4.1. Кузнечные горны

Кузнечные горны являются простейшим оборудованием для нагревания металла. Они применяются во всех кузницах на машиностроительных предприятиях. В зависимости от назначения, конструктивных особенностей и вида топлива горны разделяются на стационарные и переносные, открытые и закрытые, одноогневые и многоогневые, для работы на твердом, жидком и газообразном топливе. В кузницах наиболее часто применяют стационарные горны открытого типа, изготовленные самими кузнецами или рабочими ремонтных мастерских из металла, а иногда из кирпича. Чаще горны делают одно-огневыми, а двухогневые и многоогневые используют, когда в одной кузнице работают несколько кузнецов. Практически сколько кузниц, столько и горнов со своими конструктивными особенностями. Это зависит от имеющегося в наличии металла, из которых делают горн, места для установки и других факторов. Однако, в принципе, все горны имеют одни и те же элементы, определяемые их назначением.

Воздух, требующийся для горения топлива, практически всегда подается к очагам горения топлива осевыми или центробежными серийными вентиляторами, установленными с наружной стороны стены на улице. К очагам горения топлива воздух поступает по металлическим трубам. Сведения о подаче воздуха к очагам горения топлива мехами имеются в работе (121.

Стационарный одноогневой металлический горн открытого типа (рис. 4.1, а) состоит из рамы, сваренной из уголков / и 3 с размерами в сечении 60х60 мм. Лист 8 толщиной 6 мм уложен в раму и выполняет функцию стола. В этом листе имеется отверстие 400х400 мм, в которое

Рис. 4.1. Стационарный металлический кузнечный горн

устанавливается фурма 2 с горновым гнездом, состоящая из уголков 9 сечением 40х40 мм, трубы 15 диаметром 150 и длиной 250 мм, предназначенной для приема воздуха и сбора золы, листа 17, соединяющего уголки с трубой 15, и заглушки 16, которая выполнена из алюминиевого листа и удерживается в трубе 15 за счет трения и предназначена для сбора золы и герметизации воздушной струи. Колосник 10 сделан из листовой стали толщиной 20 мм. В нем просверлено 13 отверстий диамег ром 8мм. К раме приварены вешалки 4 для клещей.. Зонт 6 имеет козырек 5 и вытяжную трубу 7, которые выполнены из листовой стали толщиной 2 мм. Воздух от вентилятора поступает в фурму по трубе //. Подача воздуха регулируется конусом 12 через ручку 14, конец которой поддерживается скобой 13. В горновое гнездо засыпается и поджигается уголь, образуется очаг горения топлива. При этом зола просыпается через отверстие в колоснике и задерживается на заглушке. При заполнении трубы колрсник снимают, заглушку выбивают сверху и удаляют W,

Рис. 4.2. Стационарный кирпичный кузнечный горн

Рис. 4.3. Перекосной кузнечный юрн

Размеры горна, показанные на рис. 4.1, а, можно изменить при изготовлении в зависимости от площади, отведенной для него, и габаритов нагреваемых заготовок, например, при нагреве шины для колеса конной телеги. Размер Н (рис. 4.1, б) должен быть больше диаметра шины. По размерам, показанным на рис. 4.1, б, можно определить минимальную длину (ширину) зонта L =-- / + 2 (200 + Я).

Стационарный одксогневой горн открытого типа из кирпича (рис. 4.2) состоит из кирпичной кладки 6, выполненной в виде стола с горновым гнездом 4 для разведения огня. Воздух к горновому гнезду подается от вентилятора через сопло /. Над очагом горна установлен зонт 3, соединенный с дымоходом 2. В столе горна имеется углубление 5 для установки бака с водой, в котором охлаждают инструмент и используют для закалки мелких поковок. В арке 7 горна можно хранить не находящийся в постоянном пользовании различный инструмент.

Наиболее полные сведения о стационарных горнах имеются в работе [121.

Переносной горн открытого типа (рис. 4.3) работает на твердом топливе и применяется для изготовления небольших поковок (деталей) при выполнении ремонтных работ вдали от производственных зданий, на полях, строительных площадках и др. Он состоит из металлического столика 2, на котором закреплен вентилятор 3,

приводимый в движение педчлью 7 через кривошипно-щатунный механизм 6, шкив 5 и ремень /. Вентилятором воздух подается в горновое гнездо 4, которое имеет небольшие отверстия для разделения воздушного потока на струи. Вращение вентиляторной крыльчатки можно также осуществлять рукояткой (вместо педали) или небольшим электродвигателем. Сведения о других типах пере-iio-"'i!)ix горнов имеются в работе 1121.

Горнам открытого типа, работающим на твердом топ-лике, присущи следующие основные недостатки. Соприкосновение нагреваемого металла с вдуваемым в очаг горения воздухом приводит к более интенсивному процессу угара металла и увеличивает его до 8%. Металл может неравномерно прогреваться. Уголь не полностью сюраег, час;ь его выбрасывается вместе с золой. Кроме тою, мелкиь частицы уносятся из очага горения под зонт и далее в атмосферу. В атмос4;еру же рассеивается часть теплоты. Поэтому коэффициент полезного действия открытых горйов очень небольшой, а расход топлива достигает 150°о от массы нагреваемого металла.

Однако, несмотря на эти недостатки, в кузницах в подавляющем большинстве применяют открытые горны, работающие на твердом топливе (угле) благодаря следующим преимуществам. Они просты по конструкции, занимают мало места, дешевые и могут быть изготовлены самими кузнецами. Их легко ремонтировать, так как изнашиваются только детали фурмы (см. рис. 4.1, а). Они универсальны, гак как позволяют нагревать не только мелкие заготовки, но и любое место длинных заготовок с небольшими сечениями, которые не всегда можно нагреть в закрытых горнах и в печах.

Стационарные горны закрытого типа, работающие на твердом топлиье 1231, имеют достаточно высокий коэффициент полезного действия. Их применяют для нагрева мелких заготовок, концов заготовок резцов державок и других заготовок на детали массового производства. Поэтому в кузницах их практически не применяют.

Горн, работающий на жидком топливе, представляет собой компактное нагревательное устройство, состоящее из камеры нагрева / с крышкой 14 (рис. 4.4) и камеры сгорания 3, называемой также топочной камерой. Обе камеры изготовляют сваркой из листовой стали и выкладывают изну1ри огнеупорным материалом //. Воздух для поддержания горения топлива подается в топочную ка-

Рис. 4.4. Горн, работающий на жидком топливе

меру из воздухопровода 10 через конусный наконечник 9 с отверстиями 12 и 13 на торце и в нижней части его. Мазут или нефть через воронку 6 и трубку 7 поступает в камеру 8, ограниченную козырьком 5, а затем стекает по наклонной поверхности наконечника -9, попадает в топочную камеру, где подхватывается струями воздуха, распыляется и сгорает. Для розжига смеси топлива с воздухом в топочной камере имеется окно 4, плотно закрывающееся крышкой. Газообразные продукты, образовавшиеся в результате горения, имеют температуру 1350 ... 1400 °С. Они поступают в камеру нагрева через канал 2 и нагревают заготовки, уложенные в этой камере. В таком горне в качестве топлива чаще всего используется мазут, так как он дешевле нефти и не уступает ей по теплотворной способности. Продукты горения через зонт 15 и трубу 16 отводятся в атмосферу.

Горн на жидком топливе разжигают постепенно. В окно 4 вводят горящий факел и, медленно открывая заслонку на воздухопроводе, подают слабую струю воздуха, а за-, тем небольшое количество мазута. По мере разогрева топочной камеры подачу воздуха и мазута постепенно увеличивают и разогревают горн до требуемой темпера-

туры. Количество подаваемого воздуха и мазута должно быть таким, чтобы было хорошее распыление мазута и перемешивание его с воздухом.