Главная » Обслуживание систем отопления » Кузнечные горны своими руками: принцип работы, советы. Делаем кузнечный горн из доступных материалов Газовый горн для ковки

Кузнечные горны своими руками: принцип работы, советы. Делаем кузнечный горн из доступных материалов Газовый горн для ковки

Привет человечество, сегодня я расскажу, как сделать кузнечный горн с температурой до 1100 градусов Цельсия. В кузнице горн применяется для разогрева металла перед ковкой, цементирования и других операций термообработки. При работе с металлом он практически всегда необходим. Горн будет угольный, так ближе к природе. К тому же он очень напоминает исторический горн, который использовали наши предки. А главное он будет простой, как в изготовлении, так и в использовании.

Нам понадобятся следующие материалы:

Огнеупорный кирпич. Самые распространенные огнеупорные кирпичи – это красный и шамотный. Хоть я и использовал красный, рекомендую брать второй. Так как он выдерживает большие температуры, а красный со временем может растрескаться и сломаться. Нужно всего 12 кирпичей.
Шамотная глина. Подойдет любая огнеупорная глина. Но шамотная самая распространенная. Я купил мешок сорок кг, но этого слишком много. Хватит и десяти. Идеально взять двадцать кг, чтобы если что была глина замазать трещины, изготовить литьевые формы и т.д.
Строительный песок. Если он у вас не новый, как у меня, его необходимо просеять через специальную решетку.
Железная труба диаметром 25-30 мм.

Также понадобятся некоторые инструменты и расходники (ведро, перчатки, ножовка по металлу и др.), о них расскажу позже.

Камера горна

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

Приготовим глину

Ее я замешивал в ведре на девять литров. Смешиваем глину и песок в пропорции 1:1. Далее добавляем чистую воду. Замешиваем глину до следующего состояния. Нужно скатать небольшой шарик, положить его на одну ладошку, а второй начать его придавливать. Трещины должны появляться, когда сжали его наполовину. По консистенции он должен напоминать.… Ну не важно, что.
Далее обильно смазываем глиной все места соединений кирпичей между собой, всю внутреннюю и внешнюю части. Так тепло будет долго сохраняться в камере. Хорошо смазываем глиной место соединений железной трубы с кирпичами. Кирпич, который служит задней стенкой можно оставить не прикрепленным. Так его можно будет отодвигать, и работать с длинными заготовками. Из верхних кирпичей я прикрепил глиной только крайний. Так горн можно будет использовать и открытым, и закрытым.
Также для регулирования подачи воздуха можно усовершенствовать трубу. Посередине ее можно распилить и нарезать резьбу с обеих сторон. Теперь вкручиваем в ту часть, что в горне, сантехнический тройник с краном, на подобие такого:

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

Пара слов о самой подаче воздуха

Конечно, в эту трубу что-то должно загонять вкуснейший кислород, который раскалит угли в камере до адских температур. Можно использовать кузнечные меха. Такие, что использовали наши предки в кузницах. Но это не самый лучший вариант, нужна хотя бы пара мехов, чтобы получить необходимую температуру, и было бы неплохо иметь помощника, который будет без устали нажимать на меха.
Намного продуктивнее использовать электрические воздуходувки. Например, турбина для надувки матрасов. Я использовал старый советский пылесос. У него даже можно перекрутить шланг с вдува на выдув, но он сломался. Пришлось скотчем прикрепить пакет с той стороны, откуда воздух выдувается.

Немного об использовании горна

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

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

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

Розжиг горна

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

Ну до чего у нас любят дикие заумные определения: специальные нагревательные устройства с целью повышения пластических характеристик металла. Давайте попробуем перевести все это безобразие на человеческий язык.

Кузнечный горн по своей сути – печка. Понятно, что со своим особенностями, разновидностями и технологическими нюансами, но все равно – это печка. Она нужна для разогрева металлических деталей до температуры, чтобы их можно было ковать, то есть подвергать деформации.

Это главный и общий факт для всевозможных видов кузнечных горнов – от примитивных дачных поделок на кирпичах до промышленных печей со множеством технологических особенностей применения и назначения.

От кузнечной печки требуются два главных и единственных свойства: давать очень высокую температуру, вплоть до 1200 – 1500°С и возможность поддерживать нужную температуру в течение определенного времени. Иными словами, нам нужен сильный и ровный жар.

При какой температуре металлы поддаются ковке, то есть начинают быть пластичными? Это у всех металлов и сплавов по-разному. А вот визуальный признак того, что металлическая деталь нагрелась до нужной температуры, тоже общий – это оранжевый цвет детали.

Все металлы отвечают на нагревание изменением цвета от темно-красного до пронзительно-белого. Так вот оранжевый цвет – это сигнал, что можно начинать настоящую кузнечную работу по металлу.

Чертеж кузнечного горна.

Единственный металл, который ведет себя довольно подло и не меняет своего цвета при нагревании – это алюминий. Он не самый легкий металл для ковки и сварки в принципе, с алюминием нужно знать и применять множество специальных требований.

Так вот отсутствие оранжевого цвета в то время, как он уже нагрелся для ковки – значительный фактор, затрудняющий работы с этим капризным металлом и его сплавами. Ведь и перегреть нельзя. Недогреть – тоже никуда не годится.

Классификация кузнечных горнов

Существует несколько критериев, по которым можно развести все эти печки на аккуратные типы.

Чаще всего горны делят по виду топлива, на котором они работают:

Твердотопливные горны

Они работают на угле. Их использование становится все реже, так как уголь – топливо, не дающее стабильного и ровного огня, что является самым важным требованием к кузнечному горну. Мало этого, для таких печек нужен не просто уголь, а высококачественный древесный коксующийся или такого же качества каменный уголь.

Любители такой экзотики есть, так что ниже мы остановимся на паре-тройке советов по обустройству такой печки.

Газовые кузнечные горны

Вот об этом типе печек мы поговорим подробно: они являются самыми распространенными и в домашних кустарных мастерских, и в профессионально оборудованных кузнечных центрах. Газовый кузнечный горн – без сомнения, любимый инструмент отечественных кузнечных мастеров.

Жидкостные

Здесь основным видом топлива выступает мазут.

Угольный кузнечный горн.

По конструкторскому решению горны делятся на закрытые и открытые. По размеру они бывают малыми, средними и большими. Вот, собственно, и вся классификация кузнечных горнов. Самодельный горн для ковки – вещь вполне реальная и, самое главное, нужная в хозяйстве.

Главное – решить какой именно горн вас устроит. А для этого вы должны четко знать, какую именно кузнечную продукцию вы собираетесь делать, для кого и в каком количестве.

Принципиальная конструкция самодельного горна

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

Он намного проще и обойдется вам дешевле по денежным и трудовым затратам. На открытом горне проще нагревать и массивные или длинные детали.

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

Вот какие детали составляют грамотно собранный горн:

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

Строим твердотопливный горн

Главным недостатком твердотопливных горнов является то, что уголь сам по себе не может выдать нужную температуру свыше 1000°С. Поэтому в таких печках всегда нужна подача воздушной струи. Раньше это были меха, теперь чаще воздух подается через трубу с заваренным торцом, также сделанную из стали.

Проще всего такую печку выкопать прямо в земле – достаточно ямку обложить огнеупорными кирпичами. Самодельный кузнечный горн можно сделать по-другому: из стальной пластины с приличной толщиной соорудить стол с решеткой из чугуна или стали.

Колосниковая решетка для горна.

Пластина для стола должна быть сделана из заготовки с толщиной не меньше 5-ти мм. Если горн открытой конструкции установить на улице, не нужно будет специально заниматься вентиляцией.

Вот главные этапы по сооружению самодельного горна, работающего на угле:

Соорудить площадку для основания с бетоном и армированными прутьями.
Сложить кирпичи в виде прямоугольного основания, поверхность стола может быть любой высоты.
В любой стенке основания проделать отверстие для поддувала.
Собрать под из специального огнеупорного кирпича на основание.
Установить колосник с отверстиями, который нужно делать также из огнеупорного материала, для чего отлично подойдет чугунная дверца от старой печки.
После установки колосника доложить стенки из того же огнеупорного кирпича.
Не забыть оставить отверстие в одной стенке для подачи воздуха, лучше это сделать сразу при кладке кирпича.
В трубу для подачи воздуха вмонтировать вентилятор.
Если вы делаете закрытую конструкцию, обязательно соорудите дымоход, который абсолютно необходим для тяги.

Такой горн можно сделать мобильным – все зависит от вас. Отличным каркасом для твердотопливного горна может послужить старая газовая плита.

Строим газовый горн

Прежде, чем начать сооружать газовый кузнечный горн своими руками, нужно определить параметры пода – его площади.

Для этого существует хитрая формула:

N – производительность горна, которая зависит от напряженности H и площади пода F. Высчитано, что оптимальной поддержки необходимой температуры в горне достаточно скорости подачи газа в промежутке от 1-го до 1,5 м/сек.

Схема газовой горелки для горна.

Вам известны площадь вашей мастерской и примерное количество кузнечных деталей в килограммах, которое вы планируете производить. С этими данными вы выводите напряженность пода с максимально допустимой верхней границей в 150 кг/м².

Необходимые материалы, которые нужно иметь, чтобы приступить к работе:

кирпич огнеупорный типа динас или шамот;
пластины толщиной не меньше 5-ти мм из жаростойкой стали;
стальной профиль для стоек, рамы и заслонки горна;
труба для дымохода и вентиляционного канала из стали;
шпатлевка для заделки щелей между кирпичами с жаростойкими свойствами;
листовой металл или дополнительный слой огнеупорных кирпичей для футеровки с внешней стороны;
от двухконтурных котлов большой мощности;
вентилятор;

Газовые кузнечные горны тоже могут быть открытыми. С ним все намного проще, достаточно будет устроить колосники с подачей воздуха для большей эффективности нагрева. Вещества сгорания выводятся в таком случае вентилятором из теплостойкого металла.

Опорную раму лучше располагать вплотную к одной из стен вашей мастерской. Выбор стены нужно делать с учетом того, что будет нужен дымоход и вентиляционная труба, так что смежные стенки, если таковые есть, лучше не использовать.

Важнейшим условием является точное соблюдение правил пожарной безопасности, которое заключается в использовании только огнеупорные и жаростойкие материалы. Не помешает проверить, из чего сделаны стены вашей мастерской. С большой осторожностью относимся к разного рода гипсокартонным конструкциям.

Стойки и саму раму лучше сваривать из низколегированной стали по чертежам, которые можно скачать в Интернете. Низколегированная сталь прочна, легкая и, самое главное, устойчива к специфической коррозии высокотемпературного режима. Внешняя футеровка должна быть продумана заранее, чтобы в опорной раме сразу проделать отверстия для ее крепления.

Теперь об огнеупорных кирпичах и кладке. Важно купить настоящие сертифицированные кирпичи типа шамот, изготовленные по ГОСТу 390-79. Если вы приобретете кирпич не по стандарту, вы рискуете тем, что обычные кирпичи начнут у вас плавиться уже при температуре 1000°С.

Настоящий шамотный кирпич кремового цвета с мелкими порами в малых количествах, они намного тяжелее обычных керамических, вес одного шамотного кирпича больших габаритов достигает 5-ти кг. Самые подходящие марки шамота – ШБ, ША и ШПД.

Устройство кузнечного горна.

Второй тип огнеупорных кирпичей – динас. Эти кирпичи дороже, зато устойчивее к высоким температурам: они выдерживают режим с уровнем 1800°С. Они светлее шамотных кирпичей из-за высокой доли в своем составе кремниевых солей.

Если у вас есть возможность, лучше выкладывать горн динасовым кирпичом: кузнечные горны из огнеупорного динасового кирпича долговечнее и выдерживают самые жесткие температурные режимы.

Кирпичи укладывать с раствором из огнеупорной глины с добавкой порошка из шамота и динаса в четкой пропорции 60:40. Дымоход и вентилятор по периметру обрабатывать металлическими уголками.

Важнейший финальный этап – просушка всей конструкции. После нее нужно проверить, как работают вентиляторы для горна кузнечного. И только затем можно будет производить тестовое включение.

Как сделать горелку для газового горна

Помимо общих инструкций как сделать кузнечный горн, существуют правила по установке газовой горелки. газового горна может быть приобретена в магазине, а может быть сделана самостоятельно.

Горелку газового горна своими руками нужно делать с обязательным учетом требований к ней:

поджиг газа должен быть вполне безопасным;
горение должно быть устойчивым;
стойкость к влажности внутри горна;
безопасность при изменении тяги и риске взрыва горючего вещества.

Установка горелки производится через заранее подготовленное футеровочное отверстие. Устье горелки прикрепляется к конфузору, которое протягивают через стальную прокладку. Затем устанавливаются трубы для подачи газа и воздуха.

Газ подается от или сети под контролем регуляторов. Пробный пуск газа проводят для проверки регуляторов и напора, следят за запахом.

Если вы из тех людей, у которых металл плавится в руках, и вы мечтаете о своей кузне, то вам необходим кузнечный горн. Предлагаем вам воспользоваться нашим примером, и вы сможете своими руками для себя изготовить кузнечный горн, который поможет вам овладеть искусством кузнечного мастерства.

Плотничать или столярничать — это, конечно, хорошо. Обработка дерева традиционна для Руси. Но мы хотим поговорить о металле. Точнее, о кузнечной обработке металла. Что нужно, чтобы заняться ковкой? Первое — это кузнечный горн.

Возможно, вы удивитесь, но горн — это самое простое в организации кузницы.

Задача горна нагреть кусок металла до температуры, которая позволит его мять без разрушения.

Горн — это конечно огонь. Жечь можно газ, жидкое топливо, мазут или сырую нефть, уголь и дрова. Только вот дрова жару дают мало, пока не превратятся в уголь. Дрова можно рассматривать только как сырье для получения древесного угля, а вот уже древесный уголь отличное топливо для горна. Пожалуй, самое лучшее, но и самое дорогое, хотя и самое доступное. Уголь для мангалов и барбекю продается в любом супермаркете. Так что на угольном варианте и остановимся.

Если говорить о горне, работающем на угле, то тут есть два варианта: с боковым дутьем и с нижним. Боковое дутье как нельзя лучше подходит для древесного угля, к тому же проще всего в реализации. Простейший вариант — ямка в земле, куда по трубе подается воздух. Также можно выложить горн из кирпича и обваловать его землей.

С помощью такого горна пробуют свои силы начинающие кузнецы. В трубу вставляется шланг, подключенный к выдувающему отверстию пылесоса.

Минус этого горна в том, что приходится работать, сидя на корточках, а это не очень удобно. Впрочем, можно сколотить ящик необходимой высоты, набить его землей и сделать горн в нем. Но раз уж идти этим путем, то стоит делать что-то более капитальное. Есть еще один момент. Горн с боковым дутьем не очень подходит для каменного угля, тогда как горн с нижним дутьем, через колосник, более универсален в этом плане. То есть горн с нижним дутьем может работать и на древесном угле и на каменном. Но и конструкция будет сложнее.

Нам понадобится:

стальной лист толщиной пять миллиметров около 100х100 см;
листовая сталь толщиной 2 мм;
уголок 30х30;
шесть шамотных кирпичей ШБ-8;
УШМ, называемая в народе «болгарка»;
зачистной круг;
отрезные круги для резки стали и камня;
сварочный аппарат и электроды;
два винта с барашками (рым-гайка).

Горн состоит из стола с горновым гнездом. Снизу, под горновым гнездом, зольная камера, куда подается воздух. Стол делается из стального листа толщиной пять миллиметров. Размер стола произвольный, но удобней, когда на нем можно свободно разместить рабочие клещи, кочергу и совочек, чтобы они были под рукой. Отрезаем от пятимиллиметрового листа полосу шириной 125 мм, она нам еще пригодится, а из оставшегося куска делаем стол.

Схема горна с горневым гнездом

В середине вырезаем квадратное отверстие под будущее горновое гнездо. Вот с размерами гнезда необходимо определиться. Большое гнездо потребует много угля. Маленькое не позволит нагревать большие заготовки. Имеет значение и глубина гнезда до колосника. Не вдаваясь в подробности, скажем, что глубина в десять сантиметров будет оптимальной, не зависимо от размеров гнезда в плане.

Чтобы предотвратить прогорание металла, его необходимо футеровать (обложить) шамотным кирпичом. Используем кирпич ШБ-8. Его размеры 250х124х65 мм. Эти размеры и определят размер горнового гнезда — 12,5 см у колосника, 25 по верху, 10 см глубина. Учитывая толщину кирпича, размер отверстия в столе составит 38х38 см.

Из вырезанного куска вырезаем квадрат со стороной 25 см. В центре квадрата вырезаем квадратное отверстие со стороной 12 см. Еще нам понадобится четыре пластины в форме равнобедренной трапеции с длинами оснований 38 и 25 см, высотой 12,5 см. Вот и пригодилась отрезанная ранее полоса. Теперь нужно все это сварить.

Из двух миллиметровой стали сворачиваем квадратную трубу со стороной 12 и длиной 20-25 см. Это будет золоприемник. В середине одной из стенок делаем отверстие под воздуховод. В отверстие ввариваем патрубок. Используем кусок обычной водопроводной трубы на 40.

Золоприемник снизу закрывается крышкой. Делаем ее на винтах с барашками.

Стол готов. Осталось поместить его на основание или приварить к нему ножки из уголка. Можно сделать основание из пенобетонных блоков.

Обращаем внимание на проем. Через него пройдет воздуховод.

При помощи болгарки с отрезным диском по камню вырезаем из кирпича футеровку. Обязательно использовать респиратор и защитные очки. И соблюдайте технику безопасности при работе с УШМ.

Можно подключать пылесос и попробовать разжечь горн.

Сначала укладываем щепки и мелко колотые дрова. Поджигаем их при слабом дутье, а когда дрова хорошо разгорятся, засыпаем уголь. Теперь можно увеличить дутье.

Пылесос можно подключить не напрямую в воздуховод горна, а через самодельный регулятор подачи воздуха. Это устройство позволяет регулировать количество воздуха, подаваемого в горн, то есть уменьшать или увеличивать дутье.

Обычно для регулировки подачи воздуха в воздуховод ставится заслонка. Но перекрытие потока увеличивает нагрузку на двигатель пылесоса. Пылесос обычно используют старый, и чтобы его не перегружать, сооружают регулятор подачи воздуха. Поток воздуха не перекрывается, а отводится в другой воздуховод. Для этого сделана коробка с тремя патрубками. Два напротив друг друга — вход от насоса и выход в горн. Третий патрубок, на верхней стенке — сброс излишков воздуха. Третий патрубок сдвинут относительно двух первых на величину диаметра отверстий.

Внутри изогнутая под прямым углом пластина шириной в половину длины коробки. Пластину с помощью проволочной тяги можно двигать из одного крайнего положения в другое. Насколько перекроется отверстие подачи воздуха в горн, настолько же откроется отверстие сброса.

Коробка закрывается крышкой с отверстием для тяги.

Теперь у нас рабочий горн, пригодный для использования под открытым небом. Для защиты от дождя нужен навес, который должен быть не горючим. А горну нужен зонт и труба для сбора и отвода дыма.

Зонт делаем из листового железа толщиной два миллиметра. Во первых, такой зонт дольше прослужит, а во вторых — варить более тонкое железо ручной дуговой сваркой сложнее.

Чтобы зонт был максимально эффективным, наклон его стенок должен быть не меньше шестидесяти градусов к горизонту. Располагаться зонт над очагом должен так, чтобы воображаемый луч, направленный от ближней к краю точки очага, наклоненный наружу под углом шестьдесят градусов к плоскости стола, попадал внутрь зонта. Это означает, что чем выше зонт над очагом, тем он должен быть больше. С другой стороны, чем ниже зонт над столом, тем неудобнее работать. Тут надо исходить из имеющегося в наличии материала и своих антропометрических данных.

Зонт поддерживается стойками из стального уголка. Сверху на зонт ставим трубу, которую также свариваем из стального листа двойки. Трубу необходимо прикрыть искрогасителем, который делаем из металлической сетки.

Если направить сбрасываемый из дросселя воздух по воздуховоду (пойдет водопроводная труба на 1 дюйм) в начало дымовой трубы, то получится эжектор, увеличивающий эффективность отвода дымовых газов.

Плотничать или столярничать — это, конечно, хорошо. Обработка дерева традиционна для Руси. Но мы хотим поговорить о металле. Точнее, о кузнечной обработке металла . Что нужно, чтобы заняться ковкой? Первое — это кузнечный горн.

Возможно, вы удивитесь, но горн — это самое простое в организации кузницы.

Задача горна нагреть кусок металла до температуры, которая позволит его мять без разрушения.

Нам понадобится:

стальной лист толщиной пять миллиметров около 100х100 см;
листовая сталь толщиной 2 мм;
уголок 30х30;
шесть шамотных кирпичей ШБ-8;
УШМ, называемая в народе «болгарка»;
зачистной круг;
отрезные круги для резки стали и камня;
сварочный аппарат и электроды;
два винта с барашками (рым-гайка).

Схема горна с горневым гнездом

Золоприемник снизу закрывается крышкой. Делаем ее на винтах с барашками.

Обращаем внимание на проем. Через него пройдет воздуховод.

Можно подключать пылесос и попробовать разжечь горн.

Коробка закрывается крышкой с отверстием для тяги.

Вот и все. Ваш горн готов. Куйте на здоровье, куйте как мы, куйте лучше нас!

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:

Топливом , на котором работает устройство: кокс, мазут, уголь или газ.
Конструкцией топливосжигающего устройства.
Требуемыми размерами рабочего пространства.
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:

Свод и боковые стенки , которые выкладываются из огнеупорного кирпича (шамота или динаса).
Горновое гнездо , образуемое верхней поверхностью свода, где и нагреваются заготовки.
Зонт , снабжаемый откидными шторками , и призванный улучшать естественную тягу в рабочем пространстве.
Заднюю стенку (брандмауэр) , в которой предусматриваются отверстия для подачи исходного воздуха .
Воздушный кран , предназначенный для включения подачи воздуха к горновому гнезду.
Защитный короб из жаропрочной стали, который соединяет между собой входную полость у крана подачи воздуха с горновым гнездом.
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.
Дымохода , через который производится удаление продуктов сгорания топлива.
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 :

Камера , выполненная из огнеупорного материала, и снаружи отфутерованная толстолистовой жаростойкой сталью.
Передняя заслонка , открывающаяся при помощи шарниров или противовеса, и снабжённая смотровым окошком.
Под , выполненный из жаропрочного шамотного кирпича.
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.
Смесительный редуктор , обеспечивающий смешивание воздуха и газа (входит в структуру баллона со сжиженным газом).
Сопло , конфигурация которого определяется формой нагреваемых в горне заготовок.
Колосниковая решётка , предназначенная для улучшения тяги и сбора окалины.
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.