СОВРЕМЕННЫЕ ЦЕМЕНТАЦИОННЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПЕЧИ С КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМОЙ ИМЕЮТ ВЫСОКУЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И НИЗКИЙ РАСХОД ТОПЛИВА

В зависимости от материала требуемой глубины упрочняемого слоя и производительноста применяют одно и двухрядные методические печи. Эти печные установки работают по принципу FIFO. Обрабатываемые детали следует складировать в соответствии с требуемой глубиной цементации и по достижении печью требуемого режима подвергать термообработке целой садкой. Переход к другой глубине цементации требует более или менее полного освобождения печи или использования современных микропроцессорных технологий. В последнем случае печная установка управляется центральным компьютером, который оптимизирует последовательность загрузки. В случае небольших партий с различной глубиной цементации использование двухрядных методических печей облегчает оптимизацию садки.

Загрузка двухрядной печи осуществляется через специальный загрузочный тамбур, расположенный на загрузочном конце методической толкательной печи и используемый как зона нагрева. Время нагрева в обоих процессах примерно 140 мин, но продолжительность циклов нитроцементации и газовой цементации соответственно 7,5 и 14 мин. Продолжительное время нагрева и небольшая масса (в среднем 150 кг) садки обеспечивают равномерность температурного поля и минимальную деформацию.

Последующая однорядная печь может работать как с изотермическим отжигом, так и без него в зависимости от качества стали.

Садочная закалка — упрочнение.

Поскольку улучшение воспроизводимости результатов термообработки зависит не только от печи, но и от закалочного оборудования, это должно приниматься во внимание при оптимальной компоновке садки.

Условия закалки и особенно распределение потока в закалочном баке необходимо приспо^ сабливать к сильно меняющимся садкам. Обычно это осуществляется перемешиванием ванны. В описываемой установке можно реализовать семь различных режимов закалки, варьируя перемешивание масляной ванны (быстрое, медленное, спокойная ванна, с варьируемой задержкой). Оптимизируя садку, требования к дополнительной обработке изделий можно снизить на 25%.

Индивидуальная закалка упрочнение

Дополнительные затраты на механическую обработку большого числа изделий после термообработки, обусловленную деформацией и объемными изменениями, связывают с процессом упрочнения. Затраты существенно меняются в зависимости от требований дополнительной обработки и влияют на конечную стоимость изделия. Для того чтобы снизить стоимость дополнительной обработки, легко деформируемые изделия подвергают упрочняющему обжатию. Эта же технология используется для' упрочнения на оправках в соответствующих закалочных модулях и для упрочнения в специальных упрочняющих машинах. Закалочные модули должны быть сконструированы таким образом, чтобы их можно было интегрировать в полностью автоматизированные термические установки.

Цементация изделий в методических толкательных печах имеет то преимущество, что изделия могут автоматически передаваться в зоны упрочнения упрочняющей машины. Это означает, что для цементации и упрочнения изделие следует нагревать только один ръз* В альтернативных установках для цементации (например, в камерных или ямных печах) имеет место медленное охлаждение и повторный нагрев без декарбюризации (например, в печах с кольцевым подом) перед упрочнением.

Большая часть обрабатываемых изделий изготовлена из цементируемой стали и имеет осесимметричную форму (прямозубые шестерни, конические шестерни, синхронизирующие кольца и т.п.). Ручная выгрузка этих деталей из печи оператором весьма затруднительна и очень трудно поддержать требуемый ритм работы.

Выдача изделий из методической толкательной печи является рутинной операцией. Печная установка состоит из двухрядной подогревательной и цементационной зоны, которая отделена от зон изотермического отжига и упрочнения. В зависимости от типа изделий в садке можно выбрать либо упрочнение садки путем закалки, либо индивидуальное упрочнение деталей в машине упрочняющего обжатия. После процесса упрочнения (закалка в масле или упрочняющее обжатие) детали поступают в блоки мойки и отпуска. Печная установка обеспечивает упрочнение на глубину свыше 1,2 мм при производительности 800 кг/ч. С целью повышения экономичности работы установки был разработан специальный "weekend" метод работы, сочетающийся с прерывистой цементацией. Однорядные зоны изотермического отжига и упрочнения могут быть автоматически разгружены и полностью блокированы от двухрядной зоны цементации. В этом случае наряду с толкателем используют цепной конвейер. Дополнительная садка подается из специального хранилища с помощью подъемника в корзинах (на решетках) в течение выходных дней вплоть до возобновления нормального режима работы. Цементационный слой, образующийся на изделиях в двухрядной зоне подогрева и цементации, замораживается путем быстрого охлаждения до температуры ниже 750 °С. В начале недели печная установка разогревается до рабочей температуры, а время, необходимое для окончания процесса химикотермической обработки, определяется компьютером.

Экономические и качественные аспекты

Замена старых термических установок на . печи нового поколения для газовой цементации и нитроцементации осуществляется с учетом металлургических, энергетических и экономических аспектов. Это высокая производительность и эффективность, — точная воспроизводимость результатов термообработки, снижение оплаты персонала, энергозатрат, стоимости эксплуатации и ремонта, — потерь и дополнительной обработки. Эти требования удовлетворяются в печных установках для газовой цементации фирмы IPSEN. Все установки имеют идентичные теплотехнические и качественные характеристики, необходимые для термообработки массовой продукции. Внешняя геометрия установок сконструирована таким образом, чтобы обеспечить автоматическую загрузку и выгрузку садки без вмешательства человека. Рабочая высота установки 1600 мм была определена параметрами закалочного бака, скоростью потока и требуемой глубиной погружения.

Это позволило снизить расход рабочего газа, организовать сжигание газообразного топлива так, чтобы длина факела не превышала длину садки. Только это позволило снизить расход природного газа до 6 м3/ч в установках с продолжительностью цикла 6 мин. Учитывая только занимаемую установкой площадь и расход газообразного топлива, новые установки дешевле старых на *25%. Дальнейшее удешевление может быть достигнуто путем снижения объема дополнительной обработки изделий.

Специфическая компоновка установок с центральным расположением печи требует только одного оператора для обслуживания установки. В последних разработках загрузка и выгрузка садки может производиться и без оператора с помощью транспортирующей тележки, управляемой центральной распределительной системой. Наличие компьютерной системы и соответствующей кодировки подлежащих термообработке садок позволяет автоматически выбрать печную установку и режим термообработки.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 2, Москва 1994