Устройство для химико-термической обработки изделий

УСТРОЙСТВО для ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ Полезная модель относится к устройствам для химико-термической обработки стальных изделий, в частности для термодиффузионного цинкования длинномерных изделий в иоропжовых средах, которые применяются для нанесения антикоррозионного нокрытия.. Известны устройства для термодиффузионного цинкования в порошковых смесях, нредставляющие собой новоротную электропечь с размещенной в ней с возможностью вращения ретортой, имеющей герметичную крь1шку. Обрабатываемые изделия номещают в реторту в перфорированном контейнере, где нри нагреве в контакте с порошковой насыщающей смесью (содержащей, например, порошок цинка), происходит диффузия испаряющегося металла в поверхность изделий и образование антикоррозионного покрытия. Устройства снабжены приспособлениями для регулирования давления в полости реторты, размещенными на их крышке (Патент РФ № 2117717, 2130508). Известно устройство для нанесения покрытия термодиффузионным методом на длинномерные изделия. Оно содержит проходную электрическую печь с ретортой, имеющей торцевые крышки, устройства для  загрузки и выгрузки изделий с приводными роликами, обеспечивающими одновременно поступательное и вращательное движение реторты, устройство для пневматической загрузки и выгрузки порошка (Патент РФ № 2156830). Педостаток устройства - высокие затраты на электрообогрев. Достоинство устройств с электообогревом - возможность равномерности подвода тепла к реторте, а следовательно получение равномерного по толщине покрытия. , Недостаток этих устройств заключается в использовании дорогостоящего источника тепла - электрообогрева, стоимость которого на ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ МПК: С 23 С 10/34; 10/36 тонну нокрываемых изделий примерно в 4 раза больше, чем стоимость обогрева дымовыми газами от сжигания природного газа. Кроме того, эти устройства пригодны только для нанесения покрытия на мелкие метизы и принципиально непригодны для длинномерных изделий. Известна печь для термодиффузионного цинкования изделий до 4,5 м длиной фирмы Distek LTD (Израиль), представляющая собой горизонтальный корпус с газовыми горелками, расположенным по длине печи (4 шт). На вращающихся опорах внутри печи размещается контейнерреторта, имеющая герметичную горизонтальную крышку, через которую загружаются детали и насыщающий порошок. Эта крышка после окончания процесса обработки заменяется на перфорированную для отсева порошка от деталей. Контейнер-реторта помещается в печь грузоподъемный устройством через крышку, являющуюся верхней горизонтальной плоскостью печи. Продукты сгорания газа обогревают вращающуюся реторту и затем отбрасываются через отверстие в верхней торцевой части печи. Иечь имеет открытое применение на предприятии ЗАО Уральский завод металлоизделий г. Первоуральск Свердловской области. Недостатки в работе печи: механические проблемы из-за расцентровки вследствие расположения опорного вала контейнера-реторты в зоне обогрева печи; неравномерность толщины покрытия по длине печи из-за наличия градиента температуры. Известно устройство для химико-термической обработки длинномерных деталей с использованием в качестве теплоносителя природного газа (Патент РФ № 2031184). Его указанное назначение обработка в потоке проточного газа. Устройство содержит проходную печь с горелками, реторту-муфель с приспособлением для регулирования подвода газовой среды. W
герметизирующие заслонки, приспособление для загрузки длинномерных изделий в печь и выгрузки из печи. Недостаток устройства - неравномерность толщины нанесенного покрытия вследствие отсутствия обновления поверхности контакта обрабатываемых деталей. Техническая задача полезной модели - обеспечить минимальные затраты на химико-термическую обработку при равномерном по длине изделий покрытии и при удовлетворительной надежности установки. Задача решается тем, что устройство для химико-термической обработки изделий содержит печь, реторту, приспособления для загрузки и выгрузки изделий. Печь снабжена подощелевыми полуэжекционными многофакельными горелками, расположенными в горелочной щели, и газовой щелью с перфорированной решеткой, установленной по всей длине печи параллельно горелочной щели. Горелки установлены таким образом, что расстояние между крайними соплами стыкующихся горелок и между крайними горелками и торцом горелочной щели не превышает расстояния между соплами горелок. Печь также имеет вертикальный люк с кареткой. Реторта снабжена торцевыми крыпжами с упорно-прижимным устройством, съемными боковыми сегментами и опорно-направляющими для движения ладьи. При этом реторта снабжена роликами, имеющими уплотнительный кожух. Приспособления для загрузки и выгрузки изделий включают ладью, загрузочную каретку с приводом, опорно-направляющие лотки. При этом загрузочная каретка имеет защелку для зацепления с ладьей. Использование ладьи с сопутствующими конструктивными элементами (кареткой, опорно-направляющими лотками и пр.) как транспортирующего устройства позволяет использовать реторту в стационарном состоянии, что обеспечивает ее надежную центровку в печи. Это необходимо не только для обеспечения механических процессов, но и гарантирует от нежелательной неравномерности расположения порошка в реторте под действием вращения. Известно, что печи с газовыми горелками в сравнении с электрическими печами менее энергозатратные, однако характеризуются обычно достаточно большим градиентом температуры. Так печи Distek LTD имеют градиент температуры по длине более 30 °С. Для таких сравнительно низкотемпературных процессов как цинкование, проходяпщх при t  390-450 °С, это достаточно сильно влияет на скорость испарения цинка в конкретном сечении реторты. При этом, так как перемешивания порошковой и газовой среды по длине реторты практически нет, то наличие градиента температур приводит к колебанию толпщны покрытия по длине изделия. В данном устройстве для уменьшения градиента температуры по длине печи до t  10 °С предусмотрены следуюнще конструктивные особенности: 1.конструкция горелок - подощелевые полуэжекционные многофакельные (с размером горелки, например, 1,,0 м), обеспечивающая сплошной равномерный низкотемпературный факел со свободным пламяперебросом от крайнего факела одной горелки до факела другой за счет того, что зазор между крайними соплами стыкзтощихся горелок и между крайними горелками и торцом горелочной щели не превышает расстояния между соплами горелок; 2.газовая щель с перфорированной решеткой расположена по всей длине печи параллельно горелочной щели; 3.единственно возможный неорганизованный подсос холодного воздуха в печь - через неплотности возле ролика вращения реторты - закрыт уплотнительным кожухом. V Для уменьшения потерь тепла на установке и градиента температуры в реторте в печи имеется вертикальный люк с кареткой, а в реторте торцевые крыпжи с упорно-прижимным устройством. На фиг. 1 изображен общий вид устройства, боковой разрез; на фиг. 2 - разрезы в поперечном сечении. Установка состоит из печи (1), в которой вращается реторта (2) с двумя торцевыми крышками (3), герметично прижимаемыми упорноприжимным устройством (4). Печь имеет торцевой вертикальный люк (5). Реторта снабжена клапаном-сапуном (6), используемым для сброса воздуха, и золотником (7) для закачки газа в контейнер. Печьобогреваетсяподощелевымиполуэжекционными многофакельными газовыми горелками (8), расположенными на опорах (9) в горел очной щели (10). Дымовые газы в печи после обогрева реторты (2) проходят через перфорированную решетку (11) в газовую щель (12) и далее в газовый канал. К реторте (2) приварены по окружности опорные кольца (13), через которые ей передается вращение от роликов вращения реторты (14), закрытых уплотнительным кожухом (15). Ладья (16), представляющая собой корыто с сегментом в поперечном сечении, предназначена для транспортирования изделий с порошковой смесью в реторту и из нее на роликах ладьи (17) Порожняя ладья двигается туда и обратно по опорнонаправляюпщм реторты (18). Ролик вращения реторты (14) посредством передачи вращения через передаточный механизм (ведомый вал и звездочку, две цепи, спаренную звездочку, ведущий вал) связан с приводом вращения реторты (19), который крепится на каркасе печи (20). Люк печи (5) соединен с кареткой люка (21), двигающейся вдоль печи по направляющей (22) посредством пневмоупора люка (23) за счет подачи сжатого воздуха. Каретка люка (21), связанная через кронштейн с зубчатой рейкой (24) и с электроприводом каретки люка (25), передвигается по V направляющим (26) на роликах (27) в плоскости, перпендикулярной оси печи (1), Горизонтальные смещения реторты (2) в момент загрузки и выгрузки предупреждаются пневмоупорами (28) за счет подачи сжатого воздуха. Для перемещения ладьи (16) относительно реторты (2) имеются опорнонаправляющий лоток (29) и боковой ограничитель (30), закрепленный со стороны разгрузки. В реторте (2) по одну сторону от горизонтальной плоскости опорных направляющих (18) установлены боковые сегменты (31), предназначенные для исключения высыпания содержимого реторты в момент открывания ее крышки (3). Эти сегменты съемные, в зависимости от номенклатуры изделий могут меняться по высоте. Тяговое усилие, обеспечивающее горизонтальное движение ладьи (16) при разгрузке создается лебедкой (32). По направляющим (33) вдоль зубчатой рейки (34) загрузочная каретка (35), установленная на роликах, может перемещаться вдоль оси печи. Кроме того, загрузочная каретка (35) имеет защелку (36) для закрепления с ладьей (16) в момент извлечения ее из печи. Задвижение ладьи (16) в реторту (2) осуществляется кареткой (35) посредством упора (37). Для управления открытием-закрытием люков печи (5), движением каретки (35), вращением печи (1), движением лебедки (32), подачей газа предусмотрены пульты управления (38). Для отсоса пыли в момент разгрузки и выгрузки имеется аспирационный канал (39). Установка работает следующим образом. Грузоподъемным механизмом укладывают порожнюю ладью (16) имеющую ролики (17), на опорно-направляющий лоток (29), предварительно отогнав загрузочную каретку (35) в исходное крайне левое положение. В ладью (16) загружают изделия и, подключив отсос пыли через О аспирационный канал (39), равномерно по всей длине ладьи (16) засыпают бункером-дозатором расчетное количество поропжовой смеси. С пульта управления (38) открывают оба люка печи (5) посредством подачи сжатого воздуха в пневмоупор люка (23) и откатывают каретку люка (21) по направляющей (22) вместе с люком (5), включив электропривод каретки (25), перемещая ее на роликах (27) по направляюпщм (26) в крайнее положение посредством зубчатой решетки (24), освобождая проем печи (1) с обеих сторон (показано пунктиром на фиг. 2, А-А). Далее, для исключения горизонтального смещения реторты (2) в процессе ее загрузки, со стороны разгрузки выставляют пневмоупоры (28) к реторте (2) путем подачи сжатого воздуха. Со стороны разгрузки откидывают крышку реторты (3). Открутив упорно-прижимное устройство (4), отводят крыппсу (3) в сторону, освобождая проем реторты. Проверяют правильность установки реторты: по горизонтали опорно-направляющие реторты (18) должны находиться в одной плоскости. Убедившись в правильности установки реторты (2), закатывают заполненную ладью (16) в реторту, посредством перемещения загрузочной каретки (35), по направляющим (33) в сторону печи (1). Ладью (16) по опорно-направляющему лотку (29) полностью закатывают посредством упора (37) в реторту (2). На ее краях по одну сторону от горизонтальной плоскости направляющих реторты (18) устанавливают сегменты (31), предназначенные для исключения высыпания содержимого реторты в момент отьфывания ее крышки (в данном случае сегменты находятся в верхней половине реторты, вторая половина реторты предназначена для перемещения ладьи внутри ее и с боков ничем не ограничена). После установки наполненной ладьи (16) в реторту (2), загрузочную каретку (35) откатывают в исходное положение. Далее закрывают крышку реторты (3), затягивают запорно-прижимным устройством (4), убирают v пневмоупоры (28) от реторты со стороны разгрузки посредством подачи сжатого воздуха в пневмоупор (28), Включают привод вращения реторты (19), поворачивая ее на 180°. Таким образом, ладья (16), находящаяся в реторте, останавливается в верхнем положении реторты, содержимое ладьи пересыпается в нижнюю часть реторты. Открывают крышку реторты (3) со стороны загрузки, при этом ограничивающее сегменты (31) не дают содержимому высьшаться из реторты. Перемещают загрузочную каретку (35) к печи до тех пор, пока защелка каретки (36) не войдет в зацепление с порожней ладьей (16), находящейся в верхней половине реторты и опирающейся на опорно-направляющие реторты (18) своими краями. Для предотвращения горизонтального перемещения реторты при выполнении операции по извлечению порожней ладьи из реторты, выдвигают пневмоупоры (28) к реторте (2) со стороны загрузки. Включают реверс (обратный ход) загрузочной каретки (35) и извлекают из реторты ладью (16), которая под действием тягового усилия каретки (35) кромками скользит по опорно-направляющим реторты (18). Закрывают реторту упорно-прижимным устройством (4). Далее заполняют реторту (2) инертным газом через гибкий шланг в золотник (7). Поступая в реторту, инертный газ вытесняет воздух через верхний сбросный клапан-сопун (6), который рассчитан на определенное избыточное давление. Убедившись, что реторта полностью заполнена инертным газом, отсоединяют шланг от золотника (7). Включают дымосос для удаления цродуктов сгорания. Включают привод вращения реторты (19), расположенный на каркасе печи (20). При этом вращение передается на опорные кольца (13), опирающиеся на ролики вращения (14), закрытые уплотнительным кожухом. С пульта управления печью (38) посредством запального устройства, производят розжиг горелок (8), расположенных на опоре (9) в горелочной щели (10) нижней части печи (1). После этого ч V закрывают проемы печи (1) с обеих сторон люками (5), выполняя данную операцию в последовательности обратной открыванию. Далее идет нагрев содержимого реторты, где происходит процесс термодиффузионного насыщения поверхности изделий. Газы из печи, прошедшие через перфорированную решетку (11) и газовую щель (12) дымососом выбрасываются в атмосферу. После окончания процесса термодиффузионного насыщения, отключают газ, открывают проемы печи с обеих сторон, тем самым охлаждая реторту. Далее останавливают вращение реторты (2), фиксируя ее в положении при котором боковые сегменты (31) реторты (2), находятся в нижнем положении, открывают крышку реторты (3) со стороны загрузки, выставляют реторту на пневмоупоры (28) со стороны выгрузки. Загрузочной кареткой (35) по опорно-направляющим реторты (18) заводят порожнюю ладью (16) в перевернутом виде в верхнюю часть реторты (2). Отводят каретку (35) в исходное положение. Убирают пневмоупоры (28) от реторты со стороны выгрузки, закрывают крышку реторты (3) со стороны загрузки. Включают механизм вращения реторты, повернув ее на 180°. Ладья (16) с верхнего положения переходит вниз и все содержимое реторты пересыпается в ладью. Снова реторту (2) выставляют на боковые пневмоупоры (28), со стороны выгрузки, открывают крышку реторты (3) с этой же стороны. Лебедкой (32) извлекают ладью (16) из реторты по опорнонаправляющему лотку (29) к боковым ограничителям (30). Таким образом, устройство обеспечивает нанесение на длинномерные изделия равномерного по длине термодиффузионного покрытия (с изменением толщины по длине не более 20%) при минимальных затратах на энергоноситель (30-40 м природного газа на 1 т. изделий при толщине покрытия 30-100 мкм).