Самодельный бензиновый горн. Кузнечные горны. Сравним промышленный горн с самодельным устройством

Кованые изделия, при желании можно делать и своими руками в домашних условиях, но для этого необходимо приобрести или самому изготовить необходимое оборудование для нагрева металла - кузнечный горн. Существуют различные конструкции горнов, они отличаются в основном лишь видом используемого топлива.

Наибольшее предпочтение, несмотря на его дороговизну, кузнецы отдают коксу, при работе его требуется в разы меньше, чем простого угля. Кроме того кокс обеспечивает высокую температуру, выделяется меньше отходов. Для экономии времени мастера используют «коксик» - мелкий кокс, ведь его не надо колоть. Печи на газе и жидком топливе, применяются в основном на больших предприятиях.

Итак, Вы решили освоить художественную ковку, и у Вас, что естественно сразу появляется главный вопрос - как сделать кузнечный горн? Изготовление горна, конечно можно заказать на производстве, но если есть способности и желание Вы можете изготовить горн сами.

Вначале необходимо решить какой тип горна Вас устраивает, закрытый или открытый.

Открытый и закрытый тип

В горне закрытого типа имеется специальная камера, в ней заготовку разогревают. По затратам энергоносителей этот тип горна наиболее экономичный, но размеры обрабатываемых заготовок ограничены размерами камеры разогрева. Идеальный вариант горна закрытого типа,горн с использованием газа как топлива.

При использовании горна открытого, традиционного типа, топливо засыпается на решетку сверху, а воздух подается снизу. В таком горне заготовка укладывается непосредственно на топливо. Данный тип горна позволяет обрабатывать крупногабаритные заготовки.

Изготовление кузнечного горна

Стол это основа горна, его рабочая поверхность, где размещается очаг с топливом, на котором разогреваются металлические заготовки. Крышка стола обычно изготавливается из огнеупорного кирпича на глине, но такая конструкция весьма тяжелая. Можно изготовить металлическую крышку из 4 мм стального листа, или сделать металлическую раму с применением огнеупорного кирпича. Колосниковая решётка обычно из чугуна размещена в центре.

Решетку Вы можете изготовить из чугунной сковородки и из стальной 8 мм пластины, просверлив в них отверстия диаметром до 10 мм, можно использовать и колесный диск.

Изготовленную решётку необходимо вставить в отверстие стола, с плотным подгоном, чтобы подгон был, действительно плотным, кирпич аккуратно выпиливают. Предварительно замоченный в воде кирпич легче поддается обработке. Высота стола делается произвольной, все зависит от роста кузнеца, обычно на уровне пояса мастера. Поверхность стола тоже делается произвольной, на Ваше усмотрение.

Варианты использования горна и их влияние на конструкцию

Поддув воздуха, может быть механический (ножной), но лучше, конечно же, использовать вентилятор. Под вентилятор можно приспособить пылесос и т.д., главное, чтоб был регулятор оборотов, и он не производил много шума, можно установить задвижку регулирующую подачу воздуха.

Ковка начинается с засыпки на колосник топлива. Большинство кузнецов размещают заготовки непосредственно на углях, а сверху насыпают дополнительно еще один слой. Внутри угля образуется небольшой свод и создается чрезвычайно высокая температур, достаточная для того, чтобы плавить металл.

Предпочитаемым топливом, как мы говорили, является кокс, но можно пользоваться даже древесными отходами.

пример самодельного горна, сделанного за 1 час

Для этого сверху на горн устанавливается стальное кольцо, высотой 150 мм и диаметром 200 мм. Для расположения заготовок внутри кольца, и контроля за процессом горения, на стенке кольца сделан вертикальный вырез, а на противоположной стороне еще один - он делается на случай, если размеры заготовки достаточно велики.

При сгорании древесные отходы опускаются вниз. В нижней части применяемого кольца, под слоем древесного угля создается высокая температура достаточная для работы с металлом.

При обработке больших заготовок есть смысл увеличить площадь стола, для этого изготавливают съемный столик из уголков и металлических пластин произвольного размера.

Необходимым приспособлением, устанавливаемым над горном, является вытяжной короб, его можно приобрести - как вытяжку, либо изготовить самому из тонкостенного металла.

Кузнечный горн своими руками сделан, теперь Вы можете приступать к работе.

Устройство промышленных горнов

Для лучшего понимания процесса функционирования горна можно изучить на примере устройства промышленного изделия.

На рисунке справа обозначены:

1. сопло (фурма) - через него подается воздух в камеру;
2. огнеупорные кирпичи, удерживающие температуру в горниле;
3. колосники или подовая доска, удерживающие топливо над воздушной камерой;
4. горновое гнездо, в которое загружается твердое топливо;
5. формирующие каркас кирпичи;
6. вентилятор для подачи воздуха в горнило;
7. удерживающий каркас из металла;
8. воздушная камера;
9. зольник;
10. воздуховод;
11. кожух.

Кузнечный горн – непременный атрибут мастерских, занимающихся производством разнообразных изделий методом ручной художественной ковки. Лишь некоторое число кованых элементов можно изготовить пластическим деформированием металлов при комнатных температурах. В большинстве случаев требуется их нагрев. Для стали, в частности, диапазон оптимальных ковочных температур, составляет (в зависимости от марки стали) от 800…900 0 С до 1100…1200 0 С. Кузнечный горн – наиболее простой вид нагревательного устройства, которое вполне подойдёт для этих целей.

Изобретённый ещё древними халибами под ковку медных ножей и скребков (Ближний Восток, VI тысячелетие до н.э.), первый кузнечный горн выполнялся в виде примитивного углубления в земле размерами около 700 мм. Яма окружалась каменной стеной, в которой предусматривалось отверстие для вдувания воздуха. Нагнетание воздуха (который необходим для устойчивого горения топлива) производилось при помощи кузнечных мехов. Они представляли собой полость, изготовленную из козьих шкур, куда рычагами через воздушный клапан вдувался воздух. Обратный ход рычага обеспечивался камнем, который устанавливался на верхней пластине мехов, а функционирование клапана производилось за счёт разницы в давлениях холодного и горячего воздуха.

Существующие конструкции кузнечных горнов определяются следующими факторами:

1. Топливом , на котором работает устройство: кокс, мазут, уголь или газ.
2. Конструкцией топливосжигающего устройства.
3. Требуемыми размерами рабочего пространства.
4. Назначением , поскольку, кроме нагрева под ковку, горны используются также и для некоторых операций термической обработки готовых поковок – цементации, отпуска и даже закалки.

Из соображений безопасности кузнечные горны чаще работают на угле.

Кокс дорог, мазут отличается неудовлетворительными экологическими условиями эксплуатации, а газовые горны нуждаются в особо тщательном регламентном обслуживании. Вместе с тем газовые горны характеризуются более высоким КПД , а также допускают достаточно удобную механизацию некоторых процессов управления нагревом – в частности, поджигом газа в горелке или горелках.

Общими недостатками кузнечных горнов считаются:

• Неравномерность нагрева металла, размещённого по поверхности;
• Невозможность практического контроля за температурой нагреваемой заготовки;
• Нежелательное насыщение поверхностных слоёв нагреваемого металла сернистыми соединениями , в результате чего заготовка получает повышенную хрупкость.

Впрочем, опытный кузнец в состоянии оценивать температуру металла по цвету его поверхности, а проблему сульфуризации решают путём использования более качественного вида топлива.

Расход топлива при эксплуатации кузнечных горнов составляет 40…150% от массы нагреваемого металла, при его поверхностном угаре 4…7% (зависит от длительности нагрева). Современные горны – преимущественно закрытого типа, поскольку в обратном случае КПД нагревательного устройства падает до 5…10%.

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.

Кузнечные горны, работающие на газе

Газовые горны выводятся на расчётный режим значительно проще, и в этом их преимущество перед твердотопливными нагревательными устройствами. Типовая конструкция такого горна следующая :

1. Камера , выполненная из огнеупорного материала, и снаружи отфутерованная толстолистовой жаростойкой сталью.
2. Передняя заслонка , открывающаяся при помощи шарниров или противовеса, и снабжённая смотровым окошком.
3. Под , выполненный из жаропрочного шамотного кирпича.
4. Горелка . Тип горелки определяется теплотворной способностью используемого газа. Например, для пропано-бутановой смеси эффективны горелки диффузионного горения, в которых смешивание воздуха и газа происходит только после выхода газа и воздуха из устройства, а перемешивание компонентов происходит за счёт диффузионных процессов. Такие горелки обеспечивают наиболее равномерный прогрев заготовок (особенно длинномерных), а минимальный угар металла достигается вследствие того, что над его поверхностью постоянно имеется защитный слой.
5. Смесительный редуктор , обеспечивающий смешивание воздуха и газа (входит в структуру баллона со сжиженным газом).
6. Сопло , конфигурация которого определяется формой нагреваемых в горне заготовок.
7. Колосниковая решётка , предназначенная для улучшения тяги и сбора окалины.
8. Вентилятор , обеспечивающий нагнетание воздуха в нужном объёме с его последующей подачей в зону действия горелки.

Для работы таких горнов необходим стационарный источник электроэнергии. Газовые горны целесообразно применять для нагрева под ковку частей длинномерных заготовок: нагрев происходит значительно быстрее, и следовательно, окалинообразование меньше.

При использовании газового горна следует строго соблюдать следующие требовании безопасности:

• Тщательно проветривать помещение кузницы. Не допуская застойных зон, где может скапливаться горючий газ;
• Не применять вблизи работающего устройства кислород и кислородосодержащие смеси, склонные к самовозгоранию и самовоспламенению;
• Предусматривать полное дожигание газа в рабочем пространстве горна (определяется газоанализатором, который обязателен при пробном запуске газового горна);
• Тщательно очищать колосниковую решётку после выключения подачи газа в устройство.

С целью уменьшения окалинообразования для нагрева заготовок под ковку используют также и электронагреватели сопротивлением , но подобные устройства «горнами» можно назвать с большой натяжкой.

Кузнечный горн

Конструкция переносного горна

Данный тип горна будет уместен в случае, если существует необходимость проведения редких ремонтов, в полевых условиях, переноса из одного места в другое и тому подобное. В большинстве случаев переносные горны выполняются в разборном варианте. Главным недостатком указанного вида горна является малая производительность, вследствие чего его нельзя использовать для ковки крупных изделий, а также при выполнении масштабных работ.

Переносные горны чаще всего делают вручную, вследствие чего они могут иметь совершенно разную конструкцию. Переносной горн в большинстве случаев представляет металлический стол, который имеет кладку из огнеупорного кирпича. Важнейшей частью данного вида горна является фурма. Чтобы поддерживать горение топлива применяется принудительная подача воздуха, ее выполняет с помощью механических устройств в виде ручных либо ножных мехов, а также с помощью вентилятора и тому подобное.

В качестве топлива для горна может быть использовано различное топливо: газовые смеси, жидкое топливо и топливо твердого вида. Жидкие формы имеют нефтяное происхождение: смола, мазут, бензин, керосин, нефть. Твердое топливо может быть в виде торфа, угля, кокса, дров и тому подобное.

Возможность сделать горн самостоятельно

Для того, чтобы сделать горн самостоятельно в домашних условиях можно использовать различные подручные материалы и средства, для этого не требуется наличие специального оборудования. Прежде всего, следует определиться, для каких целей вам нужен кузнечный горн. Из этого Вы сможете узнать температуру, до которой горн должен будет разогревать заготовку. В результате, зная необходимую температуру, можно подобрать необходимую конструкцию, а также топливо, на котором он будет работать.

Конструкция открытых моделей более практична, но у них есть определенный недостаток - они не так экономичны, как закрытые модели. Поэтому стоит подумать над тем, что выбрать. Для открытого горна лучше всего использовать газовое топливо, тогда как для закрытого гона лучше всего подойдет твердое.

Для создания закрытого горна при помощи подручных средств можно использовать следующие материалы:

1. огнеупорные кирпичи;

2. вытяжка;

3. инжекционная горелка;

Из кирпичей необходимо сформировать куб с полостью внутри, а также отверстием. Кубообразную кирпичную конструкцию следует тщательно закрепить с помощью арматуры либо каркаса из иного крепкого материала. Горелку необходимо зафиксировать в одном из боковых кирпичей путем входа в отверстие. Для создания безопасности и комфорта работы вытяжку следует смонтировать вверху конструкции на удобном расстоянии.

Для того, чтобы сделать горн открытого типа следует воспользоваться следующими материалами:

1. рама из стали или кирпичей;

2. решетка (сковорода с дырками);

3. источник подачи воздуха в виде меха, пылесоса или вентилятор;

4. твердое топливо.

При помощи рамы формируется стол, на который необходимо уложить сетку. Воздух при помощи выбранного устройства подается из соответствующего отверстия под сеткой. Для регуляции подачи автоматического потока воздуха рекомендуется поставить кран. В случае же механической регуляции поток придется регулировать самостоятельно.

На колосниковую решетку укладывается топливо. Вначале кладутся древесные щепки, а также дрова крупнее, затем добавляется кокс. Необходимо поджечь топливо и включить поддув, заготовка укладывается на кокс. Сверху также можно подсыпать немного кокса на разогреваемое железо. В результате в толще создается небольшой свод с высокой температурой внутри него. Вместо кокса вполне можно использовать обычные древесные отходы. Также можно использовать иные различные приспособления, присущие промышленным установкам.

Сегодня мы расскажем, как построить кузнечный газовый горн своими руками.

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.

Открытые горны

Открытый кузнечный газовый горн представляет собой вертикальные стойки с двух сторон от металлической ёмкости, которая устанавливается на пожароустойчивом основании. Роль основания могут выполнять:

• бетонированный пол (площадка);
• несколько огнеупорных уложенных в ряд кирпичей и т. п.

На стойки устанавливается газовая горелка, направленная соплом вниз. В большинстве случаев горны устанавливаются на металлическую подставку, у которой в нижней части имеется поддон для размещения подлежащих обработке заготовок.

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.

Газовый кузнечный горн открытого типа

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

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.

Газовый кузнечный горн из кирпичей

Предлагаем вашему вниманию пошаговую фотоинструкцию по строительству своими руками газового кузнечного горна из кирпичей. Выбрана такая форма ознакомления с технологией в связи с тем, что её лучше показывать, чем описывать.

Изготовление газового горна из кирпичей проще понять из серии поэтапных фотоснимков этого строительства.

Для определения температуры внутри горна положили кусок металла (старый напильник). Судя по цвету напильника, печка «раскочегарилась» до температуры, что-то около 800…900 °С. Далее, после полного остывания, произвели:

• замазку образовавшихся в процессе обжига щелей:
• выполнили утепление керамической ватой;
• подключили поддув воздуха (вентилятор «печки» от «Запорожца»).

Результат, т. е. насколько улучшилось горение, вы видите на фото.

После этого кузнечный горн обшили листовым железом, и была установлена дверка. Чтобы процесс вентиляции улучшился, в задней стенке газового горна просверлили отверстия. На этом автор конструкции строительство газового кузнечного горна закончил, и началась его эксплуатация.

Газовый кузнечный горн закрытого типа с зонтом

Газовый кузнечный горн закрытого типа имеет зонт с вытяжкой и принудительной вентиляцией. Это приспособление значительно повышает рабочую температуру горна, его эффективность и производительность. Кроме того, значительно ниже задымлённость помещения, что положительно сказывается на здоровье находящихся там людей. Подробно о его устройстве и технологии строительства рассказывает автор одной из таких конструкций в видеоролике в конце этой статьи.

Где купить вентилятор

Смотрите, где можно купить вентилятор для горна .

Сегодня у нас мастер-класс по изготовлению самодельного кузнечного газового горна.

Здравствуйте! Изготовление горна я разделил на 2 логические части:

• непосредственно изготовление горна;
• простые улучшения конструкции для комфортной работы.

Конструкция простая и не нуждается в чертежах, поэтому без лишней воды, сразу к делу!

Часть 1 — Изготовление газового горна

Материалы необходимые для изготовления самодельного газового горна:

• шамотный кирпич – 9 шт для горна +1 для крышки;
• уголок 25х25х3 – 2500 мм (уголок для станины не брал в расчет. Тут кому как удобнее);
• шпилька строительная м8 – 4х300 мм;
• гайки м8 и шайбы – 8шт.

Инструмент необходимый для изготовления газового горна:

• болгарка;
• дрель;
• *сварочный аппарат.

*в принципе, можно обойтись и без сварки. Используя болтовые соединения.

Из уголка варятся 2 рамки, которыми стянутся кирпичи. Дрелью сверлятся отверстия в этих рамках для стяжки шпильками. Так же нужно просверлить отверстие в кирпиче под . Я делал это сверлом и потом растачивал фрезой.
После чего идет сборка горна: укладываются кирпичи в нижнюю рамку, накрываются верхней и стягиваются шпильками. Вот и все! Без особых затрат у вас появился простой газовый горн.
Подробно о его изготовлении своими руками вы можете увидеть в моем видео

Часть 2- доработка горна для удобной ковки

Как уже писал в самом начале статьи, здесь я опишу простейшие доработки, которые я произвел в первые дни эксплуатации горна. Довел конструкцию до ума подручным материалом.

Материалы необходимые для модернизации самодельного газового горна:

• уголок 25х25х3;
• профильная труба 20х20х2;
• профильная труба 15х15х2;
• полоса металлическая шириной 100 мм;
• арматура круглая д10 мм;
• колесики, 2шт.

Инструмент необходимый для модернизации газового горна:

• болгарка;
• сварка.

Тут все еще проще. Так как в первой части нужно было делать рамки по размерам кирпича. То сейчас вы просто делаете так, как вам удобнее.

Я же сделал так:

1. Приварил 2 колеса, что бы было удобно перемещать горн по мастерской. Это нужно не часто, но такое случается.
2. Приварил 2 прутка арматуры между двумя ножками станины. Это простое действие позволит надежно хранить клещи между ковкой и просто держать их в порядке.
3. Рабочая полочка. Приварил простейшей конструкции полочку с право от горна. Хочу заметить. Что сделал это не с проста. Я правша и заготовку держу левой рукой, а работаю правой. И горн находится от меня по левую руку, что бы не пересекаться с пламенем работаю в правой его стороне. Поэтому рабочую полочку удобно будет расположить ближе к себе.
4. Крышка. она должна была отнестись к первой части. Но вместо крышки можно просто использовать 10й кирпич из первой части и прикрывать окно горна. Я же немного приложил усилий и сделал крышку на петлях и позаботится о ее внешнем виде. Просто что бы радовало глаз во время работы =)
5. Легкая доработка внешнего вида. Сугубо личный выбор.