Шахтные печи
Контрольные вопросы
1. Какие печи относятся к камерным?
2. Назначение камерных печей
3. Размещение нагревателей в низкотемпературных и высокотемпературных камерных печах
4. Как осуществляют загрузку- выгрузку деталей в камерных печах
5. Какие элементы печи называются под и свод
6. Какой конструкции бывают дверцы камерных печей
7. Как закрепляются нагреватели в рабочей камере печи
8. Какие камерные печи относят к низкотемпературным, как они маркируются.
9. Конструктивные особенности низкотемпературных печей
10.Какие печи относят к среднетемпературным камерным печам
11.В чем конструктивная особенность камерной среднетемпературной печи с газовой завесой
12.В чем отличие футеровок низкотемпературных и высокотемпературных печей
13.Расшифруйте маркировку: СНЦ-5.10.5./9.5
14.Расскажите устройство камерной печи-агрегата, его назначение.
15.Какие печи относятся к высокотемпературным печам, их конструктивные особенности
16.Какие нагреватели используются для низко- средне- и высокотемпературных печей
17.Какие новые тенденции в конструировании камерных печей намечаются
Шахтные печи являются второй распространенной группой печей периодического действия. Они выполняются в виде круглых, квадратных или прямоугольных футерованных шахт, закрываемых сверху крышкой.
Нагреватели в шахтных печах устанавливаются обычно по боковым стенкам и защищаются от повреждений при загрузке и разгрузке печи специальными жароупорными направляющими. Эти печи легко загружаются с помощью тельфера или крана, занимают мало места при заглублении в землю и легко герметизируются.
Шахтные печи выпускаются высотой от 0,5 до 30 м. По высоте (глубине) эти печи делятся на малые (до 3 м) и большие (более 3 м). В машиностроительных предприятиях с небольшим объемом производства , но с большой номенклатурой термообрабатываемых изделий, широкое распространение нашли малые шахтные печи.
По рабочей температуре шахтные печи можно разделить на:
а) низкоотпускные (больше 300 °С),
б) высокоотпускные (400…700 °С),
По назначению на:
а) закалочные и нормализационные (750…1300 °С
б) для азотирования (500…700 °С).
По среде нагрева шахтные печи выпускаются:
а)для работы с окислительной атмосферой;
б) с защитной атмосферой;
в) вакуумные. Вакуумные шахтные печи применяются для отжига и старения цветных сплавов (титановых).
Почти все печи до рабочей температуры 1000 °С оснащаются вентиляторами. Рабочее место вентилятора размещается под крышкой или над подом. В низкотемпературных печах (до 700 °С) вентиляторы применяются для увеличения и скорости равномерности нагрева изделий за счет вынужденной конвекции печной среды. В высокотемпературных печах с защитной атмосферой вентилятор служит для выравнивания газовой сферы интенсивным перемешиванием в печной камере.
Для цементации и нагрева под закалку в защитной атмосфере шахтные печи выпускаются в муфельном исполнении.
Муфель сваривается из жаростойкой стали (12Х18Н10Т) в виде цилиндрической обечайки с полусферическим дном. Муфель устанавливается в камеру печи (на крестовину). Затем в корзины с решетчатым дном укладываются детали и корзины устанавливают друг на друга в муфель. Число одновременно загружаемых корзин может составить от 2 до 4 и определяется глубиной печи.
Сверху муфель закрывается крышкой с вентилятором. Крышка также имеет два отверстия для подвода и отвода газовой атмосферы.
Муфельные цементационные печи имеют следующие недостатки:
* низкая стойкость муфелей (до года);
* температура этих печей на 100…150 °С выше, чем рабочая.
Имеются также безмуфельные цементационные печи.
Шахтные печи для термической обработки валов и труб выполняются глубиной до 10 м и более с несколькими тепловыми зонами для равномерности подогрева по высоте. Партия таких печей собирается вне печи в пачки, закрепляется в специальной подвеске и краном опускается в печь.
Эти печи занимают меньше места, удобны в эксплуатации, легко уплотняется крышка песочным, масляным или водяным затвором для крышки. Благодаря их большой компактности и хорошему уплотнению потери этих печей составляют всего 15…25 % номинальной мощности.
Электротехническая промышленность выпускает шахтные печи различного сечения мощностью от 25 до 229 КВт. Могут изготовляться индивидуальные шахтные печи более крупных размеров, большей мощности на 1200 °С.
Индексы некоторых шахтных печей:
СШО - 4.4/7(25) и СШ3 - 4.4/7(25) - садка до 600кг;
СШО - 6.12/7(60) и СШО - 6.12/7(60) - садка до 900кг;
СШО - 10.10/7(80) и СШО - 10.10/7(80) - садка до 1100кг;
СШО - 6.12/10(75) и СШО - 6.12/10(75) - садка до 1000кг;
СШО - 10.10.10/(135) и СШО - 10.10.10/(135) - садка до 1200кг;
Шахтные печи для цементации СШЦМ - 6.6/9 имеют садку 400 кг; СШЦМ - 6.12/9 - 800 кг и СШЦМ - 6.20/9 - 900 кг.
Для газового азотирования применяются как муфельные, так и безмуфельные шахтные печи:
США - 2.3/6(12) США - 12,5.60/6(380)
США - 3,2.4,8/6(20) США - 15.30/6(200)
США - 8.12/6(100) США - 15.22,4/6-Б(180)
США - 8.35/6(250) США - 25.37,5/6-Б
США - 8.60/6(370) США - 25.45/6-Б(360)
В скобках указана мощность в КВт.
Кроме электропечей широкого назначения, которые приведены в таблице (как основной ряд) могут использоваться по отдельным заказам шахтные электропечи с металлическими нагревателями дополнительного размерного ряда.
В небольших термических участках с широкой номенклатурой термообрабатываемых изделий получили применение универсальная шахтная электропечь ОКБ-664А (см. альбом рис. 79. )с температурой 250…950 °С в окислительной и защитной среде (закалки, низкий и высокий отпуск, цементация). Использование печи только для одной операции термообработки нерентабельно. Поэтому целесообразно использовать универсальные печи. Эти печи используются для термообработки различных узлов из черных и цветных металлов. Имеют небольшие размеры рабочей камеры. Благодаря наличию мощного вентилятора, смонтированного в поду рабочей камеры достигается незначительный перепад температуры по всему объему печи ±3 °С при рабочей температуре до 700 °С.
Электропечи типа СШ3-15.60/7 и СШ3-15.60/10 используются для термической обработки деталей типа штанг и штоков.
Высокотемпературные печи, работающие при температурах до 13000С, снабжены карборундовыми нагревателями (силиты).
СШ3-2.2.10/13 (32 КВт) СШ3-5.5.20/13 (126)
СШ3-3.3.15/13 (63 КВт) СШ3-8,5.8,5.25/13 (200)
Эти электропечи прямоугольного сечения предназначены для термообработки длинномерных изделий из легированной стали различных марок, протяжек из быстрорежущей стали, деталей типа валов, клапанов двигателей и др.
Прямоугольные шахтные печи имеют крышку, состоящую из двух частей, раздвигаемых с помощью ручного механизма в противоположные стороны. Карборундовые электронагреватели с диаметром 25 мм и длиной рабочей части 400 мм располагаются вдоль двух противоположных стенок рабочей камеры. От повреждения электронагреватели защищены карборундовыми плитами. Рабочее пространство печей разделено по высоте на тепловые зоны, в которые вмонтированы самостоятельно регулируемые нагреватели.
Выпускаются также шахтные печи специального назначения для химико-термической обработки.
При проведении отжига стальных изделий их остывание после нагрева должно осуществляться медленно. Время остывания может в 2-3 раза превосходить время нагрева. Кроме того, остывание с печью приводит к потере аккумулированного кладкой тепла. Поэтому для обжига целесообразнее использование колпаковых или элеваторных печей.
Наиболее просты по конструкции и в эксплуатации безмуфельные шахтные печи. Они представляют собой вертикальный цилиндрический кожух из листовой и профильной стали, в котором помещена теплоизоляция (футеровка) и нагреватели, укрепленные на ней или на независимых элементах крепления. Печи этого типа сравнительно небольших размеров рабочего пространства (диаметром примерно от 600 до 1000 мм) используются для тех же целей, что и камерные электропечи широкого назначения, — для термической обработки различных изделий и деталей во многих отраслях промышленности.
Важным преимуществом в эксплуатации шахтных печей является возможность загрузки и выгрузки их с помощью универсальных подвесных механизмов типа кран-балок, тельферов и т. п., что весьма удобно при использовании печей для обработки многих изделий и материалов. В шахтной печи наиболее полно используется полезный объем камеры. Это достигается за счет загрузки малогабаритных деталей в корзины и их посадкой в печь. При этом диаметр корзин должен быть меньше диаметра рабочего пространства не менее на 100 мм. Корзины устанавливаются в печи друг на друга по высоте шахты. Крупные детали, например шестерни, кольца, различные сборочные узлы, крепят на специальных приспособлениях, которые также устанавливают по высоте печи, заполняя рабочее пространство.
Шахтные электропечи незаменимы при термообработке длинномерных изделий, например валов, штанг, труб, инструмента типа протяжек и другого, обрабатываемых в вертикальном положении, для чего изделия подвешиваются в печи с помощью приспособлений, что обеспечивает минимальные деформации при нагреве. Для промышленной шахтной печи необходим приямок для ее заглубления с тем, чтобы загрузочный проем находился на удобной для обслуживания высоте (около 1 м) над уровнем пола, или (при отсутствии приямка) достаточная высота производственного помещения с сооружением рабочей площадки.
В ряде конструкций шахтных электропечей широкого назначения предусматривается применение защитных атмосфер, предотвращающих окисление деталей при термообработке, для чего кожух печи выполняется газоплотным и имеются устройства уплотнения крышки.
Для проведения общепромышленных процессов химико-термической обработки стальных изделий - цементации, нитроцементации, азотирования — выпускаются специализированные шахтные электропечи с муфелем, в котором создается необходимая технологическая атмосфера. Основной объем проведения этих процессов в ЭППД приходится на шахтные муфельные электропечи; они используются по данному назначению на предприятиях машиностроения и других отраслей промышленности как во вспомогательном производстве — инструментальном, ремонтном, так и в основном, кроме крупносерийных производств, где применяются печи непрерывного действия.
Как и другие общепромышленные ЭППД, шахтные электропечи производятся серийно в виде рядов типоразмеров. Специфика их конструкции — сравнительно простой для изготовления кожух из цилиндрических обечаек — позволяет эффективно применять модульный принцип изготовления, изменяя размер печи по высоте (глубине) шахты. В связи с этим производители выпускают серии печей, в которых для каждого из ряда диаметров рабочего пространства имеется несколько типоразмеров, различающихся высотой.
Общепромышленные шахтные электропечи выпускаются в нашей стране и за рубежом на номинальные температуры от 600 до 1200 °С. В пределах этого диапазона целесообразно рассматривать, как и в других ЭППД, две группы по уровню рабочих температур, с чем связаны конструктивные различия и технологическое применение печей.