Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Тигельные печи, работающие на жидком топливе, в настоящее время находят еще довольно широкое применение в небольших литейных различных механических заводов, где слитки отливаются вместе с фасонными отливками. При массовом производстве слитков из цветных металлов и сплавов тигельные печи в настоящее время уже не применяются. Наиболее распространенными печами рассматриваемого типа являются тигельные горны, отапливаемые мазутом, который распыливается воздухом, подаваемым под давлением. Самодувные нефтяные горны с капельниковой топкой или тарелочными колосниками в настоящее время для плавки цветных металлов и сплавов даже при малых масштабах производства почти не применяются, так как при работе с ними нельзя точно регулировать атмосферу, температуру и давление.
Нефтяные горны с дутьем работают с подводом воздуха низкого среднего и высокого давления. Дутье низкого давления (до 100—150 MM вод. ст.) создается крыльчатыми вентиляторами различных конструкций. Средние давления (400—500 мм вод. ст.) получаются с помощью воздуходувок с вращающимися фигурными поршнями, различных типов центробежных воздуходувок с пластинками трения, а также вентиляторов высокого давления. Давления выше 1 ат создаются поршневыми цилиндровыми компрессорами или ступенчатыми турбовоздуходувками.
Парафинистый мазут при комнатной температуре обладает большой вязкостью, что препятствует подаче его к форсункам и распыливанию, поэтому он требует подогрева как в баке, так и по всей линии мазутопровода до 50—70°. Подогрев осуществляется при помощи проложенного в баках парового змеевика, а под линией мазутопровода — паропровода, причем обе трубы совместно покрываются общей тепловой изоляцией.
Баки для мазута должны быть снабжены водоспускной трубой, забирается же мазут из бака в мазутопровод при помощи поплавка и гибкого металлического или пластикатного шланга (рис. 4) на глубине 70—100 мм от верхнего уровня мазута в баке.
Часто мазут к форсункам подается под давлением, что осуществляется или при помощи нефтекачек, при которых мазут забирается из бака шестеренчатыми или винтовыми насосами и под давлением поступает в кольцевую систему мазутопровода, или способом, при котором баки для мазута герметически закрыты и под их крышку подводится воздух под давлением.
Степень дисперсности распыливания мазута зависит от скорости выхода воздуха из сопла форсунки, а следовательно, и от давления воздуха, подводимого для распыливания мазута. Однако при правильной конструкции форсунки и при аккуратном с ней обращении форсунки низкого давления дают достаточно хорошее распыливание мазута и позволяют довольно точно регулировать атмосферу, температуру и давление в рабочем пространстве тигельного горна.
Нефтяные горны строятся главным образом одно-, двух- и трехтигельные.
Однотигельные горны имеют круглую цилиндрическую шахту, более узкую в верхней части (рис. 5, а), форсунка располагается в нижней пасти по касательной к окружности горизонтального сечения внутренней полости шахты. Фокус горения может перемещаться при регулировании форсунки, но во всех случаях он располагается вблизи тигля, поэтому металл в однотигельном горне нагревается наиболее равномерно.
Двух- и трехтигельные горны имеют шахту в виде овального цилиндра. Тигли устраивают в один ряд (рис. 5, б и в). Форсунка располагается в нижней части шахты по касательной вдоль длинной стороны овала. Фокус горения в двухтигельных горнах находится за вторым тиглем (считая от форсунки) на обратном ходе пламени. В случае расположения дымового окна в верхней части шахты над форсункой (пол углом 90° к направлению ее оси), неравномерность температур металла в первом и втором тиглях не превышает + 10°, что при тигельной плавке можно считать приемлемым. В случае неудачной конструкции горна или неаккуратного нагрева температура металла во втором тигле может оказаться на 40—50° (и даже больше) выше температуры металла в первом тигле.
Температура металла в первом тигле трехтигельного горна при плавке медных сплавов, даже при тщательном регулировании, может отличаться от температуры металла в третьем тигле от форсунки на 100—150°. Фокус горения в этом случае располагается вблизи третьего тигля, почему этот тигель и нагревается за тот же промежуток времени до более высоких температур.
Многотигельные горны имеют вид продолговатой канавы (рис. 5, г) или круглой шахты (рис. 5, д). В первом случае форсунки располагаются с одной стороны, а отвод газов осуществляется с другой. Неравномерность нагрева металла в 12-тигельном горне может достигать 200—250°. Многотигельные горны с круглой шахтой и двумя форсунками дают возможность снизить неравномерность нагрева металла в тиглях до 50—100° при пяти-семи тиглях. Таким образом, наиболее удобными для регулирования, а следовательно, и для получения качественного металла, являются горны однотигельные. Достаточно удовлетворительными можно признать также горны двухтигельные.
В случае необходимости получения высоких температур в тигельном горне на один или два тигля увеличивают число форсунок до двух. В некоторых случаях используют теплоту отходящих газов для подогрева воздуха, идущего для сжигания мазута, применяя рекуператоры различных конструкций. В этом случае нагретый воздух подается в горн для дожигания мазута, но не для распыливания. Вообще говоря, мазут в форсунке не должен нагреваться до температур, при которых начинается его перегонка и коксование, так как в этом случае мазутный канал заполняется коксом и форсунка перестает правильно работать. Температура сопла форсунки не должна превышать 100°.
Продукты горения из тигельных горнов отводятся в дымоход и дымовую трубу. Для возможности регулирования давления в рабочем пространстве горна дымоход снабжается шибером. Таким образом, для регулирования атмосферы, температуры и давления в рабочем пространстве горна имеются; вентиль для подачи мазута, вентиль для подачи воздуха и шибер для регулирования скорости отвода продуктов горения.
У подвижных тигельных горнов (рис. 6), работающих на жидком топливе, тигель закреплен в шахте. Емкость его бывает обычно больше, чем у выемных тиглей, применяемых в стационарных горнах. При плавке в подвижных горнах металл требует большего перегрева, чем в случае стационарных горнов, так как при переливании из тигля подвижного горна в разливочный ковш металл охлаждается. Наклонение подвижного горна осуществляется при помощи передаточного механизма от мотора или от штурвала, при этом цапфы помещаются вблизи носка (желоба) тигля или на линии центра тяжести горна.