конструкция, приспособленная для нагрева заготовки небольшого размера в

условиях строительных площадок, в альплагерях, за городом. Переносной горн

состоит из цельносваренной металлической рамы, на верху которой крепится

стол с очагом и вентилятором для нагнетания воздуха. Вентилятор приводится

в движение с помощью ножной педали через кривошипный механизм, маховик и

ременную передачу.

На рис. 45 показаны американские переносные горны. Закрытый горн имеет

ручной привод на вентилятор через мультипликатор, что значительно повышает

частоту вращения крыльчатки. Конструкция горна имеет небольшую наковальню и

тиски. Ручка имеет двойное назначение. Этот горн с электрическим приводом.

Рис. 45. Американские переносные горны: I - с ручным приводом

вентилятора: 1 - рукоятка; II - с электрическим приводом: 2 - электрический

привод; 3 - зонт, перемещающийся по вертикали.

Стационарные горны.

Для размещения очага и разогреваемых заготовок необходим постамент или

его еще называют стол-лежанка. Это основа стационарного горна. Постамент

обычно устанавливают в середине задней стены кузницы и его высота зависит

от роста кузнеца. Для удобства переноса заготовки из горна на наковальню и

обратно высота постамента должны быть примерно 700-800 мм, а площадь

горизонтальной поверхности стола обычно равна 1x1,5 или 1,5x2 м.

Постамент горна должен быть литым, сварным или выкладываться из кирпича,

пиленого камня или железобетона в виде ящика, стенки которого сложены из

бревен, досок, кирпича или камня, а внутренность заполняется битым мелким

камнем, песком, глиной или горелой землей. Горизонтальная верхняя часть

стола должна быть выложена чугунными плитами или огнеупорным кирпичом.

Горновое гнездо (очаг) может располагаться как в центре, так и у задней или

боковой стенки горна. Очаг обычно выкладывают огнеупорным кирпичом и

обмазывают огнеупорной глиной, т.к. горн - это место где развивается

наиболее высокая температура. Размеры очага в плане определяются размерами

нагреваемых заготовок. Центральный очаг может иметь в плане круглую или

квадратную форму размером 200x200 или 400x400 мм и глубиной 100-150 мм.

Через фурму подается воздух. Что же представляет из себя фурма?

Рассмотрим конструктивный вариант фурмы нижнего дутья (рис. 46).

Рис. 46. Фурма со сменными колосниковыми решетками: 1 - корпус фурмы; 2 -

заслонка; 3 - патрубок; 4 - донная крышка; 5 - груз; 6 - колосниковая

решетка; 7 - заслонка (общий вид); 8 - уголь; 9 - виды колосниковых решеток

Воздух от вентилятора подводится через патрубок и попадает в корпус

фурмы, а через чугунную колосниковую решетку в очаг горения. С помощью

заслонки регулируется количество подаваемого воздуха в канале подводящего

патрубка. Донная крышка открывается для очистки корпуса фурмы от золы и

других отходов горения. В исходном положении крышка прижата к днищу корпуса

грузом. Следует применять колосниковые решетки разной конфигурации.

Разнообразная форма отверстий необходима для создания пламени различного

вида. Равномерно расположенные круглые отверстия формируют факельное, а

щелевые - узкое и удлиненное пламя. Располагая фурму горизонтально слева

или сзади следует предохранять стенку горна от прогорания. Чтобы не

выгорала фурма, ее следует охлаждать изнутри проточной холодной водой.

Внутренний диаметр фурмы чаще всего составляет 25-30 мм.

Для сбора и отвода дыма и газа над стационарным горном устанавливается

зонт, который может быть кирпичным, железным. Размер нижнего входного

отверстия зонта зависит от размера стола горна. Для нормального улавливания

отходов горения зонт устанавливается на высоте 400-600 мм. Точнее высота

определяется на месте в зависимости от силы дутья, высоты и размеров

вытяжной трубы и др. Иногда зонты оснащаются опускающимися крыльями.

Металлический зонт может довольно быстро прогореть, а процесс ремонта

довольно сложен и трудоемок. Более долговечен и надежен кирпичный зонт, но

он получается слишком тяжелым и требуется особая жестко заделанная

конструкция его крепления. Даже бывает необходимо укрепить углы стойками

(подпорками).

В некоторых кузницах устанавливаются горны с двумя очагами и тогда для

более качественной вытяжки необходимо делать две вытяжки или общий зонт

разделить перегородкой. В таких горнах предусматривают, кроме того,

индивидуальное регулирование подачи воздуха.

Конструкция открытого стационарного горна показана на рис. 47.

Рис. 47. Стационарный горн открытого типа: 1 - внутренняя труба; 2 -

наружная труба; 3 - зонт; 4 - уголь; 5 - колосниковая решетка; 6 - горновая

чаша; 7 - фурма; 8 - крышка; 9 - подставка; 10 - труба подвода воздуха; 11

- воздухозаслонка

Он более совершенен. На сварной металлический каркас (подставке) крепятся

горновая чаша, колосниковая решетка, а также фурма. Струя воздуха подается

в очаг горна по трубе и регулируется воздухозаслонкой. На чугунную

колосниковую решетку накладывается уголь, а дым и копоть удаляются через

зонт и две трубы. При прохождении дыма через наружную трубу внутренняя

нагревается и это улучшает тягу. На дне зольника накапливается зола и шлак,

которые удаляются через отверстие при открытии крышки.

Открытые горны при кузнечных работах широко применяются, хотя их

коэффициент полезного действия очень низкий и составляет всего 2-5%.

Известно, что для нагрева 1 кг металла до ковочной температуры требуется 1

кг каменного угля. К тому же в результате непосредственного соприкосновения

металла с каменным углем происходит насыщение поверхности нагреваемого

металла серой, что ухудшает механические свойства кованых изделий. Поэтому

мастера начинают закладывать заготовки в горн, когда уголь хорошо

разгорится и сера выгорит. Чтобы увеличить коэффициент полезного действия

открытого горна кузнецы устраивают над очагом куполообразную шапку из

запекшегося угля, в которую закладывают заготовку. Под такой защитной

коркой заготовка нагревается быстрее и меньше окисляется.

Крупные заготовки лучше нагревать в шахтных горнах. Шахтный горн

устанавливается в середине кузницы. Высота горна 0,6 м, площадь стола 1 м2,

глубина шахты 0,5 м с сечением у основания 300x300 мм, а вверху 150х 150

мм. Подводка воздуха находится на расстоянии 400 мм от верха горна. Дно

шахты представляет из себя чугунную заслонку, которую можно выдвигать для

очистки горна от золы и шлака. Задвинув заслонку на место на нее насыпают

тонкий слой золы для предохранения ее от нагревания.

Стационарный горн закрытого типа показан на рис. 48.

Рис. 48. Стационарный горн закрытого типа: 1 - зонт; 2 - камера; 3 -

топочный люк; 4 - смотровое окно; 5- труба; 6 - металлическая коробка; 7-

подставка; 8 - колосниковая решетка; 9 - кирпичная кладка; 10 - трубка; 11

- рабочее окно; 12 - дымоход

Камера горна выложена огнеупорным кирпичом, установлена на металлической

подставке. Через топочный люк засыпается уголь на колосниковую чугунную

решетку. Для шуровки топлива в топочном люке есть смотровое окно. Воздух от

вентилятора по трубе подается в металлическую коробку и далее через

отверстия в колосниковой решетке попадает в горновой очаг. Через дымоход и

зонт уходят продукты сгорания. Не полностью сгоревший угарный газ сжигается

вследствие дополнительной подачи воздуха через трубу. Через рабочее окно

производится загрузка и выгрузка заготовок.

Стационарный горн шахтного типа (работающий на мазуте) изображен на рис.

49.

Рис. 49. Горн шахтного типа: 1 - нагревательная камера; 2 - труба; 3 -

топочная камера; 4 - окно для поджога смеси; 5 - воронка для мазута; 6 -

патрубок (подача воздуха); 7 - сопло; 8 - нижнее отверстие; 9 - основное

отверстие; 10 - заслонка; 11 - зонт

Это нагревательное устройство состоит из камеры нагрева и топочной

камеры, облицованных изнутри кирпичом. Воздух подается в камеру нагрева по

патрубку, через коническое сопло с двумя отверстиями. Горн работает на

жидком топливе - мазуте, которое подается сверху через воронку. Мазут

стекает по соплу к отверстию, струей воздуха подхватывается, распыляется и

сгорает. Поджигают жидкий мазут в смеси с воздухом через специальное окно,

введя в него запал (горящий факел). Увеличивая подачу воздуха и топлива

добиваются нужного режима горения.

Кузнечные меха.

Меха изображены на рис. 50.

Рис. 50. Меха: 1 - голова; 2 - сопло; 3 - рукоятка; 4 - коромысло; 5 -

стенка горна; 6 - стойка; 7 - тяга; 8, 12- грузы; 9, 11, 15 - доски; 10 -

кожаная гармошка; 13, 14 - клапаны Голова - основная часть мехов. К ней

прикреплены три клиновидные доски: верхняя и нижняя шарнирно, а средняя -

жестко. Нижняя и средняя доски имеют клапаны для забора воздуха, это куски

кожи, прибитые одной стороной к доскам, перекрывающие круглое отверстие в

нижней и средней доске. Сверху над кожей прибит ремешок, ограничивающий

подъем клапана. Кожаная гармошка соединяет верхнюю и нижнюю подвижные доски

со средней неподвижной. Гармошка состоит как правило из трех отделенных

складок, каждая из которых соединяется с внутренним деревянным каркасом, по

форме совпадающим с периметром досок. Кожа прибивается к каркасу через

тонкие ремешки, чтобы гвоздь не прорвал кожу.

Голова жестко крепится к стене горна, при этом сопло плотно входит в

фурму. С помощью цапф осуществляется второе жесткое крепление мехов.

Работает мехами либо сам кузнец или его помощник. Клинчатые меха дают

спокойное дутье и заготовки нагреваются равномерно. Если надо увеличить

подачу воздуха на верхнюю доску, кладут груз, а к нижней подвешивают груз.

Размеры горна и проводимые работы диктуют габариты мехов. Они могут быть

метровые, полутораметровые и двухметровые. Известно, что на изготовление

одного меха шло от одной до трех воловьих шкур. И все было бы замечательно,

если бы эти меха не были бы так громоздки, не так быстро изнашивались из-за

перегрева. К тому же довольно низкая производительность и трудоемкость

процесса качания сделали кузнечные меха экспонатами этнографических музеев.

На вооружение кузнецам взамен мехов приходят механические вентиляторы с

ручным или ножным приводом.

В современных кузницах применяют мощные вентиляторы, турбины с

электроприводом. Недостатки этих устройств - это повышенная вибрация, шум.

Топливо для горнов.

Топливо для нагрева заготовок используют в нескольких видах: твердое -

дрова, древесный уголь, кокс и уголь, жидкое - нефть и его производные

(керосин, уайт-спирт, бензин), газообразное - природный газ.

Термическая обработка стали и цветных металлов.

Отжиг - нагревание стального изделия до температуры 700-900°С (в

зависимости от марки стали) и охлаждение вместе с печью. Отжиг применяют

при изготовлении из одного законченного изделия другое или в случае

неудачной закалки.

Если закаливать неотожженное изделие, в нем могут возникнуть трещины,

структура металла станет неоднородной, качество изделия резко ухудшается.

Мелкие детали отжигают, нагревая на массивных стальных плитах или углях,

которые предварительно раскаляют. После детали медленно остывают вместе с

нагревателем. Иногда изделие нагревают ацетиленовой горелкой, которую

постепенно отводят от изделия, делая процесс охлаждения медленным. Этот

метод хорош для отжига небольших стальных изделий.

Нормализация - нагрев стали до температуры 900°С с последующим

охлаждением в нормальных условиях (на воздухе) для улучшения внутренней

микроструктуры стали и повышения механических свойств и для подготовки ее к

последующей термической обработке.

Закалка - придание стальному изделию высокой прочности и твердости. Но от

закалки сталь становится более хрупкой. Этот недостаток устраняется в

процессе отпуска стали. При закалке металл нагревают до высокой

температуры, а затем быстро охлаждают в специальных охлаждающих средах

(воде, масле и т.п.). Из одной и той же заготовки можно получить различные

структуры и свойства, в зависимости от режима закалки изделия. Для

достижения наилучших результатов стальные изделия постепенно нагревают до

температуры 750-850°С. Затем разогретое изделие быстро охлаждают до

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5