Результат интеллектуальной деятельности: ШАХТНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области электротермического оборудования, а именно к шахтным электрическим печам сопротивления периодического действия для термообработки деталей в контролируемой атмосфере, в том числе к шахтным муфельным печам, и может быть использовано, например, для термической обработки высокоточных тонкостенных деталей из мартенситностареющих сталей.

Известна шахтная электрическая печь сопротивления периодического действия для термообработки деталей в контролируемой атмосфере, содержащая футерованный кожух с нагревателями, муфель с крышкой, садочные корзины с перфорированными стенками из двух секций с кольцевой перегородкой, установленные на штанге с решеткой (Авторское свидетельство SU 1476275, F 27 B 1/00, 09.04.87).

Известная печь позволяет повысить интенсивность нагрева садки и ускорить процесс термообработки, однако не обеспечивает достаточной производительности и эффективности из-за потери контролируемой атмосферы при перегрузке и охлаждении деталей.

Известна шахтная электрическая печь сопротивления периодического действия для нагрева и закалки деталей в воде, выбранная за прототип, содержащая нагревательную камеру и расположенный под ней закалочный бак (ЭЛЕКТРОПЕЧЬ БАШЕННАЯ (ШАХТНАЯ) 6СШО-11.100/6Т, ИНФОРМЭЛЕКТРО 12.02.18-73; Отделение Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики по научно-технической информации и электротехнике (Информэлектро), 1973). Печь содержит установленную на опоре нагревательную камеру, выполненную из футерованного кожуха с расположенными в нем нагревателями и экраном, с крышкой, в которой имеется отверстие для прохода механизма перемещения садки, с трубами для циркуляции среды и донным проемом с задвижкой для загрузки печи.

Известная печь позволяет проводить нагрев и охлаждение деталей только в окислительной среде, на воздухе, что сужает ее область применения.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в повышении производительности печи для термической обработки, расширение области ее применения, снижение себестоимости техпроцесса и повышение удобства эксплуатации.

Для решения этой задачи в шахтной электропечи сопротивления для термической обработки деталей в контролируемой среде, содержащей установленную на опоре нагревательную камеру, выполненную из герметичного кожуха с футеровкой, нагревателями, муфелем и крышкой, в которой имеется отверстие для прохода механизма перемещения садки, с трубками для входа и выхода контролируемой среды, с задвижкой, расположенной под донным проемом муфеля, и расположенную под ней камеру охлаждения, заполненную рабочей средой охлаждения, камера охлаждения выполнена в виде окруженной водяной рубашкой съемной емкости, которая с помощью разъемного соединения герметично соединена через переходное устройство, с донным проемом, а задвижка выполнена герметичной.

Дополнительно, в шахтной электропечи емкость снабжена, по крайней мере, одной трубкой для подачи или отвода среды охлаждения.

Дополнительно, в шахтной электропечи переходное устройство снабжено, по крайней мере, одной трубкой для подачи или отвода контролируемой среды.

Дополнительно, в шахтной электропечи нагреватели разделены по высоте нагревательной камеры на секции с независимым питанием и регулированием.

Дополнительно, в шахтной электропечи камера охлаждения установлена на роликах.

Дополнительно, в шахтной электропечи в качестве контролируемой среды используется инертный газ.

Дополнительно, в шахтной электропечи в качестве среды охлаждения используется инертный газ.

Дополнительно, в шахтной электропечи в качестве инертного газа используется аргон.

Дополнительно, в шахтной электропечи в качестве среды охлаждения используется жидкость.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в обеспечении ускоренного и равномерного охлаждения деталей высокой размерной точности в контролируемой среде, в возможности производить загрузку деталей в нагретую печь без окисления поверхности и практически без потери контролируемой среды, в возможности реализации всех известных видов термической обработки.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен общий вид шахтной печи сопротивления для термической обработки деталей типа "кольцо", продольный разрез.

Печь состоит из установленной на опоре 1 нагревательной камеры в виде герметичного кожуха 2 с расположенными в нем муфелем 3 из жаропрочной стали, футеровки 4, по стенкам которой расположены нихромовые нагреватели 5, крышки 6, обеспечивающей герметичность печи в верхней части, трубок 7 и 8 для подачи и вывода контролируемой среды в рабочее пространство муфеля 3 печи и трубок 9 и 10 для подачи и вывода контролируемой среды в рабочее пространство нагревателей 5. Муфель 3 печи, открытый снизу донным проемом 11, соединен через переходное устройство 12, имеющее задвижку 13, с емкостью для охлаждения 14 деталей 15. Емкость 14 имеет с переходным устройством 12 разъемное соединение 16, что позволяет в процессе работы производить замену одной емкости 14 для охлаждения деталей на другую, при этом состав защитного газа в муфеле 3 печи не изменяется. Емкость 14 для охлаждения деталей 15, например типа "кольцо", выполнена цилиндрической формы и внутри заполнена защитным газом или жидкостью, а снаружи окружена водяной рубашкой 17. Продувку и заполнение емкости 14 средой охлаждения осуществляют с помощью трубок 18 и 19, размещенных в нижней части и верхней части емкости 14 соответственно. Продувку и заполнение переходного устройства 12 контролируемой средой осуществляют с помощью трубок 20 и 21, размещенных в нижней части и верхней части переходного устройства 12 соответственно. Детали 15 типа "кольцо" располагают на стойке, выполненной из стальной тонкостенной трубы 22, закрепленной на основании 23. Для переноса деталей 15 из емкости для охлаждения 14 в нагретый муфель 3 печи и обратно выполнен механизм перемещения 24 стойки, проходящий в отверстие 25 крышки 6. Нагреватели 5 разделены по высоте нагревательной камеры на три секции, имеющие независимое питание и регулирование через устройство 26. Емкость 14 установлена на роликах 27, которые передвигаются по направляющим 28, закрепленным на опоре 1. Направления перемещения контролируемой среды и среды охлаждения показаны на рисунке стрелками.

Шахтная печь сопротивления для термической обработки деталей типа "кольцо" из мартенситностареющей стали работает следующим образом.

Детали 15 располагают на стойке, которую помещают в емкость для охлаждения 14, когда она не присоединена к переходному устройству 12. В емкости для охлаждения 14 с деталями 15 через трубки 18 и 19 заменяют окислительную среду контролируемой средой, защитным газом, например аргоном. Затем емкость для охлаждения 14 перемещают на роликах 27 под переходное устройство 12 и с помощью разъемного соединения 16 герметично соединяют ее с переходным устройством 12. Производят продувку переходного устройства 12 защитным газом с помощью патрубков 20 и 21. После завершения продувки защитным газом, открывают заслонку 13, опускают механизм перемещения 24 и соединяют его со стойкой с деталями 15, поднимают стойку из емкости для охлаждения 14 посредством механизма перемещения 24 в нагретое до требуемой температуры рабочее пространство муфеля 3 печи, предварительно заполненное контролируемой средой. Перемещение механизма 24 производится через отверстие 25, выполненное в крышке 6 печи. Задвижка 13 герметично закрывается, рабочее пространство муфеля 3 и переходного устройства 12 разделены.

После нагрева и технологической выдержки деталей 15 задвижку 13 открывают и детали перемещают в съемную емкость 14 для охлаждения, отсоединяют и поднимают механизм 24, закрывают задвижку 13. Затем емкость 14 отсоединяют от переходного устройства 12, одновременно подают защитный газ через трубку 18 и выводят его через трубку 19. Перемещают емкость 14 на роликах 27 из-под переходного устройства 12. Герметично закрывают емкость 14 крышкой, имеющей отверстие для выхода защитного газа, и охлаждают детали 15 до заданной температуры, поддерживая в емкости 14 избыточное давление. После окончания охлаждения стойку с деталями 15 вынимают из емкости для охлаждения 14. Такой порядок перемещения деталей при термической обработке реализован в случае, когда рабочей средой охлаждения является газ.

При использовании для охлаждения жидких сред, загрузка деталей в рабочее пространство муфеля 3 печи может производиться дополнительно через крышку 6 печи.