Ковачната пещ е основното оборудване във всяка ковашка работилница. Тя приема студени заготовки или пръти и ги изхвърля при точно правилната температура — обикновено 1150-1250°C за коване на стомана — на всеки 30 до 90 секунди, по цял ден, всеки ден. Надеждността и равномерността на температурата не са по избор: пещ, която се отклонява с 30°C от зададената точка, може да съсипе производството за един ден, а пещ, която се повреди, спира пресата или чука и изпраща ковашкия екип у дома.
MONTE INTELLIGENCE доставя газови ковашки пещи — както периодични (с подемна платформа), така и непрекъснати (бутални, с движеща се греда, ротационни) — за ковашки предприятия в Азия и Близкия изток. Тази статия разглежда конструктивните и експлоатационните фактори, които определят производителността на ковашките пещи.
Температурата на коване на стомана е в диапазона на гореща обработка, над температурата на рекристализация, където металът омеква и може да се деформира с по-ниски сили. За средновъглеродни и легирани стомани, температурният диапазон на коване обикновено е 1150-1250°C. Горната граница се определя от температурата на горене - температурата, при която започва топенето на границите на зърната (около 1250-1300°C за много стомани) - и от скоростта на образуване на котлен камък, която се увеличава експоненциално с температурата. Долната граница се определя от необходимата сила на коване и риска от напукване в детайла.
Равномерността на температурата в ковашката пещ определя равномерността на потока на метала по време на коване. Заготовка, която е с температура 1200°C в единия край и 1150°C в другия, ще тече различно в двата края, което потенциално може да причини проблеми с пълненето на матриците, вариации в размерите или напукване в по-студения край. Стандартното изискване за равномерност на температурата в ковашката пещ е от ±14°C (клас 5 съгласно AMS 2750) до ±28°C (клас 6), което е по-хлабаво от изискванията за равномерност на термичната обработка, тъй като последващият процес на коване преразпределя метала и всички малки температурни вариации се осредняват.
Скоростта на нагряване при коване трябва да балансира производителността спрямо риска от напукване от термично напрежение в детайла. Заготовка от инструментална стомана с диаметър 200 mm, нагрята от околната температура със 100°C в минута, може да се напука от термичното напрежение между горещата повърхност и студената сърцевина. Максималната безопасна скорост на нагряване зависи от марката стомана, напречното сечение и началната температура. Високовъглеродните и високолегираните стомани изискват по-бавни скорости на нагряване от обикновените въглеродни стомани. Студените заготовки през зимата (започващи от 0°C) изискват по-бавно нагряване от заготовките, предварително загряти чрез съхранение в топла зона.
Образуването на котлен камък е окисляването на стоманената повърхност по време на нагряване в ковашката пещ. Слоят котлен камък — железен оксид, FeO, Fe3O4, Fe2O3 — представлява загуба на материал (обикновено 1-3% от теглото на заготовката), ускорител на износването на матриците (кокалът е абразивен и износва повърхностите на ковашките матрици по-бързо от чистия метал) и проблем с повърхностната обработка (вграденият котлен камък в повърхността на кована ковашка изисква по-голям припуск за обработка).
Скоростта на образуване на котлен камък е предимно функция на температурата и времето. При 1200°C, заготовка от въглеродна стомана на въздух ще образува приблизително 0,1 мм котлен камък за 15 минути. След 60 минути дебелината на котления камък може да бъде 0,3-0,5 мм. Експоненциалната температурна зависимост означава, че повишаване на температурата на пещта с 50°C може да удвои скоростта на образуване на котлен камък. Това е една от причините, поради които прецизният контрол на температурата има икономическа стойност отвъд икономиите на енергия — той директно намалява загубата на материал от котлен камък.
Работата с редуцираща атмосфера — изгаряне на газа с по-малко от стехиометричното количество въздух, което води до образуване на CO и H2 в продуктите от горенето — може да намали образуването на котлен камък. CO и H2 реагират с железни оксиди, редуцирайки ги обратно до метално желязо. Работата с богато на гориво гориво обаче води до сажди, увеличава емисиите на CO и въвежда опасения за безопасността (горими газове в димоотводната система). Умерено богато на гориво състояние — 5-10% под стехиометричния въздух, често наричано „d"redding flamedd"“ — се използва в някои ковашки пещи за контрол на котления камък, но изисква внимателно регулиране на горелката и наблюдение на димните газове.
Производителността на пещ за непрекъснато коване зависи от нагряваната дължина на пещта, размера на заготовката и необходимото време за нагряване. Времето за нагряване на стоманени заготовки може да се оцени от напречното сечение: приблизително 5-6 минути на 25 mm диаметър за кръгли заготовки, нагрявани в добре разбърквана газова пещ при 1200°C. Заготовка с диаметър 100 mm се нуждае от около 22-25 минути, за да достигне равномерна температура на коване. С дължина на нагряване на пещта от 6 метра и разстояние между заготовките от 200 mm на огнището, пещта побира около 30 заготовки, а при 25 минути на заготовка, производителността е 30 / 25 × 60 = 72 заготовки на час.
Циркулацията на атмосферата в пещта – движението на горещи горивни газове около заготовките – е механизмът за конвективен топлопренос. Естествената конвекция в гореща пещ осигурява известна циркулация, но за равномерно нагряване с висока производителност са необходими рециркулационни вентилатори. Вентилаторите, обикновено монтирани в покрива на пещта или страничните стени, изсмукват горещи газове от камерата на пещта и ги изпускат обратно в камерата с висока скорост, създавайки разбъркана среда, която равномерно нагрява всички повърхности на заготовките.
Ковачните пещи MONTE INTELLIGENCE са проектирани за 24/7 работа със здрава огнеупорна облицовка, промишлени горелки и системи за управление, конфигурирани за термични цикли, изисквани от ковашките операции.
За предложение за ковашка пещ, базирано на вашите производствени изисквания, свържете се с helenxu@cnlymonte.com.
