Печи / Моргунов Печи литейных цехов

-на печи со стационарным подом и специализированными устройствами загрузки;

-на печи с подвижным подом.

Печи периодического действия со стационарным подом, в зависи-

мости от конфигурации рабочего пространства и его размеров могут быть

(см.рис. 2.50):

-с верхней загрузкой (краном, тельфером и т.п.) со съемным или раскрывающимся сводом;

-с боковой загрузкой погрузочным устройством;

-с боковой загрузкой при помощи выкатной тележки (платформы).

Рис. 2.50. Печи камерного типа периодического действия со стационарным подом: а – с верхней загрузкой; б – с боковой загрузкой; в – с выкатной те-

лежкой (платформой) тупиковые; г – с выкатной тележкой проходные

Верхняя загрузка мелких изделий в садочные печи со стационарным подом производится в специальных корзинах или контейнерах при помощи подъемных механизмов (крана, тельфера, пневматического и гидравлического подъемников).

Боковая загрузка мелких изделий в садочные печи со стационарным подом производится с помощью специальных поддонов толкательными устройствами, а крупных изделий – при помощи специальных садочных машин.

Загрузка изделий в садочную печь с выкатной тележкой осуществляется краном на платформу тележки, которую затем закатывают в печь по рельсам.

Печи периодического действия с подвижным подом выполняются двух видов (см.рис. 2.51):

-горизонтальные с выкатным подом;

-вертикальные с опускающимся подом (элеваторные печи).

131

Вгоризонтальные конвейерные печи загрузка мелких отливок на конвейер осуществляется с помощью бункерного вибрационного загрузчика.

Ввертикальных конвейерных печах передвижение изделий в печи осуществляется с помощью специальных этажерок, установленных на конвейере.

2.7.КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕЧЕЙ ПО НАВЕДЕНИЮ ПЕЧНОЙ АТМОСФЕРЫ

Взависимости от способа наведения и состава печной атмосферы печи могут быть: с пассивной или активной печной атмосферой; с окислительной, восстановительной, инертной атмосферой или вакуумной.

Впечах с пассивной атмосферой печные газы специально не наводятся – они присутствуют при технологическом процессе (например индукционные печи).

Впечах с активной атмосферой печные газы специально наводятся для проведения каких-либо технологических операций (нагрева, сушки, защиты от окисления и т.д.).

Восстановительные атмосферы в печах, как правило, содержат про-

дукты неполного сжигания топлива (СО, Н2 и пр.). Поэтому после их использования необходимо произвести их дожигание в специальных устройствах.

Инертная атмосфера используется для безокислительного нагрева металла (отливок в термических печах или сплава в плавильных печах). В этих печах используется инертный газ (аргон, азот и т.п.). Поэтому рабочее пространство данных печей требует герметизации.

Вкачестве ознакомления в табл. 2.4 представлены составы газов, которые достаточно часто используют для наведения печной атмосферы в термических печах.

134

В пламенных печах при применении защитных газов необходимо использовать устройства для муфелирования отливок или пламени. В электрических печах необходимость применения этих устройств отпадает.

Слабоокислительную атмосферу в пламенных печах можно создать при сжигании топлива непосредственно в печи. Только для этого необходимо сжигать топливо при коэффициенте расхода воздуха α ≤ 0,5 и подогреве воздуха до температур 1173-373 К (900-11000С) (см. приложение Ж). Такие печи обязательно должны иметь в своей конструкции высокотемпературные регенераторы для подогрева воздуха.

2.7.1. Классификация вакуумных печей

Вакуумом называется определенная степень разряжения газа, при которой можно пренебречь соударениями между молекулами и считать, что средняя длина сво-

бодного пробега частицы (l) значительно превышает линейные размеры сосуда (d), в котором газ находится, т.е. l > d.

Для производства тугоплавких сплавов, высококачественных сплавов и чистых металлов, а также сплавов, которые имеют высокую реакционную активность в расплавленном состоянии (например, титановые спла-

135

вы) необходимо выполнить ряд требований, предъявляемых к плавильным печам. К ним можно отнести:

-необходимость использования источников теплоты, которые создают высокую температуру в зоне плавления непосредственным подводом к сплаву теплового потока большой плотности и не вносят в атмосферу печи или в расплав посторонних продуктов;

-исключение контакта расплава с элементами конструкции печи (ванной или тиглем) не защищенными гарнисажем (намороженным слоем расплавляемого сплава);

-создание в печи защитной атмосферы или вакуума.

Этим требованиям в полной мере отвечают вакуумные плавильные печи. Они в зависимости от способа генерации тепловой энергии подразделяются на:

-вакуумные индукционные тигельные печи (ВИП);

-вакуумные дуговые печи (ВДП);

-вакуумные электронно-лучевые печи (ВЭП) или электронно-лучевые

печи (ЭЛП).

Конструктивные схемы вакуумных плавильных печей представлены на рис. 2.53.

Рис. 2.53. Схемы вакуумных плавильных печей: а – индукционных тигельных; б – электродуговых с расходуемым электродом; в – электронно-лучевых; 1 – индукционная печь; 2 – литейная форма; 3 – расходуемый электрод; 4 –

гарнисажный тигель; 5 – электронная пушка; 6 – расходуемая заготовка

136

Классификация вакуумных электронно-лучевых печей была рассмотрена ранее в подразделе 2.4.2. В данном подразделе рассмотрим классификационные признаки ВИП и ВДП.

Вакуумные индукционные печи

Конструкции ВИП разнообразны. Они выпускаются вместимостью от 0,01 до 2,5 тонн. В литейных установках с ВИП отливают детали турбин авиационных двигателей (лопасти, направляющие дики, клапаны и др.) из жаропрочных сплавов. Данные установки характеризуются высокой скоростью расплавления и обслуживаются генераторами повышенной мощности (до 10 кВт на 1 кг сплава).

Как правило литейные установки ВИП работают на заранее выплавленной подготовительной заготовке, которую вводят в тигель печи специальными зажимными устройствами. Заготовку выплавляют в крупных ВИП из шихтовых материалов. При данном переплаве происходит рафинирование расплава.

В литейных установках очень часто с ВИП используются такие способы литья, как литье по выплавляемым моделям или центробежное литье.

Классификация ВИП ведется по конструктивному исполнению и режиму работы или принципу действия.

По конструктивному исполнению ВИП классифицируются исходя из следующих признаков:

-взаимного расположения индуктора и тигля печи;

-относительного перемещения тигля и кожуха печи;

-способам слива готового расплава из тигля;

-способам крепления форм (или изложниц) в кожухе печи.

По взаимному расположению индуктора и тигля ВИП подразделя-

ются (см.рис. 2.54):

-на печи, в которых индуктор расположен вне вакуумного пространства (рис. 2.54,а), а тигель установлен внутри неэлектропроводного кожуха (обычно кварцевая труба); в таком исполнении изготавливают небольшие лабораторные ВИП до 5 кг;

-на печи, в которых индуктор располагается совместно с тиглем в ваку-

умном пространстве (см.рис. 2.54,б).

Близкое расположение индуктора к тиглю (во втором исполнении) значительно повышает электрическое к.п.д. печей, поэтому они нашли достаточно широкое распространение.

137

-на печи с подвешиваемой литейной формой с помощью цапф, что позволяет ей сохранять вертикальное положение при повороте кожуха с тиглем (см.рис. 2.55,а);

-на печи с жестким закреплением литейной формы в плавильной камере под углом 900 относительно тигля (см.рис. 2.56,а);

-на печи с жестким закреплением литейной формы в выносной заливочной камере под углом 900 относительно тигля (см.рис. 2.56,б).

Рис. 2.56. Схемы ВИП с поворотным кожухом и жестким креплением форм: а – в плавильной камере; б – в выносной заливочной камере

По принципу действия ВИП подразделяются на две группы: периодические и полунепрерывные.

В печах периодического действия плавление металла и его после-

дующая дегазация производятся под вакуумом, а разливка расплава может производиться под вакуумом или в среде нейтральных газов. В данных конструкциях ВИП завалка шихты в индукционную печь производится со снятием вакуума т.е. при открытой камере. При этом производят открытие вакуумной камеры печи, изъятие залитой формы, очистку тигля, загрузку шихты и установку новой литейной формы.

Для малых ВИП периодического действия применяют плавильную вакуумную камеру в форме вертикальной шахты, закрытой сверху сферической съемной крышкой (см.рис. 2.55). Более крупные ВИП периодического действия имеют горизонтальную вакуумную камеру. Один из конструктивных вариантов такой печи представлен на рис. 2.57.

139