Электрические печи, Печи сопротивления. - Технологическое оборудование литейных цехов

Печи сопротивления.

Тигельные электропечи сопротивления используют для плавки алюминиевых сплавов, масса получаемого сплава до 250 кг. Эти печи применяют как плавильно-раздаточные для поддержания температуры расплава перед заливкой в кокиль или другие формы, рафинирования и модифицирования сплавов.

Электропечи САТ (рис.6) предназначены для рабочей температуры до 8000С; работают на промышленной частоте 50 Гц; средний удельный расход электроэнергии 0,45 - 0,60 кВт . Ч/кг; КПД печи 0,50 - 0,55.

В камерных электропечах сопротивления САК применяют металлические и карборундовые нагреватели; в электропечах - миксерах САКМ - проволочные нихромовые. Эти печи работают на токе частотой 50 Гц, обеспечивая температуру 750 - 8000С; расход электроэнергии 0,60 - 0,65 кВт. ч/кг.

электропечь сопротивления сат 0,16-и2

Рис.6. Электропечь сопротивления САТ 0,16-И2

1-Нагреватели; 2 и 6 - термопары; 3-тигель; 4 - футеровка; 5 - кожух; 7 - крышка.

В отражательных печах сопротивления нагрев шихтовых материалов и ванны расплавленного металла осуществляется нагревательными элементами, расположенными у свода печей. После готовности металл сливают, наклоняя печь.

Наибольшее применение в производстве слитков из цветных металлов получили индукционные печи с железным сердечником.

Индукционные печи Бывают:

    - однофазные (для сплавов на медной основе), емкостью 600кг., мощность до 200квт., производительность до 20т/сутки. Рис.7 - двухфазные, мощностью до 370квт., производительность до 30т/сутки. - трехфазные, мощностью до 900квт, производительность свыше 60тсутки. Рис.8 - сдвоенные трехфазные.

Число фаз определяется мощностью или объемом печи.

однофазная одноканальная печь для плавки сплавов на медной основе емкостью до 600кг

Рис.7 Однофазная одноканальная печь для плавки сплавов на медной основе емкостью до 600кг.

1 - рабочая камера; 2 - канал; 3 - сердечник.

Преимущества индукционных печей:

    - электрическая энергия передается непосредственно в нагреваемый металл, что значительно увеличивает скорость нагрева по сравнению с печами косвенного действия, в которых нагревается только поверхность материала; - достигаемая температура металла лимитируется только огнеупорностью футеровкой печи; - упрощается конструкция печей; - возникающие в расплаве электродинамические усилия вызывают циркуляцию металла в тигле, что ускорят процесс плавки и способствует получению металла со стабильными свойствами; - высокая производительность труда, хорошие санитарно - гигиенические и экологические условия производства.

По принципу действия индукционные печи подразделяют на две группы:

- печи с замкнутым магнитопроводом (канальные печи с закрытым и открытым каналом, в которой роль вторичной катушки играет короткозамкнутый канал, заполненный жидким металлом).

трехфазная индукционная печь для плавки цветных металлов

Рис.8 Трехфазная индукционная печь для плавки цветных металлов.

    1-токоподвод; 2-установка вентилятора; 3- рабочая площадка; 4- крышка; 5-концевые выключатели; 6-плунжер. - без замкнутого магнитопровода (тигельные печи - открытые и вакуумные)

Индукционные плавильные канальные печи для плавки цветных металлов и сплавов работают на частоте 50 Гц; тигельные - на частоте 50 -1000 Гц. Такие печи применяют для плавки цинка, алюминия, меди и сплавов на их основе.

Для непрерывной работы целесообразно использовать - канальные печи, а для периодической работы и при изменении химического состава сплава - тигельные.

Индукционные канальные печи. В соответствии с ГОСТ 10487 - 75 индукционные канальные печи (ИКП) используют для плавки: алюминия и его сплавов (печи ИАК); меди и ее сплавов - латуней ИЛК. На (рис.9) показана индукционная канальная печь емкостью 600кг для плавки латуней.

индукционная канальная печь илк -0,6

Рис. 9 Индукционная канальная печь ИЛК -0,6

1 - загрузочное окно; 2- ванна; 3 - индукционная единица; 4 - канал; 5 - индуктор; 6 - магнитопровод; 7 - воздушное охлаждение футеровки канала; 8 - токоподвод к индуктору; 9 - ось поворота печи; 10 - сливной носок.

Для повышения стойкости футеровки при эксплуатации ИКП не рекомендуется использовать загрязненные шихтовые материалы, стружку, сплавы на медной основе в состав которых входят свинец и олово. При перерывах в работе печи в канале должен быть остаток металла для создания замкнутой вторичной цепи.

Индукционные тигельные печи для плавки цветных сплавов на основе алюминия, магния, меди и никеля независимо от химического состава выплавляемого сплава имеют одинаковые конструкционные узлы и отличаются, в основном, производительностью и мощностью электрооборудования.

На (рис. 10) приведена индукционная тигельная печь для плавки алюминиевых сплавов емкостью 2,5 т. Набивной тигель печи расположен внутри индуктора, который выполнен из медной трубки, имеет электрическую изоляцию витков друг от друга и охлаждается водой. Для уменьшения тепловых потерь тигель закрывается футерованной крышкой. Печи для плавки алюминиевых сплавов питаются током промышленной или повышенной (500 период/с) частоты

индукционная тигельная печь иат -2,5

Рис.10 Индукционная тигельная печь ИАТ -2,5

1-каркас; 2- тигель; 3- индуктор; 4-ось поворота печи; 5-сливной носок; 6-крышка; 7-токоподвод к индуктору

Электропечи работают по принципу трансформатора, у которого первичной обмоткой является водоохлаждаемый индуктор, а вторичной обмоткой и одновременно нагрузкой - находящийся в тигле металл.

Электропечь, снабженную комплектом оборудования, необходимым для ее работы, называют индукционной установкой или комплексом. Индуктор печи представляет собой многовитковую водоохлаждаемую катушку, выполненную из прямоугольной медной трубки.

Для защиты металлоконструкций от полей рассеяния снаружи индуктора предусматривают магнитопроводы, набранные из листов трансформаторной стали.

На всех печах и особенно на печах вместимостью, больше 1 тонны, для уменьшения потерь теплоты излучением во время плавки тигель закрывают футерованной крышкой.

Тигли для плавки алюминиевых сплавов изготавливают набивкой и спеканием шамотно - кварцитовой массы (основа AL2O3 И SIO2) Или из жаростойкого бетона (тонкомолотый магнезит, шамотный заполнитель и жидкое стекло).

Для плавки магниевых сплавов применяют печи со стальными сварными или литыми тиглями и крышками специальной конструкции. В печи с такой крышкой можно вести плавку в нейтральной защитной среде.

Печи для плавки медных сплавов футеруют высокоглиноземистой или кварцитовой массой.

Замену тиглей проводят при износе стенок в любом месте на 30% во избежание выхода из строя индуктора и выброса металла из печи. Состояние тиглей контролируют визуально.

Стойкость тигля зависит от способа загрузки, периодичности чистки и проведения мелкого ремонта, а также от соблюдения технологии изготовления тигля и плавки металла.

Индукционные вакуумные плавильные электропечи. Соответствующий ГОСТ устанавливает следующие типы и номинальные вместимости (т) электропечей: ИМВ (для плавки меди и ее сплавов); ИАВ (для плавки алюминия и его сплавов).

По способу нагрева печи подразделяют: по воздействию на металл - на печи прямого и косвенного; по характеру работы - на периодического и полунепрерывного действия.

В индукционных вакуумных печах прямого нагрева токи индуктируются непосредственно в шихтовый материал, а в печах косвенного нагрева - во вспомогательном нагревателе (муфеле), который устанавливают между индуктором и шихтовыми материалами.

В индукционных вакуумных печах периодического действия расплавление металла и дегазацию проводят под вакуумом; разливку - либо под вакуумом, либо в среде нейтрального газа; завалку шихты, установку и удаление изложниц (форм), зачистку и подготовку тигля при открытой плавильной камере.

Емкость поворотных печей для плавки цветных металлов с разливкой в изложницу (форму) не превышает 100 - 200 кг. Печи снабжены маломощными откачными системами из-за сложности сопряжения поворотного кожуха печи с вакуумной системой.

Печи с наклоняющимся тиглем внутри неподвижного кожуха представляют собой стационарную вакуумную камеру, внутри которой вмонтирован индуктор. Вместимость печей достигает нескольких тонн.

Недостаток печей - вынужденный простой при необходимости откачки печей во время охлаждения отливок и перед началом плавки.

В печах полунепрерывного действия рабочий цикл происходит без нарушения вакуума в плавильной камере. Печи полунепрерывного действия состоят из тигля, наклоняющегося внутри неподвижного кожуха, плавильной камеры, камеры для загрузки шихты и форм. Количество плавок зависит от стойкости тигля. Применяются печи для получения электродов и фасонных отливок методом точного литья по выплавляемым моделям. В печах предусмотрены устройства для ввода присадок, взятия проб металла, пробивки "мостов", чистки тигля, измерения температуры без нарушения вакуума в плавильной камере. Для подогрева шихты, форм или изложниц соответствующие камеры оснащены нагревателями.

В поворотных печах полунепрерывного действия металл сливают через промежуточный желоб поворотом плавильной камеры. Камеры для заливки металла сменные, что позволяет производить заливку металла в изложницы методом непрерывного литья, в стационарные формы - методом точного литья, методом центробежного литья.

Недостатком индукционных вакуумных печей полунепрерывного действия является наличие промежуточного желоба, который служит источником дополнительных загрязнений разливаемого металла.

Футеровка индукционных вакуумных печей должна удовлетворять следующим требованиям: обладать упругостью пара составляющих при рабочих температурах, минимальным газовыделением, не образовывать летучих, легко диссоциирующих соединений.

При плавке меди в вакуумных печах для набивки тиглей применяют: 99% белого электрокорунда и 1% буры; в верхней слой футеровки тигля добавляют 4% жидкого стекла.

Для получения меди высокой чистоты, тигли изготавливают набивкой из малозольного графита ГМЗ - МТ.

Тигли для плавки алюминиевых сплавов изготавливают набивкой из жаростойкого бетона с массовыми долями компонентов, %: тонкостенного магнезита 28,8; шамотной крошки фракции 0,15 - 0,5 мм 25,0; шамотной крошки фракции 5 - 10 мм 30,0; кремнефтористого натрия 1,2; жидкого стекла плотностью 1,36 - 1,38 г/см3 15,0. Обжигают бетон при 800 - 900 0С.

Тигли для плавки сплавов на никелевой основе изготавливают из смеси, содержащей, % (масс. доля): магнезитового порошка 60 - 70; электрокорунда или глинозема 30 - 40 ; диоксида циркония 5 и оксида титана 2. Смесь плавят в дуговых печах, после охлаждения размалывают и разделяют на фракции с размером зерен 1 - 5 мм и менее 1мм, затем смешивают в пропорции 50:50 и вводят, % (масс. доля): борной кислоты 0,7 - 1,2; воды 3 - 4 . Для плавки верхнего слоя тигля в массу добавляют жидкое стекло; прокалку, проводят при 1400 0С.

Для плавки цветных сплавов широко применяют вставные графитовые тигли. Зазор между тиглем и индуктором заполняют теплоизоляционным порошком, уплотняемым трамбовкой.

Применение готовых тиглей сокращает ремонтные простои, однако эти тигли недостаточно прочны.

Дуговые печи. По способу нагрева различают следующие дуговые электропечи: прямого нагрева, косвенного, смешанного, плазменного и оптического.

В печах прямого нагрева - дуга горит между электродом и нагреваемым теплом; в печах косвенного нагрева - между электродами (тепло к нагреваемому телу передается излучением от дуги и футеровки, нагреваемой дугой).

В печах смешанного нагрева дуга горит между электродом и нагреваемым телом, но значительное количество тепловой энергии выделяются в нагреваемом теле с большим электрическим сопротивлением.

При плазменном нагреве основное количество теплоты выделяется в столбе плазменной дуги.

Особым видом нагрева является оптический дуговой нагрев, когда теплота от дуги, горящей между электродами, передается к нагреваемому веществу с помощью оптических систем.

При производстве отливок из цветных металлов и сплавов дуговые электропечи применяют для плавки и выдержки (в качестве миксеров) металла.

Дуговые однофазные печи (ДМК) косвенного нагрева применяют для плавки меди и ее сплавов (бронз, латуней). Расплавление и перегрев металла в печах проводят независимой дугой, питающейся однофазовым трансформатором, переменным током от специального трансформатора.

Продолжительность расплавления 30 - 60 мин.; угар металла 6 - 7 %.

Печь состоит из стального цилиндрического кожуха, футерованного шамотным кирпичом. В торцовых стенках имеются отверстия для вода графитовых электродов, между которыми зажигается дуга. Для перемешивания металла и выравнивания температуры печь в процессе плавки непрерывно покачивается.

Плазменные печи. Плазменно-дуговые и плазменно-индукционные печи применяют для получения слитков и отливок из медных и никелевых сплавов.

В плазменно-дуговых печах низкотемпературная плазма является независимым источником тепла, что позволяет проводить плавку из компактной шихты. Плазменно-индукционные печи дополнительно оборудуют плазменной приставкой.

Похожие статьи




Электрические печи, Печи сопротивления. - Технологическое оборудование литейных цехов

Предыдущая | Следующая