М. А. Касенков Нагревательные устройства кузнечного производства. Машгиз 1962 472 с.



В учебном пособии последовательно освещены вопросы, составляющие содержание курса «Нагревательные устройства кузнечного производства», читаемого в машиностроительных и политехнических вузах.
В книге приведены сведения о топливе и его сжигании, нагреве металла, движении газов и теплообмене в печах, общие положения расчета и конструирования печей. Дано описание различных конструкций пламенных кузнечных печей, их вспомогательных устройств и сведения о постройке печей. Рассмотрены способы повышения эффективности работы печей, скоростной и безокислительный нагрев, механизация и автоматическое управление работой, а также эксплуатация печей.
Кроме того, изложены теоретические основы электронагрева, расчет электронагревательных установок, описание их устройства и работы.
В приложении дан необходимый справочный материал по проектированию печей.
Книга предназначена для студентов вузов; она может быть полезна для работников машиностроительных заводов. Высокое качество поковок достигается при правильном нагреве металла для ковки или штамповки в пределах установленных температур. Таким образом, нагрев металла при ковке и штамповке является важнейшей операцией, в значительной степени определяющей качество и стоимость продукции кузнечного производства.
В практике, как правило, рационализация нагрева металла приводит не только к повышению качества получаемых поковок, но и к повышению производительности кузнечного цеха.
В кузнечном производстве металл нагревается в пламенных печах и электронагревателях. Пламенные печи вследствие универсальности до сего времени имеют широкое применение (см. гл. VI). В них могут нагреваться заготовки различного веса, размераи формы.
Пламенная печь — сложный тепловой агрегат, в котором протекают процессы получения тепла от горения топлива и передачи его нагреваемому металлу. Эта совокупность процессов теплообмена при горении топлива и движении газов в рабочем пространстве между печными газами, стенками и металлом является тепловой работой печи.
По характеру нагрева металла пламенные печи делятся на камерные и методические. Камерная печь (фиг. 1) имеет обычно прямоугольную форму. Основная часть печи представляет собой рабочую камеру, где на поду 1 нагревается металл (заготовки). Посадка нагреваемых заготовок в рабочую камеру производится через окно 2, закрываемое специальной заслонкой. В стенке рабочей камеры установлены горелки (при работе печи на газе) или форсунки (при работе на мазуте). Продукты горения (дымовые газы) отводятся из рабочей камеры по каналам 3, находящимся в стенках камеры и сообщающимся с дымоходом, над которым обычно устанавливается рекуператор для подогрева воздуха, поступающего для горения, теплом уходящих дымовых газов (см. гл. IX). Если дымовые газы отводятся в подземный дымоход, то под рабочей камерой делается подподовая камера, сообщающаяся с дымоходом. Тогда рекуператор может устанавливаться в подподовой камере или в дымоходе.
В камерных печах температура по всему объему рабочей камеры одинакова (1250—1400° С). Следовательно, при загрузке в печь холодный металл сразу попадает в среду с высокой температурой, что может привести при нагреве толстых заготовок к браку по нагреву — образованию в металле трещин. Кроме того, если эти печи без рекуператора, то они работают с низким теплоиспользованием, так как дымовые газы уходят из печи с высокой температурой! Непрерывный, постепенный нагрев металла и лучшее теплоисполь-зование достигаются в методических печах (фиг. 2). Рабочее пространство методической печи удлиненной формы чаще имеет две зоны 1 и 2. Горелки (форсунки) 3 обычно устанавливаются только в зоне 1 (высокой температуры). Вследствие этого печные газы проходят длинный путь — из зоны 1 до конца зоны 2, откуда по каналам 4уходят в дымоход 5 с более низкой температурой, чем в камерных печах. Заготовки при нагреве лежат на поду 6 печи плотно друг к другу и проталкиваются по поду специальным толкателем — от окна 7 загрузки к окну выдачи 8. Следовательно, заготовки, перемещаясь навстречу печным газам, постепенно поступают в зоны возрастающей температуры; поэтому здесь условия нагрева благоприятнее, чем в камерных печах.
Работа нагревательных пламенных печей связана с большим расходом топлива. Эти печи являются одним из основных потребителей топлива в промышленности, причем в них главным образом сжигаются наиболее ценные виды топлива — мазут и газ. Нагревательные пламенные печи работают с весьма низким теплоиспользованием; например, камерные печи нередко работают с термическим коэффициентом полезного действия 5—6%, а механизированные полуметодические печи — с коэффициентом 10—12%. Одним из наиболее эффективных средств повышения использования топлива в пламенных печах является подогрев воздуха, идущего для горения, теплом уходящих дымовых газов в специальных устройствах — рекуператорах (см. гл. IX).
Помимо низкого теплоиспользования, нагревательные пламенные печи имеют второй существенный недостаток — значительное окисление металла (угар), который достигает 3% и более; при этом образовавшаяся на поверхности нагреваемых заготовок корка окалины препятствует получению поковок с чистой поверхностью и с минимальным припуском на механическую обработку. Кроме того, окалина сокращает срок службы штампов. Следовательно, хотя пламенные кузнечные печи и являются наиболее распространенными, качество нагрева металла в них не отвечает современным требованиям, так как прогресс кузнечного производства характеренвнедрением нового высокопроизводительного и точного оборудования, например, механических ковочных прессов, требущих нагрева металла без окалины.