12. Толкательные печи

Рисунок 44 (3.3[1])

Толкательные печи используют для нагрева под закалку, отпуск, отжиг, цементацию, они работают на любом виде топлива и электроэнергии. Наиболее распространенными пламенными толкательными печами для термичес­кой обработки являются печи с ниж­ними топками, которые размещаются равномерно по всей длине рабочего пространства, благодаря чему темпера­тура в печи примерно одинакова. На рис. 44, а при­ведена схема типовой толкательной закалочной печи, отапливаемой газом или мазутом. Го­релки (или форсунки) 6 располагают в шахматном порядке. Печь имеет пять нижних топок 5 шириной по 700 мм. В ней обра­зуется пять поперечных кольцевых по­токов горячих газов, способствующих быстрому и равномерному нагреву де­талей. В результате разрежения, со­здаваемого горелкой, продукты сгора­ния подсасываются в топку по каналу 7, увеличи­вая количество циркулирующих газов.

Детали передвигаются на поддонах 2 при помощи рычажного толкателя 4 по направляющим с роликами 1 (рис.44, в). Концы этих направляющих обры­ваются у разгрузочного желоба, а для цапф поддона 8 устроены направляющие 3. Поддон 2, дойдя до разгрузочного же­лоба, теряет под собой опору, повора­чивается на цапфах, сбрасывая детали в желоб 9, и принимает вертикальное положение. Поддоны периодически вы­нимаются из печи через разгрузочную дверцу. Возможен вариант разгрузоч­ного желоба с двумя рукавами: по нижнему детали направляются в бак, а по верхнему — разгружаются поддо­ны (рис. 44, б). Для создания герме­тичности первый опускается в закалоч­ную жидкость, а второй закрывается крышкой, которая открывается под действием массы поддона.

Рисунок 45(3.10[1])

На рис. 45 дана схема безму­фельной двухрядной печи Стальпроекта для газовой цементации и последу­ющей непосредственной закалки де­талей. Детали по печи движутся на поддонах в два ряда. По длине печи расположены три камеры: цементационная 5, подстуживания 6 и нагрева 7 (до температуры закалки 860 °С). Печь в обоих рядах вмещает 42 поддона и имеет среднюю произво­дительность 400—450 кг/ч. Нагревает­ся она восемнадцатью трубчатыми элементами 3 U-образной формы, диа­метр каждой трубы равен 90 мм, тол­щина стенки 4 мм, масса около 50 кг. Элементы расположены по высоте пе­чи в два ряда. Трубы верхнего ряда в камере нагрева размещаются чаще, в рабочей части печи они расширяются до 170 мм. Верхние нагревательные элементы в середине поддерживаются тягами 4, введенными через свод. На­гревательные элементы отапливаются природным газом, имеющим давление 800—1000 Па. Расход природного газа 5—6 м³/ч. Для получения рабочей тем­пературы печи 950 °С трубчатые элементы нагреваются до 1100°С. Камера подстуживания 6 имеет двойные метал­лические стенки, охлаждаемые воздухом. Внутренняя кладка печи выполня­ется кварцево-глинистым доменным кирпичом. С разгрузочной стороны печь герметизируется тамбуром 8, снабженным закалочным баком 10. Поддон с деталями выдается из печи пневматическим вытаскивателем 9 лопаточного типа и опускается в бак, не соприкасаясь с воздухом. Детали загружаются в там­бур 2 специальной тележкой 11, кото­рая перемешается перпендикулярно к оси печи штоком масляного цилиндра. Тележка имеет две торцевые стенки, выполняющие роль заслонок загрузоч­ного тамбура.

Поддоны с деталями перемещают­ся пневматическим толкателем 1. При цементации на глу­бину 1,0—1,2 и 1,4—1,6 мм толкание поддонов осуществляется соответст­венно через 30 и 40 мин. Цементацион­ным газом служит природный газ, ко­торый разбавляется эндогазом (реже экзогазом). Получаемый газ-карбюри­затор имеет такой состав: 18—20 % СО; 8—9 % СН₄; 34—36 % Н₂, осталь­ное азот. Цементационный газ подво­дится по всей длине цементационной печи, кроме зоны нагрева. Циркуляция газа в печи осуществляется тремя про­пеллерными вентиляторами мощно­стью по 1 кВт, расположенными в бо­ковой стенке печи. Вал и подшипники вентиляторов охлажда­ются водой. Вентиляторы удобнее раз­мещать под сводом, используя для этого образуемое под его аркой про­странство.

Двух- и четырехрядные печи с гори­зонтальным расположением радиаци­онных труб установлены на ряде ма­шиностроительных заводов.

Цементационные печи часто не име­ют специальной камеры охлаждения. Детали в них подстуживаются возду­хом, поступающим по радиационным трубам.

В электрических толкательных це­ментационных печах муфелирование нагревательных элементов проводится в прямых трубах, расположенных по высоте в два ряда с расстоянием меж­ду ними, равным двум-трем диаметрам трубы. Внутри трубы нагреватели кре­пятся на специальных алундовых или шамотных изоляторах.

Рисунок 46 (3.5[1])

На рис. 46, а приведена схема толкательной печи мощностью 200 кВт для нагрева под закалку на температуру 950 °С. Печь имеет три регулируемые зоны. Нагревательные элементы раз­мещены на поду и под сводом печи на выдвижных рамах.

Конструкции толкательных печей для высокотемпературного отпуска (рис. 46, б) аналогичны, но для улучшения теплопередачи конвекцией они снабжаются рядом осевых вентилято­ров, вводимых через свод в рабочее пространство печи.

Рисунок 47 (3.11[1])

На многих заводах установлены це­ментационные печи конструкции ЗИЛ с муфелированием пламени в верти­кальных радиационных трубах 6 диа­метром 102 мм и непосредственной за­калкой в баке 14 с горячим маслом, температура которого равна 180°. Герметичность загрузоч­ного тамбура 4 достигается с помощью колпака 3. Поддоны с деталями пода­ются под колпак через отверстие внизу тамбура гидравлическим подъемни­ком 2. Детали вводятся под колпак, а отверстие тамбура закрывается пло­щадкой подъемника. В печь со стороны разгрузочного тамбура подается вин­товым вытаскивателем 15 специальная лопата 10. Колпак 3 и заслонка 5 поднимаются, и поддон с деталями из за­грузочного тамбура гидравлическим толкателем 1 подается в печь, а по­следний, правый поддон сталкивается на лопату. Далее из бака 14 поддон с ранее закаленными изделиями выни­мается платформой 9 на уровень пода печи. Лопате сообщается возвратное движение, при котором она сталкива­ет поддон с закаленными изделиями на платформу 11 бака 13 с холодным маслом, а поддон с нагретыми деталя­ми оставляет на платформе 9. После чего обе платформы погружаются в баки, а колпак и заслонки закрывают­ся. Платформа 11, опускаясь, устанав­ливает поддон на направляющие, по которым он передвигается винтовым толкателем 12 на вторую платформу бака. Эта платформа поднимает под­дон, направляет его в моечную машину и отпускную печь 16. Поддон разгружается, заполняется новыми деталями и подается на платформу подъемни­ка 2.