» » Нагревательные устройства для ковки

Нагревательные устройства для ковки

Кузнечные горны. Кузнечным нагревательным горном называется открытая печь, в которой нагреваемый металл непосредственно соприкасается с факелом пламени, как это имеет место в нефтяных и газовых горнах, а интенсивность горения регулируется дутьем. Существует много конструкций горнов, но принцип их устройства одинаков. Схема устройства горна для твердого топлива показана на рисунке 21.
Топливо располагают в горновом гнезде 2, куда одновременно кладут и нагреваемую заготовку. Воздух от вентилятора 6 подается через фурмы 1; продукты горения отводятся через дымовую трубу 3. Горновое гнездо обычно выкладывают из огнеупорного кирпича, а остальные части горна — из обыкновенного строительного кирпича; зонт для улавливания продуктов горения делают из тонкой листовой стали.
Топливом для горнов служит спекающийся мелкий каменный уголь, кокс, древесный уголь, нефть, газ. Топливо не должно содержать большого количества вредных примесей (особенно серы) и не должно давать много золы и шлака.

Выбор топлива зависит от устройства горна и свойств обрабатываемого материала. Заготовка при нагреве в горне соприкасается с топливом, и металл может изменить на поверхности свой химический состав; поэтому для нагрева ответственных заготовок и инструментов лучшим топливом считается древесный уголь, как не содержащий в своем составе серы.
Коэффициент полезного действия горна, то есть отношение количества тепла, переданного при нагревании металлу, к количеству тепла, выделенного топливом, очень низкий. Он составляет приблизительно 0,03—0,05; поэтому расход топлива велик и составляет обычно 0,6—0,7 кг угля на 1 кг нагретого металла.
Угар металла в горне зависит от химического состава заготовки, температуры нагрева и отношения нагреваемой поверхности к весу заготовки. Чем выше температура нагрева и чем больше поверхность заготовки по сравнению с ее весом, тем больше угар, который практически для ковки мягкой стали принимается равным от 2 до 10% веса нагреваемого металла.
Уход за кузнечным горном. Перед пуском горна горновое гнездо должно быть очищено от шлака и других предметов. Следует очистить фурму от шлака и продуть ее воздухом, проверить исправность воздухопровода и действие заслонки (шибера). Затем в центр горнового гнезда закладывают горящие масляные обтирочные концы, паклю или лучину и насыпают слой угля толщиной 50—75 мм. После этого подают слабое дутье и, когда огонь разгорится, насыпают еще слой угля. Когда уголь разгорится ярким пламенем, в горн закладывают заготовку, подлежащую нагреву для ковки, и засыпают ее сверху углем.
Ниже приводим некоторые практические указания по наблюдению за кузнечным горном и поддержанию огня.
1. При розжиге горна надо дать каменному углю или коксу сначала немного прогореть для того, чтобы из угля выделилась часть серы, вредной для металла, а затем уже класть на раскаленные угли заготовку.
2. В процессе работы кузнечного горна необходимо следить за тем, чтобы слой угля под нагреваемой заготовкой был не менее 50—70 мм. Над нагреваемой заготовкой слой угля должен быть также достаточным с тем, чтобы наружный воздух и холодное дутье но охлаждали нагреваемой заготовки.
3. Во время нагрева следует стараться не насыпать на заготовку свежего каменного угля или кокса. Для поддержания непрерывного горения и во избежание поглощения металлом серы свежий уголь насыпают на край горна, а затем по мере выгорания его в горне сгребают уголь с края к середине. При работе на древесном угле заготовку можно загружать непосредственно при розжиге горна.
4. Гореть в горне должен не весь уголь, а часть его, в том месте, где расположена заготовка. Если нужно получить небольшой очаг огня в определенном месте, то вокруг этого места уголь смачивают водой и утрамбовывают лопаткой. Смоченный уголь спекается, образуя твердую корку, так называемую шапку. Затем уголь разрыхляют пикой только в том месте, где необходим очаг огня.
5. Уголь в кузнечном горне должен гореть слегка коптящим пламенем. Если из горна все время идет дым, это указывает на слишком большое количество подводимого воздуха или на слишком частое подбрасывание свежего угля.
6. Перед тем, как вынуть заготовку из горна для операций ковки, дутье следует прекратить.
Инструмент, необходимый для ухода за кузнечным горном, состоит из пики, кочережки, швабры и лопатки (рис. 22).

Пика применяется для пробивания наружного спекшегося слоя угля и для его разрыхления во время работы. Изготовляется она из круглой стали диаметром 15—20 мм; острый конец ее слегка расплющивается. Кочережка служит для очистки горна от шлака и выгрузки мелких заготовок. Изготовляется она обычно из круглой стали диаметром 15—20 мм. Очищать горн нужно сразу же после работы, пока он еще не остыл. Швабру применяют для смачивания угля водой. Швабра представляет собой пучок твердой и грубой мочалы, связанной кольцом и укрепленной на стальном стержне. Лопаткой загружают в горн свежий уголь и выгребают остатки перегоревшего топлива.
Для производства мелких кузнечных работ непосредственно на месте ремонта машин часто пользуются переносным кузнечным горном (рис. 23). Он состоит их железной рамы и чугунного горнового гнезда. Дутье в горновое гнездо подается центробежным вентилятором, который приводится в движение ножным приводом.

Достоинство кузнечных горнов заключается в их дешевизне, простоте устройства и обслуживания.
К недостаткам кузнечных горнов относятся высокий расход топлива, невозможность равномерного нагрева крупных заготовок, трудность соблюдения определенных режимов нагрева.
Пламенные печи не имеют этих недостатков. Они широко применяются в современных кузнечных цехах для нагрева заготовок при ковке на молотах. Заготовки в пламенных печах нагреваются непосредственно пламенем, проходящим через рабочее пространство. Эти печи могут работать на топливе всех видов.
Нагрев металла в пламенных печах и горнах сопровождается образованием окалины, а наличие окалины ведет к получению брака при ковке.
Температуру нагрева проверяют пирометрами (рис. 24).

Электрические нагревательные устройства позволяют в значительной мере устранить эти недостатки.
Нагревать металл электрическим током перед ковкой можно двумя способами: пропусканием тока через нагреваемый металл (контактный метод) или нагревом заготовок в высокочастотном силовом магнитном поле (индукционный метод).
Наиболее совершенным электрическим нагревательным устройством является индукционная печь.