Кузнечные печи по сравнению с кузнечными горнами имеют более высокую производительность, высокий кпд, они удобны в эксплуатации и применяются как в единичном, так и в массовом производстве для нагрева мелких и крупных (массой до сотен тонн) заготовок. Как правило, печи применяют для нагрева заготовок при машинной ковке и объемной штамповке. В качестве топлива для нагрева пламенных печей используют газ, мазут, а для электрических - электрическую энергию. Камерные печи. В зависимости от габаритов печи делятся на переносные и стационарные, по форме окна для загрузки и выгрузки заготовок - на печи с прямоугольным окном, щелевые, очковые и шахтные. Характерным для этих печей является наличие одной или двух рабочих камер, загружаемых периодически заготовками через одно и то же окно.
Однокамерная переносная пламенная печь. Типовая конструкция печи с двумя газовыми горелками представлена на рис. 28. Она имеет каркас 8, изготовленный из листовой стали и прокатных профилей (уголков, швеллеров и др.). В нижней части каркаса имеются опорные ножки 10 и загрузочная площадка 20. Каркас изнутри выложен огнеупорным, как правило, шамотным кирпичом. В рассматриваемой печи рабочая камера 11 объединена с топочным пространством, которое имеет два отверстия для установки в них горелок 7 и 12 (или форсунок).
Горелки служат для сжигания газообразного топлива, форсунки - для жидкого (мазута или нефти). Заготовки для нагрева загружаются на под 9 печи через окно 21, закрываемое массивной металлической заслонкой 22, выложенной со стороны рабочей камеры огнеупорным материалом. Для облегчения перемещения заслонки имеется противовес, связанный с заслонкой металлическим тросом 2З, 24, переброшенным через блок 2б.
В своде имеется отверстие, через которое в рабочее пространство вставляется термопара для измерения температуры печи. Топливо в горелки (форсунки) подается через трубы 6, воздух от воздухопровода - через трубы 4. В верхней части свода смонтирован рекуператор 2, который служит для подогрева воздуха или газа перед их сжиганием за счет тепла отходящих газов.
Газообразные продукты горения из рабочей камеры через каналы 19 в стенках печи отводятся в рекуператор 2, а затем в дымовую трубу 1. Рекуператор представляет собой герметически закрытую металлическую коробку 17, внутри которой расположены трубы 18 из жаропрочного сплава. С наружной стороны трубы 18 обогреваются отходящими из печи горячими дымовыми газами. Через нагретые трубы 18 в горелки пропускают холодный воздух, который в рекуператоре подогревается до 300-1000' С..
Одна половина рекуператора служит для подогрева воздуха для левой горелки, другая - для правой. Так, через трубу 3 в рекуператор подают холодный воздух, а через трубу 15 - из рекуператора в левую горелку 12- горячий воздух. Аналогично для правой горелки 7 холодный воздух подают через трубу 16, а горячий - через трубу 4. Подача воздуха регулируется заслонками 5 и 14. Использование рекуператора повышает кпд печи и улучшает процесс горения топлива в камере.
Пламенные печи работают в тяжелых тепловых условиях. Внутренние части печи, особенно его свод и под-, подвергаются действию высоких температур, механических нагрузок, а также химическому воздействию продуктов горения и окислов металла (окалины). Под 9 выкладывается несколькими рядами огнеупорного кирпича, причем верхний слой выкладывается кирпичом на ребро. В качестве огнеупорного материала применяют тальковый кирпич, более стойкий к воздействию окалины.
Для облегчения ремонта под выкладывают на песчаной подушке, насыпанной на дно металлического каркаса. Для большей прочности и долговечности свод 13 печи и верхняя часть окна загрузки 21 выкладываются в форме свода - арки ив шамотного клиновидного кирпича, причем радиус кривизны внутренней поверхности свода должен быть больше величины пролета между боковыми стенками печи, являющимися опорами для свода.
Помимо однокамерных печей в кузнечных цехах применяют и двухкамерные печи. Такие печи имеют две одинаковые, нагреваемые мазутом или газом, камеры, в которые поочередно закладывают заготовки. Пока расходуются нагретые до нужной температуры заготовки в первой камере, во второй камере греют новую партию заготовок. Вторая камера может применяться также для предварительного подогрева заготовок из легированной стали, которая имеет низкую допустимую скорость нагрева. Камерная пламенная печь с выдвижным подом (рис. 29), работающая на газе, применяется для нагрева крупных слитков и заготовок в кузнечных цехах при машинной ковке на молотах и прессах. Печь состоит из рабочей камеры 1, совмещенной с топочным пространством, в которой горелки 3, 10 расположены вдоль левой и правой стенок в шахматном порядке. Под 4 печи представляет собой прочную платформу на колесах 6, выложенную сверху большим слоем огнеупорного кирпича. При загрузке и выгрузке под печи выдвигается из рабочей камеры и на нее с помощью крана укладываются крупные слитки. Затем под задвигается обратно в печь и в камеру подают газ и воздух для сжигания.
Для повышения кпд печи и лучшего усвоения кислорода воздух предварительно подогревается в регенераторе 7, 8. В отличие от рекуператора, работающего в непрерывном цикле, регенератор работает периодически. Он состоит из двух частей 7, 8 и представляет собой многоканальные, выложенные огнеупорным кирпичом, ячеистые блоки.
Горелки печи работают поочередно. Если работают горелки 10 с левой стороны, то дымовые газы пропускают через блок 7, который в этот период нагревается. В это время через ранее нагретый левый блок 8 пропускают воздух в левые горелки. Проходя через регенератор, холодный воздух подогревается до температуры 800 - 1000'С.
Через некоторое время, когда -регенератор 8 подстынет, заслонку 9 закрывают, открывают заслонку б, перекрывают клапаны на воздухопроводах, дымовые газы направляют через регенератор 8, а холодный воздух - через регенератор 7. Одновременно закрывают газопровод горелки 10 и открывают заслонку газопровода горелки 3. С этого момента начнут работать горелки 3 с правой стороны. Газ к горелкам подводят по трубам 2, 11, переключение регенераторов происходит через 30 - 40 мин.
Полуметодические печи. В кузнечных цехах чаще применяют не методические, а полуметодические пламенные печи (рис. 30). Принципиально они не отличаются от методических, но имеют меньшую длину, более высокую скорость нагрева и могут быть изготовлены в переносном варианте. Печь имеет вытянутую форму, состоит из подогревательной камеры 7 и камеры окончательного нагрева 3. Заготовки 5 укладываются на загрузочную площадку, 9 и проталкиваются толкателем 10 через печь к окну выгрузки 1. Камеры нагреваются горелками 2, 6, причем в камере окончательного нагрева 3 их количество больше, чем в предварительной камере 7. Нагреваемые заготовки движутся в направлении, противоположном движению газов. Скорость передвижения заготовок такова, что каждая из них находится в печи одинаковое по продолжительности время, равное времени нагрева заготовки до требуемой температуры.
Поскольку время нагрева заготовок одинаковое, то размеры их поперечного сечения тоже должны быть одинаковыми. Следовательно, полуметодические и методические печи могут применяться только в массовом производстве. Чаще всего эти печи применяют в кузнечных цехах для нагрева заготовок под объемную штамповку на молотах и прессах.
С целью увеличения срока службы пода печи и уменьшения усилия проталкивания под заготовками прокладывают водоохлаждаемые трубы 4. Экономичность работы печи повышают применением рекуператора, который устанавливают над печью в месте выхода отходящих газов через каналы 8.
К пламенным печам непрерывного действия относится карусельная печь, или печь с вращающимся подом. Камера такой печи выполнена в виде кольца, под ее вращается в направлении, обратном движению газов, образующихся при сгорании топлива. Через окно загрузки заготовки укладываются на вращающийся под и когда под совершит один оборот, через окно выгрузки заготовки извлекаются из печи. Скорость вращения пода такова, что время одного оборота равно времени нагрева заготовок. Эта печь применяется в массовом производстве, когда форма нагреваемых заготовок не обеспечивает их проталкивания при использовании методических прямолинейных печей.
Электрические печи. По конструкции электрические печи сопротивления сходны с пламенными камерными и методическими печами, но вместо горелок на стенках, своде и поде печей устанавливают нагревательные элементы сопротивления, через которые пропускают электрический ток. Для нагрева заготовок до температуры б50 - 1150'С применяют печи с металлическими элементами сопротивления в виде проволочных спиралей или ленты из нихрома или стали Х23Н18. Печи для нагрева до 1450'С снабжают нагревательными элементами из вольфрамовой проволоки или другого материала с высоким удельным электрическим сопротивлением.
Электрические печи отличаются от пламенных меньшим окислением нагреваемого металла, компактностью и чистотой работы, в них легко автоматизируется регулировка температуры и они удобны для создания в них защитной атмосферы.
