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, содержащая стенд, нагревательный колпак, муфель, конвекторные кольца и горелки, при этом на поверхности муфеля в зонах расположения конвекторных колец имеются накладки, выполненные в виде уголков или изогнутых листов, а также размещенные в зоне горелок ребра-отбойники. (Патент РФ №2078836, МПК С 21 Д 9/663, 1997 г.)
Недостатком известной колпаковой печи являются большие потери тепловой энергии, невысокая интенсивность процесса теплообмена, низкие технологические возможности и сложность в изготовлении.
Известна также колпаковая печь для термообработки крупногабаритных изделий, содержащие основание с песчаной подушкой, нагревательный колпак и систему нагрева и циркуляции воздуха. (Патент РФ №2096710, МПК F 28 В 11/09 1997 г.).
Данная колпаковая печь для термообработки крупногабаритных изделий, принятая за прототип, исключает ряд недостатков предыдущей конструкции, а именно уменьшает потери тепловой энергии и более проста в изготовлении. Однако вопросы интенсификации процесса теплообмена при одновременном увеличении однородности механических свойств термообработанных изделий в полном объеме не решены. Кроме того, данная конструкция имеет низкие технологические возможности, т.к. позволяет эффектно обрабатывать лишь изделия ограниченного диаметра.
Техническая задача, на решение которой направлено предполагаемое изобретение - это расширение технологических возможностей и интенсификация процесса теплообмена.
Техническая задача достигается тем, что печь для термообработки крупногабаритных изделий, содержащая основание с песчаной подушкой, нагревательный колпак и систему нагрева и циркуляции воздуха, согласно полезной модели, дополнительно снабжена секцией большего диаметра, выполненной в виде нагревательного цилиндра с коническим переходом, кольцевой песчаной подушкой и комплектом ловителей в верхней своей части, а система нагрева и циркуляции воздуха представляет собой диаметрально противоположно расположенные в стенках нагревательного колпака и цилиндра дополнительной секции тангенциальные патрубки с горелками, закрепленные на стенках направляющие защитные экраны и поворотный шибер, установленный в вытяжном патрубке нагревательного колпака, при этом направляющие защитные экраны закреплены на стенках с возможностью регулировки своего положения.
Снабжение печи для термообработки крупногабаритных изделий секцией большего диаметра, выполненной в виде нагревательного цилиндра с коническим переходом, кольцевой песчаной подушкой и комплектом ловителей в верхней своей части, позволяет вести термообработки различных по диаметру изделий, соизмеримых с диаметрами как нагревательного колпака, так и нагревательного цилиндра дополнительной секции, что значительно расширяет технологические возможности конструкции.
Выполнение системы нагрева и циркуляции воздуха в виде диаметрально противоположно расположенных в стенках нагревательного колпака и цилиндра дополнительной секции тангенциальных патрубков с горелками, закрепленных на стенках направляющих защитных экранов и поворотного шибера, установленного в вытяжном патрубке нагревательного колпака, обеспечивает интенсивную циркуляцию продуктов сгорания в рабочем пространстве за счет тангенциальной подачи струй пламени из сопел горелок. За
счет энергии струй, вдуваемых в печь через сопла горелок по касательной к стенкам колпака и дополнительной секции, наблюдаются высокие угловые скорости вращения потоков горячего воздуха. Угловая и вертикальная составляющие скорости потоков дополнительно регулируются положением направляющих защитных экранов и поворотным шибером в вытяжном патрубке нагревательного колпака. Все вышеуказанное позволяет интенсифицировать процесс теплообмены в печи, улучшив при этом качество термообработки крупногабаритных изделий.
По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков полезной модели неизвестна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного 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 расширении технологических возможностей и интенсификации процесса теплообмена, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного объекта критерию «промышленная применимость».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежам, где на фиг.1 - изображен общий вид печи для термообработки крупногабаритных изделий (нагревательный колпак без дополнительной секции); нам фиг.2 - то же, (нагревательный колпак с дополнительной секцией).
Печь для термообработки крупногабаритных изделий содержит установленный на основании 1 с песчаной подушкой 2 нагревательный колпак 3 с термостойким теплоизоляционным слоем 4 на внутренней поверхности. Печь дополнительно снабжена секцией большего диаметра. Выполнена она в виде нагревательного цилиндра 5 с коническим переходом 6, кольцевой песчаной подушкой 7 и комплектом ловителей 8 в верхней своей части. Печь снабжена также системой нагрева и циркуляции воздуха. Система нагрева и циркуляции воздуха представляет собой диаметрально противоположно расположенные
в стенах нагревательного колпака 3 и цилиндра 5 дополнительной секции тангенциальных патрубков 9 с горелками 10, закрепленные на стенках защитные направляющие экраны 11 и поворотный шибер 12, установленный в вытяжном патрубке 13 нагревательного колпака 3. Направляющие защитные экраны 11 закреплены на стенках с возможностью регулировки своего положения. Внизу нагревательного колпака 3 установлены гнезда 14 под ловители 8. В нижней части основания 1 установлен термодатчик (например термопара 15). Печь снабжена также строповыми устройствами и заглушками тангенциальных патрубков 9.
Работает печь для термообработки крупногабаритных изделий следующим образом.
Изделие устанавливается на технологические подставки основания 1 печи и накрывается нагревательным колпаком 3, который уплотняется с помощью песчаного затвора, опираясь своей обечайкой на песчаную подушку 2. Включается необходимое количество горелок 10, устанавливаются в необходимое положение направляющие защитные экраны 11 и поворотный шибер 12 в вытяжном патрубке 13 нагревательного колпака 3. (Все это подбирается опытным путем). Температура внутри печи измеряется и записывается прибором. В зависимости от режима термообработки, выбирается необходимое количества горелок 10, их мощность и устанавливаются заглушки на остальные тангенциальные патрубки 9. Начинается процесс термообработки изделия с регулировкой режима нагрева, а затем режима охлаждения. В зависимости от режима охлаждения также изменяется положение шибера 12 и заглушек на патрубках 9 (без горелок). После окончания процесса термообработки, нагревательный колпак 3 снимается с основания 1. Термообработанное изделие направляется на дальнейшую доработку и загружается следующее изделие. При термообработке изделие с большим диаметром, чем диаметр нагревательного колпака 3, используется дополнительная секция в виде нагревательного цилиндра 5 с коническим переходом 6, кольцевой песчаной подушкой 7 и ловителями 8 в верхней своей части. После установки на основание
1 изделия большого диаметра, устанавливается нагревательный цилиндр 5 секции с нагревательным колпаком 3. Цилиндр 5 и колпак 3 уплотняются при помощи песчаных затворов, соприкасаясь с песчаными подушками 2 и 7.
Ловители 8 дополнительной секции при взаимодействии с гнездами 14 ловителей обеспечивают быструю центрацию нагревательного колпака 3 относительно кольцевой песчаной подушки 7 нагревательного цилиндра 5. Процесс термообработки происходит аналогично ранее описанному. При необходимости обеспечения светлого отжига металла, используется защита изделия от рабочего пространства печи с продуктом сгорания с помощью муфеля из жароупорной стали. (на фиг.1, 2 не показан).
Таким образом, при использовании всей совокупности существенных признаков, печь для термообработки крупногабаритных изделий позволяет решить поставленную в заявке техническую задачу по расширению технических возможностей и интенсификацию процесса теплообмена.