Меню

Оборудование для нагрева металла

Оборудование для термической обработки: основные виды печей

В металлургических заводах и термических цехах используется огромное количество различных видов нагревательного оборудования. Самое распространенное оборудование представлено ниже.

Шахтные печи для термообработки различных размеров. Подходят для многих процессов термообработки: для нагрева под закалку, для отжига, отпуска, цементации. Подходят для термообработки цветных сплавов, где технологией не предусмотрена высокая точность технологических параметров и скорость переноса садки из печи в закалочную среду. Шахтные печи, которые есть практически на каждом участке термообработки, это печи серии Ц, СШЦ, США. Их чаще всего устанавливают в приямки или кессоны. Печи с небольшой глубиной допускается устанавливать на пол цеха. Если высота печи, при такой установке, не позволяет производить безопасное обслуживание оборудования, то на высоте допустимой рабочей зоны устанавливается перекрытие. Шахтные печи, так же как и камерные, могут быть с электрическим нагревом и газовым. Позволяют обрабатывать изделия в абсолютно любой атмосфере: эндогаз, азот, воздух, вакуум, водород и др. Чаще всего такие печи используютя для термической обработки длинномерных стальных деталей и узлов, крупногабаритных поковок и отливок, отжига или нормализации проволоки, проката, профиля, листов. Конструктивным признаком шахтных печей является наличие реторты из коррозионостойких сплавов. На практике очень часто используют углеродистые сплавы с 18%Cr + 24%Ni + 2%Si. Содержание углерода в сплаве зависит от максимальной нагрузки на под реторты. Если обработка деталей проводится в агрессивных средах, то используют сплавы с добавками ниобия. В качестве футеровки печей используется кирпич марок КЛ или ШТЛ. Последние несколько лет, заменой кирпичной футеровки служит футеровка из минеральной ваты МКРР, МКРВ и др. Вата имеет ряд преимуществ: она более легкая, более удобна при монтаже и демонтаже, имеет более низкую теплопроводность и более высокую стоикость. При этих своих свойства, вата стоит в несколько раз дешевле кирпича. Применение ватной футоровки возможно как на шахтных печах, так и на камерных печах, на автоматизированных агрегатах, на колпаковых печах.

Камерные печи для термической обработки больше подходят для термической обработки средних и мелких деталей. Могут использоваться на любых типах производств и для любых технологий обработки. Их можно использовать как отдельно стоящие единицы оборудования, так и составе гибких автоматизированных комплексов. Такой комплекс обычно состоит из одной или нескольких нагревательных печей, совмещенного с ними закалочного бака (масло, вода, полимеры), моечной камеры, камер отпуска, которые также могут быть совмещены с водяным баком для охлаждения, с целью избежания отпускной хрупкости. Иногда, в составе таких линий используются камеры обработки холодом, для уменьшения остаточного аустенита после закалки. Автоматизированные комплексы обычно объединены одной погрузо-разгрузочной рельсовой транспортной системой.

Разновидностью камерных печей являются вакуумные печи для термообработки , которые могут использоваться для термической обработки, пайки, спекания материалов.

Вакуумную термообработку применяют для инструмента, быстрорежущих сталей, титановых сплавов, меди, тугоплавких металлов, конструкционных сталей. Основной особенностью вакуумных печей является высокая точность технологических параметров. Отклонения температуры в рабочем пространстве печи менее ±5ºС. Печи также могут использоваться в составе линий термообработки. В качестве закалочных сред применяют азот, гелий, воздух, масло. В составе вакуумных линий никогда не используется водяные закалочные баки. Это усложняет закалку низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Внутренняя поверхность печей обычно выполняется из листового молибдена, нагревательные элементы могут быть выполнены из графита, керамики, порошковых материалов. Максимально достигаемое значение вакуума в рабочей камере составляет 0,00005 мбар, максимальльное давление охлаждающей среды составляет 20 бар, максимальная температура – 1300ºС. Для охлаждения рабочей камеры во время технологических процессов используется вода. Кроме рабочей камеры, в составе оборудования должен быть вакуумный насос, рессивер с газовой средой охлаждения, установка оборотного водоохлаждения. Как правило все процессы вакуумной термической обработки имеют степень автоматизации 0,7-0,85. Из недостатков такой термообработки можно назвать обезлегирование поверхности сплавов при высокой температуре, долгая подготовка деталей (мойка, обезжиривание, сушка, иногда предварительный обжиг), высокая стоимость оборудования.

Но гораздо больше вакуумная термообработка имеет преимуществ:

  • незначительные коробления изделий;
  • светлая поверхность после обработки;
  • сокращение времени цементации примерно в 2 раза;
  • высокая степень автоматизации;
  • экологичность процессов;
  • возможность совмещать нанесение покрытий, термическую и химико-термическую обработку.

Печи с выдвижным подом используются для термообработки крупногабаритных и массивных деталей и узлов. Загрузка и выгрузка обычно происходит при помощи кранов и кран-балок. К недостаткам таких печей можно отнести большие теплопотери и большие габариты за счет выдвижного пода. Печи часто используют для аустенитизации, отжига сварных конструкций. Также такие печи могут использоваться для нагрева заготовок под ковку. В этом случае загрузка и выгрузка производится при помощи манипуляторов или роботов. Нагрев рабочего пространства может быть как газовый, так и электрический. Равномерность перепада рабочих температур обеспечиваю вентиляторы из жаростойких сплавов.

Из оборудования для крупносерийных производств, можно назвать автоматизированные агрегаты для термической обработки металлов . Такие линии обычно используются на автомобильных, тракторных, агрегатных производствах. Состав оборудования не отличается от линий камерных печей. Рабочие камеры могут быть выстроены в одну линию или образовывать замкнутый технологический цикл обработки. Детали и узлы располагаются на поддонах, которые приводятся в движение конвейерным приводом. Скорость движения конвейера может быть непрерывной и измеряться в м/ч или характеризоваться циклическим темпом толкания (одно перемещение в 10 минут). Автоматизированные агрегаты могут быть однорядными и 2-х, 3-х рядными. Иметь разную длину нагревательных и отпускных камер. Степень автоматизации практически сопоставима с вакуумным оборудованием, время ручного труда также уходит только на загрузку-разгрузку приспособлений для базирования деталей в печи.

Также в термических цехах используется дополнительное оборудование, например правильные прессы. Они используются для правки проката, труб, профилей, сварных конструкций. Прессы могут быть оборудованы устройствами для контроля геометрии поверхностей правки. Процесс правки может носить динамический (ударный) характер, который часто используется для правки проката и иногда для толстостенных труб или статический характер (плавная прокачка или медленное нагружение) для правки тонкостенных труб и профилей. Процесс правки имеет короткий цикл и состоит из контроля геометрии, правки и окончательного контроля. Для снятия напряженного состояния после правки, для высокоответственных изделий, делается низкотемпературный отпуск (180-200ºС).

Важную роль в технологических процессах термической обработки, играет контроль качества. Для оперативного контроля в цехах, используются стационарные твердомеры Роквелл и Бринелль. Измерения проводятся непосредственно на деталях или контрольных образцах. Для крупногабаритных изделий используются портативные твердомеры с прямым методом измерения и приборы для косвенного измерения механических свойств. Такие приборы могут измерять какую-либо физическую величину, которая напрямую зависит от твердости, прочности, пластичности или вязкости. На производстве часто используют коэрцитиметры. Контроль химико-термической обработки производят как по твердости, так и по глубине слоя на образцах-свидетелях при помощи портативного микроскопа, с нанесенной на объектив линейкой. В промышленности часто используются и другие типы основного оборудования, например установки закалки деталей токами высокой частоты, плазменной и лазерной закалки.

Читайте также:  Наконечники и моторы Компании МК

Используются специализированные установки для единичного производства определенных деталей. Например существуют специализированные линии для изготовления рессор автомобилей. Это автоматизированная линия, которая осуществляет индукционный нагрев заготовки для рессоры, гибку и охлаждение в воде или прессе. Есть специализированная линия для термообработки пружин сцепления автомобилей, где закалка и отпуск осуществляются в специальных прессах. Часто термическое оборудование выстроено в одну технологическую цепочку с оборудованием для сварки, механической обработки или высадки. Таким примером могут служить линии для высадки и термической обработки заклепок и болтов. В этой линии несколько станков для высадки головки совмещены одним конвейером с агрегатом для закалки и отпуска деталей.

Источник

Принципы выбора и изготовления печей для металла

Содержание

  1. Назначение
  2. Характеристики
  3. Разновидности
  4. Принцип работы
  5. Принципы выбора
  6. Преимущества и недостатки
  7. Производители и цены
  8. Изготовление печи
  9. Инструменты и материалы
  10. Подготовительные работы
  11. Для закалки
  12. Для ковки
  13. Для плавки
  14. Эксплуатация

Для термической обработки металлических заготовок, переплавки расходного сырья в слитки или другие детали применяется разное печное оборудование. Печь для металла подходит для выполнения многих задач и может применяться в различных сферах промышленности. Если оборудование нужно для выполнения разовых работ, небольшой мастерской, его можно изготовить самостоятельно.

Назначение

Печи для металла предназначены для выполнения нескольких целей:

  • переплавки металлического лома;
  • плавки руды для получения деталей из металла;
  • термической обработки заготовок во время ковки.

Устанавливается подобное оборудование на территории крупных предприятий, небольших мастерских.

Характеристики

Параметры плавильных печей, от которых зависит производительность, сферы применения оборудования:

  • мощность (для электрических моделей);
  • количество нагревательных элементов;
  • тип применяемого топлива;
  • размеры, масса оборудования;
  • параметры рабочей камеры;
  • объем и материал, из которого изготовлен тигель;
  • толщина стенок рабочей камеры;
  • тип передачи тепловой энергии;
  • наличие дополнительных функций.

Характеристики печей для термообработки металлов указываются в государственных документах ГОСТ 27462-87, ГОСТ 27727-88, ГОСТ 27729-88, ГОСТ 27867-88, ГОСТ 28721-90.

Разновидности

Известно несколько видов печей для термической обработки металла:

  1. Индукционные. Чаще применяются для плавки цветных металлов. Скорость нагрева зависит от частоты переменного тока.
  2. Муфельные. Классические печи, для нагрева которых применяются любой из доступных способов. Камера сгорания отделяется от расплавляемого металла с помощью муфелей. Они нагреваются и передают тепло плавящемуся материалу.
  3. Вакуумные. Конструкции с герметичным корпусом. Применяются для плавки металлов, которые окисляются от кислорода при термической обработке. Готовая продукция имеет повышенные технические характеристики.
  4. Климатические. Лабораторное оборудование, применяющееся для проведения разных экспериментов. С помощью таких установок можно воспроизвести воздействие разных факторов окружающей среды.

В климатических камерах многие производители проверяют свою продукцию на качество. Нагревание осуществляется с помощью электронных нагревательных элементов, требуемый уровень влажности достигается за счет парогенератора, фреонового осушителя воздуха.

Принцип работы

Как функционирует индукционное оборудование:

  1. Принцип работы основан на действии трансформатора. Конструкция имеет специальный индуктор, который отвечает за первоначальную обмотку.
  2. При подаче напряжения индуктор охлаждается водой, чтобы оборудование могло работать длительное время без перерывов.
  3. В тигель загружается металл, который нужно расплавить. Расходный материал является нагрузкой и второй трансформаторной обмоткой.
  4. При работе индуктора создается электромагнитная зона. Металл начинает нагреваться под воздействием напряжения до максимальной температуры.

Уровень напряжения выбирается зависимо от вида металла, выбранного для плавки.

Источник

Все для плавки и закалки металлов c помощью ТВЧ, тигельных и муфельных печей (Aliexpress)

Подборка оборудования для плавки и закалки металлов в домашних условиях с помощью индукционных нагревательных установок, тигельных и муфельных печей. Также в подборке будут полезные аксессуары.

Тема интересная и будет полезна широкому кругу специалистов и любителей, моделистов и хоббийщиков. С помощью подобного оборудования можно вполне достичь цели: от идеи до ее реализации в металле.

Доступен промокод на скидку: lexus1111all300 — скидка 300 рублей на заказы от 2400 рублей с 28.10 по 30.11.

Компактные мини-печи для нагрева, закалки и плавки металлов

В последнее время стали популярными малогабаритные муфельные и тигельные печи, работающие от бытовой сети однофазного напряжения переменного тока

220В. Потребление относительно невысокое — около 2 кВт (как электрочайник или утюг). Максимальная температура плавления 1100. 1300 °С, для поддержания температуры установлен специальный контроллер PID-регулятор. На печи SmartMelt и SmartKiln обращаю отдельное внимание — они в наличии в РФ, доставка быстрая, инструкция на русском языке.

А что касается мастер-моделей для литья, то их можно самостоятельно изготовить на FDM 3D-принтерах или на SLA UV 3D-принтерах.

Установки высокочастотного индукционного нагрева (ТВЧ)

Другой традиционный вариант нагрева металлов — это установки индукционного нагрева (ТВЧ, или по английски: ZVS). Представляют собой индуктивный контур с накачкой большими токами высокой частоты (50-100 Ампер). В центре катушки помещается заготовка для плавки или нагрева. Подходят для закалки, например, ножевых заготовок. Из-за высокой мощности силовой контур требуется охлаждать, поэтому смотрите, чтобы в комплекте был жидкостный насос (или приобретайте отдельно). Также потребуется мощный источник питания постоянного тока (24. 48 В, по 2-3 кВт). Лучше брать сразу комплектом (выгоднее). Подобное оборудование вполне может стать началом собственного дела.

Вакуумные литьевые машины

Для литья в небольших масштабах, для ювелирки и для сувенирной продукции, лучше взять отдельную или комбинированную установку для вакуумного литья, а конкретно: вибрационную машинку с вакуумным насосом. Опционально в ней может быть встроена тигельная печка. Да, для работы с небольшими порциями металлов лучше приобрести различные тигли и термостойкие чаши, щипцы, защитные рукавицы и маску.

Аксессуары для печей

Керамический тигель из кварцевого термостойкого стекла более интересен именно из-за своих износостойких качеств. А вот графитовый тигель обходится дешевле, но сильнее изнашивается при частой плавке. В любом случае, вам потребуется ряд подобных аксессуаров различного объема и формы. При выборе обращайте внимание на наличие «носика» для заливки жидкого металла. Источники питания для ТВЧ можно посмотреть в этой подборке.

Таким образом, с небольшими затратами можно собрать оборудование для самостоятельного изготовления в небольших партиях, например, сувенирной продукции. Это вполне может стать началом собственного бизнеса или серьезным подспорьем в хобби. Цены относительно невысокие, часть оборудования в наличии в России, часть — продается комплектом и готова к работе сразу.

С другими подборками оборудования, а также с тестами и обзорами гаджетов вы можете ознакомиться по ссылкам ниже и в моем профиле.

Источник



НПП «ЭЛСИТ»

Продукция «ЭЛСИТ»

  • СПРАВОЧНИК
    • Термообработка
    • Индукционная пайка
    • Плавка
    • Закалка ТВЧ
  • Карта сайта
  • ЗАДАТЬ ВОПРОС
  • Вопрос-Ответ
  • Заказать звонок

Оборудование для нагрева металла

Оборудование для нагрева металлаДля нагрева металла при проведении закалки, используются термические печи, которые классифицируются за тремя признаками.
Классификация печей.

Способ нагрева. В качестве источника тепла используют газ, твердое топливо, жидкое топливо и электроэнергию.

Тип конструкции. Индукционные печи могут быть стационарными или мобильными, и иметь разные конструкции рабочего пространства (камера, шахта, ванна, муфель).

Способ механизации. Подача материала может производиться партиями с помощью дополнительного оборудования, или беспрерывно. Соответственно, печи могут быть периодического или беспрерывного действия.

Читайте также:  Оборудование для изготовления гофрокартона

Строение печи. Все нагревательные печи имеют одинаковое общее строение. Их основные элементы: топка, в которой сжигается топливо; рабочее пространство для размещения заготовок и деталей; вспомогательное оборудование, позволяющее загружать материал и продвигать его внутри печи.
Отличие в конструкции и работе различных видов печей можно рассмотреть на примере более распространенных вариантов.
Камерные печи рассчитаны на небольшие партии материала. Они могут быть стационарными или переносными, и работают на всех видах топлива. Переносные печи более практичны, поскольку для их установки не нужно обустраивать фундамент и дымоход, а при ремонте они легко демонтируются подъемным краном и заменяются другим оборудованием. Для работы стационарных печей, дымовые газы направляются вниз, и через дымоход уходят к дымовой трубе. В мобильных печах, дымовые газы сразу уходят вверх по трубе.
Оборудование для нагрева металла — шахтовые печи используют для термической обработки длинномерных заготовок, которые размещают в специальных контейнерах. Конструкция шахты позволяет размещать заготовки в подвешенном состоянии, что значительно уменьшает деформацию. Рабочее пространство такой печи – это шахта цилиндрической или квадратной формы, которая размещается в приямке на бетонном или кирпичном фундаменте. Для нагревания используется газ, жидкое топливо и электроэнергия.
Печи-ванны – это разновидность шахты, в пространстве которой установлена ванна. Нагрев метала в таких печах, происходит за счет жидкого теплоносителя (расплавленная соль, расплавленный метал, минеральное масло). Жидкая среде позволяет увеличить скорость и равномерность нагревания, повысить точность регулирования температуры и избежать окисления поверхности метала.
Муфельная печь применяется для нагрева заготовок круглой формы. Она имеет цилиндрическую камеру с отверстиями, которая вращается. В центре камеры размещена газовая горелка. Нагрев метала, происходит за счет горячих дымовых газов, которые проходят через отверстия в камере.
Механизация процесса нагрева. Все вышеперечисленные печи, работают в комплексе с механизированным оборудованием. Наиболее простой механизацией является применение подъемного оборудования и погрузочных машин. Более сложная механизация позволяет производить перемещения заготовок внутри рабочего пространства и передавать их на последующие операции. На массовых и многосерийных производствах применяют печи беспрерывного действия. Такие печи проходные за своей конструкцией. Со стороны загрузки в них установлены первичные камеры, а в зоне разгрузки – перепускные камеры. Для обеспечения циркуляции горячего воздуха в печах устанавливают вентиляторы. Заготовки внутри рабочего пространства, перемещаются по направляющим рейкам или роликам с помощью толкателей. Работа непрерывных печей, в сравнении с другими, намного продуктивней, а затраты энергии гораздо ниже.

Компания ЭЛСИТ производит линии нагрева металла, которые можно использовать для нагрева концов прутков арматуры, для нагрева длинномерных прутков, нагрева заготовок с их последующей штамповкой и другие.

Источник

Оборудование для нагрева заготовок перед ковкой и штамповкой

Нагрев перед обработкой давлением снижает сопротивление деформированию (предел текучести уменьшается на порядок) и повышает пластичность. Различают допустимые интервалы температур и необходимые.

Величина необходимого температурного интервала ковки, штамповки и др. определяется сложностью поковки. Для сложных поковок необходимый интервал может быть больше, чем допустимый. В этом случае деформация проводится за несколько нагревов (за несколько выносов заготовки из печи).

Время нагрева зависит от поперечника заготовок, способа укладки их в печи, от химического состава материала заготовки и перепада температур (разности температур заготовки и печи). Так, укладка заготовок на прокладки и без соприкосновения с другими заготовками обеспечивает приток тепла к заготовке со всех сторон и быстрый нагрев. Укладка заготовок впритык друг к другу прямо на подину печи (без прокладок), наоборот, увеличивает время нагрева. Перепад температур между заготовкой и печной средой также не должен быть очень большим, особенно при нагреве сплавов с малой теплопроводностью. В противном случае прогретые наружные слои будут стремиться расшириться, а внутренние, непрогретые, будут им препятствовать и в результате образуется трещина.

Нагревательные устройства кузнечных и штамповочных цехов делятся на пламенные, электрические и комбинированные. Пламенные печи работают на природном газе или мазуте. Пламенный нагрев по сравнению с электрическим универсален, обладает меньшей себестоимостью и требует в 2-3 раза меньше капитальных затрат. По характеру распределения температуры в рабочем пространстве печи делятся на камерные и методические. В камерных печах температура одинакова во всех точках рабочего пространства. Загрузка и выгрузка производится через окно, закрываемое заслонкой. Камерные печи по размеру рабочего пространства делятся на малые, средние, большие. По числу камер они могут быть одно- или двухкамерными. Под (дно печи) больших камерных печей может быть выдвижным, что позволяет загружать и выгружать изделия цеховыми мостовыми кранами (при выдвинутом поде, на котором лежат заготовки, открывается доступ к изделиям сверху, необходимый для мостовых кранов).

Очковые печи строят в виде вертикально расположенного полого цилиндра или многогранной призмы с отверстиями в стенках для нагреваемых заготовок и применяют для нагрева концов прутковых заготовок. Очковые печи могут поворачиваться вокруг вертикальной оси. Назначение щелевых печей аналогично очковым, но вместо отверстий они имеют широкую щель для загрузки заготовок на под печи. Двухкамерные печи позволяют проводить постепенный, двухстадийный нагрев легированных сталей с низкой теплопроводностью во избежание образования трещин, вызванных растяжением «холодных» внутренних слоев под действием теплового расширения «горячих» наружных. При сжигании газа в одной камере в ней садка нагревается до требуемой конечной температуры, в другой камере отходящие газы предварительно подогревают садку. После должного нагрева горячая садка в первой камере заменяется холодной и включаются горелки второй камеры, а горелки первой отключаются.

Печи с выдвижным подом целесообразны для нагрева очень крупных заготовок: под с лежащей на нем заготовкой выдвигается из-под печи в соседний пролет цеха для загрузки-выгрузки мостовым краном.

У методических печей температура растет от места загрузки заготовок к месту их выгрузки; заготовки в них перемещаются толкателями, конвейерами, шагающими балками (подом), рольгангами. Методические печи могут иметь две, три, четыре зоны с различной температурой. Большинство печей снабжены рекуперативными или регенеративными устройствами для подогрева воздуха и топлива теплотой отходящих газов.

В методической печи (рис. 3.5, а) заготовки 2 перемещаются толкателем 1 (транспортером, шагающими балками и др.) по подкладкам 3 от места загрузки к окну для выдачи нагретых заготовок 4, навстречу потоку продуктов сгорания топлива, создаваемому горелками 5 (для газа) или форсунками (для мазута). В зоне I печи производится предварительный подогрев, в зоне II — нагрев до окончательной температуры, в зоне III температура в разных точках заготовки выравнивается.

У кольцевых печей с вращающимся подом (рис. 3.5, б) окна загрузки 5 и выдачи 7 находятся рядом и разделены только перегородкой 6. Это создает возможность загрузки и выгрузки заготовок одним ходом посадочной машины. Заготовки нагреваются за время поворота кольцевого пода 1, перемещающего заготовки из зоны подогрева 3 (4 — дымоход для отвода продуктов горения в трубу) в зону высоких температур 8 с горелками 9. Эти зоны разделены цилиндрическим выступом 2.

Читайте также:  Что представляет собой переработка стекла

Нагрев в печах с воздушной атмосферой приводит к угару, достигающему 2-3%. Наличие на нагретой заготовке окалины вызывает потери металла, снижает стойкость штампов, ухудшает качество поковок, увеличивает припуски, поэтому приходится очищать заготовки от окалины.

Надежно гарантируют отсутствие обезуглероживания поверхности камерные муфельные печи. Здесь заготовки нагревают в герметичном муфеле из карборундовых плит, встроенном в печь, в котором поддерживается восстановительная атмосфера эндогаза, состоящая из оксида углерода, азота и водорода. Здесь угар составляет около 0,2%, а обезуглероженный слой — около 0,2 мм. Кроме восстановительной, нагревательные устройства могут иметь инертную, науглероживающую, экзотермическую (безокслительная, необезуглероживающая смесь газов), окислительную или специальную (для азотирования, хромирования и др.) атмосферу.

Значительно уменьшить угар можно, сократив время нагрева в печах скоростного нагрева, путем интенсификации теплообмена за счет конвекции при обдуве поверхности заготовок высокоскоростными струями продуктов сгорания. Заготовки механизмом продвигаются через печь. Достоинством печи является также быстрый (за 20 мин) выход на рабочий режим от холодного состояния.

Нагрев заготовок в кипящем слое 1 (рис. 3.5, в) мелкозернистого огнеупорного материала (карборунда, кварца), продуваемого продуктами горения, обеспечивает широкие возможности безокислительного нагрева и нагрева без обезуглероживания поверхности заготовок. Здесь заготовки 2 находятся в нижней части с восстановительной атмосферой, т. к. там газ сжигается в горелках 3 с недостатком воздуха (коэффициент расхода воздуха а = 0,4-0,5). Продукты неполного горения дожигают выше заготовок. Вследствие интенсивного перемешивания частиц температура кипящего слоя по всей высоте одинакова и достаточно высока. В результате кипящий слой обеспечивает высокую равномерность нагрева.

Электронагрев, по сравнению с пламенным, характеризуется более высокой себестоимостью и требует больших капитальных вложений, но позволяет повысить производительность труда, провести полную автоматизацию, обеспечить стабильность процесса нагрева, улучшить условия труда и сократить угар металла.

Электропечи сопротивления отличаются универсальностью размеров, форм и материалов нагреваемых заготовок, высокой точностью (до ±5°) и равномерностью нагрева, высоким КПД и коэффициентом мощности, они просты в эксплуатации; работают с контролируемой атмосферой и вакуумом. Их основные недостатки: трудность получения высоких (более 1200 °С) температур; длительность прогрева крупных садок, т. к. прогрев происходит только с поверхности; разрушение огнеупорной кладки в результате вибраций, вызванных работой кузнечного оборудования, необходимость длительного охлаждения для ремонта печи и последующего длительного нагрева.

Источником теплоты здесь служат нагреватели различных видов, изготовленные из материалов с повышенным электрическим сопротивлением (например, нихром, хро- маль, карборунд, дисилицид молибдена, вольфрам, молибден и др.). Наиболее распространены нагреватели в виде проволочных спиралей и зигзагов, ленточных зигзагов и в виде листа. Трубчатые электронагреватели (ТЭН) обеспечивают температуру до 600 °С и состоят из трубки, содержащей нихромовую спираль и заполненной периклазом (кристаллическим оксидом магния) с хорошими электроизоляционными свойствами и высокой теплопроводностью. Нагреватели из дисилицида молибдена имеют, как правило, вид U-образного стержня, работают при температурах 16001450 °С в окислительной атмосфере. Карборундовые (силитовые) нагреватели имеют вид стержней и труб, предназначены для печей с температурой 1300-1350 °С. Они хорошо работают в печах непрерывного действия с воздушной атмосферой.

Для нагрева под ковку и штамповку используют камерные, карусельные, толкательные, конвейерные и рольганговые печи сопротивления.

При индукционном нагреве (рис. 3.5, г) толкатель продвигает заготовки 1 через спираль из медной трубки (индуктор) 2, по которой для охлаждения циркулирует вода и пропускается переменный электрический ток.

Частота тока индуктора определяется соображениями достижения приемлемого электрического КПД при высокой скорости нагрева. Чем больше диаметр заготовки, тем меньше оптимальная частота. Так, частота 50 Гц оптимальна для диаметров, больших для стали 160 мм, для меди 70 мм, для алюминия 85 мм, для латуни 100 мм. В электроконтактных нагревателях (рис. 3.5, д) нагрев происходит за счет сопротивления материала заготовки 1, зажатой в контактах 2 (отсюда второе название способа: нагрев сопротивлением), прохождению электрического тока большой плотности. Этим способом рекомендуется нагревать длинномерные заготовки (длиной более 1,5 поперечника заготовки в квадрате) постоянного сечения диаметром не более 100 мм. Контактный нагрев характеризуется высокой скоростью, меньшим угаром (несколько десятых долей процента), лучшими условиями работы, что выгодно отличает его от печного нагрева; от индукционного нагрева его отличают более равномерное распределение температуры по сечению нагреваемой заготовки, возможность получения в центре сечения заготовки более высокой температуры, чем на поверхности, — для обеспечения оптимальных условий деформации. КПД контактного нагрева достигает 93%. К недостаткам способа относятся низкая стойкость контактов и неравномерность нагрева по длине заготовки из-за влияния водоохлаждаемых контактов.

Нагрев в ваннах с расплавленными солями, щелочами, селитрой, стеклом отличается быстротой, равномерностью, отсутствием угара при нагреве до 1300 °С без защитной атмосферы, чистотой поверхности заготовки, малым обезуглероживанием. Пленка соли на поверхности заготовки незначительна и после мгновенного окунания в воду отваливается, при этом температура заготовки снижается всего на 5-15 °С. Недостатки способа — большой расход солей за счет испарения при высоких температурах и повышенная стоимость нагрева по сравнению с газовыми печами. Нагрев в расплавленных солях может осуществляться в электрических электродных печах с механизацией окунания заготовок в расплавы и в электрических ваннах.

В электрических ваннах проводят нагрев под штамповку и термообработку, пайку, плавление алюминиевого скрапа и др.; по способу нагрева теплоносителя различают ванны прямого нагрева (электродные) и ванны с косвенным нагревом нагревателями сопротивления, расположенными снаружи или внутри тигля с теплоносителем. В электродные ванны (рис. 3.5, е) ток для нагрева расплавленной соли 1 и помещенных туда заготовок 2 подводится по электродам 4, проходящим через стенки тигля 3. По мере изнашивания электроды продвигаются механизмами 5. Электродные ванны могут быть прямоугольными (низко- и среднетемпературные) и шестигранными (средне- и высокотемпературные). Для нагрева в расплавленном стекле малых заготовок диаметром до 70 мм применяют стационарные печи ванного типа. Заготовки диаметром более 40-60 мм и длиной не менее 100-150 мм нагревают во вращающихся барабанных печах. Печи с устройством для периодического погружения заготовок в расплав эффективнее ванн и применяются для заготовок диаметром от 30 до 150 мм. Нагрев в расплавленном стекле позволяет полностью избежать окисления и обезуглероживания поверхности заготовок, отличается быстротой. Заготовка диаметром 20 мм из стали 40 может быть нагрета до 1120 °С за 1,8 мин. Недостатки способа — трудность удаления с заготовки пленки стекла перед штамповкой и способность стекла растворять оксиды железа, повышающие вязкость стекла и толщину пленки.

Комбинированные методы нагрева обладают преимуществами обоих комбинируемых методов. Например, при пламенно-индукционном нагреве заготовки до 600900 °С нагреваются в пламенной печи, а затем до требуемой температуры — в индукторе. Это позволяет сочетать снижение капитальных вложений и себестоимости нагрева (преимущества пламенного нагрева) с высокой скоростью индукционного нагрева при температурах интенсивного образования окалины и обезуглероживания. В индуктор поступает заготовка, прогретая до температуры выше точки Кюри, поэтому ток сразу проникает на максимальную глубину, и температура по всему сечению заготовки повышается равномерно.

Источник