Что такое кузнечный горн

Горн – это металлургическая печь, в которой можно плавить, переплавлять и нагревать различные металлы, а также проводить обжиг различных керамических изделий. У горна соотношение высоты к ширине меньше 1, в противном случае, такой вид печи называют шахтной.

История

Разнообразные виды печей использовались человечеством с древнейших времен, как только появилась необходимость в обработке металлов. Горн как таковой приобрел широкую популярность уже к III тысячелетию до н.э, но самые древнейшие печи такого типа были найдены на юге современного Израиля, и датируются они примерно IV тысячелетием до н.э.

Конструкция горна

По конструкции горн бывает разных типов, например, закрытый или открытый, в зависимости от верхней части горна. Также печи могут быть стационарные или переносные. По целям различают кузнечные (для металлов) и гончарные (для керамики) печи. Существуют и специфические горны, служащие для какой – либо определенной цели, например, кричные горны используются для превращения чугуна в железо.

Необходимо починить изношенные тела вращения? Внедрите проверенную методику роботизированной наплавки! Оперативно, на совесть, недорого. Подробности по телефону 7(343) 302-10-26.

В настоящее время горны классифицируют и по типу используемого топлива – газ, жидкость (мазут) или твердое топливо (уголь). Для работы с твердотопливными печами нужен коксующийся уголь высокого качества. Подобные аппараты, несмотря на то, что являются устаревшими, используются до сих пор, особенно в домашних условиях. Хотя они обладают рядом недостатков, например, неравномерностью нагрева и низким КПД. Кроме этого, высокое содержание серы способно привести к увеличению хрупкости металлического изделия. В настоящее время существуют горны, работающие при помощи электричества. Существенным плюсом электрического горнила является отсутствие дымовых газов и, следовательно, каналов для их вывода. В электрические печи не нужно подавать воздух, а значит, в конструкции отсутствуют вентилятор и фурма (само приспособление для подачи воздуха). Печи подобного типа нашли свое применение в промышленности, но они недоступны мастерам любителям, ввиду их экономической нецелесообразности.

Очень часто используются закрытые горны. И хотя их сложно изготовить дома своими руками, их эффективность покроет все расходы. Немаловажными плюсами является то, что вероятность пожара при использовании закрытой печи. Также температура вокруг аппарата и расход топлива гораздо ниже.

В целом, прибор состоит из следующих конструкционных элементов:

опорная рама со стойками, изготовленная из стали,
футеровка,
шиберная заслонка,
вентилятор,
дымоотводные трубы.

Важно помнить, что камера должна быть изготовлена из огнеупорного кирпича. Иногда в заслонке делают небольшие отверстия, если при работе необходимо нагреть металл не полностью. Но отверстия обязательно должны быть снабжены металлическими шторками во избежание потерь тепла и ускорения процесса нагревания. Минусом закрытой конструкции может быть затруднение работы с объемными и длинными изделиями, но такая проблема решается созданием специального люка.

Схему печи можно изучить на фото.

Использование горна

В любой кузнице горнило занимает центральное место и без него не обходится ни одна работа, так как при его помощи можно получить температуру порядка 1100 °С, а иногда и выше, что позволяет разогреть металл до нужной температуры. Ковка, цементирование и многие другие операции по термообработке металлов проводятся именно при помощи горна. Для работы с горном также необходимо использовать специальные инструменты, например, зубила, молоты, подсечки, раскатки и т.д.

Кузнечный горн: конструкция и принцип работы

Кузнечное дело пришло к нам из древности. Известны археологические факты того, что люди, проживающие уже в каменном веке, умели обрабатывать металл и ковать из него инструменты. В дальнейшем кузнечное дело лишь развивалось. Строились кузницы, создавались удобные и практичные инструменты и приспособления для ковки металлических изделий. Одной из главных деталей кузницы всегда являлся кузнечный горн. Этот инструмент необходим для нагрева металла до необходимой температуры, благодаря чему металл поддавался ковке.

Основным преимуществом переносного кузнечного горна является его мобильность — кузнечные работы можно проводить без привязки к кузнице.

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

Достоинством переносного кузнечного горна является отсутствие привязки к кузнице и возможность производить кузнечные работы в других условиях.

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.

Топливо для кузнечных горнов

У горна с боковым дутьем в боковой стенке очага располагается сопло, а канал для отходов находится в задней части горна.

В кузнечных горнах используют топливо твердого вида, жидкое топливо и газовые смеси. Происхождение топлива может быть как натуральным, так и искусственным. Энергетическая ценность того или иного топлива напрямую зависит от его вида.

Дрова, уголь и торф относятся к натуральному твердому топливу. Уголь применяется древесный и каменный. Твердое топливо искусственного происхождения (кокс, пылеобразное топливо) стоит порядком дороже натурального, но имеет свои преимущества.

Топливо для кузнечного горна жидкой формы включает в себя различные горючие материалы нефтяного происхождения (нефть, керосин, бензин, смола, мазут).

Газовое топливо представляет собой газ естественного происхождения или газовые смеси и газы, полученные в результате газификации других топливных видов (коксовальный, светильный, доменный).

Горн своими руками

Для подачи воздуха в горн, шланг от домашнего пылесоса подсоединяется к выходному отверстию.

Для изготовления кузнечного горна в домашних условиях подойдут различные подручные средства и материалы, для этого не нужно наличия специального оборудования. Перед тем как изготовить кузнечный горн, стоит определиться, горн какого типа лучше смастерить и на каком топливе он будет работать. Открытые модели более практичны, однако не так экономичны, как закрытые. Для открытого горна больше подойдет газовое топливо, а для закрытого — твердое. Конструкция закрытого горна из подручных средств предусматривает использование следующих материалов:

огнеупорные кирпичи;
инжекционная горелка;
вытяжка.

Из кирпичей формируется куб с полостью внутри и отверстием. Кубообразную конструкцию из кирпичей необходимо закрепить при помощи арматуры или каркаса из другого крепкого материала. Горелка фиксируется путем входа в отверстие в одном из боковых кирпичей. Для создания комфорта и безопасности работы вытяжку устанавливают на удобном расстоянии вверху конструкции.

Для сооружения горна открытого типа понадобится:

решетка (сковорода с дырками);
рама кирпичная или из стали;
источник подачи воздуха (вентилятор, пылесос, меха);
твердое топливо.

Рама формирует стол, на который укладывается сетка. Воздух подается из отверстия под сеткой. Для регуляции автоматического потока воздуха можно установить кран, а вот механический следует регулировать самостоятельно.

Современные кузнечные горны поражают разнообразием, но принцип работы этих приспособлений одинаков и прост. Самостоятельное сооружение горна позволяет создать аппарат, максимально подходящий для специфики работы кузнеца. Не стоит забывать о мерах безопасности при сборке и эксплуатации кузнечного горна. Аппарат будет эффективно выполнять свою работу лишь при условии использования качественных материалов и правильного сбора всех частей.

Устройство и назначение кузнечного горна

Какое устройство имеет печь в кузнице, ее особенности и какое лучше всего топливо использовать мы расскажем в нашем материале.

Металлообработка в кузнице невозможна без наличия устройства, обеспечивающего разогрев до ковочной температуры заготовок. Сегодня наиболее распространен газовый кузнечный горн, который более удобен в работе. Однако, не изжили себя и твердотопливные варианты очагов.

Виды и устройство кузнечных очагов

На протяжении тысячелетий кузнецы работали с одним типом печей, работающих на твердом топливе. Как правило, источником огня служили древесный уголь, а позже — каменный.

Сегодня современные типы печей функционируют, используя газовое топливо, или же вообще на электричестве (индукционные печи).

Однако, какое бы топливо для кузнечного горна не использовалось, существуют единые принципы его устройства.

Конструкция может иметь отличия, в зависимости от типа потребляемого горючего.

Кузнечный горн состоит из следующих частей.

Стол из огнеупорного материала.
Горновое гнездо или очаг с колосником.
Фурма.
Шатер и зонт.
Дымоход.

Стол изготавливают в зависимости от типа горна. Переносные варианты делают, как правило, со стали, стационарные выкладывают из огнеупорного кирпича.

Однако, например, открытые печи могут быть как со стеновых материалов, так и стали, а закрытые типы, в основной массе, только из огнеупорного кирпича.

Очаг и колосник

Колосник — часть печи, которая обеспечивает доступ к топливу дополнительного нагнетаемого воздуха. Эта деталь может быть изготовлена в любом виде: от чугунной плиты с отверстиями, до решеток из подобного жаростойкого материала. Главное, чтобы колосник обеспечивал доступ в очаг достаточного количества воздуха с фурмы.

При этом эта часть должна иметь свойства, позволяющие ей выдерживать очень высокие температуры, достигаемые в процессе горения и разогрева заготовок.

Еще одна особенность колосника, которую могут использовать кузнецы, это форма отверстий, способствующих формированию пламени, необходимого при разогреве различных заготовок и материалов.

Фурма

Вторая функция заключается в сборе остатков сгоревшего топлива (в твердотопливных печах).

Шатер и зонт

Шатер закрывает очаг от внешнего пространства, вследствие чего внутри печи поддерживается стабильная температура. К тому же эта часть горна делает остывание печи постепенным и равномерным, что используется кузнецами при стабилизации кованого изделия.

Зонт — это верхняя часть, расположенная над очагом. Его задача в отводе дымов и паров, образующихся при горении, а также обеспечении нормальной тяги. Это делает сгорание топлива более высокотемпературным и стабильным.

Дымоход

По сути, это обычная печная труба для вытяжки и удаления дыма. Изготовленный правильно, он дает нормальную тягу, необходимую для горения.

Это основные части конструкции, вид и наличие которых может отличаться в зависимости от самого типа горна и потребляемого им топлива. Рассмотрим более детально, как устроены некоторые из этих элементов и от чего зависит их нормальное функционирование.

Колосники

Площадь колосниковая решетка может иметь разную. Все зависит от размеров очага и вида топлива.

Также колосники могут быть сложены из огнеупорного кирпича или со стальной плиты.

В профессиональных устройствах играет роль форма отверстий. Изменяя их конфигурацию, кузнец получает нужное ему пламя, которое применяют для разогрева детали.

Размещение колосника может меняться в зависимости от стороны поступления воздуха: снизу (классический вариант), сбоку или сверху.

Главная задача колосника — обеспечить горн для ковки достаточным объемом нагнетаемого воздуха, держать топливо (уголь) и выдерживать высокую температуру.

Колосники используют во всех видах печей на твердом топливе.

Поддув

Ранее поддув через фурму обеспечивался при помощи кузнечных мехов, нагнетающих кислород в очаг. Сегодня их заменили вентиляторы и компрессоры.

Поддув может быть устроен снизу, сбоку или сверху. При нижней подаче воздух изначально нагнетается в камеру перед колосником — фурму, сверху которой и располагается решетка с топливом.

В небольших переносных горнах нагнетание воздуха можно обустроить с помощью небольшого вентилятора, но стационарные большие печи потребуют и большего объема кислорода.

В самых простых кустарных устройствах поддув обеспечивают за счет установки компьютерных вентиляторов или даже фенов.

Топливо

Сегодня многие специалисты используют газовые кузнечные горны, мотивируя это тем, что газ требует меньших расходов (в пересчете затрат топлива на разогрев заготовки определенной массы), более равномерном нагревании металла и возможности точно управлять процессом горения (регулировкой подачи газа в горелку). К тому же, пропан обходиться сегодня дешевле,чем уголь (древесный или каменный).

Однако, многие кустари успешно пользуются твердотопливными типами горнов. Такой способ разогрева сложнее контролировать, так как более затруднительно регулировать процесс горения. Еще один недостаток — это образование твердых продуктов сгорания топлива на поверхности поковки, чего нет при использовании газовых очагов.

Уголь при кузнечных работах лучше всего использовать каменный, так как он имеет более высокую теплоотдачу при горении, чем древесный. К тому же длительность сгорания его намного больше. Вследствие чего уменьшаются его затраты на изготовление одной поковки. Главный недостаток каменного угля — его более высокая цена.

В промышленных условиях используют индукционные печи, работающие на электричестве. При таких условиях они наиболее выгодны, однако недоступны большинству единичных мастеров-любителей. Да и использование такого вида горна нецелесообразно экономически в домашних условиях.

Устройство небольшого компактного горна можно посмотреть в представленном видеоматериале: