Углеродистые инструментальные стали: виды, применение, ГОСТ

Основные марки и категории инструментальных сталей

В его состав стали могут входить различные легирующие добавки — марганец, свинец, хром, никель, фосфор и другие. Главной функцией легирующих добавок является улучшение свойства материала — повышение прочности, снижение коррозийного потенциала, улучшение электропроводности. Особое положение занимают так называемые инструментальные стали, из которых делают различные детали и инструменты (топоры, иголки, зубила, кувалды, молотки и так далее). Но какими физико-химическими особенностями обладают инструментальные стали? Как их производят? И какие существует основные марки таких сталей?

Основные особенности

Инструментальная сталь — это такая сталь, в состав которой входит не менее 0,7% углерода. В ее состав могут входить и некоторые другие легирующие компоненты (свинец, хром, алюминий, никель, фосфор). Однако их содержание в большинстве случаев невелико — менее 0,1%. Так как инструментальные стали содержат повышенное количество углерода, их очень часто называют углеродистыми. Подобное терминологическое словоупотребление не совсем корректно с точки зрения ГОСТ, однако обыкновенные люди часто используют такое название на бытовом уровне.

По составу различают качественные и высококачественные инструментальные стали. Их особенности:

  • Качественные сплавы. Главный критерий — низкое содержание серы (до 0,03%) и фосфора (до 0,035%). Низкая концентрация легирующих веществ делает сплав твердым и прочным. Детали из этого сплава не ломаются, не деформируются, сохраняют форму при ударе и нагреве. Качественные сплавы не имеют специальной маркировки в виде буквы А в конце буквенно-числового обозначения стали.
  • Высококачественные сплавы. Главный критерий — сверхнизкое содержание серы (до 0,02%) и фосфора (до 0,03%). По физико-химическим свойствами высококачественные сплавы повторяют просто качественные. Но за счет более низкого содержания легирующих добавок высококачественные сплавы обладают более высокой прочностью, не ржавеют, не гнутся при нагреве и так далее. Высококачественные сплавы имеют специальную маркировку в виде буквы А в конце буквенно-числового обозначения марки стали.

Сплав инструментальных сталей высокопрочный. Поэтому из него часто делают различные инструменты. Это молотки, отвертки, пилы, оборудование для механических или электронных устройств. За счет прочности сплава инструменты сохраняют свою форму даже при длительной эксплуатации. Чистые инструментальные сплавы обладают пониженными антикоррозийными свойствами, поэтому в состав многих сплавов добавляют легирующие добавки, снижающие коррозийную активность материала. В качестве легирующих добавок применяют хром, вольфрам, алюминий и другие вещества.

Виды углеродистой стали

  • Инструментальные углеродистые стали стандартного типа. Отличаются средним или высоким содержанием углерода (более 0,7%) и низким содержанием легирующих добавок (суммарно менее 1%). Обладают неплохими физическими свойствами — высокая прочность, устойчивость при ударе или деформации, химическая инертность, низкий коррозийный потенциал. Применяются для изготовления ручных, механических и электронных инструментов.
  • Легированные. По составу похожи на предыдущую марку, однако содержат повышенное количество легирующих добавок. Содержание легирующих веществ от 1 до 20%. В качестве дополнительных компонентов чаще всего выступают хром или вольфрам. Эти добавки улучшают антикоррозийные свойства материала, что хорошо сказывается на сроке годности деталей. Также в металл могут вноситься и другие добавки — алюминий, марганец, кремний, медь, азот, кобальт, бор, никель. Их назначение — увеличение пластичности, повышение прочности, снижение электрического потенциала, снижение магнитных свойств.
  • Быстрорежущие. Представляет собой особую разновидность легированного сплава, который прошел специальную финальную обработку. Основные легирующие добавки — углерод (0,7-1,5%), хром (3-4%), вольфрам (0-18%), молибден (0,5-6%), кобальт (0-9%). Материал обладает высокой прочностью и прекрасно сохраняет форму при физической деформации, ударе или высокотемпературном нагреве. Поэтому из него делают различное режущие оборудование — дисковые пилы, ножи, лезвия, хирургические инструменты. Материал проходит многократную закалку, отпуск, что усложняет его производство, увеличивает себестоимость.
  • Валковые. Материал содержит ряд легирующих добавок (алюминий, кремний, ванадий), улучшающих прочность и пластичность металла. Валковую сталь обычно выплавляют в виде длинных пластин или листов, которые потом нарезаются на нужные детали. Сфера применения — изготовление опорных, прокатных, листовых валков. Также из валковых материалов делают небольшие плоские инструменты для резки металла — обрезные матрицы, пуансоны, ножи, рамные пилы. На финальном этапе обработки материал может проходить отпуск или закалку в цехах для улучшения физических свойств металла.
  • Штамповые. Материал содержит среднее количество углерода (от 0,7 до 1,5%) и небольшое количество легирующих добавок (алюминий, хром, никель, марганец). Главное отличие материала заключается в том, что на финальном этапе выплавки материал проходит штамповку. Это обуславливает ряд физических свойств материала — повышенная устойчивость, минимальный риск образования трещин, высокая теплопроводность, устойчивость к образованию окалины. На этапе выплавки материал отличается высокой вязкостью, однако после застывания он становится прочным и однородным. Высокая вязкость при нагреве позволяет упростить процедуру штамповки, а также улучшает теплопроводность металла после остывания.

Марки и категории

Различают множество категорий инструментальных сталей — У7, У7А, У8, У8ГА, У9 и другие. Самые используемые материалы марок У7А, У8, У8А и У9, поскольку они отличаются высокой прочностью, устойчивостью к нагреву, не деформируются при ударе. Марки У10 и выше также отличаются хорошей прочностью, однако они становятся пластичными при длительном контакте с высокими температурами, что снижает их универсальность. Основные марки инструментальных сталей:

Читайте также:
Что такое русты на потолке и как выполняется их заделка?
Категория Марки Физические особенности
Углеродистая, стандартная У7, У7А Марки отличаются хорошей прочностью, низкой электропроводностью, низким риском коррозии. Подходят для производства деревообрабатывающих инструментов — топоры, стамески, долота. Также могут применяться для изготовления зубил, иголок, плоскогубцев, кусачек, молотков, ручных пил, крючков.
Углеродистая, повышенной прочности У8, У9 + подвиды Марки обладают повышенной прочностью, но хуже переносят локальный или общий нагрев. Поэтому их используют для производства деревообрабатывающего оборудования — топоры, стамески, станковое оборудование, пилы, ролики. Также могут применяться для производства мелких деталей, которые не будут подвергаться нагреву — запчасти для часов, иголки, крючки, заклепки, гвозди, болты, шурупы.
Углеродистая, стандартной или повышенной прочности, с легирующими добавками или без них У10, У11 + подвиды Марки хорошо выдерживают деформацию и локальный нагрев до невысоких температур, отличаются пониженным риском коррозии. Легирующие добавки могут улучшать физические свойства марок (устойчивость к нагреву, пониженный риск коррозии, повышенная пластичность). Основные запчасти — сверла, ленточные пилы, фрезы, ролики, шаберы, напильники. Некоторые марки применяются для изготовления медицинского оборудования, деталей для электронных инструментов.
Углеродистая, повышенной или стандартной прочности, без легирующих добавок У12, У12А Марки относятся к категории грубых сталей, отличающихся пониженным классом точности. Сфера применения — производство прочных запчастей или деталей, которые не будут нагреваться до средних, высоких температур. Примеры запчастей — резцы, молотки, топоры, ручные пилы, напильники.
Углеродистая, стандартной или повышенной прочности, без легирующих добавок У13, У13А Марки относят к группе грубых сталей, которые становятся пластичными при нагреве. Обладают пониженным классом точности, поэтому эти марки используют для производства ручных обрабатывающих инструментов. Примеры — напильники, лезвия, надфили, инструменты для гравировки, хирургическое оборудование.

Особенности закалки, отжига

Многие категории инструментальных сталей подвергаются закалке, отжигу для улучшения физических свойств материала. Для закалки инструмент нагревается в соляных ваннах — это позволяет распределить тепло равномерно по всей поверхности металла. Быстрорежущие металлы нагреваются ступенчато с помощью трех ванн:

  • В первой ванне температура находится в пределах от 400 до 550 градусов. Металл сперва помещаются в эту ванну на срок не более 1 часа.
  • После равномерного обогрева запчасти деталь переносят в другую соляную ванну, где температура будет на 200-300 градусов выше.
  • После нагрева деталь вновь переносят в третью ванну, где температура составляет 1250-1300 градусов. В этой ванне проходит финальная закалка металла.

Ступенчатая закалка позволяет равномерно распределить мартенсит, аустенит по всему материалу, что благоприятно сказывается на его физических свойствах. Чтобы расплавить часть аустенита, нужно выполнить финальный отпуск в ванне, температура которой составляет не более 550 градусов. Отпуск рекомендуется повторять хотя бы 3 раза, чтобы снизить количество аустенита ниже критического уровня. Для дополнительной закалки можно также применять технологию обработки холодом. Для этого закаленный металл следует поместить в емкость с жидким материалом, температура которого составляет от -100 до -50 градусов. Низкотемпературная закалка выполняется в один этап, повторная закалка не требуется, что связано с особенностью расплава аустенита при низких температурах.

Несколько слов о маркировке

Все инструментальные стали имеют специальное буквенно-числовое обозначение. По ГОСТ этот код должен наноситься на все упаковки со стальными деталями, а в ряде случаев обозначение должно наноситься и на саму деталь. В случае транспортировки детали на территорию другого государства маркировка наносится в обязательном порядке. Также должны быть учтены государственные стандарты принимающей сторон. Скажем, государство может потребовать, чтобы помимо отечественной маркировки на нее наносился дополнительный код, соответствующий национальному законодательству.

Код ГОСТ имеет следующую структуру: X1 X2 Y Z. Расшифровка будет такой:

  • X1 — этот показатель отражает высокое содержание углерода в сплаве. Переменная X1 может принимать только одно значение — символ У. Так как инструментальные сплавы содержат повышенное количество углерода, то этот символ указывается всегда. Поэтому по факту у всех инструментальных сплавов код начинает с символа У.
  • X2 — этот показатель отражает концентрацию углерода в десятых долях процента. Минимальное значение, которое может принимать инструментальная сталь, равно 7 (что ясно из определения этой стальной марки). Формально значение X2 не ограничено, однако по факту содержание углерода в инструментальных сплавах редко составляет более 1,2%. Поэтому обычно переменная X2 находится в пределах от 7 до 12.
  • Y — этот показатель указывает на наличие легирующих добавок. Основная легирующая добавка — это марганец, из-за которой переменная может принимать значение Г. В качестве легирующих веществ могут также использоваться хром (символ X), вольфрам (символ В) и другие. Обратите внимание, что при отсутствии легирующих добавок переменная Y будет отсутствовать.
  • Z — этот показатель указывает на категорию сплава (качественная или высококачественная). Если сплав является высококачественным, то ставится буква А. Если сплав является просто качественным, то какие-либо символы не ставятся.
Читайте также:
Струйные принтеры формата А3: цветные фотопринтеры и черно-белые принтеры, обзор лучших моделей

Давайте теперь разберем несколько примеров, чтобы понимать, как расшифровывается та или иная марка стали:

  • Скажем, у нас имеется деталь марки У8ГА. Символы У и 8 означают, что в состав материала входит повышенное содержание углерода, а точная концентрация углерода составляет 0,8%. Буква Г указывается на то, что в сплаве содержится марганец. Буква отражает тот факт, что сталь является высококачественной.
  • Теперь рассмотрим другой пример. У нас имеется сплав с маркировкой У12. Символы У и 12 указывают на то, что в составе сплава содержит углерод в концентрации 1,2%. Переменная Y отсутствует — это значит, что материал не содержит легирующие добавки в значительных количествах. Также у сплава нет буквы А в конце кода — это значит, что материал относится к категории качественных (но не высококачественных).

Заключение

Углеродистые инструментальные стали — стальной сплав, который содержит не менее 0,7% углерода. Материал обладает хорошими физическими свойствами — высокая прочность, хорошая пластичность, низкий риск коррозии, сохранение формы при ударе. Сплав обладает простой выплавкой, что хорошо сказывается на себестоимости материала. Чтобы улучшить свойства металла, в него добавляют различные легирующие добавки — хром, вольфрам, кобальт, алюминий и другие.

Сера и фосфор ухудшают физические свойства материала, поэтому их содержание должно составлять менее 0,03% для серы и менее 0,035% для фосфор. Если металл содержит до 0,02% серы и до 0,03% фосфора, то его называют высококачественным. Из инструментальных углеродистых сплавов делают различные инструменты — молотки, пилы, ролики, отвертки, кусачки и так далее. В зависимости от состава и способов обработки различают несколько категорий стали. Основные типы — стандартная сталь, легированная, быстрорежущая, валковая, штамповая. Популярные марки — У7А, У8, У8А, У9. По ГОСТ инструментальные сплавы должны иметь специальную маркировку в виде буквенно-числового кода.

Используемая литература и источники:

  • Технология конструкционных материалов. Под ред. А. М. Дальского. — М.: «Машиностроение», 1958.
  • Марочник сталей и сплавов / В. Г. Сорокин, А. В. Волосникова, С. А. Вяткин, и др. Под общ. ред. В. Г. Сорокина. — М.: Машиностроение, 1989.
  • ГОСТ 1435-99 Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия

Инструментальные стали: углеродистые и легированные марки

Инструментальная сталь — это материал, который на более чем на 0,7% состоит из углерода. Ее ключевыми характеристиками является твердость и прочность, их максимальные показатели достигаются при термической обработки стали. Ее преимущественно используют при изготовлении разных инструментов.

  • Преимущества и ассортимент
  • Основные виды
    • Легированные материалы и их маркировка
    • Быстрорежущие стали
  • Классификация
  • Сферы использования
  • Требования к материалу

Так называется сталь, содержащая более 0,7% углерода. Ее основными характеристиками являются прочность и твердость, которые достигают максимальных показателей после термической обработки. Основное применение такого стального материала — изготовление инструментов.

Преимущества и ассортимент

Инструментальная сталь является одним из наиболее востребованных материалов на рынке. Сплав имеет высокую твердость и невысокую стоимость. Однако имеется и недостаток у материала — его низкая износостойкость, поэтому его не применяют для производства машинных деталей и оборудования, которое подвергается постоянным нагрузкам.

Сортамент данного материала следующий:

  • горячекатаные квадраты и круги;
  • кованые полосы, круги и квадраты.

Основные виды

Такой вид материалов подразделяется на такие три основные категории:

  • инструментальные углеродистые стали;
  • легированные инструментальные стали;
  • быстрорежущие.

Все они производятся согласно установленному ГОСТу.

Углеродистые виды материала во время нагревания теряют свою прочность, соответственно, их используют для производства инструментов, которые работают на малых скоростях или при простых условиях резания, когда температура нагревания составляет не больше 200 градусов.

Преимущественно их применяют для производства:

  • напильников;
  • сверл;
  • разверток;
  • метчиков и не только.

Поскольку углеродистая инструментальная сталь обладает низкими показателями свариваемости, ее не используют при изготовлении сварных конструкций.

В зависимости от процентного соотношения содержания в материале углерода, марганца, кремния, серы и других элементов он подразделяется на такие марки, как:

  • У7;
  • У8;
  • У8Г;
  • У10 и прочие.

Легированные материалы и их маркировка

Легированные материалы в составе дополнительно содержат следующие элементы:

  • никель;
  • медь;
  • марганец и т. д.

Все они улучшают характеристики материала. Легирующие элементы должны указываться при маркировке с помощью специальных обозначений буквами. Все это позволяет заранее увидеть, из чего состоит данная инструментальная сталь. Марки материала также могут включать не только буквы, но и цифры. Цифры указывают на то, в каком количестве тот или иной элемент содержится в стали в процентном соотношении. Если при маркировке цифра не ставится, то количество элемента равно около 1 процента.

При маркировке легированной стали на первом месте стоит количество углерода, которое равно десятым долям процента. Например, марка 6ХС содержит углерод в количестве 0,6%, а также по одному проценту кремния и хрома.

Читайте также:
Стеклянные входные двери для частного дома: фото, практичность

Инструментальные легированные стали преимущественно используются для производства штамповых или режущих инструментов, к ним относят:

  • плашки;
  • метчики;
  • развертки;
  • сверла;
  • фрезы и не только.

Как и углеродистые стали, легированные материалы тоже непригодны для производства сварных конструкций.

Быстрорежущие стали

Маркировка быстрорежущих материалов состоит из буквы «Р», числа, указывающего на массовую долю вольфрама и букв элементов, присутствующих в составе материала. Это могут быть кобальт, молибден и другие. Далее идут цифровые значения их массовых долей. Если маркировка включает буквы «Ш», то это значит «электрошлаковый переплав».

Доля хрома в быстрорежущей стали при маркировке не указывается, также отсутствует указание массовой доли молибдена, если она не превышает отметку в один процент.

Такие виды материалов оптимально подходят для производства режущих инструментов, которые от трения нагреваются до температуры от 600 до 6500 градусов. При этом они не будут деформироваться, и терять свою твердость. Данный вид изделий хорошо поддается свариванию посредством стыковой электросварки со сталью таких марок, как 45 и 40Х.

Классификация

Все марки для производства подразделяются на следующие группы:

  • теплостойкие и вязкие — обычно это заэвтектоидные и доэвтектоидные стали, включающие хром, молибден и вольфрам. Углерод в сталях должен соответствовать низким и средним значениям;
  • высокотвердые и вязкие, а также нетеплостойкие — в сплавах содержится минимум легированных элементов, а также среднее количество углевода, отличающиеся малой прокаливаемостью;
  • Высокотвердые и теплостойкие, а также износостойкие — это быстрорежущие легированные стали с большим содержанием легированных элементов, сплавы с ледебуритной структурой, в которых содержится более 3 процентов углерода;
  • износостойкие, высокотвердые со средней теплостойкостью — материалы имеют заэвтектоидную и ледебуритную структуру, в их составе содержится примерно 2−3 процента углерода и 5−12 процентов хрома;
  • высококачественная и качественная инструментальная сталь — отличаются друг от друга по процентному соотношению присутствия в них серы и фосфора;
  • высокотвердые и нетеплостойкие — эти инструментальные стали с заэвтектоидной структурой вообще не включают в себя легированные элементы, или же они присутствуют в минимальном количестве. Уровень их твердости обеспечивается за счет большого количества углерода в составе.

Уровень твердости — очень важный параметр для рассматриваемого материала. Обычно высокотвердые стали не используют для производства инструментов, которые во время эксплуатации подвергаются ударным сильным нагрузкам. Это происходит за счет того, что эти сплавы имеют невысокую вязкость и большую хрупкость, из-за чего инструмент, которых из них сделан, может сломаться.

По уровню твердости данные стальные материалы бывают с высоким уровнем вязкости, где углерода содержится 0,4 -0,7% или же с большой износостойкостью и твердостью, где количество углевода равно 0,7−1,5%.

Отличаются стали и по степени своей прокаливаемости. По этому критерию они подразделяются на:

  • изделия с повышенной прокаливаемостью, где диаметр прокаливания составляет от 80 до 100 мм;
  • высокой — диаметр от 50 до 80 мм;
  • низкой — от 10 до 25 мм соответственно.

Сферы использования

Данный материал в промышленности имеет довольно широкий спектр применения. Они применяются при изготовлении:

  • режущих инструментов;
  • измерительных устройств;
  • литейных пресс-форм, работающих под давлением;
  • рабочих деталей штампов, которые работают по принципу горячего и холодного деформирования;
  • высокоточных изделий.

Требования к материалу

Требования к данным материалам предъявляются в зависимости от того, как именно они будут использоваться. Но есть общие требования к ним независимо от марок:

  • высокий уровень твердости;
  • высокий уровень прочности;
  • износостойкость;
  • хорошая вязкость, что особенно важно при изготовлении деталей, которые при использовании будут подвергаться ударам;
  • низкий уровень чувствительности к перегреву, процессам прилипания и приваривания к деталям, которые подвержены обработке;
  • хороший уровень обработки посредством резки металла;
  • устойчивость к появлению трещин;
  • восприимчивость к прокаливанию;
  • пластичность в горячем виде;
  • возможность шлифовки;
  • возможность противостоять обезуглероживанию.

Естественно, это не все требования. Так, марки, которые предназначаются для использования в условиях холодной деформации, дополнительно должны иметь гладкую рабочую поверхность, сохранять свою форму и размер и иметь предел текучести и упругости. А те материалы, которые должны применяться в условиях горячей деформации, должны иметь высокую теплопроводность, не допускать отпуска и быть устойчивыми к колебанию температур.

Итак, вы рассмотрели особенности инструментальной стали, выяснили, на какие виды и категории она подразделяется и для каких целей используется та или иная их марка. Подробнее информацию о них можно прочесть в других статьях, посвященных этому материалу.

Углевыжигательные печи своими руками: чертежи, видео

Древесный уголь в домашнем хозяйстве непременно пригодится. То ли печь растопить, то ли камин зажечь, а еще угли используют при жарке шашлыков. Так или иначе, но добротный мешок угля расходится быстро. Как сэкономить деньги на его приобретении и получить уголь самостоятельно?

Читайте также:
Что такое селективность? Расчет селективности автоматических выключателей

Для этого реально своими руками собрать углевыжигательную печь. В конструкции такое оборудование несложное, места может занимать немного. А вместе с тем из печи можно получить не просто уголь для своих нужд, но и утилизировать отходы из древесины, и, конечно же, во время работы такая печь хорошо согревает.

В общем, углевыжигательные печи, или УВП, как их еще называют, – полезное многофункциональное оборудование для домашнего хозяйства. Углю собственного производства непременно найдется применение.

Самая популярная модель углевыжигательных печей – это древесная, то есть такая, которая обеспечивает пиролиз древесины. Для получения угля никаких дополнительных топливных материалов не нужно, а это выгодно и экологично.

Пиролизная древесная печь элементарна по своему устройству. Необходимо две емкости, в одну из которых засыпается топливо, то есть древесина. Сквозь специальные отверстия тепло от теплоносителя в наружной емкости будет поступать внутрь, нагревать древесину и тем самым осуществлять ее пиролиз, древесина постепенно начнет превращаться в уголь.

Еще одна разновидность углевыжигательных печей – это ретортные. Они оснащены вертикальными ретортами. Благодаря такой конструкции в печах ретортного типа выжигание происходит быстрее, однако и засорение атмосферы будет активнее. Чаще всего такие модели требуют дополнительного оснащения конденсирующим элементом, тогда производство станет более экологичным.

Схема конструкции углевыжигательной печи чаще всего предполагает наличие следующих элементов: камера углесжигания и газовый туннель, определяющий направление для теплых поточных газов, непосредственно топочная камера, колосники, металлическая рама в качестве основы, загрузочный люк и дверцы поддувала, термометр и контрольная трубка, вытяжная труба и заслонка вытяжной трубы.

Фронтальная металлическая рама устанавливается на специальные полозья и крепится растяжками в необходимом для работы участке. Такая конструкция отличается мобильностью. Для постройки углевыжигательной печи обычно выбирают огнеупорный кирпич или металл, не лишней будет и термоизоляция. Чем лучше изоляция, тем больше тепла сохраняется внутри печи и тем выше будет ее производительность.

Углевыжигательные печи могут быть заводскими и самодельными. Большой популярностью пользуется голландская углевыжигательная печь – идеальное соотношение производительности, надежности, долговечности. Но и в самостоятельном сооружении печи для выжигания угля нет ничего сложного. Для своих дачных нужд многие собирают такие печки своими руками. В их основе простые угольные ямы, однако, прибавив усердия и изобретательности, их можно усовершенствовать, за счет чего получить небольшую, простую в обслуживании и невероятно производительную домашнюю самодельную угольную печку.

Что необходимо, чтобы смастерить углевыжигательную печь своими руками:

  • определите участок, подходящий для весьма глубокой ямы под печь;
  • подберите металлические бочки – либо одну около 200 литров, либо одну большую, одну меньшую (200 и 100 литров соответственно);
  • выкопайте яму на участке глубиной размером с бочку плюс зазор шириной с кирпич;
  • просверлите на бочке, около крышки, небольшое отверстие диаметром до 10 см;
  • поместите бочку в яму отверстием вниз, между стенками бочки и ямы уложите кирпичи, а верхние щели прикройте несгораемым материалом;
  • утеплите вверх при помощи минеральной ваты.

Более экологичный вариант сборки предполагаем установку большей бочки описанным выше образом, однако древесина будет сжигаться не в ней. Внутрь большей бочки устанавливают меньшую емкость (на 100 литров), а пространство между ними заполняют щепками, стружками или соломой – они и будут служить топливом, нагревать древесину, находящуюся внутри маленькой бочки и медленно превращающуюся в уголь. Как только пламя разгорелось, большую бочку тоже закрывают крышкой, в которую предварительно вставляют трубу. Доставать угли следует только после того, как все перегорит и бочка остынет.

Непременно, когда сооружаете углевыжигательную печь, позаботьтесь о пожаробезопасности получившейся конструкции. Для этого в конструкцию рекомендуется уложить теплоизоляционный материал. Самодельные печки устанавливаются исключительно на улице – ни дом, ни сарай для них не подходит. Зарывание в землю отчасти выполняет защитную функцию, однако добавление теплоизолирующих материалов увеличит и пожаробезопасность, и эффективность конструкции.

Такие элементарные самодельные печки не конкурируют с производительными заводскими моделями, однако свою задачу выполняют. Если вам необходим уголь в небольших количествах для приготовления шашлыка или растопки камина, это оптимальный способ его получить.

Углевыжигательная печь своими руками

Люди все чаще используют уголь в своей повседневной жизни — в качестве топлива для домашнего камина или для приготовления шашлыков. Поэтому вопрос его производства в домашних условиях стоит достаточно остро, многие бы хотели без проблем получать столько угля, сколько им может понадобиться. Прекрасное решение данной задачи — это углевыжигательная печь своими руками, ведь это оборудование способно производить пиролиз древесины. Как это происходит, что влияет на эффективность процесса и какими рабочими характеристиками может похвастаться такая печь, мы разберем подробнее. Помимо этого, мы узнаем, как сделать углевыжигательную печь у себя во дворе без особых временных или финансовых затрат.

Углевыжигательные печи: устройство и конструкция, общие сведения

Сегодня, когда встает вопрос об углевыжигательном оборудовании, нам есть из чего выбрать. Разнообразие моделей и конструкций позволяют подобрать именно то, что требуется для конкретной ситуации, однако результат в любом случае будет достигнут, вопрос только во времени и эффективности. (См. также: Карта сайта)

Читайте также:
Экзотический дизайн фешенебельной виллы с бассейном

Назначение углевыжигательных печей заключается в пиролизе древесины, проще говоря, в производстве угля. Но в зависимости от целей конструкции такой печи могут разниться. К примеру, передвижные печи используется на местах лесозаготовок или же на строительных площадках, тогда как стационарные модели лишены мобильности, но рассчитаны на более высокую производительность.

Но разнообразие вариантов не ограничивается лишь созданием мобильных моделей, в таких печных установках есть возможность использовать разные типы топлива. Чаще всего в роли топлива выступают отходы производства древесины — таким образом, удается убить сразу нескольких зайцев:

утилизация отходов производства;

Устройство углевыжигательной печи, как уже отмечалось, может быть самым разным. В самых простых вариантах в качестве топлива используется древесина. При этом никакого дополнительного топлива для протекания процесса не требуется, что в значительной степени способствует экономии. (См. также: Как подобрать предохранительный клапан)

Но что, помимо дерева и древесных отходов, может служить топливом для таких установок? Практически все что угодно, даже старые покрышки методом пиролиза преобразуются в жидкое топливо. Таким образом, эти печи — прекрасный инструмент для утилизации и повторной переработки, именно поэтому они широко используются и в наше время.

Принцип работы углевыжигательной печи

Если говорить о самых распространенных на сегодняшний день конструкциях, то это печи, где отсутствует соприкосновение древесины с газами топочного вида, благодаря которым и осуществляется гидролиз. Принцип работы такого устройства прост, он основывается на том, что все топливо (древесина) располагается в отдельной камере, в которой есть специальные отверстия, которые пропускают тепло, вырабатываемое теплоносителем. Именно под воздействием этого тепла древесина нагревается и постепенно превращается в уголь.

Есть и еще одна вариация, в которой процесс пиролиза осуществляется за счет работающих вертикальных реторт. В таких установках выжигание происходит гораздо быстрее, чем в первом варианте, но при этом и вредных веществ выделяется гораздо больше. Такое устройство сложно назвать экологичным, из-за чего на крупных производствах необходимо заняться установкой дополнительного конденсирующего оборудования, чтобы хоть как-то смягчить данный минус, иначе производство выйдет излишне грязным. (См. также: Делаем пиролизный котел своими руками)

Материал изготовления для углевыжигательной печи может быть самым разным, но чаще всего встречаются металлические установки либо печи, сложенные из кирпича (огнеупорного). Если печь металлическая, то металл необходимо обязательно термоизолировать при помощи специальных материалов — это единственный способ предотвратить тепловые потери, а значит, сохранить высокий КПД. А вот реторты для процесса пиролиза обычно делают из жаропрочных металлов.

Благодаря беспрерывной модернизации процесса углевыжигания современные печные конструкции позволяют устройству беспрерывно работать за счет собственных продуктов горения, что в значительной степени удешевляет все производство и делает такие печи привлекательным инструментом для получения прибыли или удешевления расходов.

Рассмотрим производственную конструкцию углевыжигательной печи на примере УВП-5А

Давайте подробней разберемся в конструкции производственной углевыжигательной печи. Составные части:

направление потока для нагретых поточных газов;

вытяжная труба и заслонка вытяжной трубы;

загрузочный люк для топлива;

Монтаж такой печи осуществляется на металлической раме, что установлена на полозьях, данная модель мобильна, поэтому к месту работы она крепится при помощи растяжек. Вся печь имеет цилиндрическую форму (камера) с выносной топкой и трубой. Сам процесс — периодический, обогрев древесины дымовыми газами — внутренний. Камера имеет вместимость в 11 м3 и двойные стенки. Внутренний цилиндр камеры сделан из пятимиллиметровой стали, а наружный, более тонкий, из трехмиллиметровых стальных листов. Между этими цилиндрами установлен каркас жесткости, изготовленный из угловой стали. Для нормализации внутреннее давление сообщается с атмосферным. Каркас топки приварен снизу к задней части камеры, сама же топка футеруется огнеупорным кирпичом. В принципе конструкция не очень сложная, но собрать такое устройство самостоятельно — непростая задача, поэтому мы рассмотрим еще более простые модели.

Делаем простую углевыжигательную печь самостоятельно

Многие дачники для личных нужд предпочитают использовать угольные ямы, но для получения более качественного угля лучше смастерить небольшую и простую углевыжигательную печку. Преимущество такой конструкции в том, что ответ на вопрос, из чего сделать, достаточно прост: нам понадобится две бочка объемом 200л.

Этапы изготовления углевыжигательной печи:

выройте яму достаточного диаметра для бочки. После того как вы поместите ее вовнутрь, между стенками бочки и стенками ямы должен быть просвет шириной с кирпич;

просверлите на бочке, около крышки, небольшое отверстие диаметром порядка 10 см;

поместите бочку в яму отверстием вниз, между стенками бочки и ямы уложите кирпичи, а верхние щели прикройте несгораемым материалом;

Читайте также:
Устройство ионных котлов отопления: принцип работы, схемы, видео-отзывы

утеплите вверх при помощи минеральной ваты.

Вот, собственно, и вся конструкция. Как видите, установка углевыжигательной печи своими руками не такой уж и сложный процесс, особенно на улице. Главное — соблюдать правила пожарной безопасности при установке. Ну а что касается эффективности, конечно, такая элементарная конструкция не может тягаться с производственными моделями, но обеспечить вас углем для шашлыков и красным углем для камина ей вполне под силу.

Некоторые модернизуют эту конструкцию, устанавливая меньшую бочку( объемом в 100 л) в большую (объемом в 200 л). Это более экологичный вариант, который, естественно, потребует больших затрат в плане конструирования, но и эффективность его будет выше да и качество угля лучше. В меньшую бочку набирают дрова и закрывают ее крышкой, а пространство между стенками двух бочек засыпают опилками, щепками, соломой и другими горючими материалами и поджигают. Как только пламя разгорелось, большую бочку тоже закрывают крышкой, в которую предварительно вставляют трубу. Процесс пошел, останется только ждать. Для безопасности лучше всего положить такую конструкцию на теплоизоляционный материал — платформу или же зарыть в землю. После того как все прогорит и бочка остынет, останется только вытащить готовые угли и использовать их по своему усмотрению.

Мы рассмотрели лишь самые элементарные конструкции, которые может сделать каждый человек с минимальными вложениями. Как долго послужит такая печка для производства угля, неизвестно и зависит от качества бочек, но сезонные потребности обычного дачника она перекроет. Понятное дело, что пользоваться такой печкой дома опасно, существует как риск возгорания, так и риск отравиться газами, поэтому рассмотренные варианты подходят исключительно для улицы.

Углевыжигательная печь своими руками

Древесный уголь – весьма востребованный продукт, использующийся дачниками, отдыхающими, любителями барбекю и шашлыка, а также населением, проживающим в южных регионах страны с малых количеством древесины для отопления жилых помещений. Его производство просто, экономично и экологически безопасно.

Производят его методом пережигания дров в специальных углевыжигательных печах. Выбор таких устройств на сегодняшний день огромен. Существуют как серийные печки, так и возможно изготовить печь для производства древесного угля своими руками. Производимый в подобных агрегатах древесный уголь можно разделить на 3 категории:

  • Черный уголь (получают из ивы, ветлы, ясеня, липы, ольхи, осины)
  • Красный уголь (получают из сосны, ели, лиственницы, кедра)
  • Белый уголь (получают из березы, вяза, бука, дуба).

Качество выходной продукции выше у лиственных пород деревьев, а количество получаемого угля больше у хвойной древесины.

  1. Устройство и элементы
  2. Принцип работы
  3. Преимущества и недостатки
  4. Изготовление своими руками
  5. Чертеж
  6. Материалы и инструменты
  7. Инструкция по изготовлению
  8. Как делать уголь?
  9. Как правильно выбрать готовую продукцию?
  10. Вывод

Устройство и элементы

Все устройства для производства древесного угля можно разделить на две основные группы – стационарные установки и передвижные печки. Первые используются на больших производствах для изготовления солидных объемов продукции, а вторые – в производстве небольших партий угля в частном порядке.

Также существуют печи-ямы для пиролиза угля, выкопанные ниже уровня земли, но они постепенно уходят в историю в промышленном производстве, но еще широко применяются в приусадебных хозяйствах и в частных домовладениях.

Основными отличиями подобных агрегатов друг от друга является способ подачи температуры на древесину. Древесное сырье может нагреваться как с помощью раскаленных газов (ретортные печи), так и передачей тепловой энергии от стенок металлического резервуара, где происходит основной процесс сухой перегонки дров в угольную фракцию.

Загрузка обрабатываемого сырья может быть как автоматической, так и ручной. Для этого применяются вагонетки, транспортеры, либо ручной труд человека. Чертеж углевыжигательной печи для производства древесного угля представлен ниже:

Принцип работы

Сухая перегонка дров в древесный уголь происходит при 450 – 500 градусах Цельсия. Этот процесс называется пиролизом. Основной принцип получения древесного угля заключается во внешнем нагревании печи с заложенной внутрь древесиной до температуры в 280 – 300 градусов Цельсия. При достижении заданного значения в дровах начинаются термические процессы, связанные со значительным тепловыделением. За счет этого и происходит процесс пиролиза, то есть обугливания дров без их полного сгорания.

Сначала запускается механизм сушки, удаления лишней влаги из древесины. В этот момент очень важно подавать дополнительное тепло внешней оболочке углесжигательной камеры. В дальнейшем, дополнительная подача тепловой энергии уже не требуется, так как во время основного разложения дров оно уже выделяется, в достаточном количестве для окончательного завершения всего процесса.

Существуют однокамерные и трехкамерные печи для изготовления древесного угля. В трехкамерных печах процессы сушки, основного пиролиза и остывания готовой продукции происходят в разных отсеках. Это позволяет удешевить и ускорить производство продукции, поставив ее на поток. Но такие установки стоят дороже и их монтаж по силам только специалистам. Они применяются на крупных производствах древесного угля.

Читайте также:
Угловая кухня с пеналом (28 фото): особенности кухонного гарнитура с буфетом в углу. Достоинства и недостатки

Преимущества и недостатки

Основными преимуществами агрегатов для получения древесного угля являются:

  • Доступное сырье.
  • Простота обслуживания.
  • Быстрая окупаемость установки.
  • Возобновляемость сырья.
  • Высокая экологичность конечного продукта.

Основные недостатки таких устройств:

  • Сложность в изготовлении трехкамерных агрегатов.
  • Труднодоступность дров в южных регионах.

Изготовление своими руками

Небольшое устройство для получения малых объемов древесного угля можно изготовить самостоятельно. Для этого удобнее всего использовать небольшую бочку объемом 200 – 300 литров, либо другую железную емкость.

Чертеж

Для работы greendom74.ru будет использовать обычные бочки, которые легко достать. Чертеж для такой печи не понадобится (ниже, в инструкции, будет понятно почему).

Но в качестве примера, ниже приведены 2 разных чертежа углевыжигательной печи, они достаточно большие (в домашних условиях их изготовить будет сложно):

Материалы и инструменты

Для изготовления подобной печи будут нужны следующие инструменты и материалы:

  • Бочка на 200 литров.
  • Бочка на 110 литров.
  • Труба 110 мм для дымохода.
  • Шамотные кирпичи.
  • Минеральная вата.
  • Лопата.
  • Электродрель с насадкой для сверления больших отверстий в металле.
  • Ножницы по металлу.

Инструкция по изготовлению

  1. В 200 литровой бочке, в верхней части, по всей окружности делают отверстия (10-20мм). Снизу бочки делаются надрезы, далее их нужно вмять, как показано на фото ниже:
  2. В днище 110л бочки нужно сделать отверстие с помощью гвоздя.
  3. В этой же бочке, в верхней части, необходимо сделать отверстия (как на 200л. бочке).
  4. Вставляем одну бочку в другую (меньшую вверх ногами). В дальнейшем, при эксплуатации туда будут закладываться дрова, из которых получится уголь.
  5. Закрываем маленькую бочку крышкой.
  6. Теперь осталось изготовить крышку для большой бочки с отверстием по центру и приварить дымоходную трубу.
  7. В итоге у вас получится такая конструкция, в которой можно делать уголь.

Как делать уголь?

Алгоритм действия следующий:

  1. В самодельную углевыжигательную печь помещаются наколотые дрова (в маленькую бочку). Длина их должна быть не более 50 сантиметров, а толщина 10-12 сантиметров. Исключается попадание гнилой древесины, в таком случае процесс пиролиза полноценно выполнить не получится. Маленькая бочка вставляется в большую (как в инструкции выше).
  2. Закрываем мелкую емкость крышкой и кладем немного хвороста.
  3. Далее нужно сделать шалаш из сухих веток и поджечь их.
  4. После того как все прогорит, накрыть крышкой большую бочку и закрепить конструкцию камнями.
  5. Спустя несколько часов уголь будет готов. Доставать готовый уголь разрешается только после полного прогорания и остывания заложенного древесного материала, иначе, он может самовоспламениться на воздухе под воздействием кислорода.

Как правильно выбрать готовую продукцию?

Выбирать печь для получения древесного угля для нужд своего производства следует, исходя из вида топлива, на котором она будет эксплуатироваться, предполагаемой мощности и количества производимого продукта.

Чтобы точно соблюдать технологические режимы, необходимо тщательно ознакомиться с технической документацией на изделие, какую температуру и какое время печь может выдавать, насколько быстро или медленно происходит та или иная стадия обработки сырья или продукта.

Следует учитывать и финансовые возможности предприятия, а также прогнозируемый срок окупаемости нового оборудования.

Наиболее популярными модели типовых печей для производства древесного угля являются:

  1. Углевыжигательная печь Чародейка. Объем ее рабочей камеры составляет 4.5 куб. метра. Работает на дровах, выход готовой продукции – 500 кг за один рабочий цикл. Обладает устройством дожига пиролизных газов, экологически безопасна. Стоимость ее равна 160000 – 180000 рублей.
  2. Печь углевыжигательная «Клен-Э». Размеры ее рабочих камер варьируются от 10 до 15 куб. метров, в зависимости от модификации. Представляет собой металлический цилиндр с диаметром 2162 миллиметров и длиной в 4.5 метра. Она снабжена отдельной топкой и узлом газификации, выход готового продукта равен 1400 – 1500 кг за один рабочий цикл, длящийся 70 часов. Цена на углевыжигательные печи серии «Клен-Э» составляет 90000 – 100000 рублей.
  3. Печи передвижные углесжигательные УПП-2М, «Солза», ПУМ-6. Это компактные установки, производительность их составляет 80000 кг угля в год, а вес всего 2.5 тонны. Они мобильны, легко устанавливаются на любой поверхности, оборудованы реверсивным движением теплоносителя внутри камеры. Недостатком их можно назвать плохую теплоизоляцию.
  4. Установка «Поликор». Это мощная углевыжигательная печка, ее производительность – 5200 килограмм угля в сутки. Она проста в обслуживании, ее стоимость составляет 400000 – 500000 рублей.
  5. Установка углевыжигательная «Заря – 50». Печь с внутренним теплоносителем, изготовлена из стали жаропрочных сортов. Выдает 4300 килограмм угля за один производственный цикл, объем загружаемых дров равен 25 – 28 куб. метров. Габариты ее составляют 12.4х2.45х2.5 метров. Цена ее составляет 800000 рублей.

Вывод

Древесный уголь – это востребованное сырье для многих целей экономики и бытовых нужд дачников и любителей отдыха на природе, шашлычников. Установка для его получения окупится быстро, она неприхотлива в использовании и обладает малым энергетическим потреблением.

Читайте также:
Характеристики жаростойкого гипсокартона: предел огнестойкости

Но нужно помнить и о правилах безопасности при работе с углевыжигательными печами. Все работы следует производить только на открытом воздухе, либо в помещении, оборудованном принудительной вытяжной вентиляцией от источника газообразования и горения.

Углевыжигательные печи: сущность, виды и создание своими руками

Современные углевыжигательные печи помогают добывать один из самых востребованных видов топлива – уголь, это продукт, получаемый методом пиролиза (сжигания без пламени) без доступа кислорода. В результате материал содержит высокую концентрацию углеводорода и имеет микропористую структуру.В лесных зонах он является источником дохода для многих предпринимателей, ведь собрать печь и организовать производство можно даже на обычном участке за городом. Готовый уголь активно используют в металлургии, химической промышленности, животноводстве, фармакологии, медицине, строительстве, для обогрева домов.

Производство древесного угля в углевыжигательной печи

Помимо отходной древесины разных пород для производства древесного угля подходят сучки, опилки, пеньки. Если местность болотистая, для этих целей берется торф. Процесс сжигания древесины проходит обязательные 3 этапа:

  1. Сушку.
  2. Терморазложение.
  3. Охлаждение.

Первый шаг требует подогрева камеры, в которую помещается сырье, до температуры 280 0 С. Только после этого начинается экзотермическая реакция с выделением тепловой энергии и запускается процесс «приготовления» угля.

Готовый продукт требует охлаждения до предела, когда самовозгорание станет невозможным. Обычно этот показатель держится на уровне 40°C. Даже после остывания еще примерно сутки смесь выделяемого газа будет содержать большой процент воды. После полного высыхания можно использовать материал по назначению.

Виды углевыжигательных печей

Усовершенствование технологии получения древесного угля привело к появлению специальных печей. Они имеют разную мощность и могут перерабатывать промышленное количество сырья. Различают такие виды:

  1. Стационарные. Рассчитаны на большие объемы древесины, могут работать на разных видах топлива.Устанавливаются крупными производителями. Минус такого варианта – необходимость соответствия нормам экологической безопасности.
  2. Мобильные. Это компактные устройства небольших размеров, которые легко перемещаются, устанавливаются и просты в эксплуатации. Ими пользуются на лесозаготовительных площадках, в местах строительства. В них удобно использовать древесные отходы в качестве основного источника конечного продукта.

Переработка отходов приносит большую выгоду, так как одновременно утилизируются остатки, и уголь добывается без расходов на топливо.

Мобильная углевыжигательная печь

Оборудование непрерывного действия

Распространенный вид углевыжигательных печей, обеспечивающих цикличность процесса, называют непрерывным. В них образующиеся в результате пиролиза газы снова направляются в древесину, соединяются с парами и газами, еще выделяющимися, и выходят из печи. Эти меры требуются для более равномерного дополнительного прогревания. Минус метода – высокая итоговая концентрация химических соединений. Чтобы их нейтрализовать,желательно установить дополнительное оборудование, которое будет сжигать их. Оно должно располагаться отдельно от основных печей.

По такой схеме работают:

  • вертикальные реторты.Снизу происходит прокаливание, в середине – пиролиз, сверху – сушка;
  • печи с заменяемыми контейнерами:

Реторты и камеры для углевыжигания собирают из металла с обязательной теплоизоляцией.

Агрегаты периодического цикла

Самым простым вариантом углевыжигательной печи является обычная бочка на 200 л. В ней производится розжиг заложенного сырья, она не подразумевает использование дополнительного тепла. Пар и газ выводятся через отверстие в емкости. Результатом является продукт низкого качества с выходом около 15%, загрязненный, но практически беззатратный.

Еще один вид углевыжигательной печи – с нагревом стен камеры, которая передает тепло закладке. Как правило, это конструкция периодического цикла. В ней происходит следующая последовательность действий:

  • загрузка древесины;
  • переугливание;
  • выгрузка;
  • повторение цикла с загрузки.

В таком устройстве часть древесины все время находится в процессе пиролиза.

Переносная углевыжигательная печь периодического цикла действия

Трехкамерная печь

Печь углевыжигательная на 3 камеры позволяет экономно расходовать топливо и не наносит вред окружающей среде. В ней газопаровая смесь выводится из основной камеры, остывает и конденсируется. Образуемая жижка и другие не поддающиеся конденсации газы используются в виде дополнительного источника тепла, добавляясь в топку.

Трехкамерные печи относятся к непрерывным – в каждом отсеке происходит свой этап. Важно то, что в первой камере сушка достигается за счет тепла от горения пиролизных смесей газов. Помимо экономии топлива, такие печи полезны:

  • равномерностью использования рабочего персонала, так как загрузка и выгрузка происходят в разное время;
  • длительностью использования. При установке на крупных предприятиях и дооснащении газогенераторным котлом оборудование рассчитано на использование опилок для топливного источника;
  • наиболее доступной ценой по сравнению с однокамерными вариантами такого же объема, но большей эффективностью за счет распределения нагрузки на разные участки.

Заводская мобильная углевыжигательная печь для домашнего использования

Однокамерная печь

Однокамерные печи позволяют перерабатывать до 8 тонн сырья ежемесячно. Полный цикл требует от 1 до 3 дней работы. Их приобретают как для индивидуального использования, так и для промышленных производств с целью переработки отходов пищевой промышленности, остатков с дерево-перерабатывающих предприятий.

Разница между промышленными образцами и вариантами поменьше для однокамерных печей заключается только в объемах перерабатываемого сырья и легкости транспортировки оборудования. В некоторых странах углевыжигательные печи используют в домашних условиях – такой уголь потом применяют для приготовления блюд на огне.

Читайте также:
Условия хранения ламината

Схема простейшей углевыжигательной переносной печи

Как сделать углевыжигательную печь своими руками

Умельцы предлагают 2 способа изготовления агрегата в бытовых условиях, они настолько простые, что даже не всегда нужен чертеж.

Первый вариант

Для самостоятельного изготовления следует обеспечить наличие:

  • металлической толстостенной бочки;
  • подставки под устройство (бочку);
  • кирпича;
  • минеральной ваты.

Печка из бочки – это самый простой способ получения пожаробезопасной, эффективной конструкции.

В дне емкости потребуется сделать отверстие диаметром 10 см, ее ставят прорехой вниз.

Следующий этап – закладка бочки кирпичами, камнями. Щели нужно закрыть негорючим материалом, а верхнюю часть утеплить минеральной ватой.

На этом монтаж конструкции можно считать законченным. Кустарная печь не будет выдавать качественный уголь, по сравнению с описанными выше конструкциями, но его будет достаточно, чтобы из имеющихся древесных отходов получить топливо для мангала.

Схема углевыжигательной печи УВП-5Б

Второй вариант

Если использовать в устройстве 2 бочки, конструкция будет более надежной. Для этого в 2 раза меньшая ставится в середину большей. Именно в меньшую кладут древесину и закрывают крышкой.В оставшееся пространство между стенками емкостей засыпают мелкие отходы и поджигают их. Дальше закрывают большую бочку крышкой с трубой.

В целях обеспечения безопасности сборка и использование таких вариантов допускаются только на открытом воздухе.

Углевыжигательная печь своими руками

Древесный уголь – весьма востребованный продукт, использующийся дачниками, отдыхающими, любителями барбекю и шашлыка, а также населением, проживающим в южных регионах страны с малых количеством древесины для отопления жилых помещений. Его производство просто, экономично и экологически безопасно.

  • Устройство и элементы
  • Принцип работы
  • Преимущества и недостатки
  • Изготовление своими руками
  • Чертеж
  • Материалы и инструменты
  • Инструкция по изготовлению
  • Как делать уголь?
  • Как правильно выбрать готовую продукцию?
  • Вывод

Производят его методом пережигания дров в специальных углевыжигательных печах. Выбор таких устройств на сегодняшний день огромен. Существуют как серийные печки, так и возможно изготовить печь для производства древесного угля своими руками. Производимый в подобных агрегатах древесный уголь можно разделить на 3 категории:

  • Черный уголь (получают из ивы, ветлы, ясеня, липы, ольхи, осины)
  • Красный уголь (получают из сосны, ели, лиственницы, кедра)
  • Белый уголь (получают из березы, вяза, бука, дуба).

Качество выходной продукции выше у лиственных пород деревьев, а количество получаемого угля больше у хвойной древесины.

Устройство и элементы

Все устройства для производства древесного угля можно разделить на две основные группы – стационарные установки и передвижные печки. Первые используются на больших производствах для изготовления солидных объемов продукции, а вторые – в производстве небольших партий угля в частном порядке.

Также существуют печи-ямы для пиролиза угля, выкопанные ниже уровня земли, но они постепенно уходят в историю в промышленном производстве, но еще широко применяются в приусадебных хозяйствах и в частных домовладениях.

Загрузка обрабатываемого сырья может быть как автоматической, так и ручной. Для этого применяются вагонетки, транспортеры, либо ручной труд человека. Чертеж углевыжигательной печи для производства древесного угля представлен ниже:

Принцип работы

Сухая перегонка дров в древесный уголь происходит при 450 – 500 градусах Цельсия. Этот процесс называется пиролизом. Основной принцип получения древесного угля заключается во внешнем нагревании печи с заложенной внутрь древесиной до температуры в 280 – 300 градусов Цельсия. При достижении заданного значения в дровах начинаются термические процессы, связанные со значительным тепловыделением. За счет этого и происходит процесс пиролиза, то есть обугливания дров без их полного сгорания.

Сначала запускается механизм сушки, удаления лишней влаги из древесины. В этот момент очень важно подавать дополнительное тепло внешней оболочке углесжигательной камеры. В дальнейшем, дополнительная подача тепловой энергии уже не требуется, так как во время основного разложения дров оно уже выделяется, в достаточном количестве для окончательного завершения всего процесса.

Существуют однокамерные и трехкамерные печи для изготовления древесного угля. В трехкамерных печах процессы сушки, основного пиролиза и остывания готовой продукции происходят в разных отсеках. Это позволяет удешевить и ускорить производство продукции, поставив ее на поток. Но такие установки стоят дороже и их монтаж по силам только специалистам. Они применяются на крупных производствах древесного угля.

Преимущества и недостатки

Основными преимуществами агрегатов для получения древесного угля являются:

  • Доступное сырье.
  • Простота обслуживания.
  • Быстрая окупаемость установки.
  • Возобновляемость сырья.
  • Высокая экологичность конечного продукта.

Основные недостатки таких устройств:

  • Сложность в изготовлении трехкамерных агрегатов.
  • Труднодоступность дров в южных регионах.

к содержанию ↑

Изготовление своими руками

Небольшое устройство для получения малых объемов древесного угля можно изготовить самостоятельно. Для этого удобнее всего использовать небольшую бочку объемом 200 – 300 литров, либо другую железную емкость.

Читайте также:
Шкаф для вина, особенности, виды по способу установки, типу охладителя

Чертеж

Для работы pechnoy.guru будет использовать обычные бочки, которые легко достать. Чертеж для такой печи не понадобится (ниже, в инструкции, будет понятно почему).

Но в качестве примера, ниже приведены 2 разных чертежа углевыжигательной печи, они достаточно большие (в домашних условиях их изготовить будет сложно):

Материалы и инструменты

Для изготовления подобной печи будут нужны следующие инструменты и материалы:

  • Бочка на 200 литров.
  • Бочка на 110 литров.
  • Труба 110 мм для дымохода.
  • Шамотные кирпичи.
  • Минеральная вата.
  • Лопата.
  • Электродрель с насадкой для сверления больших отверстий в металле.
  • Ножницы по металлу.

к содержанию ↑

Инструкция по изготовлению

  1. В 200 литровой бочке, в верхней части, по всей окружности делают отверстия (10-20мм). Снизу бочки делаются надрезы, далее их нужно вмять, как показано на фото ниже:
  2. В днище 110л бочки нужно сделать отверстие с помощью гвоздя.
  3. В этой же бочке, в верхней части, необходимо сделать отверстия (как на 200л. бочке).
  4. Вставляем одну бочку в другую (меньшую “вверх ногами”). В дальнейшем, при эксплуатации туда будут закладываться дрова, из которых получится уголь.
  5. Закрываем маленькую бочку крышкой.
  6. Теперь осталось изготовить крышку для большой бочки с отверстием по центру и приварить дымоходную трубу.
  7. В итоге у вас получится такая конструкция, в которой можно делать уголь.

Как делать уголь?

Алгоритм действия следующий:

  1. В самодельную углевыжигательную печь помещаются наколотые дрова (в маленькую бочку). Длина их должна быть не более 50 сантиметров, а толщина 10-12 сантиметров. Исключается попадание гнилой древесины, в таком случае процесс пиролиза полноценно выполнить не получится. Маленькая бочка вставляется в большую (как в инструкции выше).
  2. Закрываем мелкую емкость крышкой и кладем немного хвороста.
  3. Далее нужно сделать шалаш из сухих веток и поджечь их.
  4. После того как все прогорит, накрыть крышкой большую бочку и закрепить конструкцию камнями.
  5. Спустя несколько часов уголь будет готов. Доставать готовый уголь разрешается только после полного прогорания и остывания заложенного древесного материала, иначе, он может самовоспламениться на воздухе под воздействием кислорода.

к содержанию ↑

Как правильно выбрать готовую продукцию?

Выбирать печь для получения древесного угля для нужд своего производства следует, исходя из вида топлива, на котором она будет эксплуатироваться, предполагаемой мощности и количества производимого продукта.

Чтобы точно соблюдать технологические режимы, необходимо тщательно ознакомиться с технической документацией на изделие, какую температуру и какое время печь может выдавать, насколько быстро или медленно происходит та или иная стадия обработки сырья или продукта.

Следует учитывать и финансовые возможности предприятия, а также прогнозируемый срок окупаемости нового оборудования.

Наиболее популярными модели типовых печей для производства древесного угля являются:

  1. Углевыжигательная печь Чародейка. Объем ее рабочей камеры составляет 4.5 куб. метра. Работает на дровах, выход готовой продукции – 500 кг за один рабочий цикл. Обладает устройством дожига пиролизных газов, экологически безопасна. Стоимость ее равна 160000 – 180000 рублей.
  2. Печь углевыжигательная «Клен-Э». Размеры ее рабочих камер варьируются от 10 до 15 куб. метров, в зависимости от модификации. Представляет собой металлический цилиндр с диаметром 2162 миллиметров и длиной в 4.5 метра. Она снабжена отдельной топкой и узлом газификации, выход готового продукта равен 1400 – 1500 кг за один рабочий цикл, длящийся 70 часов. Цена на углевыжигательные печи серии «Клен-Э» составляет 90000 – 100000 рублей.
  3. Печи передвижные углесжигательные УПП-2М, «Солза», ПУМ-6. Это компактные установки, производительность их составляет 80000 кг угля в год, а вес всего 2.5 тонны. Они мобильны, легко устанавливаются на любой поверхности, оборудованы реверсивным движением теплоносителя внутри камеры. Недостатком их можно назвать плохую теплоизоляцию.
  4. Установка «Поликор». Это мощная углевыжигательная печка, ее производительность – 5200 килограмм угля в сутки. Она проста в обслуживании, ее стоимость составляет 400000 – 500000 рублей.
  5. Установка углевыжигательная «Заря – 50». Печь с внутренним теплоносителем, изготовлена из стали жаропрочных сортов. Выдает 4300 килограмм угля за один производственный цикл, объем загружаемых дров равен 25 – 28 куб. метров. Габариты ее составляют 12.4х2.45х2.5 метров. Цена ее составляет 800000 рублей.

к содержанию ↑

Вывод

Древесный уголь – это востребованное сырье для многих целей экономики и бытовых нужд дачников и любителей отдыха на природе, шашлычников. Установка для его получения окупится быстро, она неприхотлива в использовании и обладает малым энергетическим потреблением.

Но нужно помнить и о правилах безопасности при работе с углевыжигательными печами. Все работы следует производить только на открытом воздухе, либо в помещении, оборудованном принудительной вытяжной вентиляцией от источника газообразования и горения.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: