ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к устройствам для термической обработки крупногабаритных изделий и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности.
Известна колпаковая печь для термообработки крупногабаритных изделий, содержащая основание с песчаной подушкой, нагревательный колпак и систему нагрева и циркуляции воздуха. (Патент РФ №2096710, F28B 11/09, 1997 г).
Недостатком известной, колпаковой печи является невысокая интенсивность теплообмена и низкие технологические возможности.
Известна также печь для термообработки крупногабаритных изделий, содержащие основание с песчаной подушкой, цилиндрическую секцию, нагревательный колпак и систему нагрева и циркуляции воздуха с тангенциально установленными горелками (Патент РФ на ПМ №58678, МПК F27811/00, С21Д 9/00, С21Д 9/70, 27.11.2006 г., Бюл. №33).
Данная печь для термообработки крупногабаритных изделий совершеннее предыдущей конструкции, однако имеет ряд существенных недостатков, обусловленных ее конструктивными особенностями. Расположение горелок на съемных элементах печи - цилиндрической секции и нагревательном колпаке требует много времени на установку и снятие горелок и при необходимости заглушек при каждом цикле. Тангенциальные патрубки под горелки и зона их установки имеют слабую теплоизоляцию и сильно нагреваются при работе, что очень неудобно при установке, снятии и обслуживании горелок. Описанные недостатки приводят к неудобству в работе и снижают условия труда. Кроме того, расположение защитных экранов на стенках цилиндрической секции и нагревательного колпака приводит к их частой
деформации от изделия при работе, изменяя при этом заданное положение и направление горячего воздуха, снижая из-за этого эффективность процесса теплообмена.
Таким образом, основными недостатками печи для термообработки крупногабаритных изделий по патенту №58678, принятой за прототип, являются: неудобство в работе, низкие условия труда и невысокая эффективность процесса теплообмена.
Целью предлагаемой полезной модели является улучшение условий труда, повышение удобства в работе и эффективности процесса теплообмена.
Указанная цель достигается тем, что в печи для термообработки крупногабаритных изделий, содержащей основание с песчаной подушкой, цилиндрическую секцию, нагревательный колпак и систему нагрева и циркуляции воздуха с тангенциально установленными горелками, согласно полезной модели, основание выполнено заодно с цилиндрической секцией в виде опорного стакана с футерованными огнеупорным кирпичем дном, обечайкой и размещенными в ней тангенциальными гнездами для стационарной установки горелок, причем стенки тангенциальных гнезд образуют направляющие каналы для организации заданного направления и повышения интенсивности движения потоков горячего воздуха.
Выполнение основания заодно с цилиндрической секцией в виде опорного стакана с футерованными огнеупорным кирпичем дном, обечайкой и размещенными в ней тангенциальными гнездами для стационарной установки горелок, позволяет получить надежную и простую конструкцию опорного стакана печи, с хорошо теплоизолированными обечайкой и тангенциальными гнездами. Опорный стакан стал неподвижной несущей частью и поэтому появилась возможность стационарной установки горелок в тангенциальные гнезда. При этом исключается необходимость установки и снятии горелок и заделки монтажных зазоров при каждом цикле, что значительно повышает удобство в работе и сокращает непроизводительные затраты времени. Футеровка обечайки и непосредственно тангенциальных гнезд огнеупорным
кирпичем и надежная теплоизоляция постоянных монтажных зазоров при стационарной установке горелок, приводит к улучшению условий труда, т.к. в зоне обслуживания горелок температура значительно снизилась.
Образование стенками тангенциальных гнезд направляющих каналов для организации заданного направления и повышения интенсивности движения потоков горячего воздуха, позволяет создать интенсивное круговое движение горячего воздуха с равномерной плотностью по всей высоте опорного стакана и с максимальной угловой и вертикальной составляющей скорости потоков. При этом повышается эффективность процесса теплообмена при термообработке крупногабаритных изделий.
По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков полезной модели неизвестна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "новизна".
Совокупность признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно воспроизведена в металлургической и машиностроительной промышленности для термической обработки крупногабаритных изделий с обеспечением технического результата, заключающегося в улучшении условий труда, повышения удобства в работе и эффективности процесса теплообмена, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного объекта критерия "промышленная применимость".
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами, где изображен общий вид печи для термообработки крупногабаритных изделий (главный вид и вид в плане).
Печь для термообработки крупногабаритных изделий содержит опорный стакан 1, состоящий из дна 2 и обечайки 3 с песчаной подушкой 4. В обечайке 3 опорного стакана 1 расположены тангенциальные гнезда 5 для стационарной установки горелок 6. Дно 2, обечайка 3 и расположенные в ней тангенциальные гнезда 5 опорного стакана 1 футерованы огнеупорным кирпичом.
Стенки тангенциальных гнезд 5 образуют направляющие каналы 7 для организации заданного направления и повышения интенсивности движения потоков горячего воздуха. На опорном стакане 1 расположены две направляющие скалки 8. Съемный нагревательный колпак 9, устанавливается на песчаную подушку 4 и представляет собой цилиндрическую и коническую части, состоящие из металлического каркаса 10 с ребрами жесткости. Вверху конической части колпака 9 расположена выпускная труба 11 с управляемым затвором 12. Внутренняя поверхность цилиндрической части колпака 9 также футерована огнеупорным кирпичом выложенным с зазором вдоль закрепленных на каркасе металлических листов. Зазор заполнен рулонным теплоизоляционным материалом. Коническая часть колпака 9 теплоизолирована несколькими слоями рулонного теплоизоляционного материала. На цилиндрической части нагревательного колпака 9 закреплены втулки 13 для взаимодействия с направляющими скалками 8 при опускании колпака 9 на опорный стакан 1.. Система нагрева и циркуляции воздуха включает в себя тангенциальные гнезда 5 с горелками 6 и направляющими каналами 7, выпускную трубу 11 и управляемый затвор 12. На опорном стакане 1 расположена лестница для обслуживания, а на нагревательном колпаке 9 строповые устройства.
Работает печь для термообработки крупногабаритных изделий следующим образом.
Изделие устанавливается на дно 2 опорного стакана 1 (на технологические подставки) и накрывается нагревательным колпаком 9, который уплотняется с помощью песчаной подушки 4. При опускании нагревательного колпака 9, втулки 13 взаимодействуют с направляющими скалками 8, ориентируя колпак 9 относительно песчаной подушки 4. После чего включается необходимое количество горелок 6, затвор 12 выпускной трубы 11 устанавливается в необходимое положение (подбирается опытным путем). Происходит нагрев воздуха в печи и разогрев изделия. Нагретый воздух, благодаря направляющим каналам 7 тангенциальных гнезд 5, получает стабильное круговое
движение с равномерной плотностью по всей высоте опорного стакана 1, максимально контактируя с наружной поверхностью изделия. За счет интенсификации движения потоков горячего воздуха происходит повышение эффективности процесса теплообмена в печи. Температура термообработки фиксируется при помощи термопар, а сам процесс регистрируется при помощи самопишущих приборов в виде диаграммы. Т.к. гнезда 5 для установки горелок 6 смонтированы в обечайке 3 и заодно с ней теплоизолированы, а горелки 6 установлены стационарно с качественной заделкой монтажного зазора, то температура в зоне установки и обслуживания горелок значительно снизилась, улучшив тем самым условия труда термистов и другого обслуживающего персонала. После окончания процесса термообработки, нагревательный колпак 9 снимается с опорного стакана 1, термообработанное изделие убирается и загружается следующее изделие. При этом не требуется убирать и заново ставить горелки 6, что повышает удобство в работе и не требует затрат дополнительного времени.
Опытный образец печи был изготовлен на ОАО «Тамбовский завод «Комсомолец» им. Н.С.Артемова» (г.Тамбов, Россия) и использован при термообработке днищ и корпусов аппаратов различного диаметра из коррозионностойких и углеродистых сталей. По сравнению с ранее существующей технологией улучшились условия труда, повысились удобства в работе при повышении в целом эффективности процесса теплообмена. Качество термообработки изделий соответствовало конструкторской и технической документации.
Таким образом, при использовании всей совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели, печь для термообработки крупногабаритных изделий позволяет решить поставленную задачу по улучшению условий труда, повышению удобства в работе и эффективности процесса теплообмена.