КОЛПАКОВАЯ ПЕЧЬ СО СПИРАЛЬНЫМ ПОДОМ

Полезная модель относится к области нагревательных печей, а именно к устройствам загрузки и транспортировки заготовок в колпаковых печах, и может быть использована для предварительного нагрева заготовок перед горячим прессованием труб, прутков и профилей.
Известна обжиговая печь (Pat. H04103988 JP, Int. Cl. F27B-003/02 F27B-009/14. Firing furnace / TOSHIBA CERAMICS. - Appl. No. 1990JP-0218111; decl. 21.08.1990; publ. 06.04.1992), содержащая цилиндрический нагреватель, спиральный под для непрерывного нагрева, питатель подачи обрабатываемого материала, основание с установленным в нем ультразвуковым вибратором и выходное отверстие, выполненное в верхней части печи.
Недостатками аналога являются:
- невозможность нагрева несыпучих материалов, таких как цилиндрические заготовки из сталей и сплавов;
- сложность передачи нагретого материала к производственной линии по причине его выдачи из верхней части печи;
- отсутствие защитных окон на входном и выходном участке печи, что приводит к потере тепла и ухудшению условий труда.
Известно устройство для нагрева заготовок, которое выбрано в качестве прототипа (Pat. 201954945 CN, Int. Cl. F27B-009/10 F27B-009/14. Hot air circulating device for heat treatment furnace / HONGMAO. Appl. No. 2011CN-U058258; decl. 08.03.2011; publ. 31.08.2011). Устройство содержит загрузочное окно, выполненное в верхней части кожуха печи, спиральный под, установленный внутри печи и идущий вокруг нагревательного устройства, установленного в центре печи, выходное окно, выполненное в нижней части печи, основание с прикрепленным к нему контрольно-регулировочным устройством.
Недостатками прототипа являются:
- отсутствие контроля выдачи обрабатываемого материала, что затрудняет организацию производственного процесса и не позволяет приостанавливать нагрев заготовок в случае возникновения простоя производства;
- отсутствие защитных окон на входном и выходном участке печи, что приводит к потере тепла, неравномерному прогреву заготовок и ухудшению условий труда.
Проблема, решаемая полезной моделью, основана на том, что перед деформацией заготовок, например, перед прессованием, заготовки нагревают при помощи индукционных печей, которые обладают такими плюсами, как компактность и быстрая скорость нагрева заготовок, относительно других способов нагрева, но при этом обладают таким недостатком, как неравномерность температуры по сечению заготовки, что приводит к образованию внутренних дефектов на готовом изделии. Данный недостаток является критическим для некоторых сплавов, например, имеющих титановую основу. И его решают с помощью печей предварительного подогрева заготовок в колпаковых печах. Однако штатное устройство колпаковых печей также имеет ряд недостатков, которые не обеспечивают равномерный нагрев заготовок.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в создании конструкции устройства рациональной транспортировочной системы колпаковой печи, обеспечивающей технологичную загрузку заготовок, их равномерный нагрев и технологичную выгрузку заготовок, непосредственно к производственной линии.
Технический результат заключается в снижении дефектов в готовом продукте и повышении выхода годного.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве колпаковой печи, содержащем загрузочное окно, выполненное в верхней части кожуха печи, спиральный под, расположенный внутри кожуха печи и идущий вокруг нагревательного устройства, установленного в центре печи, окно выгрузки, выполненное в нижней части кожуха печи, согласно полезной модели, колпаковая печь оснащена рациональной транспортировочной системой, включающей в себя загрузочный стол, устройство загрузки заготовок, устройство выгрузки заготовок, стол выгрузки. Кроме того, загрузочное окно и окно выгрузки оснащены защитными дверцами, что обеспечивает контроль выдачи заготовок из колпаковой печи и снижает потери температуры внутри колпаковой печи.
Полезная модель иллюстрируется рисунком, где на фиг. 1 представлены загрузочный стол 1 с устройством загрузки заготовок 2, загрузочное окно 3, оборудованное защитной дверцей и выполненное в верхней части кожуха 4, внутри кожуха 4 имеется спиральный под 5 и нагревательное устройство 6, в нижней части кожуха 4 располагается устройство выгрузки заготовок 7 и окно выдачи 8, оборудованное защитными дверцами, стол выгрузки заготовок 9.
Заявляемая полезная модель колпаковой печи со спиральным подом опробована при производстве бесшовных горячепрессованных труб размерами 89,0×11,0 мм из титанового сплава ПТ-7М согласно требованиям ТУ 14-3-821.
Производство осуществлялось по двум технологическим схемам. Технологическая схема I включала в себя последовательный нагрев заготовок в колпаковой печи со спиральным подом с последующими нагревом в индукционной печи. Согласно технологической схеме II последовательный нагрев заготовок производился в колпаковой печи штатной конструкции с последующим нагревом в индукционной печи.
Обе технологические схемы включают операцию нанесения защитного шликерного покрытия (порошок эмали ЭВТ-24 1000 г; глина молотая 60 г; жидкое стекло от 60 до 90 г; вода) на поверхность заготовки.
Далее по схеме I заготовка 10 подается на загрузочный стол 1 и при помощи загрузочного устройства 2, выполненного в виде цепного конвейера, загружается в колпаковую печь через загрузочное окно 3, оснащенное защитной дверцей из жаропрочного материала с теплоизоляционным покрытием, на спиральный под 5. Далее при помощи нагревательного устройства 6 заготовка 10 нагревается до интервала температур 300-400°C и под действием силы тяжести перемещается по спиральному поду 5 до устройства выгрузки заготовок 7. После нагрева заготовка при помощи устройства выгрузки 7, выполненного в виде поворачивающегося барабана крестообразного сечения, через окно выгрузки 8, оснащенное защитной дверцей из жаропрочного материала с теплоизоляционным покрытием, попадает на стол выгрузки 9 и далее направляется в производственную линию и нагревается до температуры 950-1000°C при помощи индукционных печей.
После чего нагретая заготовка задается в контейнер трубопрофильного пресса усилием 20 МН и проводится процесс горячего прессования трубы.
В результате, с применением предлагаемой полезной модели было изготовлено 15 труб. Количество труб, принятых годными, составило 15 шт.
По технологической схеме II заготовка подается в колпаковую печь штатной конструкции и нагревается до температуры 300-400°C и далее направляется в производственную линию и нагревается до температуры 950-1000°C при помощи индукционных печей. Далее нагретая заготовка задается в контейнер трубопрофильного пресса усилием 20 МН и проводится процесс горячего прессования трубы.
В результате, с применением колпаковой печи штатной конструкции было изготовлено 15 труб. Количество труб, принятых годными, 13. По причине дефектов поверхности в виде продольных трещин было отбраковано две трубы. Причиной полученного дефекта является неравномерность деформации заготовки в процессе прессования, вследствие неравномерности температуры заготовки после индукционного нагрева.
Результаты выборочного измерения температуры на поверхности переднего торца заготовки представлены в таблице на фиг. 2.
Производство бесшовных горячепрессованных труб размерами 89,0×11,0 мм из титанового сплава ПТ-7М согласно требованиям ТУ 14-3-821 с применением заявляемой полезной модели колпаковой печи со спиральным подом обеспечило равномерный нагрев заготовок в поперечном сечении, что позволило при последующем прессовании достичь требуемого качества наружной и внутренней поверхности труб. Полезная модель может быть использована при производстве изделий, в том числе полых профилей ответственного назначения из титановых сплавов.