Газові нагрівальні печі відрізняються від нафтових тільки способом подачі в піч палива. В якості палива в даному випадку застосовують газ, що подається в піч інжекційними пальниками.
До газових нагрівальних печей відносяться камерні з нерухомим подом і висувним подом, з обертається ретортою, муфельні безперервної дії і т. Д.
Каркас печі зварений з листової сталі і викладений шамотним і доломітовим цеглою. Для зменшення втрат тепла між футеровкою і каркасом прокладено листовий азбест. Піч забезпечена інжекційними пальниками, які працюють на природному газі.
Регулювання температури автоматичне, здійснюване мембранним клапаном Клапан управляється за допомогою імпульсу, що надходить від термопари через пірометричний прилад з пневматичної приставкою. Тиск повітря на пірометричні приладі встановлюють редуктором.
Камерна піч з рухомим подом:
1 - каркас печі, 2 - листовий азбест, 3 - вогнетривку цеглу, 4 - відкидний робочий стіл, 5 - заслінка, 6 - інжекційні пальники, 7 - мембранний клапан, 8 - під, 9 - димохід; в - вид з торця: 10,11 - чавунні плити, 12 - ланцюг, 13 - ролики, 14 - штанга, 15 - шток циліндр 16 - пневмосистема.
а Камерні газові печі з кульовим подом. У термічних відділеннях інструментальних і штампового-механічних цехів для термічної обробки вимірювального і ріжучого інструменту з вуглецевих і легованих сталей, а також кувальних і листоштампувальних штампів і пристосувань застосовують газові печі з кульовим подом.
Піч працює на природному газі, згорає в робочій камері, витрата газу 35- 40 м 3 / год. Площа робочого пода 1150X1900 мм 2, висота робочого вікна 520 мм. На під печі укладені чотири желобкові напрямні 4, в яких знаходяться кулі 5, виготовлені з жаротривкої стали. Кулі і рейки в робочій камері печі значно полегшують просування піддонів з деталями при завантаженні та розвантаженні печі. На завантажувальному столі 2 піддони встановлюють на кулі і вручну за допомогою сталевого гачка направляють в робочу камеру печі.
Піч забезпечена інжекційними пальниками 7. Деталі в печі нагріваються за рахунок теплового випромінювання стінок і склепіння печі. Затлонка 1 піднімається і опускається пневматичним підйомником через ролик 3. Температура в печі контролюється і регулюється автоматично за допомогою мембранного клапана. Термопару встановлюють в спеціальний отвір 6, розташоване в кладці печі (зверху). Продуктивність печі при загартуванню та нормалізації близько 250 кг / год.
Камерні газові печі з висувним подом. Загальний вигляд отжігательной печі з висувним подом показаний на малюнку.
Висувною під печі виготовлений у вигляді візки на колесах, футерованной ізоляційним і вогнетривким шамотною цеглою. Такий пристрій пода дозволяє завантажувати і вивантажувати деталі поза робочого простору печі за допомогою мостового крана. Отжігательние печі з висувним подом застосовують для відпалу великогабаритних і важких станин, сталевого литва, прокату, штучного старіння чавунних виливків і високого відпустки.
Піч призначена для відпалу сталевого лиття, Бунтової дроту і штучного старіння чавунних станин металорізальних верстатів.
Під печі виконаний у вигляді висувної візки 7. Піч з зовнішньої частини 2 викладена будівельним цеглою, а з внутрішньої 3 - шамотом. Звід 11 печі виготовлений зі спеціальних підвісних шамотних цеглин.
Під печі пересувається на колесах 10 по рейках 9, прокладених на підлозі цеху. Пересування здійснюється за допомогою сталевого троса, з'єднаного з електродвигуном.
Піч обігрівається природним газом, що надходять через 16 інжекціанних пальників 6, які розташовані по обидва стінок печі. Нижній ряд пальників знаходиться на рівні поду, тому продукти горіння надходять нижче пода. Верхній ряд пальників розташований таким чином, щоб продукти горіння могли надходити під склепіння печі. Витрата міського газу 11 м 3 / год на одну пальник.
З робочої камери димові гази відводяться через канали 8, розташовані на рівні підлоги, по димохідної трубі 1. Піч забезпечена потужним вентилятором 4, який забезпечує рівномірну циркуляцію атмосфери печі в її просторі. Вимірювання температури проводиться термопарами через отвори 5 і 12.
Печі з висувним подом можуть мати не тільки мазутова і газове опалення, але і електричне.
Технічна характерістікагазовой камерної печі з висувним подом
Максимальна температура, ° С 650-850
Площа висувного поду, м 2 27,6
Висота від рівня поду до зводу, м 4,5
Вага садки металу, т. 30
Механізовані печі з обертової ретортою. Такі печі (рисунок нижче)
застосовуються для газової цементації і гарту невеликих деталей нескладної форми і не вимагають великої глибини цементованного шару.
Піч являє собою футерований металевий циліндр 3, встановлений на цапфи в горизонтальному положенні. Усередині циліндра знаходиться Жаротривка лита реторта 4, що є робочою камерою печі. Реторта обертається на опорних роликах 8 за допомогою черв'ячної та ланцюгової передач 7 від електричного двигуна 6 потужністю 0,85 квт. Опорні ролики укріплені на торцевих плитах печі металевого каркаса.
У процесі цементації реторта, навантажена деталями, безперервно обертається, завдяки чому деталі обтекаются науглероживается газом або газовою сумішшю. Для того щоб при обертанні реторти деталі не скупчувалися в одному місці,
завантажувального боку реторта герметично закривається кришкою 2 з Футеровані всередині реторти є невеликі поздовжні ребра. З екраном. Цемент газ подається в піч через трубку 5, розташовану в задній стінці реторти. Відпрацьований газ виводиться по трубці 1 через кришку реторти, де підпалюється.
Піч обігрівається міським газом за допомогою і нжекціонних пальників. Як карбюризатора для цементації застосовують природний газ. Витрата газу-карбюризатора - 3,0 3,5 м 3 / год; газу, необхідного для нагрівання, - 60 м 3 / год.
Для прискорення науглероживания деталей і запобігання їх від забоїн під час обертання печі в реторту засипають 1,5- 2,0 кг дрібних шматків деревного вугілля. Продуктивність печі при глибині цементованного шару 0,6-0,8 мм - 50 кг / год. Швидкість цементації в середньому не перевищує 0,15-0,20 мм / год, цементованої деталі гартують тільки після їх подстуживания до температури 830-840 ° С.
При вивантаженні Цементовані деталей піч за допомогою маховика легко нахиляється і деталі висипаються в гартівний бак, на дні якого (знаходиться залізна сітчаста корзина. При відсутності на заводах цемент газів або газових сумішей деталі в ретортних печах цементують за допомогою твердого карбюризатора. Недоліками печей з обертової ретортою є нерівномірна цементація і можливе утворення на деталях невеликих вибоїн.
Технічна характеристика механізованої печі з обертової ретортою
Максимальна температура, ° С. 930
Максимальне завантаження печі, кг. 200
Розміри робочого простору реторти, мм:
Муфельні газові печі безперервної дії. У поточно-масовому виробництві, коли необхідно отримати велику кількість деталей з однаковою глибиною цементованного шару, застосовують муфельні газові печі безперервної дії
з періодичним завантаженням деталей на піддони
Піддони з деталями пересуваються по рейках за допомогою механічного штовхальника 1, укріпленого на завантажувальному кінці печі, який забезпечений гартівно баком з механізованим столом для безпосередньої гарту з попередніми подстуживания деталей після цементації. З вхідної сторони печі встановлена завантажувальна камера 2, виготовлена з листової сталі без футеровки. Всередині камери знаходяться дві газові конфорки 3, при горінні яких поглинається кисень повітря і зменшується сила спалаху газів, що виходять з цементаціонной робочої камери 6 при відкриванні заслінки 4 муфеля.
Камера 6 являє собою муфель 5, зібраний з литих секцій з фланцями, які зміцнюються болтами і зварюються газонепроникним швом. Секції муфеля і болти кріплення виготовляються з жаротривкої стали Х18Н25С2. Розміри муфеля наступні: довжина 7-8 м, ширина 0,82 м, висота 0,43 м. У муфелі одночасно поміщається 24 піддону; практично експлуатується лише 22 піддана. Це робиться для того, щоб у розвантажувального кінця печі завжди було вільне місце.
На кожен піддон завантажуються деталі вагою від 100 до 120 кг. Кількість завантажуваних деталей і порядок їх укладання залежать від форми деталей і їх ваги.
Розвантажувальна камера 9 (камера подстуживания) має дві самостійні пальника і заслінку 11. Від цементаціонной камери вона відділяється герметичній заслінкою 10 з гідравлічним затвором. Наявність такої камери дозволяє подстужівать деталі з температури цементації (930 ° С) до температури гарту (820-840 ° С).
Як тільки підданий з деталями досягне закалочной камери, його витягують з камери за допомогою залізних гачків 12 ,. встановлюють на механізований стіл, після чого разом зі столом занурюють в гартівний бак з маслом. Стіл з деталями опускають пневматичним підйомником. Муфельна піч зазвичай опалюється міським природним газом за допомогою 28 пальників, розташованих у шаховому порядку в два ряди по обидва боки муфеля. Піч може працювати і на мазуті.
Температура всередині цементаціонной камери контролюється термопарами 7, встановленими в трьох зонах. Температура в тих зонах підтримується рівної 920-940 ° С. Четверта зона є камерою подстуживания. Науглероживается газ вводиться в муфель за трьома отворів (вводів) 8, розташованим зверху, і одному - знизу муфеля.
З муфеля гази направляються в гідравлічний затвор з тим, щоб в муфель не міг потрапити зовнішнє повітря, що окисляє Цементовані деталі. Потім гази виводяться назовні і біля входу з трубки підпалюються. Витрата газу карбюризатора 5-6 м 3 / год, а газу, необхідного для опалення, 60-70 м 3 / год. Продуктивність цементаціонной печі при глибині цементованного шару 1,0-1,2 мм 200-250 кг / год, тривалість процесу при цьому становить 7-8 год.
Одним з основних недоліків муфельних печей є наявність в них дорогих жаротривких литих муфелей, експлуатаційна стійкість яких невисока - трохи більше 10- 12 місяців. При підвищенні температури цементації до 1000 ° С стійкість муфеля стає ще нижче. Значні труднощі викликає також зміна муфеля при ремонті печі. Для видалення старого, що прогорів муфеля і заміни його новим доводиться майже повністю розбирати кладку печі. Ці недоліки повністю усуваються при використанні сучасних безмуфельних агрегатів.
Безмуфельні цементаційні агрегати. Такі агрегати застосовують для газової цементації і нітроцементації автомобільних і тракторних зубчастих коліс, валів, черв'яків керма, деталей металорізальних верстатів і сільськогосподарських машин. Безмуфельні агрегати можуть бути однорядними і дворядними.
Однорядний безмуфельних агрегат показаний на малюнку нижче.
В такому агрегаті всі процеси - нитроцементация, т. Е. Насичення поверхні сталевих деталей вуглецем і азотом; гарт; промивка та відпустку - повністю автоматизовані.
Агрегат являє собою щільно зварений каркас, усередині якого розташована цементаційна безмуфелиная піч 5, завантажувальна камера 2, гартівна камера з механізованим баком для ізотермічного загартування, мийна машина 9, відпускна піч 10 і система рольгангов 11. цементаційна піч зафутерована динасові вогнетривкою цеглою. Для запобігання кладки печі від науглероживания робоча камера печі викладена доменним цеглою. Нагрівання цементаціонной печі проводиться за допомогою радіаційних нагрівальних труб 17, виготовлених з жаротривкої хромонікелевої сталі, вертикально розташованих в робочій камері. Це дозволяє отримувати найбільшу кількість тепла при спалюванні в них природного газу і виймати їх для зміни в разі прогара. У верхній і нижній частинах труби є піщаний затвор 16. Пальники 18 поміщаються в нижній частині труби, причому так, що продукти горіння в трубі рухаються вгору завдяки тязі самої труби. При виході з труби продукти згоряння (гази) потрапляють в короб 15. З цього короба вони відсмоктуються вентилятором, розташованим на склепінні печі. Такий вентилятор сприяє перемішуванню в печі насичуватися вуглецем атмосфери
Кладка печі, герметизація сталевого каркаса і піщані затвори у труб забезпечують постійний тиск в печі - 20 ммвод. ст. Ущільнення з боку завантаження досягається безперервним гідравлічним притиском стінок завантажувальної візки через азбестову прокладку до рами завантажувальної камери, а з боку вивантаження - масляним затвором на виході хобота в масляний гартівний бак. Температура в печі на довжині 2 / з камери для цементації повинна бути 930 ± 10 ° С, для нітроцементації - 850-860 ° С. У розвантажувального кінця печі вона знижується до 800-820 ° С. Перед вивантаженням піч охолоджують, щоб довести концентрацію вуглецю до норми і отримати найменшу кількість аустеніту в цементованном шарі після безпосередньої гарту в гарячому маслі.
Карбюризатором служить газова суміш, що складається з ендотермічного газу, аміаку і природного газу.
Нітроцементація проводиться на жаротривких піддонах 13, причому в печі одночасно перебуває 17 піддонів. Агрегат працює в такий спосіб. Платформа завантаження подає піддон з деталями на завантажувальний стіл 12. Стіл, рухаючись вгору, направляє піддон з деталями в розвантажувальну камеру. Після цього піднімаються передня і задня заслінки 4. З розвантажувальної боку в піч подається штовхач-лопата і одночасно з цим піднімається стіл в гартівному баку. Штовхач 1 рухає піддон з «сирими» деталями, а штовхач-лопата з піддоном цементованних деталей відходить назад і ставить їх на стіл масляного бака. Потім заслінки опускаються і стіл з деталями занурюється в масляний бак з гартівних маслом, що має температуру 170 ° С, де і відбувається їх изотермическая гарт. Далі загартовані деталі подаються в бак з холодним маслом і з нього в мийну камеру, а платформа завантаження повертається у вихідне положення. Після цього заслінки мийної машини і відпускної печі піднімаються, піддон з відпущеними деталями йде на рольганг, а на його місце встановлюється піддон з промитими деталями. Потім заслінки мийної машини і відпускної печі опускаються, починається новий цикл цементації.
Для автоматичного управління технологічним процесом агрегат обладнаний двома системами послідовної дії гідравлічних механізмів і регулювання температури. Система послідовного дії гідравлічних механізмів складається з електричного годинника з дзвінком для витримування інтервалу часу, штовхача піддонів з деталями, кінцевих вимикачів і реле, що гарантують задану послідовність роботи механізмів. Після звукового сигналу, отриманого від контактних годин, механізми працюють без втручання терміста. Піддони з деталями завантажують через кожні 12-15 хв.
Продуктивність безмуфельних агрегатів при нітроцементації автомобільних зубчастих коліс складає 350 кг / год.