Кузнечные горны

При ручной ковке для нагрева заготовок, как правило, применяют кузнечные горны, в которых теплота образуется за счет сжигания твердого топлива (угля, кокса), мазута или газа. Кузнечные горны являются простейшими нагревательными устройствами. Несмотря на низкий КПД (до 10 %) и малую производительность, их широко используют для нагрева заготовок при ручной ковке. Горны имеют простую конструкцию, занимают мало места и не требуют сложной аппаратуры для управления. Кроме того, их легко ремонтировать.

По конструкции различают кузнечные горны переносные и стационарные, открытого и закрытого типов, а по роду применяемого топлива — работающие на твердом, газообразном и жидком топливе. Горны закрытого типа имеют специальную камеру, в которой нагревают заготовки; в горнах открытого типа такая камера отсутствует.

Переносной горн

Переносный горн — это легкое небольшое нагревательное устройство открытого типа, работающее на твердом топливе. Его применяют при выполнении ремонтных работ и изготовлении единичных деталей малых размеров вдали от производственных зданий, на строительных площадках и др.

Переносный горн (рис. 1) имеет раму 5, на которой крепятся очаг горения и нагревания 1 и небольшой вентилятор 6, приводимый в действие от маховика 2 через ременную передачу 4. Маховик 2 вращают ножной педалью 3 или рукояткой, либо используют небольшой электродвигатель. Очаг горения выполнен в виде чугунной чаши с отверстиями в дне для прохождения воздуха из вентилятора.

Рис. 1. Переносный кузнечный горн: 1 — очаг, 2 — маховик, 3 — педаль, 4 — ременная передача, 5 — рама, 6 — вентилятор

Стационарный горн

Стационарные горны устанавливают на одном из участков кузнечного цеха либо в отдельном помещении завода или мастерской. Они бывают открытого и закрытого типов.

Стационарные горны открытого типа изготовляют или полностью из кирпича, или из металла и кирпича. На рис. 2 показан стационарный горн открытого типа, изготовленный из строительного кирпича. Рабочая поверхность 4 очага 3 обкладывается огнеупорным шамотным кирпичом. В горне имеются фурмы (сопла) 7 для подачи воздуха в горновой очаг, вертикальный канал 5 для удаления из очага твердых продуктов сгорания (золы и шлака), вытяжной зонт 2 и дымоход 1 для улавливания и отвода дымовых газов. Для охлаждения кузнечного инструмента, выполнения некоторых операций термической обработки и регулирования горения топлива в очаге служит бачок 6 с водой.

Рис. 2. Стационарный горн открытого типа из кирпича: 1 — дымоход, 2 — вытяжной зонт, 3 — очаг, 4 — рабочая поверхность очага, 5 — канал для удаления золы и шлака, б — бачок с водой, 7 — фурма

Более современными и удобными в изготовлении и ремонте являются стационарные горны открытого типа, изготовленные из металла и кирпича (рис. 3). Чугунная горновая чаша 6 с чугунной решеткой 5 и фурма 7 с крышкой 8 крепятся на сварной металлической подставке 9. Воздух от вентилятора подается через фурму в очаг горна по трубопроводу 10 и регулируется заслонкой 11. Топливо (уголь) 4 закладывают на чугунную решетку; при его сгорании основная часть продуктов горения удаляется через внутреннюю трубу 1. Часть дыма улавливается зонтом 3 и удаляется через наружную трубу 2. При прохождении дыма через последнюю внутренняя труба 1 нагревается, при этом тяга в ней увеличивается, что улучшает удаление газов из горна. Твердые продукты сгорания (зола и шлак) накапливаются на дне крышки 8 по мере необходимости ее открывают и очищают от отходов. Для повышения производительности горна иногда на подставке 9 устанавливают два или три очага, а воздух для них подают от одного более мощного вентилятора. Такой горн называют многоместным.

Рис 3 — Стационарный горн открытого типа из металла и кирпича: 1,2 — внутренняя и наружная трубы, 3 — зонт, 4 — топливо, 5 — решетка, 6 — чаша, 7 — фурма, 8 — крышка, 9 — подставка, 10 — трубопровод, 11 — заслонка

Топливо для горна

В качестве топлива для горна целесообразно использовать малосернистый уголь марки К или ПЖ (полужирный) . При этом необходимо учитывать следующие особенности нагрева. Во-первых, при работе на каменном угле, содержащем большое количество серы, последняя при высокой температуре переходит в верхние слои металла нагреваемой заготовки и снижает его механические свойства. Во избежание этого заготовку закладывают в горн только после того, как очаг разгорится, а содержащаяся в угле сера полностью выгорит. Во-вторых, подаваемый из вентилятора воздух не весь усваивается при сгорании топлива и вызывает интенсивное окисление нагреваемого металла (угар в горнах достигает 5 … 8 % за один нагрев) . В-третьих, заготовка в горне нагревается неравномерно, поэтому ее приходится периодически переворачивать и передвигать в очаге, нарушая установившийся процесс горения топлива.