книги / Справочное пособие по теплотехнологическому оборудованию промышленных предприятий

ническая' характеристика и конструктивные особенности которых приведены в работе [103].

Как и при термообработке поковок, важное значение при термообработке от­ ливок имеют печи с контролируемыми и защитными атмосферами.

8.4.3. Печи (генераторы) для приготовления контролируемых атмосфер

Характеристики генераторов контролируемых атмосфер приведены в табл.

8.12 и 8.13.

Современная технология термической обработки металла в массовом произ­ водстве немыслима без специальных атмосфер, которыми заполняют рабочее пространство печи. Состав атмосфер подбирают таким образом, чтобы обеспе­ чить защиту металла от окисления, обезуглероживания или создать условия на­ правленного физико-химического воздействия на поверхностные слои металла с целью получения определенной концентрации углерода либо других легирующих элементов, причем применение контролируемых атмосфер позволяет не только избежать потерь металла в виде окалины и в результате образования дефектных (например, обезуглерожениых) поверхностных слоев, но и повысить качество из­ делий, улучшить их механические свойства, снизить трудоемкость дальнейшей

обработки.

Печные атмосферы могут быть активными, когда они обеспечивают перенос вещества на границе газ — металл, и нейтральными, т. е. защитными (инертными),

142

по отношению к металлу. Нейтральными могут быть также активные атмосферы, если они находятся в условиях равновесия с металлом.

Состав печных атмосфер зависит от предъявляемых к атмосфере требований. Для конструкционных и легированных сталей, а также ряда цветных металлов печные атмосферы приготавливают в основном из углеводородного сырья (при­ родного газа) в специальных установках, называемых генераторами контроли­ руемых (или защитных) атмосфер. Кроме того, в качестве защитной атмосферы применяют очищенный азот с кислородно-азотных или азотных станций, работа­ ющих на основе разделения воздуха.

Приготовление печных атмосфер из углеводородов основывается на высоко­ температурном взаимодействии с воздухом при коэффициенте расхода воздуха 0,25< а< 1 . Состав получаемых атмосфер зависит от а: если а<0,5, процесс проте­ кает с подводом тепла и получаемые атмосферы' носят название эндотермиче­ ских; при а >0,5 количество выделяющегося тепла превышает величину энергии активации реакции взаимодействия, при получении таких атмосфер нужен не подвод, а отвод тепла, и такие атмосферы называют экзотермическими.

Экзотермические атмосферы могут быть неочищенными и очищенными, бед­ ными и богатыми. В богатых неочищенных атмосферах (0,5<а<0,75) повышен­ ное содержание Н2 и СО, но меньше С02 и Н20. В бедных неочищенных атмо­ сферах (0 ,8 5 < а< 1 ) содержание С 02 и Н20 близко к предельному, а Н2 и СО содержатся в небольших количествах. Очистка атмосфер заключается в удалении из них окисляющих и обезуглероживающих компонентов: С02, Н20, сернистых со­ единений, а иногда и СО*

143

поглощения С 0 2 твердых сорбентов — цеолитов, производительностью 0,0022 и 0,035 м3/с. Технические характеристики установок подобного типа приведены в табл. 8.13, а технологическая схема — иа рис. 8.15.

Принцип действия генераторов этого типа следующий. Продукты сжигания охлаждаются в трубчатом охладителе, а затем до температуры 3—5°С — в реф­

лонках с цеолитом, установленных после снликагелсвых. Колонки с цеолитом представляют короба, внутри которых размещены перегородки, образующие поло­

Рис. 8.14. Принципиальная схема экзогенератора с поглощением С02 растворов

служит для продувки теплоносителем. В качестве теплоносителя при нагреве (ре­ генерации) используется смесь горячих дымовых газов и воздуха, а при охлажде­ нии— воздух. Для получения греющего теплоносителя (дымовых газов) гене­ ратор снабжен специальной топкой. Всего па генераторе установлено три колон­ ки с цеолитом, которые работают попеременно: одна — на цикле адсорбции,, другая в это время нагревается до 623 К (цикл десорбции), а третья охлажда­ ется, причем при охлаждении производится отдувка цеолита небольшой частью очищенной атмосферы. Переключение камер осуществляется “ автоматически. Целесообразно для разогрева цеолита использовать вместо специальной газовой топки или электронагревателя тёпло продуктов сгорания, для чего за топкой в некоторых конструкциях генераторов устанавливают рекуператоры.

Для некоторых процессов наличие СО в очищенном экзогазе недопустимо. В этих случаях за топкой встраивают специальную камеру, заполненную окисью-

В последние годы получают распространение генераторы экзо-эндогаза* (атмосфера содержит 20 % СО, 20 % Н2, остальное N2). Атмосфера экзо-эндогаза получается в генераторах типа ОТ [103]. Техническая характеристика генерато­

Табл. 8.14. Технические данные генераторов экзо-эндогаза

матического регулирования непосред­ ственно на каждом генераторе. Регулиро­ вание осуществляется по импульсу со­ става газа, взятому на выходе из генера­ тора (обычно по содержанию одного из компонентов: С 02 или Н20 ). При низ­

ком углеродном потенциале атмосферы регулирующий прибор на генераторе дает команду на изменение состава исходных компонентов (например, соотношения природный газ — воздух). Углеродный потенциал атмосферы при необходимости изменяется непосредственно на печи: повышается путем введения углеводородов или понижается посредством введения окисляющих компонентов (неочищенного экзогаза, воздуха) непосредственно в печь. Для поддержания углеродного потен­ циала печи оборудуются собственной системой автоматического регулирования.

8.4.4.Сушила заготовительного производства машиностроительных заводов

Для сушки компонентов формовочной смеси и форм обычно применяются конвективные сушила различных типов, где в качестве сушильного агента исполь­ зуются продукты сгорания органического топлива. Сушка отливок и поковок после покрытия грунтом осуществляется в многоходовых конвективных или термораднационных сушилах.

Характеристика основных типов сушил, используемых в заготовительном производстве, дана в табл. 8.15. Схемы сушильных установок и их описание при­ ведены в литературе [49, 69, 102, 103].

8.5. Теплотехнологическое оборудование механосборочного производства машиностроительных заводов

8.5.1. Электрические печи для термической обработки деталей

механосборочного производства

Основная часть теплового оборудования сосредоточена в термических цехах (участках, отделениях), а также в окрасочных цехах. Часть теплового оборудо­ вания используется в прессовых цехах, на участках порошковой металлургии, в ремонтно-механических и других цехах. Однако оборудование этих участков (пе­ чи, генераторы, сушила), как правило, не отличается от оборудования термиче­ ских цехов и поэтому отдельно рассматриваться не будет.

Электрические печи многих типов для различных процессов термической об­ работки серийно выпускаются предприятиями Министерства электротехнической промышленности СССР. Наибольший интерес представляют автоматизированные агрегаты толкательного типа, включающие сразу несколько печей для различных видов термообработки. Агрегаты разработаны для выполнения операций терми­ ческой обработки по температурным графикам. Техническая характеристика этих агрегатов дана в работе [103]. Они располагаются в линию либо в виде букв П, Ш и выполняются двухрядными или однорядными. В агрегатах полностью меха­ низированы и автоматизированы операции транспорта деталей в пределах рабо­ чего пространства, а также операции контроля и регулирования параметров тем­ пературного графика.

Агрегаты обозначаются начальными буквами слов, характеризующих основ­ ные признаки печи. Расшифровка структуры обозначения выглядит так: агрегаты

ность обеспечения равномерного нагрева изделий по всему рабочему объему садки, сложность механизации загрузки и выгрузки, высокий удельный расход защитного газа. Печи такого типа рассчитаны на работу с контролируемыми атмосферами. Они герметизированы и оснащены пламенной завесой, работающей при открытой дверце. Типоразмеры и габариты камерных электропечей с метал­ лическими нагревателями представлены в работе [103].

Печи с выдвижным подом применяют для термообработки тяжелых свар­ ных, литых и кованых изделий, как правило, без использования контролируемых атмосфер. Конструктивное исполнение печей зависит от размеров рабочего про­ странства. При ширине до 3 м свод печи арочный, при большей ширине подвес­ ной. Выдвижной под выполняют самоходным, если его площадь не превышает 10 м2, при большей площади пода его перемещают отдельно стоящей лебедкой. Передняя стенка печи имеет оконный проем, перекрываемый дверцей, или яв­ ляется частью выдвижного пода. На боковых поверхностях пода установлены ножи, входящие в песочный затвор.

149

Характеристика шахтных печен дана в работе [103]. Их применяют для тер­ мической и химико-термической обработки длинных изделий, подвешенных в вертикальном положении (всевозможный инструмент для металлорежущих станков — протяжки, развертки и др.), а также изделий, загружаемых в корзи­ ны, на решетки и т. д. Шахтные печи отличаются конструктивной простотой и компактностью. Они удобны в обслуживании, так как в качестве загрузочных устройств используется цеховое подъемно-транспортное оборудование.

Недостатками таких печей являются сложность эксплуатации при использо-'

шахтные печи серии СШЦ выгодно отличаются от муфельных серии Ц.

Колпаковые электропечи [103] могут быть цилиндрическими или прямоуголь­ ными. Производительность, термический КПД и съем продукции с единицы пло­ щади у многостопных печей выше, чем у одностопных, а удельный расход элек­ троэнергии ниже, однако для обслуживания многостопных печей требуются кра­ ны большой грузоподъемности. Назначением таких печен является обработка листов, прутков, рулонов.

Основные недостатки колпаковых печей — необходимость использования це­ ховых кранов при большой высоте цеха и неравномерность нагрева. Обрабаты­ ваемые в печи изделия устанавливаются на футерованный стенд, перекрытый подовой плитой, и закрываются колпаком. В печах с контролируемой атмосферой между колпаком и стендом обычно дополнительно устанавливается муфель, в- который подается требуемый по технологии газ. Одновременно муфель защища­

творы, обеспечивающие герметичность рабочего пространства.

Проходные печи сопротивления конвейерные (СКЗ) и толкательные (СТЗ) широко применяются для высокотемпературного отпуска и закалки деталей меха­ носборочного производства-.

Горизонтальные конвейерные печи [103] с рабочей температурой 1000—1200 К предназначены соответственно для высокотемпературного отпуска и закалки. При обработке изделий в контролируемой атмосфере печи должйы обязательна работать в комплекте с закалочным баком.

Конвейерная лента выполнена из литых звеньев и опирается на опорные бал­ ки. Загрузка изделий осуществляется вибрационным лотком. Печи с шириной ра­ бочего пространства 200 и 400 мм имеют съемный свод. Обычно такие печи вхо­ дят в состав закалочно-отпускных агрегатов.

8.5.2. Безмуфельные пламенные агрегаты для химико-термической обработки

Наряду с электропечами для химико-термической обработки широко приме­ няются термические печи с газовым обогревом. Безмуфельные агрегаты для хи­ мико-термической обработки предназначены для газовой цементации и иитроцементации деталей с последующим регулируемым охлаждением в среде защитно­ го газа. Детали, подлежащие обработке, загружаются на поддоны и от операции к операции по технологической линии передаются далее автоматически.

Агрегат состоит из следующих узлов: загрузочной камеры, цементационной газовой печи с толкателем и цепным выталкивателем, камеры замедленного охлаж­ дения с двумя толкателями, толкателями линии возврата, водоохлаждаемой ка­ меры, механизмов передачи поддонов, разводки газовоздухопроводов, гидроси­ стемы, щитов электрооборудования, КИП и автоматики.

8.5.3. Сушила механосборочного производства

Для сушки лакокрасочных покрытий и удаления влаги после мойки деталей в основном применяются терморадиационные и конвективные сушила.

Терморадиационные сушильные установки разделяются на ламповые (в ка­ честве источника инфракрасного излучения применяются зеркальные лампы па-

150