4. Расположение источников энергии в термических печах

Рисунок 12 (1.1[1])

Выбор конструкции внутреннего пространства печей и ванн зависит от применяемого вида топлива и способа передачи тепла деталям. Термические печи могут выполняться с отдельной топкой, непосредственным отоплением, аэродинамическим подогревом, муфелированием садки и пламени. Ниже рассматриваются теплотехнические конструкции термических печей (ка­мерных и непрерывного действия).

В печах с отдельной топкой по­следняя располагается сверху, сбоку, снизу рабочей камеры, иногда она де­лается выносной.

Печи с верхней топкой (рис. 12,а) могут работать на жидком или газообразном топливе. Верхняя топка 1 отделена от рабочего простран­ства решетчатым сводом 2 из шамот­ного кирпича. При ширине печи до 2 м решетчатый свод делается толщи­ной в 1/2 кирпича (115 мм), а при боль­шей ширине — в 1 кирпич (230 мм). Горелки или форсунки размещаются в шахматном порядке в боковых стен­ках топки. Продукты сгорания, распределяемые по площади рабочего про­странства решетчатым сводом 2, омыва­ют детали, находящиеся на поду печи, и отводятся через ряд каналов 3 в ды­мовой боров 4.

Печь компактна, но имеет не­достатки. Детали в ней получают тепло только сверху, что не позволяет добиться равномерного распределения температуры в большой садке. Высота последней не должна превышать 0,6— 0,8 м. На решетчатый свод действует высокая температура со стороны топки и рабочего пространства печи. Это приводит к необходимости его частого ремонта (через 0,5—1 год), который весьма затруднителен. Горелки и форсунки располагаются высоко и неудоб­но для обслуживания, а быстрый раз­гар отверстий горелок обусловливает значительное выбивание газов. Учиты­вая перечисленные недостатки, печи с верхней топкой проектировать для новых термических цехов не следует.

Схема печи с боковыми топ­ками, работающей на мазуте или газе, приведена на рис. 12, б. Топки 3 находятся ниже уровня пода 1 печи. Продукты сгорания из топок поднима­ются вдоль боковых стенок, подсасы­вая более холодные газы из-под дета­лей или заготовок садки. Поднявшись под свод, продукты сгорания омывают детали и по каналам 2 в поду печи ухо­дят в боров 4.

В печах с нижней топкой (рис. 12, в) может быть использован любой вид топлива. Топки 2 размеща­ются под подом 1 рабочей камеры в виде ряда параллельных каналов шириной 400—800 мм, перпендикуляр­ных к длине печи. Продукты сгорания из топки поднимаются в рабочее про­странство со стороны, противополож­ной горелке или форсунке, и отводятся в каналы у загрузочного окна. Часть продуктов сгорания из рабочего про­странства в результате создаваемого разрежения подсасывается в топку (в отверстие над горелкой или форсун­кой), вызывая рециркуляцию газов. Горелки или форсунки в топках распо­лагаются в шахматном порядке. При этом дымовые газы циркулируют коль­цевыми встречными потоками, что по­вышает равномерность нагрева дета­лей.

Печи с выносными топка­ми используются для нагрева на низ­кие температуры. Топка 1 (рис. 12,г) устанавливается отдельно от печи; продукты сгорания из топки направляются по трубопроводу в рабочее пространст­во вентилятором 3. Камера сгорания в топке отделяется от потока циркули­рующих газов решетчатой перегород­кой 2. При выносных топках теряется много тепла в наружных трубопрово­дах, поэтому рассматриваемые печи следует использовать тогда, когда одна топка обслуживает несколько низко­температурных печей.

Рисунок 13 (1.3[1])

На рис. 13 показаны поперечные разрезы пламенной и электрической печей с внутренней циркуляцией атмо­сферы, осуществляемой с помощью вентиляторов. Рабочее пространство отделяется от стенок печи жаростой­ким экраном 1, который направляет поток горячих газов от вентилятора 2 в рабочее пространство печи. В пла­менной печи (рис. 13, а) топка 4 размещается внизу и горячие газы попа­дают в рабочее пространство через продольный канал с решетчатым сво­дом 5. В электрической вентиляторной печи (рис. 13, б) нагревательные эле­менты 3 находятся в пространстве между боковыми стенками и экра­ном 1. Последний направляет поток воздуха и предохраняет детали от пря­мого излучения нагревателей, что особенно важно для создания равномер­ного нагрева деталей в печах с низкой температурой. В электрических венти­ляторных печах с низкой температурой нагревательные элементы в виде кало­риферов иногда выносятся в отдель­ную камеру, расположенную над ра­бочим пространством печи.

Рисунок 14(1.5[1])

Печь с муфелированием садки (рис. 14,а) имеет нижние топки 1. Для улучшения циркуляции горячих газов вокруг муфеля 2 в ее рабочем пространстве устанавливают дополнитель­ные горелки 5. Последние располага­ются по длине печи в шахматном по­рядке. Муфель изготавливается из отдельных литых или сварных секций из сталей типа Х25Н20С2 и Х18Н25С2 длиной 0,7—1,0 и шириной 0,6—1,0 м. Секции скрепляются с помощью флан­цев через уплотнительные прокладки болтами и сваркой. Для удобства ре­монта муфеля свод печи делается съемным и снабжается песочными за­творами 4.

Схема печи с муфелированием пла­мени трубчатыми нагревательными элементами 4 показана на рис. 1.5,б. Трубы U-образной формы диаметром 60—100 мм из жаростойкой стали рас­полагаются горизонтально в два ряда по высоте печи (один ряд над садкой, другой — под ней), что позволяет значительно увеличить ширину печи и ее производительность, в три – пять раз сократить расход жаростойкой стали. При большой ширине рабочего про­странства для поддержки труб уста­навливается дополнительная средняя подвесная опора 3. Герметичность та­кой печи достигается с помощью наружного сварного кожуха 1, а также специальной глазировкой внутренней поверхности кладки. Стены лучше фу­теровать кварце-глинистым доменным кирпичом. Для удобства ремонта верх­няя крышка кожуха 2 делается съем­ной с песочными затворами. Циркуля­ция атмосферы в печи осуществляется с помощью вентиляторов 5, размещае­мых в боковых стенках (как указано на рисунке) или в своде над верхни­ми нагревательными трубчатыми эле­ментами печи.

В печах с муфелированием пламе­ни нагревательные трубы могут распо­лагаться вертикально по боковым стен­кам.