Оборудование для термической обработки металлов

Металлургические заводы и термические цехи используют большое количество самых разных установок для термической обработки. Устройства отличаются по размерами, производительности, качеству, возможностям и другим характеристикам, о которых пойдет речь в этой статье.

Одними из самых распространенных установок являются шахтные печи. Они лучше всего подходят для выполнения закалки, отжига, отпуска, цементации. Установки отличаются большими размерами и производительностью. В них зачастую обрабатывают цветные металлы, которые не требуют высокой точности технологических параметров и скорости перемещения садки из основной рабочей емкости в место для закалки.

Оборудование для термической обработки металлов

Шахтная печь встречается практически на всех участках термической обработки. Местом их установки является приямник или кессон. Если печь имеет небольшую глубину, то может устанавливаться прямо в полу цеха. В случае превышения допустимой высоты установкой и невозможности выполнять техническое обслуживание, выполняют установку перекрытие, позволяющее делать это.

Шахтная печь, так же как и камерная, может иметь электрический и газовый нагрев. В нах можно обрабатывать заготовку эндогазом, азотом, воздухом, вакуумом, водородом и другими типами атмосфер. Из-за того, что шахтные печи имеют большие габариты, в них зачастую обрабатывают длинномерные стальные детали и узлы, которые имеют крупные габариты. Как правило, в них производят отжиг и нормализацию крупных партий проволоки, профиля или листов.

В шахтных печах имеются коррозионностойкие реторты, которые имеются в других установках крайне редко. Большинство металлургических предприятий применяют сплавы углеродистого типа. При агрессивной обработке деталей в сплав добавляется ниобий. Футеровочным материалом используют кирпич КЛ, ШТЛ, имеющий высокую стойкость к повышенным температурам.

Оборудование для термической обработки металлов

Кирпичная футеровка имеет большой вес, поэтому производители установок все чаще заменяют ее на другие материалы: минеральную вату, МКРР, МКРВ. Минеральная вата имеет небольшой вес, ее легко монтировать и демонтировать, она обладает низкой теплопроводностью и стойкостью к температурным воздействиям. Стоимость минеральной ваты ниже, чем стоимость термостойких кирпичей.

Камерные печи имеют меньшие размеры, чем шахтные, поэтому в них редко обрабатываются детали, превышающие средние размеры. При этом камерные печи могут использоваться для любых видов термической обработки. На промышленных предприятиях можно встретить как отдельные установки термообработки, так и групповые, работающие в составе автоматизированных комплексов.

В состав оборудования для термической обработки металлов комплексов входит:

  • одна или несколько нагревательных печей;
  • закалочный бак с маслом, водой или полимерами;
  • моечная камера;
  • камера отпуска;
  • водяные баки охлаждения;
  • камера обработки холодом.

Камера обработки холодом, включенная в состав установки термической обработки позволяет уменьшить остаточный аустенит, который образуется после закалки. Для эффективной работы автоматизированных комплексов используются специальные погрузочно-разгрузочно рельсовые транспортные системы.

Оборудование для термической обработки стали

Вакуумные печи набирают все большую популярность в различных процессах термической обработки. В них уже активно выполняют отжиг, цементацию, пайку, спекание и другие виды термической обработки. Сплавы, получаемые в данных агрегатах, отличаются высоким качеством, поскольку из них путем создания разряженного пространства извлекаются все нежелательные газовые смеси.

В вакуумных печах оборудования для термической обработки металлов изготавливают:

  • быстрорежущие стали;
  • титановые сплавы;
  • медь;
  • тугоплавкие металлы;
  • конструкционные стали.

Вакуумные печи отличаются высокой точностью технологических параметров. Погрешность температуры в них не может превышать 5 градусов Цельсия. Их активно используют в современных высокотехнологичных линиях термической обработки. В вакуумных печах в качестве закалочной среды может использовать азот, гелий и масло.

Вакуумные линии никогда не комплектуются водяными закалочными баками. Это связано со сложностью выполнения закалки сталей низкоуглеродистого и низколегированного типа. Для увеличения стойкости и обеспечения длительной эксплуатации внутреннюю поверхность выполняют из молибдена.

Для создания нагревательных элементов используют графит, керамику, порошковый материал. В вакуумных печах возможно достижение глубокого вакуума до 0,00005 мбар. Давление в охлаждающей среде может достигать 20 бар, а температура в рабочем пространстве 1300 градусов Цельсия.

Оборудование для термической обработки стали

В качестве рабочей жидкости в системе для охлаждения установки в большинстве случаев применяется вода. Вакуумная печь состоит из вакуумного насоса, рессивара, установки оборотного охлаждения. Все процессы, протекающие в вакуумных печах, имеют степень автоматизации в диапазоне от 0,7 до 0,85.

Вакуумная печь для термической обработки при достижении высокой температуры обезлегирует поверхность. Деталь, прежде чем положить для обработки в вакуумную печь необходимо предварительно помыть, обезжирить, высушить и выполнить предварительный обжиг, если это понадобится. Кроме этого вакуумная печь имеет высокую стоимость.

При этом на сегодняшний день нет установок для термической обработки, которые способны выполнять операции на таком высоком уровне, обеспечивая высокое качество получаемого материала. Изделия в печах не подвергаются короблению, они имеют светлую поверхность, цементация проводится намного быстрее. Вакуумные насосы легко автоматизировать, можно использовать для нанесения покрытий, они экологически чистые, не загрязняют окружающую среду.

Оборудование для термической обработки

Для обработки элементов, имеющих крупные габариты и массу, могут использоваться не только шахтные печи, но и печи с выдвижным подом. В их состав входят краны и кран-балки, с помощью которых осуществляется процесс загрузки и выгрузки. Печи данного типа отличаются тем, что теряют много тепла при выполнении термической обработки.

В печи с выдвижным подом можно проводить аустенизицию, отжиг сварных конструкций и при нагреве материалов для ковки. В последнем случае материалы загружаются и выгружаются с использованием манипулятора или робота.

Рабочее пространство нагревается газовым или электрическим способом. Печи с выдвижным подом зачастую комплектуются вентиляторами, изготовленными из жаростойких сплавов. С их помощью поддерживается равномерный нагрев элементов по всему рабочему объему.

Существует также крупносерийная термическая обработка, для которой используются автоматизированные установки. Их используют предприятия по изготовлению автомобилей, тракторов и других агрегатов. Автоматизированные установки включают в себя множество камерных печей.

Существуют установки, в которых камеры выстраиваются в одну линию, образовывая замкнутый цикл. При использовании таких систем размещение деталей и узлов происходит в специальные емкости. Эти емкости перемещаются по конвейеру, проходя сквозь камеры. В камерах материалы обрабатываются по определенной технологии.

Оборудование для термической обработки

Промышленные предприятия зачастую используют не только однорядные, но и двух-, трехрядные системы. В них используются различные нагревательные и отпускные камеры. Автоматизированные устройства практически не уступают по эффективности вакуумным печам, а порой даже состоят из печей такого типа.

Термический цех – это помещение, в котором может использоваться различное термическое оборудование, в том числе термический пресс. В термических прессах выполняют прокат труб, профиля, сварных конструкций. Современные образцы установок данного типа комплектуются системами контроля геометрии.

Пресс ударного характера используют, чтобы создавать толстостенные трубы. Обычно правка производится достаточно быстро, достаточно одного цикла. При этом производятся контроль геометрии, чтобы продукт имел высокое качество. После обработки прессом необходимо выполнять снятие напряжения. Выполняется это за счет выполнения низкотемпературного отпуска.

Термическая обработка – это сложный технологический процесс, который требует постоянного контроля. Чтобы постоянно контролировать состояние процесса, используется стационарный твердомер Бринелль.