Толкательные печи для ХТО

На машиностроительных предприятиях массового производства, особенно авто-, сельхоз- и станкостроительных, очень широко применяется цементация и нитроцементация в газовой среде для поверхностного упрочнения большого круга деталей, работающих в условиях повышенного износа и ударных нагрузок на поверхность. Толкательные печи нашли здесь наибольшее использование как в качестве самостоятельных устройств только для диффузионного насыщения поверхности стальных деталей углеродом и азотом, так и в составе агрегатов для комплексной обработки, включая ХТО и закалку с низким отпуском. В промышленно развитых странах, включая Россию, разработаны и серийно вы­пускаются безмуфельные одно-, двух- и трёхрядные печи с газовыми радиаци­онными трубами или с элекрообогревом резистивными нагревателями открыто­го или экранированного типа. Печи муфельного типа в настоящее время не применяются, и их производство давно прекращено.

Конструктивно безмуфельные толкательные печи состоят из трех узлов: за­грузочного и разгрузочного шлюзов (тамбуров) и собственно печной камеры. Выдача обработанных деталей может производиться в закалочный бак, охладительный коридор с защитной или воздушной средой или просто на воздух, на­пример, при закалке в прессе.

Закалка деталей, изготовленных из сталей природно мелкозернистых типа 25ХГТ, производится из цементационной печи после незначительного подстуживания. Стали же, склонные к росту зерна, при длительных выдержках при температуре насыщения после ХТО, подвергаются отжигу или нормализации, и лишь потом закаливаются со специального нагрева. В первом случав печь имеет по длине четыре тепловые зоны: нагрева, насыщения и диффузии, подстуживания, выравнивания температуры перед закалкой, а во втором — только первые две.

Схема четырехзонной печи типа ТТЦ приведена на рис. 3.6а. Загрузочный тамбур 1 снабжен боковым окном (на схеме оно не показано) и противовзрывным клапаном 3 с пружинными компенсаторами, так как применяемая печная атмосфера на базе эндогаза содержит 20...40 % водорода и взрывоопасна. Тамбур 1 отделён от камеры печи заслонкой 4, поднимаемой вверх штоком 5 гидро- или пневмопривода. В тамбур поддоны с деталями задвигаются сбоку цепным толкателем (см. рис. 2.2), а перемещение их в печь и внутри ее осуществляется более мощным гидравлическим или винтовым толкателем 2.

Печь собирается из нескольких секций металлического газонепроницаемого корпуса 9 с двух- или трехслойной футеровкой. В печи на одном ряду одновременно находится до 21 поддона, и общая ее полезная длина не превышает 10...12 м. При этом в зонах нагрева I и выравнивания IV находится 2...3 поддона на каждом ряду, а в зоне подстуживания III — 1...2. Длина зоны насыщения II определяется заданной глубиной насыщения поверхности деталей и температурой. Обычно рассчитывается через время насыщения, темп толкания и длину одного поддона. Темп толкания — время между двумя следующими загрузками поддонов на каждый ряд печи.

Для получения слоя 0,1 мм с содержанием углерода на поверхности 0,9...1,0% в зависимости от температуры требуется 0,5...1,0 ч. Поэтому при обшей длине печи максимум в 21 поддон в зоне насыщения II размещается 15...16 поддонов. При числе поддонов в ряду более 21, как показала практика работы подобных печей, существенно возрастает вероятность образования заторов из-за перекоса поддонов и  налезания их друг на друга, а также необходимая мощность толкателя 2.

Обогрев печи в зонах I, II, IV осуществляется в двух и трехрядных печах горизонтальными петлевыми (U-образными) радиационными трубами 7 с газовыми горелками. Трубы располагаются выше и ниже нагреваемой садки, и чис­ло их в каждой зоне определяется тепловым расчётом Часто в мне насыщения трубы 7 располагаются только под сводом и с несколько большим шагом между ними, чем в других зонах.

В зонах I и II устанавливаются вентиляторы 13 для перемешивания печной атмосферы с целью выравнивания её составе по всему объему каждой зоны.

Зоны отделаются сводовыми перегородками 10, так как температура и со­став атмосферы в них различны. Зона насыщения II может быть разделена аналогичными перегородками на 2...3 части, если необходимо иметь различный углеродный потенциал по ее длине.

 

 

Рис. 3.6. Толкательные печи ТТЦ для ХТО: а — с колоколь­ным шлюзом и нижней загрузкой: б — с боковой загрузкой и вы­грузкой

 

Зона подстуживания III снабжена ох­лаждающими трубами 20, в которые от вентилятора подаётся холодный воздух.

Направляющие II в последних моде­лях печей отечественного и зарубежного производства изготавливаются из карбида кремния SiC, что резко повышает их стойкость, снижает усилие толкания и, что особенно важно, практически исклю­чает «приваривание» поддонов к направ­ляющим.

Тамбур выгрузки 14 в ряде моделей, особенно в закалочных, работающих с КА, расположен в торце печи, как показано на рис. 3.6а, и выдача туда поддонов производится толкателем 2. В конст­рукцию тамбура 14 входят заслонка 15, таскатель 16 и стол 17 закалочного бака 18. Нижняя часть 19 тамбура («юбка») опущена на 200...300 мм в закалочную жидкость бака 18, что обеспечивает герметичность тамбура 14 снизу.

Обе печные заслонки 4 и 15 снизу уплотняются помощью песочного затвора и снабжены прижимами для плотного прилегания к оконной раме с целью герметизации рабочей камеры печи.

При загрузке и выгрузке производится продувка тамбуров 1 и 14 для удале­ния из них воздуха и ларов закалочной жидкости перед открыванием печных заслонок 4 и 15, которые всегда открываются вместе. При проталкивании каждого ряда поддонов по отдельности или одновременно двух рядов в соответст­вующей печи стол 17 должен находиться в верхнем положении на одном уровне с направляющими 11, а таскатель 16 — в переднем, то есть крайнем левом на схеме положении.

В толкательных печах фирм «Нolcroft» (США), «Ауchelin» («Айхелиy», Германия) и последних отечественных разработках тамбуры загрузки 1 и выгрузки 14 и обе заслонки 4 и 15 размещены сбоку с одной стороны печи, что повышает её герметичность, снижает потери излучением через окно выдачи и позволяет производить продвижение поддонов на каждом ряду независимо друг от друга и с различным темпом толкания. На каждом ряду устанавливается свой толкатель 2, и их рабочие органы (упоры) постоянно находятся внутри печи. В результате появляется возможность проведения в двухрядной печи процесса ХТО с получением различной глубины насыщенного слоя. Например, если темп толкания одного ряда отличается от другого в 1,3 раза, те время пребывания поддонов каждого ряда будет различаться также в 1,3 раза, как а получаемая глубина цементованного слоя деталей на каждом ряду.

Это особенно важно в случаях, когда номенклатура обрабатываемых деталей достаточна широка по заданной глубине слоя, а объем производства относительно мал.

Достаточно широкое распространение получили однорядные агрегаты с вертикальными газовыми или электрическими трубами. На рис. 3.6.6 приведён поперечный разрез печи фирмы «Айхелин». В них применяются чаше всего ту­пиковые радиационные трубы 10, в которых горелка, рекуператор и отвод продуктов сгорания расположены в верхней части трубы. Эти газовые трубы легко заменить электрическими того же наружного диаметра при переводе печи с газового обогрева на электрический и наоборот без переделки самой печи.

Корпус 2 имеет наружный каркас 1 и двухслойную 3 и 4 футеровку. Поддоны 6 движутся по керамическим направляющим 5, а для перемешивания атмо­сферы в своде установлены лопастные вентиляторы 8 с электродвигателем 9 и направляющий керамический полумуфель 7. Направление потока показано стрелками.

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: