Печь для нагрева металла
Обновлено: 19.09.2024
Нагревательная печь – это технологический энергетический агрегат, в котором в результате горения топлива или преобразования электрической энергии выделяется теплота, используемая для тепловой обработки металлов. Печи должны удовлетворять ряду основных требований, к которым относятся: обеспечение высокой производительности при заданных технологических условиях нагрева (температуре, перепаде температур по сечению заготовки и пространству печи); минимальный удельный расход топлива; возможность регулирования производительности; нагрев различных сортаментов; наличие механизации процессов загрузки и выгрузки; простота и безопасность эксплуатации и обслуживания; возможность автоматического управления процессами нагрева.
В кузнечных цехах используют большое разнообразие печей, что позволяет их классифицировать по технологическим, конструктивным и иным признакам. По технологическим признакам печи подразделяются на прокатные, кузнечные (для нагрева металла под ковку и штамповку) и термические. По конструктивным особенностям различают кузнечные горны, наочковые, щелевые, камерные, методические, полуметодические, карусельные и др. В кузнечных цехах массового и крупносерийного производств большое распространение получили печи, имеющие высокую производительность: методические, полуметодические и карусельные. В проходных печах (методических и карусельных) загрузка и выгрузка заготовок осуществляются непрерывно.
В цехах с индивидуальным и мелкосерийным производством, к каким относятся кузнечные цеха авиамоторостроительных предприятий, используют камерные и щелевые печи; в небольших кузницах – кузнечные горны и очковые печи. В камерных печах загрузка и выгрузка заготовок осуществляется через одно и то же окно, заготовки в процессе нагрева остаются неподвижными. Для нагрева цветных металлов и сплавов в кузнечных цехах авиационного производства применяют камерные электропечи, позволяющие выполнять процесс нагрева в защитных атмосферах.
По виду энергоносителя печи подразделяют на пламенные и электрические, а первые, в свою очередь, делят на газовые и мазутные. Иногда пламенные печи классифицируют по способу утилизации теплоты отходящих газов: рекуперативные и регенеративные.
Более общим признаком классификации печей служит температурный режим, в соответствии с которым все нагревательные печи подразделяют на три класса: с постоянной температурой рабочего пространства; с его переменной температурой и проходные печи. Для первого класса печей характерен одноступенчатый режим нагрева, для второго – многоступенчатый. В проходных печах могут быть реализованы как одно-, так и многоступенчатые режимы нагрева.
В зависимости от максимальной рабочей температуры камерные электропечи также можно подразделить на: низкотемпературные, с температурой рабочего пространства 650…700 °С (сушильные, отпускные, для нагрева цветных металлов и сплавов под горячую обработку давлением). В этих печах значительная часть теплоты заготовки передается конвекцией.
К среднетемпературным относятся печи с температурой рабочего пространства 700…1250 °С. В этих печах основной вид теплоотдачи происходит излучением. Печи с рабочей температурой >1250 °С относят к высокотемпературным.
Газовые камерные печи с постоянной температурой рабочего пространства предназначены для нагрева заготовок под высадку и штамповку массой до нескольких килограммов. Они имеют мощность в диапазоне 100…150 кВт, обладают высокой производительностью, но отличаются низким коэффициентом полезного действия (КПД), не превышающим 15 %. Рабочее пространство камерной печи характеризуется размерами: длиной А, шириной Б, высотой В. Номенклатурный ряд камерных печей представлен ниже:
На рис. 8 приведена схема камерной нагревательной печи.
Камерные щелевые печи используют для нагрева концов прутковых заготовок под ковку, штамповку, высадку и другие кузнечные операции. Схема камерной щелевой печи приведена на рис. 9. Применяется большой ряд типоразмеров рабочего пространства этих печей.
Рис. 8. Схема камерной нагревательной печи
Рис. 9. Схема камерной щелевой печи
Номенклатурный ряд размеров рабочей зоны щелевых печей
Производительность печей при нагреве углеродистых и низколегированных сталей составляет ~400 кг/(м 2 ч). При нагреве легированных сталей она снижается в 2 раза.
Расход топлива: мазут 110…125 кг/т; природный газ 130…150 м 3 /т. При нагреве легированных сталей расход увеличивается вдвое.
Рис. 10. Схема печи с вращающимся подом: 1 – под печи; 2 – каналы; 3 – рекуператор; 4 – пятовый упорный подшипник; 5 – водяной затвор; 6 – механизм вращения печи
Камерные печи с вращающимся подом (рис. 10) обычно используют для нагрева под ковку, штамповку заготовок небольшой массы. В данных печах удается получить высокую равномерность прогрева заготовок вследствие хорошего их промывания печными газами.
Рис. 11. Схема трехзонной методической печи: 1 – заготовки; 2 – толкатель; 3 – под печи; 4 – горелки; 5 – окно извлечения нагретых заготовок
Традиционно печи имеют шесть горелок, создающих равномерное температурное поле.
Для кузнечных цехов массового и крупносерийного производств целесообразно применение механизированных методических печей. На рис. 11 приведена схема трехзонной методической печи.
Рабочее пространство методической печи имеет вытянутую форму и включает в себя три (иногда две – полуметодические) зоны с различной температурой: I – зона подогрева (методическая) с температурой нагрева 600…800 °С, II – зона максимального нагрева (1250…1350 °С), III – зона выдержки (томильная)
Заготовки 1 проталкиваются толкателем 2 и, перемещаясь по поду 3 печи, последовательно проходят все три зоны нагрева. Горячий газ от горелок 4 подается навстречу движущимся заготовкам, которые извлекаются из печи через окно 5.
Благодаря встречному движению газов, имеющих высокую температуру, и нагреваемых заготовок температура уходящих газов используется более рационально, чем в обычных камерных печах, потери теплоты ниже, а коэффициент полезного действия выше и достигает 40…60 %.
Трехзонные методические печи позволяют нагревать заготовки толщиной (диаметром) > 100 мм. Их применение позволяет выровнять температуру нагрева заготовки по всему ее объему путем выдержки в томильной зоне.
В табл. 1 рассмотрены основные типы пламенных печей, применяемых в кузнечных цехах для нагрева заготовок под ковку и штамповку.
Камерные и карусельные электрические нагревательные печи сопротивления получили широкое распространение в кузнечно-штамповочных цехах авиационного производства для нагрева высоколегированных сталей, никелевых, титановых и алюминиевых сплавов. Камерные электропечи дают возможность получить любой
Таблица 1. Типы пламенных печей для нагрева заготовок под ковку и штамповку
температурный режим с обеспечением его автоматического регулирования. Электрическая энергия в печах сопротивления преобразуется в тепловую с помощью нагревательных элементов, изготавливаемых из материалов с высоким электрическим сопротивлением.
Как уже отмечалось, печи сопротивления подразделяют на низко-, средне- и высокотемпературные. В низкотемпературных печах основной теплообмен осуществляется путем конвекции, поэтому в них организуют искусственную циркуляцию печной атмосферы печными вентиляторами. В средне- и высокотемпературных печах основной теплообмен выполняется посредством излучения. Электронагреватели печей сопротивления изготавливают в зависимости от рабочей температуры из различных материалов. Материалы, применяемые для изготовления нагревателей, и их рабочие температуры приведены ниже.
Материалы нагревателей и рабочие температуры, С
Металлокерамический материал — До 1600
Дисилицид молибдена (MoSi2) — 1400…1450
Карбидокремниевые (корундовые SiC) — 1450…1500
Модели низко- и среднетемпературных камерных печей, выпускаемые отечественной промышленностью, приведены в табл. 2 и 3.
В качестве примера ниже представлена структура условного обозначения камерной электропечи модели СНО-3.4.3/6: С — нагрев сопротивлением; Н — камерная;
Таблица 2. Перечень выпускаемых низкотемпературных камерных печей
Таблица 3. Перечень выпускаемых промышленностью среднетемпературных камерных печей
О — среда в рабочем пространстве — окислительная (воздушная) (если вместо О стоит З, то в рабочем пространстве — защитная атмосфера); 4 — длина рабочего пространства в дециметрах; 3 — высота рабочего пространства в дециметрах; 6 — номинальная температура, сотни °С.
Некоторые технические характеристики выпускаемых промышленностью карусельных электропечей сопротивления приведены в табл. 4.
Таблица 4. Технические характеристики карусельных электропечей сопротивления с номинальной температурой нагрева 1100 °С
Камерные печи для термообработки металлов, керамики, стекла
Температурный режим наших стандартных печей 1200 (термопара нихросил нисил) и 1300 градусов Цельсия (термопара вольфрам рений). Высокотемпературные печи до 1700 град.С с карбидкремниевыми нагревателями, смотрите информацию далее.
Производство печей с объемом рабочей камеры от 10 литров (размеры 295*230*150 мм) до 3900 литров (2000*1500*1300 мм).
Высокотемпературные печи – это камерные печи для термообработки металлов и их сплавов при температурах свыше 1300 град.С. Температура в рабочей камере которых достигает отметки + 1700 С за счет использования мощных дисцилит-молибденовых нагревателей и специальной многослойной теплоизоляции рабочего пространства. Высокотемпературные печи термические используются, когда требования к термообработке заготовок из металла обусловлены высокими температурами. Так, например мы предлагаем к изготовлению печи с температурой в рабочей камере до + 1450С с карбидокремнивыми нагревателями. По требованию заказчика мы можем изготовить данные печи после соглассования их мощности и степени автоматизации и управления.
Стандартные камерные электрические печи: Обогрев до 1200 или 1300 градусов Цельсия происходит с трех сторон - с боков и пода, четырех, либо с шести сторон - стенки, потолок, дверь. Нагревательные элементы пода (фехраль) изолированы карбидокремниевыми плитами или высоколегированной жаропрочной стальной плитой. Спирали имеют основания в виде керамических трубок МКР со стенками 5 мм на расстоянии каждые 40 мм. Температура распределяется равномерно по объему камеры. Система защиты от теплового излучения при подъеме двери. Энергоэффективность достигается за счет идеальной теплоизоляции печи. Контроллер режимов работы, нагрева и остывания печи, в том числе на основе процессорного управления. Надежные датчики контакторы при открывании двери выключают нагрев.
Дополнительно камерные печи (печи промышленные) могут иметь электромеханический или гидравлический механизм подъема двери, на противовесе и рычагах, либо вертикально на цепном приводе. Нагревательные элементы могут быть расположены сзади на стенке камеры и на двери. Возможны дополнительные механизмы для подачи материала в печь. Сбор и анализ информации с помощью датчиков и компьютера, поставляемых дополнительно. Поставляются ящики из жаропрочной стали для работы в защитной атмосфере, для пайки и других процессов. Механизированный привод двери и выкатного пода оборудован частотным преобразователем для плавного начала и окончания движения.
Футеровка пода - кирпич, усилен кирпичом ШБ, термошов для компенсации расширения кладки. Футеровка стен - ШБ кирпич или блоки из керамоволокна (или совместно). Футеровка потолка блоками из керамоволокна.
Отдельно следует отметить использование камерных электропечей в качестве: Печь для обжига керамики, печь для обжига глины фарфора и стекла – это камерные (муфельные) электропечи, которые используют для термообработки указанных выше материалов. Печи для термообработки металлов, обжига керамики, глины, фарфора и стекла камерного типа (изготовленные по специальному запросу) работают в температурном режиме до + 1700 С°, производство оборудования по спец. заказу.
Видео: Печь 500 литров с выкатным подом
Серия камерных печей ПКЭ - это професcиональные электропечи, предназначенные для термообработки: закалка металла, отпуск металла, ювелирное дело, обжига керамики и полуфарфора, а так же данные печи используются для сплавления стекла и его моллирования. Терморегуляторы Термодат с поверкой. Печи испытываются на равномерность температурного слоя.
Камерная электропечь может быть изготовлена с вертикальной и горизонтальной загрузкой изделий, печи изготавливаются из сварной надежной конструкции в которую монтируется основная футеровка дополнительно усиленная волокнистым термостойким волокном. Именно такая система теплоизоляции гарантирует эффективную аккумуляцию внутреннего тепла печи. Надежная тепловая герметизация двери практически на нет сводит потери тепла. Особое внимание следует обратить на печи для обжига керамики и прокалки опок, обжига делоли, данное оборудование может оснащаться вентиляционным "окном" для устройства системы вытяжки. Электропечи камерные работают как печи для обжига керамики, при использовании специальной печной оснастки могут быть использованы как печи для плавки алюминия, свинца, бабита и других "низкотемпературных" металлов и их сплавов. Камерные печи нашли широкое применение в ювелирном деле.
Производство печей закаливания и отпуска в линии с ванной закаливания, с электроприводом передвижения корзины с заготовками и лифтом в ванну. Ссылка на страницу с закалочными ваннами.
Работа с алюминием:
Для работы с алюминием печи серии ПКЭ комплектуются защитными щитами (экранами) из нержавеющей стали, которые закрывают спирали нагревательных элементов, для защиты алюминиевых заготовок от прямого воздействия инфракрасного излучения. При обработке в печах заготовок из алюминия, температурный режим должен быть очень точный, +-2 град С. Для этого используется система вентиляции , в том числе крыльчатка из термостойкого материала до 800 град С, для конвекции в камере печи. Коснтрукция системы вентиляции съемная, для обеспечения работы печи при более высоких температурах, вплоть до 1500 град С. Цена системы вентиляции на печь ПКЭ от 30 000 рублей .
Камерные электропечи ПКЭ - это надежное термическое оборудование, реализована простая система замены нагревательных элементов. Печи имеют программированный режим работы с сохранением параметров действующей программы даже после отключения электричества. Быстрый разогрев до нужной температуры, равномерное распределения тепла в рабочей камере, возможность программирования включения печи в заданное время с заданными параметрами температуры, экономичная система энергопотребления. Дополнительно все печи оснащаются подставкой, полками и стойками. Выкатной под печей изготавливаем по требованию заказчика или из необходимости обязательного применения.
Шахтные печи смотрите далее на странице сайта
Камерная печь электрическая для металлов и сплавов серии ПКЭ
Печи для термической обработки малого объема предназначены для нагрева таких материалов как: металлы и их сплавы, стекло, керамика и т.д. Нагрев осуществляется до + 1200 С, 1300 (до + 1700 град С - по запросу). В стандартную комплектацию входит терморегулятор ОВЕН ТРМ 500 или ОВЕН ТРМ 251, в зависимости от объема и предназначения печи, подовая плита.
Возможна установка терморегуляторов "Термодат" - от 32000 руб. Программный, графический ЖК интерфейс, электронный самописец, USB, до 40 программ по 20 шагов, с возможностью объединения программ в одну более емкую. Для больших печей возможна установка терморегулятора с несколькими каналами работы, соответственно с несколькими термопарами.
Вытяжное отверстие диаметром 30 мм с заглушкой – 4000 руб.
(максимальная температура работы съемной жаропрочной крыльчатки до + 800 С)
Смотровое отверстие (для ввода доп.приборов, пирометров, визуального контроля) диаметром 30 мм или 40 мм с заглушкой – от 3000 руб.
Подготовка под установку газового оборудования (проем в двери) на фото печи ниже - от 9000 руб.
Нагревательная печь: описание, классификация и виды
Нагревательные печи - печи, предназначенные для нагрева металла перед последующей обработкой под высоким давлением: штамповкой, прокаткой или ковкой. Пластичность металла возрастает при нагреве, что позволяет снизить энергозатраты на его деформацию. Температура пережога, при которой на границах зерен металла образуется жидкая фаза, ограничивает максимальную температуру нагрева. Это позволяет понизить механическую связь зерен и потеряю прочности металла.
Принцип работы
Разность температур оси заготовки и поверхности влияет на равномерность нагрева материала, которая играет большую роль при проведении пластической деформации. Пластические свойства материала зависят от температуры нагрева, в связи с чем неравномерный нагрев может стать причиной деформации. Уменьшение разницы температур увеличивает качество проката и время нагрева заготовок, понижая производительность печи и повышая угар металла.
Виды печей
Нагревательные печи подразделяются на несколько видов:
- Методические, или непрерывного действия.
- Нагревательные колодцы, или периодического действия.
Нагревательные колодцы
Крупные заготовки весом до 35 тонн нагреваются в нагревательных колодцах, в которых одновременно может располагаться от 5 до 14 слитков. Бесперебойная работа прокатного стана обеспечивается группой нагревательных колодцев. Плавки выдаются сталеплавильными печами через определенные временные интервалы: для мартеновских печей он составляет 4-6 часов, для конвертеров - 1-1,5 часов. Остановка нагревательной печи на ремонт происходит после полной выработки ее ресурса. За это время нагревательные колодцы используются для нагрева заготовок, хранящихся на складе. Печи такого типа играют роль своеобразного буфера между прокатными станами и плавильными печами, сохраняя непрерывной их работу.
Современные модели нагревательных колодцев представляют собой камерные печи с периодическими по времени температурным и тепловым режимами.
Промышленные печи
В черной и цветной металлургии нагревательные печи промышленного типа применяются для разогрева заготовок перед ковкой, прессованием или прокаткой. Печи отличаются конструкцией, методом загрузки слитков и температурным режимом. Мазут, электричество или природный газ могут использоваться в качестве источника энергии. Нагревательные печи делятся на непрерывные и периодические по методу загрузки заготовок.
В печи периодического типа загружается конкретное количество слитков, которые во время нагрева сохраняют неподвижность. После достижения необходимой температуры слитки вынимаются из печи и отправляются на последующую обработку, сменяясь новой партией. К данному виду причисляются камерные нагревательные печи.
В печах непрерывного цикла погруженные заготовки постоянно движутся относительно теплового источника, что обеспечивает максимальную производительность при небольших габаритах печи. К данному виду относятся конвейерные, методические и карусельные печи.
Камерные печи
Слитки в камерной печи остаются неподвижными во время нагрева. В зависимости от устройства нагревательные печи камерного типа подразделяются на несколько видов:
- Вертикальные. Во время нагрева, загрузки и выгрузки заготовки находятся в вертикальном положении. Используется для изготовления длинного и узкого металлопроката.
- Колпаковые. Над изделиями располагается подвижный колпак, который прогревает их до нужной температуры. Такие конструкции применяются для прогрева листового металлопроката.
- Нагревательный колодец. Печь с вертикальной загрузкой и расположенным сверху люком, который позволяет загружать заготовки. Внутри колодца заготовки удерживаются специальными механическими захватами.
Используемый режим работы нагревательного элемента печи камерного типа классифицирует печи на два типа: с постоянной и изменяемой температурой.
Печи с изменяемой температурой используются с целью поддержания определенного температурного режима для получения заданных свойств металла. Заготовки проходят полный цикл нагрева и остывания, в связи с чем их загрузка и выгрузка осуществляются одновременно. Электричество позволяет более точно регулировать температуру. Печи с постоянной температурой в качестве топлива используют мазут либо природный газ и могут нагревать одновременно несколько заготовок, при этом их загрузка и выгрузка может осуществляться по отдельности.
Методические печи
Заготовки в методической нагревательной печи постоянно движутся относительно нагревательного элемента. Предотвращение механических напряжений в металле и обеспечение равномерного прогрева возможно благодаря прохождению заготовками трех зон:
- Методическая зона, в которой слитки предварительно разогреваются.
- Сварочная зона, в которой нагрев слитков осуществляется до необходимой температуры.
- Томительная зона. Тепловая энергия равномерно распределяется по заготовке перед началом ее обработки.
Особенности перечисленных зон зависят от размера заготовок. Если сечение слитков слишком большое, то сварочная зона включает несколько секций, в каждой из которых располагается отдельный источник тепла для полного и равномерного прогревания заготовки. Тепловая энергия в маленьких слитках распределяется практически моментально, соответственно, им не нужно проходить зону томления. Источником питания таких печей является жидкое топливо или газ. В стенках сварочной зоны находятся форсунки, при помощи которых осуществляется нагрев.
Промышленные газовые печи
Во многих отраслях промышленности используются термические нагревательные печи газового типа. Они являются одним из звеньев технологического цикла в различных областях производства - начиная от металлургии и заканчивая изготовлением строительных материалов.
Нагревательные печи в большинстве своем имеют одинаковую конструкцию, состоящую из рабочего пространства, топки, дымохода, рекуператора, дымовой трубы и дополнительных устройств.
Переносные печи
Электрические нагревательные печи компактных размеров, отличающиеся удобством эксплуатации и ремонта и не нуждающиеся в обустройстве дымоходов и фундаментов. При необходимости ремонта переносная печь заменяется новой моделью при помощи мостового крана, что позволяет свести к минимуму простои основного оборудования.
Механизированные и полумеханизированные печи
Разновидность печей, загрузка и выгрузка заготовок в которые осуществляется при помощи дополнительных механизмов.
Механизированные камерные печи могут устанавливаться в поточную линию вместе с прочим оборудованием благодаря ритмичности выдачи заготовок. Самыми простыми с точки зрения эксплуатации и конструкции являются толкательные печи.
Очковые печи
Вращающиеся очковые печи используются при необходимости нагрева круглых заготовок с последующей высадкой болтов и оттяжкой концов. Конструкция таких печей представлена шамотным муфелем цилиндрической формы с отверстиями. Вращение муфеля осуществляется вместе с подом на шарнирной кольцевой опоре. В центральной части пода располагается газовая горелка. Через отверстия муфеля проходят дымовые газы, нагревая при этом установленные заготовки и выходя в трубопровод через вытяжной зонд.
В зависимости от конструкции очковые печи подразделяются на поворотные, круглые, прямоугольные и неподвижные. Более простыми в изготовлении и крупными по размерам являются прямоугольные неповоротные печи, которые к тому же обладают только одним окном.
Нагрев металла в таких печах осуществляется открытым пламенем, в результате чего на его поверхности образуется окалина. В печах непрерывного и периодического действия осуществляется безокислительный нагрев заготовок, позволяющий избежать появления окалины.
Читайте также: