Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 0

Факультеты и кафедры

Классификация горнов

Перед тем как сделать кузнечный горн, необходимо ознакомиться с их классификацией, чтобы подобрать наиболее подходящий вариант конструкции. Классификация осуществляется по следующим критериям:

  • по виду применяемого топлива;
  • по типу конструкции;
  • по размеру пода.

Виды горнов по типу применяемого топлива

По типу используемого топлива горны подразделяются на следующие виды:

  • газовые;
  • твердотопливные;
  • на жидком топливе.

Кузнечный горн твердотопливный

Газовые горны имеют наиболее простую конструкцию, дешевы в ремонте и обслуживании. Они отличаются минимальным весом, что позволяет их изготавливать переносными или компактными.

Твердотопливные горны отличаются возможностью получения максимально высоких температур нагрева, относительно невысокой стоимостью стройматериалов для возведения и неприхотливостью в эксплуатации. Для их растопки допустимо использование следующих видов топлива:

  • карбон или кокс, отличающийся высокой стоимостью и повышенной эффективностью (до 5 раз расход меньше, чем угля), в нём нет посторонних примесей, воспламеняется при температуре выше +450°С;
  • каменный уголь, наиболее распространённое и эффективное топливо, при горении выделяет коксовый газ, поэтому при растопке необходимо ждать пока он весь выветрится, подходит для ковки различных декоративных элементов или деталей среднего качества;
  • древесный уголь, имеет минимальную температуру возгорания, по сравнению с другими видами топлива, но быстро выгорает, отличается повышенным расходом, поэтому его эффективно использовать для растопки.

В качестве жидкого топлива допустимо использовать солярку, мазут или отработанное масло

При этом важно его предварительно очищать, так как наличие примесей станет причиной нестабильного пламени и выбросами в атмосферу вредных соединений

Это также является причиной сложности обслуживания оборудования по причине его частых засоров.

Классификация по конструктивным особенностям

Самодельный кузнечный горн по конструктивным особенностям может быть классифицирован следующим образом:

  • по способу установки: переносной или стационарный;
  • по конструкции топочной камеры: закрытого или открытого типа;
  • по размещению наддува: с боковым или центральным соплом.

Виды горнов по размерам пода

По размерам пода горны бывают: малые, средние и крупные. Они определяются эффективностью работы установки и полностью зависят от интенсивности расхода топлива и режимов эксплуатации топливной камеры. Оптимальная эффективность скорости расхода топлива составляет от 1 до 1,5 м/с.

Производительность горна прямо пропорциональна величине напряжённости и площади пода. При этом минимальная напряжённость считается в пределах от 100 до 150 кг/м2·ч. Значения вне этого диапазона являются экономически невыгодными.

Горны, работающие на угле

Конструкция нагревательного устройства рассматриваемого типа включает в себя:

  1. Свод и боковые стенки
    , которые выкладываются из огнеупорного кирпича (шамота или динаса).
  2. Горновое гнездо
    , образуемое верхней поверхностью свода, где и нагреваются заготовки.
  3. Зонт
    , снабжаемый откидными шторками
    , и призванный улучшать естественную тягу в рабочем пространстве.
  4. Заднюю стенку (брандмауэр)
    , в которой предусматриваются отверстия для подачи исходного воздуха
    .
  5. Воздушный кран
    , предназначенный для включения подачи воздуха к горновому гнезду.
  6. Защитный короб
    из жаропрочной стали, который соединяет между собой входную полость у крана подачи воздуха с горновым гнездом.
  7. Закалочную ёмкость
    (она может быть стальной или кирпичной), предназначенную для охлаждения заготовок при их термообработке или для охлаждения самого горнового гнезда от перегрева и последующего образования температурных трещин.
  8. Дымохода
    , через который производится удаление продуктов сгорания топлива.
  9. Емкостей под хранение угля
    и различного кузнечного инструмента.

Принципиальная схема работы кузнечного горна

Твёрдотопливный кузнечный горн – довольно капризное нагревательное устройство, и его разогрев требует от кузнеца определённого практического опыта. Особенно трудно разжечь горн, который продолжительное время не эксплуатировался, а также, если внешние температуры и давление воздуха – достаточно низкие. Каменный уголь
, который используется в таких горнах, должен соответствовать требованиям ГОСТ 8180
.

Подготовка горна к нагреву металла
производится в следующей последовательности:

  • Их горнового гнезда удаляются шлаки
    , остатки кованого металла, зола и окалина (это следует выполнять даже тогда, когда после окончания работ поверхность была тщательно очищена);
  • Дымоходы и воздухоподводящие каналы продуваются сжатым воздухом
    (для небольших по размерам кузнечных горнов можно использовать пылесос);
  • На поверхность горнового гнезда насыпается небольшой слой угля
    , при этом отверстие защитного короба не должно полностью перекрываться;
  • Сверху на уголь помещают ветошь
    , смоченную в легковоспламеняющейся жидкости или древесные опилки;
  • После розжига
    , когда горение становится устойчивым, добавляют следующую порцию угля
    (фракция может иметь повышенную, по сравнению с исходной, крупность);
  • Открывается кран подачи воздуха
    , и устанавливается в среднем положении;
  • По мере прогорания интенсивность дутья постепенно увеличивают
    .

Необходимое качество прогрева заготовки под ковку в открытом горне обеспечивается формированием поверхностной корки
, которая образуется при горении топлива.

Внутри корки – всегда более высокая температура, поэтому заготовку помещают внутрь, а сверху закрывают очередной дозой угля. Верхнюю поверхность корки стараются при этом не разрушить, поскольку в противном случае нагрев будет медленнее, а угар металла и окалинообразование возрастут. Иногда, для ослабления процессов науглероживания металла корку сбрызгивают водой.

В открытых горнах наименее интенсивный нагрев металла происходит на периферии горнового гнезда, поэтому свежий уголь подсыпают именно по периметру нагреваемой заготовки
. Если слой корки становится слишком толстым (более 5…10 мм), его ломают, т.к. в этом случае теплопроводность к заготовке уменьшается.

Заготовку во время нагрева периодически поворачивают
, чтобы обеспечить всем её частям одинаковые условия нагрева. Пламя при горении угля должно иметь равномерный цвет при минимуме копоти.

Цвета нагретой стали
при различных температурах таковы:

  • Цвета тёмной вишни – 700…750 0 С;
  • Вишнёво-красный – 750…800 0 С;
  • Красный – 800…850 0 С;
  • Светло-красный – 850…900 0 С;
  • Оранжевый – 900…1050 0 С;
  • Тёмно-жёлтый – 1050…1150 0 С;
  • Светло-жёлтый – 1150…1250 0 С.

Перегрев металла выше указанных температур недопустим.
Перегретый металл характеризуется крупнозернистой структурой, которая хуже поддаётся ковке, особенно при формообразовании сложных кованых элементов.

Виды кузнечных горнов

На сегодняшний день кузнечное дело настолько развито в промышленной и в частной сфере, что существует множество видов кузнечных горнов, приспособленных для тех или иных условий ковки и выдающих необходимый результат работы.

В зависимости от установки горны бывают стационарными и переносными, стационарные горны устанавливаются в кузнечном цеху и не подлежат дальнейшей транспортировке. Благодаря специфике своей конструкции такие горны могут иметь как открытую, так и закрытую форму. В свою очередь, переносные горны могут быть только открытыми.

Конструкция переносного горна

Педальный привод служит для подачи воздуха в горн.

Этот тип горна удобен в случае, если необходимо создать единичную деталь непосредственно на месте ремонта или даже в полевых условиях. Переносные горны зачастую разборные, дальнейшая эксплуатация переносного горна удобна независимо от места его создания. Недостатком переносной модели является его малая производительность, он не подойдет для выполнения масштабных работ и ковки больших изделий.

Переносные горны часто изготавливают вручную, потому их конструкция возможна разнообразная, а ее нюансы зависят от фантазии мастера и подручных средств. По большому счету переносной горн представляется собой металлический стол с кладкой из огнеупорного кирпича. Неотъемлемой его частью является фурма. Для поддержания горения топлива используется принудительная подача воздуха, она может производиться при помощи механических устройств, таких как ручные или ножные меха, или при помощи вентилятора и т.д.

Конструкция стационарного горна

Конструкция кузнечного стационарного горна: а – столешница; б – очаг; в, г – внутренняя и наружная трубы; д – зонт; е – чугунная колосниковая решетка; ж – фурма; з – шлакосборник; и – трубопровод с заслонкой.

Стационарный горн в основном строится в центральной части задней стены цеха. Параметры стационарного горна зависят от роста и других особенностей кузнеца. Среднестатистические параметры горна варьируются в таких диапазонах:

  • высота лежанки — 700-800 мм;
  • ширина и длина стола 1 (1,5)-1,5 (2) м.

Основной деталью такого горна является постамент, он может быть цельнолитым металлическим или сваренным. Иногда его изготавливают не из металла, а из огнеупорного кирпича, камня или железобетона. Внутренние стенки горна выкладывают огнеупорными материалами, так как температура внутри него внушительная. Внешняя облицовка может быть выполнена из древесных материалов, кирпича или камней.

Центральный очаг может быть круглой или квадратной форм. Его параметры зависят от целевого назначения горна и от размеров изготавливаемых изделий. Также от целевой продукции зависит то, будет горн открытым или закрытым. Так, горны открытых типов больше подходят для художественной ковки, это позволяет кузнецу нагревать изделия любых форм.

Конструкция чугунной колосниковой решетки для горна.

Для поддержания процесса горения и достижения необходимой температуры в горновом очаге на его дне оставляют отверстие, которое обеспечивает подачу воздуха. Решетки, которыми эти отверстия покрывают, создают необходимый кузнецу вид пламени. Этот момент особенно важен для художественной ковки. Задачей фурмы в горне является равномерное распределение воздуха по очагу и сбор отходов горения.

В результате горения образовываются не только тяжелые отходы, которые оседают вниз, но и летучие. Для вывода дыма и газовых образований используется такая деталь горна, как зонт. Зонты изготовляют как из металлической основы, так и из кирпичной. Металлический зонт прост в установке и не требует дополнительных опор, однако при воздействии на него высоких температур быстро прогорает и практически не поддается ремонту. В свою очередь, кирпичный зонт более надежный и долговечный, но из-за своей тяжести требует предусмотрительной установки и дополнительной поддержки.

Для принудительной подачи воздуха в стационарный горн используют вентиляторы или компрессоры, в классическом варианте горна для этой цели применяются меха.

Камера горна

Для начала разберемся, как будет выглядеть горн. Я наглядно расположил все кирпичи так, как они будут в готовом горне. Дутье будет боковым. Кислород будет пригоняться в камеру горна по железной трубке. Ее с одной стороны нужно подпилить под 45 градусов, хотя я этого так и не сделал. Вставляем ее в камеру тоже под углом. На фотографиях изображено как будем класть кирпичи вместе с глиной.

Приготовим глину

Ее я замешивал в ведре на девять литров. Смешиваем глину и песок в пропорции 1:1. Далее добавляем чистую воду. Замешиваем глину до следующего состояния. Нужно скатать небольшой шарик, положить его на одну ладошку, а второй начать его придавливать. Трещины должны появляться, когда сжали его наполовину

По консистенции он должен напоминать.… Ну не важно, что. Далее обильно смазываем глиной все места соединений кирпичей между собой, всю внутреннюю и внешнюю части

Так тепло будет долго сохраняться в камере. Хорошо смазываем глиной место соединений железной трубы с кирпичами. Кирпич, который служит задней стенкой можно оставить не прикрепленным. Так его можно будет отодвигать, и работать с длинными заготовками. Из верхних кирпичей я прикрепил глиной только крайний. Так горн можно будет использовать и открытым, и закрытым. Также для регулирования подачи воздуха можно усовершенствовать трубу. Посередине ее можно распилить и нарезать резьбу с обеих сторон. Теперь вкручиваем в ту часть, что в горне, сантехнический тройник с краном, на подобие такого:

Так, открывая кран, мы можем регулировать подачу воздуха. Но я и на это забил.

Виды и типы самодельных кузнечных газовых горнов

Моделей самодельных кузнечных горнов великое множество. Все зависит от фантазии «мастера–самоделкина» и его возможностей. По большому счёту, все конструкции кузнечных самодельных горнов делятся на два типа:

  • открытые;
  • закрытые.

Отличий между ними много. Но принципиальным — является наличие или отсутствие сверху печки зонта с принудительной вытяжкой. Причём, однозначно утверждать, какой из этих типов лучше, просто невозможно. Это вы в дальнейшем поймёте и сами.

Это интересно: Резьбонакатные станки — технические характеристики и принцип работы

Самостоятельное изготовление

Мини-горн

Самый небольшой горн, который только можно придумать – это мини-горн. Для начинающего кузнеца – это оптимальный вариант, предназначенный для использования только на открытом воздухе. Принципы построения следующие:

  1. В качестве основного строительного материал можно использовать 6–8 кирпичей. Соорудив из них подставку, можно двигаться дальше.
  2. Сооружение колосниковой решетки можно осуществить с помощью обрезков металлических труб и фрагмента стальной полосы, толщина которой должна быть не менее 4–6 мм.
  3. Топить такой горн можно либо углем, либо коксом. Для розжига и дутья использую обычную паяльную лампу. Она обеспечивает и подачу тепла, и непрерывность процесса.

Использование мини-горна в помещении запрещено в силу отсутствия у конструкции дымохода.

Переносной горн

Сооружение передвижного горна можно осуществить, используя такую кухонную утварь, как гусятница. В качестве системы наддува можно использовать вентилятор от ручной сирены или любое другое подходящее устройство.

У переносного горна есть определенные недостатки:

  • конструкция его неразборная, поэтому сложно избавиться от нагара;
  • не позволяет создать очень высокие температуры, максимально возможный показатель – 900 ОС;
  • эксплуатация обходится довольно дорого: в роли топлива можно использовать только кокс или древесный уголь.

Несмотря на это, такой вид угольного горна имеет гораздо больше возможностей, чем самодельная конструкция из кирпичей, описанная выше. Связано это с тем, что пространство для работы у переносной конструкции открыто сверху и значительно больше.

Стационарный горн

Данная конструкция является самой сложной, с точки зрения построения. Опытные мастера изготовлением горна занимаются самостоятельно, учитывая собственные антропометрические данные. Его эргономика должна быть отточена до мельчайших деталей: работы, производимые здесь, зачастую очень травмоопасные.

Итак, при строительстве стационарного горна необходимо исходить из собственных физических данных. Для этого необходимо измерить:

  1. Высоту стола. Встать ровно, ноги находятся на ширине плеч. Правую руку необходимо сначала опустить, а затем согнуть в локте. Это и будет высота стола, к которой необходимо добавить 5–7 см.
  2. Половину диагонали стола. В ту же руку необходимо взять большие клещи и измерить расстояние от их губок до живота. Прибавив к полученному результату 10–12 см, можно получить искомый результат.
  3. Длину стороны квадратного стола. Для этого полученный в п.2 результат следует умножить на 1,4.

Чтобы изготовить стационарный горн своими руками, понадобятся такие материалы:

  • жаропрочная сталь с толщиной листа не менее 4 мм;
  • шамотный кирпич;
  • металлопрокат, из которого впоследствии следует монтировать раму горна;
  • стальной дымоход для осуществления процесса отведения газов, образующихся в процессе горения;
  • огнеупорная замазка, которую необходимо обязательно использовать для заделки щелей;
  • сталь для футеровки с внешней стороны.

Правила изготовления стационарной конструкции

Так как горн – стационарный агрегат, его нахождение должно быть четко определено. Обязательно необходим доступ к одной из стен, потому что кузнечный горн не должен быть независимым. Наличие стены позволит более надежно обустроить дымоходы и установить вентилятор. В данной конструкции может использоваться самодельная фурма.

Опорная рама для кузнечного горна

Строительство горна следует начать с изготовления опорной рамы. Ее варят из металлической трубы. Обустройство верхней части производят при помощи огнеупорного кирпича. Это сделает конструкцию долговечной и позволит использовать печь более интенсивно.

Каналы, предусмотренные для вентиляции и дымохода, по периметру следует отделать стальными уголками. Металл еще используют при сооружении футеровки и заслонки печи. Листы, использующиеся в отделке, должны иметь ребро жесткости.

Стол горна должен иметь горновое гнездо, оптимальная глубина которого – 10 см. Под ним – зольная камера, в которую подается воздух. Размер стола не регламентирован, но лучше, если он сконструирован с учетом данных мастера.

Из стали толщиной 2 мм следует свернуть трубу квадратной формы. Это будет приемник для золы. В одной из стенок следует сделать отверстие, в которое позже будет вставлена труба для подачи воздуха. Ее можно осуществить при помощи пылесоса.

Розжиг горна

Здесь все очень просто. Горн работает на углях, поэтому просто насыпаете углей во внутреннюю часть и разжигаете их как в мангале – с помощью легко воспламеняющейся жидкости. Далее подаете воздух. За несколько минут горн раскалится до 1000 градусов, и это не предел, также тепло будет долго сохраняться в нем. Кузнечное дело может быть, как и необычным хобби, так и высокооплачиваемой профессией. Профессиональные кузнецы получают за свою нелегкую работу очень неплохие деньги!

Газовый кузнечный горн открытого типа

Схема газового кузнечного горна открытого типа, который можно изготовить своими руками, представлена на рисунке.

Открытая конструкция газового горна.

Горн имеет огнеупорное основание, имеющее форму ровной площадки или стола с углублением. Дно конструкции (основание) выложено огнеупорным кирпичом, по бокам имеются стойки (из стали или того же огнеупорного кирпича). На этих боковинах будет крепиться газовая горелка. Ее устанавливают так, чтобы ось сопла была сориентирована в центр огнеупорного поддона (направление – вниз).

Конструкция очень простая, но с высокой эффективностью. Объясняется это тем, что форма горна — открытая, длина заготовок не ограничивается габаритами камеры печки и на поддоне можно разогревать заготовки разной длины. Ограничением может служить, только, пространство между боковыми стойками. Эта особенность конструкции очень привлекает многих мастеров. Однако следует учесть, что у этого типа кузнечного оборудования отсутствует вытяжной зонт и дымоход. Поэтому, пользоваться горном такой конструкции возможно только на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении. То есть там, где нет риска возникновения задымления.

Принципиальная конструкция самодельного горна

Первый вопрос: какой горн делать – открытый или закрытый? Ответ будет зависеть от ваших планов – что вы собираетесь делать в своей кузнечной мастерской? Если это хобби в виде художественной ковки в малых количествах исключительно для дома и подарков родственникам, то вам будет вполне достаточно обзавестись открытым горном.

Если же вы планируете работать с металлами серьезно, чтобы, например, зарабатывать деньги, то мы посоветовали бы соорудить кузнечный горн своими руками закрытого типа.

Вот какие детали составляют грамотно собранный горн:

  • рама на стойках для опоры, все должно быть сделано из стали;
  • под – дно или нижняя часть стенки горна;
  • заслонка шиберного типа со специальными отверстиями для ускорения нагревания металла и экономии топлива;
  • вентилятор;
  • труба для отвода дыма
  • футеровки – тепловая защита печки в виде шамотных кирпичей;
  • рекуператор – специальное устройство для возврата выделяющегося тепла в виде печных газов и, таким образом, эффективного использования ресурсов.

Немного об использовании горна

Я использовал его для ковки и литья. Он за считанные секунды плавит алюминий и другие цветные металлы. Получилось отлить некоторые детали, используя пенопластовые формы в песке и глиняные формы. Плавил алюминиевые банки в специальном тигиле. Далее расплавленный метал отливал в песчаные и гипсовые формы.

Он хорошо подходит для ковки ножей или каких-нибудь небольших металлических изделий. Про изготовление ножей из напильников речь пойдет в моей следующей статье.

На одном из фото видно разогретую поковку, правда, цветопередача совсем не та. Из-за яркого солнца по цвету невозможно определить температуру заготовки. Поэтому раньше в кузницах был полумрак. Вот видео работы горна.

Закрытые горны

Конструкции закрытых кузнечных газовых горнов отличаются, как мы уже говорили, в первую очередь видом тяги. Она осуществляется принудительно через установленный над горном зонт при помощи вентилятора. В качестве вентилятора используются любые подходящие конструкции: от узлов автомобильных «печек» до старых бытовых пылесосов. На последние, правда, приходится ещё устанавливать заслонку для регулировки интенсивности воздушного потока. Кстати, этот вариант, по мнению некоторых специалистов, предпочтительнее, так как обеспечивает более качественное проветривание помещения.

Предлагаем вашему вниманию несколько вариантов конструкций газовых кузнечных горнов, которые можно построить своими руками.

Как сделать газовый горн своими руками

Большинству мастерских, работающих по металлу, требуется кузнечный горн. Без такого оборудования не обойтись при работе не только с холодной, но с и горячей ковкой.

Необходимое оборудование можно приобрести, однако его стоимость весьма высока: минимальная цена составляет несколько десятков тысяч рублей.

По этой причине многие владельцы мастерских решают сделать газовый горн своими руками.

В качестве топлива для горна может использоваться каменный или древесный уголь, нефтепродукты или газ. Газовый кузнечный горн является оптимальным вариантом оборудования для мастерской из-за невысокой стоимости топлива и его доступности. Эффективность такого горна высокая, а подключать его можно не только к магистральному газопроводу, но и к баллонам с топливом.

Назначение кузнечного горна

Обработка металлических изделий требует их нагревания до изменения цвета и приобретения светло-оранжевого оттенка. Подобные изменения стали соответствуют температуре в 1000-1200оС. Доведенный до такого состояния металл легко подвергается деформациям под воздействием ударных инструментов.

Заготовка теряет свою пластичность по мере остывания, соответственно, ковать и придавать ей нужную форму становится сложнее. Прикладывание большей силы приводит к деформации металла, повышает его хрупкость. Поддержание температуры ковки позволяет избежать разрушения материала.

Обычная печь не способна дать температуру более 1000оС. Для таких целей используются печи с принудительной подачей воздушного потока.

Для разогрева металлических заготовок и поддержания нужной температуры используется кузнечный горн. Такое оборудование применяется не только для ковки, но и для расплавки и последующей заливки металла в форму, закалки инструментов, пайки с использованием меди и латуни.

Виды газовых горнов

Конструктивные особенности горнов не играют практически никакой роли и выбираются мастером в зависимости от его предпочтений и итоговых пожеланий к эффективности оборудования. Нередко пренебрегают даже основным правилом – созданием основания из огнеупорного очага. При этом существует несколько основных разновидностей горнов.

Газовая горелка для горна

Основной частью горна является газовая горелка – именно она создает температуру, необходимую для обработки металлов. Мастера чаще всего выполняют горелки из нержавеющей стали, используя для этого трубу, заваренную с одного конца и закрытую металлической сеткой с другого.

Диаметр отверстия подбирается индивидуально, в зависимости от того, какой силы должно быть пламя. К горелке подводится дополнительная труба, по которой подается топливная смесь. Использовать готовый горн можно только после того, как будет отрегулирована работа горелки.

Кузнечный горн из ведра

Создать кузнечный горн в домашних условиях можно из подручных материалов – к примеру, обычного ведра.

Создается такая печь достаточно просто: в стенках проделываются отверстия, внутренняя поверхность металла оьбшивается керамической ватой, способной выдержать температуру более 1200 градусов. Поскольку ведро обладает конусообразной формой, его необходимо правильно разместить, для чего устанавливаются ножки.

В средней части горна создается отверстие для горелки, в нижней прорезают вентиляционное отверстие. Шамотный кирпич, обладающий повышенной огнеупорностью, подкладывается на дно. Готовое оборудование нередко покрывают слоем термостойкой краски.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации