ЭЛЕКТРОПЕЧЬ "ПРЭТТИ" Российский патент 2000 года по МПК F27B3/08 C21D9/00 

Настоящее изобретение относится к области нагревательного термического оборудования и может быть использовано для низкотемпературного нагрева при отпуске широкой номенклатуры заготовок и деталей.

В настоящее время в машиностроении используется очень широкая номенклатура заготовок, деталей и узлов, подвергающихся различным видам термической обработки. Это соответствующим образом предопределяет большой перечень существующего нагревательного термического оборудования (см. М.А.Тылкин. "Справочник термиста ремонтной службы", М. , Металлургия, 1981, с. 370 - 382), различающихся по конструктивным особенностям (камерные нагревательные со стационарным и выдвижным подом, шахтные, муфельные, очковые, тигельные, печи-ванны и др. ), по источнику тепловой энергии (электрические, газовые, мазутные, на твердом топливе), по температуре (низкотемпературные, среднетемпературные, высокотемпературные), по технологическим признакам (универсальные для отжига, нормализации, закалки и высокого отпуска; цементационные и для азотирования, печи специального назначения для однотипных деталей).

Выбор вида оборудования определяется номенклатурой изделий, технологическими требованиями, экономической эффективностью, экологической чистотой и санитарными условиями труда.

В цехах машиностроительного производства наиболее широко применяются универсальные камерные электрические печи сопротивления со стационарным подом, а также специализированные печи. Особое место в этом ряду занимают низкотемпературные отпускные электропечи, работающие в температурном интервале 120-650^oC.

Известна печь с выдвижным подом (см. а.с. N 1200106, МКИ F 27 B 3/06, опубл. 23.12.85 г.), содержащая футерованный каркас, заслонку, направляющую пода, выполненную в виде цепи с направляющими звездочками и шарнирно соединена с приводом.

Недостатком печей с выдвижным подом является возможность использования их преимущественно для отжига крупногабаритных деталей и не допускает использования ее при низкотемпературных нагревах в процессе отпуска после закалки, т. к. не обеспечивает рециркуляции среды и равномерности распределения температуры по объему печи.

Известна также специализированная толкательная печь (см. Л.А. Михайлов и др. "Повышение технологических возможностей промышленной толкательной печи газовой цементации", МиТОМ,1989, N 4, с. 55 - 58), содержащая металлический корпус, внутреннюю футеровку из огнеупорного кирпича, литые из жаропрочного сплава направляющие и поддоны для загрузки деталей, механизм толкания поддонов и систему газогорелочных устройств для нагрева.

Недостатком такой печи является ее узкая специализация и возможность использования преимущественно для химико-термической обработки, большой расход тепловой энергии на нагрев технологических поддонов, сравнимых по массе с полезной загрузкой, отсутствие возможностей обеспечения равномерности нагрева при низкотемпературном отпуске.

Известна другая нагревательная печь непрерывного действия с циркулирующими тележками (см. заявку Японии N 60-24290, МКИ F 27 B 9/26; C 21 D 1/00; B 21 J 17/00, опубл. 15.06.85 г.), содержащая внутреннюю перегородку, вытянутую вдоль печи в центре (по ширине печи), соединяющую оба торца печи, при этом несколько тележек взаимно связанных друг с другом перемещаются по кольцу, а загрузочное окно находится с одной стороны в боковой продольной стенке печи; в другой боковой продольной выполнено окно для выталкивания, расположенное напротив загрузочного.

Недостатком такой печи является наличие большого количества подвижных элементов (тележки), большие тепловые потери, уносимые с оснасткой при разгрузке, а также возможность термообработки ограниченной номенклатуры деталей, определяемых размерами тележек, и практическая невозможность термической обработки.

Известна также печь для термической обработки листов (см. патент США N 4135906, НКИ 65/348 (МКИ C 03 B 25/04), опубл. 23.01.79 г.), в которой в подвешенном состоянии лист перемещается через рабочее пространство печи с помощью троллея, проходящего через входное и выходное щелевые отверстия, расположенные на противоположных стенках и закрываемые заслонками и воздушной завесой, создающими барьер избыточного давления и исключающими выбивание горячих газов из печи.

Недостатком такой печи является сложность подвешивания листов в печи, обеспечение условий уменьшения их провисания и коробления, низкая стойкость при высоких температурах оснастки для подвешивания и перемещения листов, ограниченные возможности использования печи только для нагрева листов определенного размера, сложность манипуляций по перемещению нагретых листов с подвески на охлаждение, а также невозможность обеспечения равномерности нагрева при низкотемпературных нагревах, т.е. при отпуске после закалки.

Известна электропечь для термической обработки изделий (а.с. СССР N 703739, МКИ F 27 В 9/06, F 27 D 7/00, опубл. 15.12.79 г.), содержащая футерованную камеру с вентилятором и уклонными аппаратами с выходным патрубком, направленным на изделия, что обеспечивает достижения равномерного нагрева изделий при низкотемпературном отпуске.

Недостатком печи является сложность механизации работ и невозможность использования для термообработки листов.

Известна также шахтная нагревательная электропечь сопротивления (см.В.И. Миткалинный, В.А.Кривандин и др. "Металлические печи". Атлас. "Металлургия, 1987 г., с. 272-273) содержащая футерованную шахтную цилиндрическую камеру с вентилятором в данной части и крышку с уплотнением песочным затвором и обеспечивающая равномерный нагрев при низких температурах.

Недостатком такой печи является малый объем рабочего пространства и невозможность использования для термообработки листов вследствие необходимости применения сложной оснастки.

В качестве прототипа выбрана электропечь для термообработки (а.с. N 708125, МКИ F 27 B 3/22, F 27 D 7/04, опубл. 10.01.80 г.), содержащая камеру нагрева с расположенным в ней вентилятором, нагревателями и воздуховодами с жалюзи и экранами, расположенными с зазором относительно друг друга и воздуховодами.

Прототип обеспечивает равномерность нагрева при низких температурах, соответствующих отпуску после закалки, но исключает возможность эффективной механизации работ и использования для отпуска листов после закалки.

Таким образом, общими недостатками аналогов и прототипа является ограниченная возможность механизации работ, невозможность использования печи для отпуска листовых материалов, обеспечение равномерности нагрева при низкой температуре (≤ 650^oC).

Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции электрической печи, лишенной приведенных выше недостатков.

Задача достигается тем, что рабочее пространство печи выполнено в виде футерованных камеры и крышки с разъемом их в вертикальной плоскости, при этом на стенках камеры и крышки изнутри установлены раздельные самостоятельные нагреватели сопротивления, закрытые плоскими экранами, обеспечивающими системой вентиляции организацию направленного перемещения газовой среды и равномерный нагрев изделий, в т.ч. крупногабаритных листов размером в плоскости до 1200х2500 мм, а изделия в рабочем пространстве печи размещаются на одноколейной проходной механизированной тележке.

Автору неизвестны технические решения с указанными в формуле изобретения признаками, направленными на достижение той же цели, что и в заявляемом в качестве изобретения объекте, поэтому предлагаемое техническое решение отвечает критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг. 1 и 2), на которых показано устройство электропечи "ПРЭТТИ".

Фиг. 1. Поперечное сечение электропечи "ПРЭТТИ":
1 - нижняя рама камеры; 2 - нижняя рама крышки; 3 - вертикальные стойки рам; 4 - верхняя рама крышки; 5 - верхняя рама камеры; 6 - продольный брус печи; 7 - косынка; 8 - щека ролика печи; 9 - ролик печи; 10 - уплотнительный узел; 11 - "нож" уплотнительного узла; 12 - теплоизолирующая футеровка; 13 - теплоизолирующая футеровка камеры; 14 - обшивка кожухов; 15 - нагреватели электросопротивления; 17-18 - экраны; 19 - диффузор верхний; 20 - отражатель верхний; 21 - отражатель нижний; 22 - крыльчатка вентилятора; 23 - приводной шкив вентилятора; 24 - электродвигатель; 25 - легковесная теплоизоляция; 26 - направляющие для передвижения камеры и крышки печи; 27 - изделия (нагреваемые); 28 - грузовая площадка; 29 - колонны грузовой тележки; 30 - ролик тележки нижний; 31 - направляющая тележки нижняя; 32 - ролик тележки верхний; 33 - направляющая тележки верхняя; 34 - колонны путей; 35 - фундамент; 36 - кронштейн; 37 - преимущественное направление теплового потока.

Фиг. 2. Продольный разрез электропечи "ПРЭТТИ": 38 - брус продольной связи; 39 - щека ролика грузовой тележки.

Электропечь "ПРЭТТИ" (фиг. 1 и 2) состоит из 3 основных узлов - футерованных теплоизолирующими материалами камеры и крышки, грузовой тележки, выполненных в виде сварных конструкций и поэлементно содержащих нижнюю раму камеры 1, нижнюю раму крышки 2, вертикальные стойки рам 3, верхнюю раму крышки 4, верхнюю раму камеры 5, продольный брус печи 6, косынки 7, щеки роликов печи 8, ролики печи 9, уплотнительный узел 10, "нож" уплотнительного узла 11, теплоизолирующую футеровку крышки 12, теплоизолирующую футеровку камеры 13, обшивку кожухов 14, электронагреватели сопротивления, тепловые экраны 17 и 18, диффузоры верхние 19, отражатели теплового потока верхние 20 и нижние 21, крыльчатки вентиляторов 22 с приводными шкивами 23 и электронагревателем 24, легковесную теплоизоляцию 25, направляющие для передвижения камеры и крышки печи 26, изделия (нагреваемые) 27, грузовую площадку 28, колонны грузовой тележки 29, ролики грузовой тележки нижние 30 и верхние 32, направляющие грузовой тележки нижние 31 и верхние 33, колонны путей грузовой тележки 34, установленные на фундаментах 35, кронштейны 36, брусы продольной связи 38, щеки роликов грузовых тележек 39.

Электропечь "ПРЭТТИ" работает следующим образом.

Электропечь в закрытом состоянии (фиг. 1), имеющая раздельные самостоятельные системы электронагревателей сопротивления 15 (на крышке) и 16 (на камере) подключается к электропитанию 380 В и разогревается до требуемой температуры режима термообработки, включается электродвигатель 24, который через шкивы 23 приводит в движение крыльчатки вентиляторов 22, создающие направленный тепловой поток 37 атмосферы в печи за счет конструктивного расположения диффузоров 19, отражателей 20 и 21, экранов 17 и 18 и обеспечивающие равномерную температуру по объему рабочего пространства. После подогрева печи до требуемой температуры печь отключается и камера и крышка печи, установленная через щеки 8 на роликах 9, и перемещающиеся по нижним направляющим 26, раздвигаются, и грузовая тележка (на грузовой площадке 28 которой устанавливают изделия 27, подлежащие термической обработке), включающая три вертикальных колонны 29, передвигающиеся на нижних роликах 30 по нижним направляющим 31 и удерживаемые в вертикальном положении верхними роликами 32, передвигающимися в обойме продольных верхних направляющих 33, закрепленных кронштейнами 36 на колоннах 34, установленных на фундаментах 35, перемещается из положения II (или III) внутрь печи в положение I, и камера и крышка печи сдвигаются, и печь включается на режим.

После завершения режима нагрева печь отключается и грузовая тележка с нагретым изделием 27 выкатывается на охлаждение из печи из положения I в положение III (или II), а на ее место в печь (в положение I) задвигается вторая тележка, расположенная на противоположной стороне печи (фиг. 2), и печь включается для выполнения следующего режима. Механизация передвижения грузовой тележки обеспечивает одновременное выполнение процесса загрузки и разгрузки печи, исключая охлаждение рабочего пространства печи.

Таким образом, предлагаемая электропечь "ПРЭТТИ" обладает новизной конструктивного решения и обеспечивает:
- повышение интенсификации процесса нагрева при одновременном снижении удельного расхода электроэнергии;
- повышение равномерности нагрева и соответственно, качества термической обработки изделий;
- расширение возможностей механизации процессов термической обработки и снижение затрат ручного труда;
- повышение ремонтоспособности;
- улучшение санитарных условий производственного процесса термообработки деталей и ремонта печи.

На основании вышеизложенного предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом обеспечивает достижение положительного эффекта и обладает критерием "положительный эффект".

Использование предлагаемого технического решения не требует дополнительного переоборудования предприятий.

Первое промышленное опробование предлагаемого технического решения электропечи "ПРЭТТИ" было проведено в 1996 году на заводе АО "ТОМЕЗ" (г. Тосно).

Изобретение относится к области нагревательного термического оборудования и может быть использовано для низкотемпературного нагрева при отпуске широкой номенклатуры заготовок и деталей. Техническим результатом изобретения является обеспечение равномерности нагрева изделий, эффективность механизации работ. Электропечь "ПРЭТТИ" содержит футерованную теплоизолирующими материалами камеру нагрева, электронагреватели, вентилятор, воздуховоды, экраны и крышку, причем камера и крышка выполнены с разъемом в вертикальной плоскости и снабжены раздельными самостоятельными электронагревателями сопротивления, отдельными плоскими экранами, а обрабатываемые изделия размещаются в рабочем пространстве печи на одноколейной проходной тележке. 2 ил.

Электропечь, содержащая футерованную теплоизоляцией камеру с рабочим пространством и расположенными в нем вентилятором, электронагревателями, воздуховодами и экранами, отличающаяся тем, что электропечь снабжена крышкой и подвижными роликовыми рамами, при этом крышка и камера выполнены с разъемом в вертикальной плоскости и установлены каждая на своей раме, обеспечивающей их перемещение в горизонтальной плоскости, электронагреватели размещены на внутренних стенках камеры и крышки и отделены от рабочего пространства экранами, образующими воздуховоды, а для размещения обрабатываемых изделий в рабочем пространстве печи имеется одноколейная тележка, имеющая возможность перемещения в направлении продольной оси вертикальной плоскости разъема электропечи.