с достаточно широким диапазоном регулирования скорости вращения, что и определя­ет продолжительность нагрева прутков до заданной температуры.

Пройдя через всю печь, пруток скатывается на рольганг выдачи 6 и через окно 8 поступает в навивочно-закалочную машину барабанного типа. Печь имеет высокую производительность. На «АвтоВАЗе» два агрегата с такими печами полностью обеспечивают основную программу, включая и запасные части.

При использовании электронагрева или газовых радиационных труб в таких печах можно применять КА без устройства сложных шлюзовых камер на входе и выходе. Основными преимуществами рассмотренных печей по сравнению с печами косвенного толкания являются очень малый расход жаростойких материалов и уменьшение расхода тепловой энергии ввиду отсутствия затрат на нагрев тары.

 

Печи косвенного толкания

Данные печи предназначены для различных операций упрочняющей и смягчающей термической обработки: закалки, нормализации, отпуска высокого и низкого, любых видов отжига. Печи имеют электрический или газовый обогрев, окислительную или защитную атмосферу.

Детали, как правило, укладываются на поддоны, которые представляют собой литую или сварную плиту решетчатого типа с невысокими бортами по все­му периметру или с трех сторон. В ряде случаев детали подвешиваются на дополнительных приспособлениях, смонтированных на поддонах, тогда борта могут отсутствовать. Размеры поддонов стандартизированы.

Топливные толкательные печи (рис. 3.3) чаще всего имеют подподовые топки 5, в которых в шахматном порядке на противоположных стенах размещены горелочные окна 4. Продукты сгорания из них поступают по каналам 13 в рабочую камеру печи. Направляющие 6 укладываются на пса на поперечных металлических шпалах. Обычная кладка 3 выполнена в металлическом корпусе или, реже, каркасе. Через окно 2 поддон с деталями со стола загрузки толкателем 1 продвигается в печь, упирается в стоящий в печи ряд поддонов и продвигает их на длину одного поддона.

В данной конструкции предусмотрена саморазгрузка поддонов внутри печи, для чего они снабжены по бокам цилиндрическими приливами, которые у крайнего на выходе поддона при очередном толкании заходят на дополнительные направляющие 11, закрепленные на боковых стенах камеры печи. В момент окончания толкания задняя по ходу часть крайнего поддона соскальзывает с опорных направляющих 6, и поддон опрокидывается вниз, высыпая лежащие на нём нагретые детали в лоток 10, откуда они попадают в закалочный бак, на конвейер или в специальную тару. При закалке поддоны не замачиваются в баке, и срок их службы возрастает в 3...4 раза.

Когда на выходе печи набирается пакет пустых поддонов 9, их вынимают из печи через окно 8 и подают на участок сборки садок.

Рис. 3.3. Толкательная топливная печь ТТО с саморазгрузкой поддонов

 

Электрические печи СТО и СТЗ снабжены открытыми нагревателями, которые размещаются на боковых стенах и своде рабочей камеры. Широко исполь­зуются двухрядные печи, имеющие вдвое большую производительность при небольшом увеличении размеров печи и расхода тепловой энергии. Трёхрядные печи применяются реже из-за усложнения конструкции свода и обслуживания печи.

Для низкого отпуска используются вентиляторные печи с продольным или поперечным направлением потока греющей газовой среды. Конструкция элек­трической низкотемпературной печи с вынесенной топкой-калорифером и продольным направлением потока приведена на рис. 3.4.

Печь предназначена для низкого отпуска деталей после индукционной за­калки или цементации. Длина печи определяется производительностью цементационно-закалочного агрегата, в состав которого она обычно входит, и в ней размещается в один ряд 6... 10 поддонов. Время отпуска 2...2.5 ч при температуре 180..250 °С.

Печь имеет двухстенный металлический корпус с теплоизоляцией из ваты или войлока. Направляющие 2 проходят через печь и стоящую перед ней моечную машину. Проталкивание поддонов 3 осуществляется реечным многопози­ционным толкателем, общим для печи и моечной машины. Поддоны при этом стоят в раздвинутом положении с промежутками между ними, куда и входят упоры толкателя.

Обогрев осуществляется воздухом, нагреваемым в калорифере 6, установ­ленном над печью. В рабочей камере смонтирована система 4 организации по­тока воздуха, состоящая из неподвижных и поворотных элементов типа жалюзей. Изменяя угол установки поворотных элементов, можно регулировать рас­пределение потока горячего воздуха по длине печи в зависимости от соотноше­ния стадий нагрева и выдержки.

 

Рис. 3.4. Толкательиая вентиляторная печь СТО/ТТО для низкого отпуска

 

Поток организуется с помощью скоростного циркуляционного вентилятора 9, трубопроводов 7 и отводящего канала 8. Направление потока показано стрел­ками, а поддоны движутся навстречу потоку. При газовом отоплении вместо калорифера 6 устанавливается выносная топка с одной или двумя горелками, а поток организуется по принципу рециркуляции с отводом части отработанных газов через вытяжные зонты, устанавливаемые над окнами печи 5.

Для среднего и высокого отпуска стальных деталей, а также для отжига и нагрева под закалку алюминиевых сплавов применяются вентиляторные печи с нагревателями сопротивления, расположенными внутри рабочей камеры и отделёнными от садки экранами. Направление газового потока — поперечное длине печи. Печь собирается из секций длиной 3...5 м, и в каждой секции устанавливается один вентилятор.

Достаточно большую группу образуют рекуперативные толкательные двух- и четырёхкамерные печи, применяемые для различных видов отжига слитков, отливок, поковок, штамповок из сталей, чугунов и цветных сплавов. Так как режим отжига состоит из трех технологических переходов — нагрева, выдерж­ки и охлаждения с ограниченной скоростью, то появляется возможность ис­пользования тепла охлаждающихся изделий для подогрева холодных.

Печи имеют разное конструктивное оформление, но общим для них являет­ся наличие одной и более пар рядом расположенных параллельных рабочих камер со встречным движением по ним отжигаемых изделий. Спаренные камеры могут располагаться на одном уровне или друг над другом с горизонтальным направлением движения по прямой линии или по П-образной схеме. Последняя представлена на рис. 3.5.

 

 

 

Рис. 3.5. Толкательная рекуперативная печь СТО для отжига

 

Печь двухэтажная, однорядная, с загрузкой и выгрузкой на одну сторону. Кладка в зависимости от температуры отжига выполняется различной по конструкции, но обычно печь имеет общий металлический корпус 1.

Загрузка производится со стола 7 на нижний ярус через окно 2, заслонка которого отодвигается в сторону. Стол 8 в момент загрузки занимает нижнее положение, а таскатель 11 сдвинут влево и упирается в торец направляющих 6 нижнего яруса.

Толкатель 9 сдвигает поддон со стола 7, упирает его в линию поддонов нижнего ряда и продвигает всю линию вправо на длину одного поддона. Край­ний правый поддон оказывается стоящим на 3/4 его длины на лапах таскателя 11 и на 1/4 — над направляющими 6. Таскатель имеет форму трехлапых прямых вил, его лапы проходят в пазах стола 8 и выступают вверх выше его уровня и направляющих 6 на 20 .25 мм. Толкатель 9 возвращается в заднее положение, и окно 2 закрывается.

Таскатель 11 начинает двигаться вправо сначала вместе со стоящим на нём поддоном, пока последний не упрется в задний борт стола 8, после чего лапы таскателя 11 вытаскиваются при его дальнейшем движении из-под поддона, оставляя его стоящим на столе 8.

Оба стола 7 и 8 одновременно поднимаются до уровня направляющих верхнего яруса, открывается его окно, и вся описанная операция повторяется уже на верхнем ярусе с помощью толкателя 10 и таскателя 13.

По длине печь разделена на две зоны: I — рекуперации и II — окончательного нагрева и выдержки. Соотношение их длин определяется продолжительностью выдержки и её температурой t_выд: чем короче выдержка и ниже температура печи, тем короче зона II. Длина её обычно составляет 0,25...0,5 общей длины печи.

Для передачи тепла от остывающих на верхнем ярусе поддонов с деталями к холодным на нижнем ряду в боковых стенах зоны I устроены каналы 5, со­единяющие оба этажа печи, а в них смонтированы вентиляторы 4, создающие направленный поперечный поток воздуха.

Нагреватели 12 размещаются только в зоне II. Печи высокоэкономичны, так как подогрев холодных заготовок в зоне I достигает обычно (0,4...0,7)·t_выд График режима отжига приведён на рис 3.5.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: