Файл: Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие.pdf

Электрическая печь сопротивления для плавки алюминия и магния

%

Электрические печи сопротивления применяются в неболь­ ших литейных цехах для плавки легких металлов, обычно спла­

§ 33. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПЕЧИ

Электрические нагревательные печи сопротивления находят широкое применение в машиностроительной, станкостроитель­ ной, автомобилестроительной и других отраслях промышленнос­ ти, связанных с обработкой углеродистых и легированных ста­ лей и изготовлением изделий из цветных металлов и сплавов.

Электрические печи сопротивления в основном используют для термической обработки стальных изделий и изделий из

253

цветных металлов и сплавов, т. е. для ведения таких процессов, когда требуется нагревать изделия до строго определенной тем­ пературы, что легче осуществлять в электрических автоматизи­ рованных печах. Кроме того, печи сопротивления широко при­ меняют для светлого отжига металлических изделий в восстано­ вительной среде без получения окалины. В этом случае в рабочем пространстве находятся газы (водород и др.), обеспечивающие в печи безокислительную атмосферу.

Электропечи сопротивления состоят из рабочего пространст­ ва, в котором помещаются нагреваемые изделия и нагреватель­ ные элементы, металлического каркаса с кожухом, футеровки, а также загрузочных приспособлений и специальных механиз­ мов (печи с шагающим подом, карусельные и др.). Наиболее важной частью электрических печей сопротивления являются нагревательные устройства (элементы) с регулирующими и из­ мерительными приборами.

Нагревательные устройства делятся на свободноизлучающие, в которых нагревательный элемент расположен открыто в печи, и закрытые, в которых передача тепла изделиям осуще­ ствляется через слой электрической изоляции.

К нагревательным устройствам свободного излучения отно­ сятся: рамочные нагревательные элементы, состоящие из кера­ мических изоляторов, на которые наматывается проволока или лента; спиральные нагревательные элементы, изготовляемые из проволоки или ленты и подвешиваемые на подвесках или укла­ дываемые на керамические изоляторы, а также спиральные на­ гревательные элементы на керамических сердечниках; зигзаго­ образные нагревательные элементы, изготовляемые из ленты, изогнутой зигзагообразно, и крепящиеся непосредственно к стен­ кам, поду или своду рабочего пространства печи.

К закрытым нагревательным устройствам относятся: запрес­ сованные в слюду элементы, у которых проволоку или ленту наматывают на слюдяную пластинку и с обеих сторон закрыва­ ют такими же пластинами; пластинчатые нагревательные эле­ менты, представляющие собой спираль, находящуюся в керами­ ческом изделии и таким образом изолированную от доступа воздуха; трубчатые нагреватели, в которых спираль из проволо­ ки или ленты заключена в металлическую трубу, а свободное пространство между трубой и спиралью заполнено прессован­ ным кристаллическим порошком плавленной окиси магния, хо­ рошо проводящим тепло, обладает жаростойкостью и высоким объемным электрическим сопротивлением.

В качестве нагревателей в большинстве случаев применяют проволоку или ленту из нихромовых сплавов, допускающих ис­ пользование их до температуры 1100—1200° С, хромоникелевых (1000° С), железохромоалюминиевых и др. Кроме нагревателей из сплавов в электронагревательных печах применяют силит в виде стержней с температурой использования до 1400° С. При

254

1 — кожух; 2 — футеровка; 3 — нагреватель­ ные элементы; 4 — дверца; 5 — гляделка; б — механизм открывания дверцы; 7 — ра­ бочее пространство печи

t u o

Рис. 108. Шахтная печь для газовой цементации

255

температуре 1800° С применяют графитовые нагреватели, кото­ рые используются в атмосферах с отсутствием кислорода, чаще в вакууме. Нагреватели крепят к стенам или сводам электрона­ гревательных печей с помощью подвесок из нихрома или других жаропрочных сталей, закладываемых в кладку. Фасонные огне­ упорные изделия, на которые укладывают или навешивают нагре­ ватели, изготовляют обычно из высокоглиноземистого шамота.

На рис. 107 показана камерная высокотемпературная электро­ печь сопротивления, предназначенная для нагрева изделий из высоколегированных сталей до температуры 850—1300°С. На­ гревательные элементы, выполненные в виде трех стержней (из силита), расположены горизонтально по три штуки на поду и на своде рабочей камеры. Подовые нагревательные элементы пере­ крываются плитой из карборунда, на которую укладываются нагреваемые детали. Нагревательные элементы питаются элект­ роэнергией через понизительный трансформатор (330/220 В). Температура в печи регулируется автоматическим самопишу­ щим потенциометром посредством платина-платинорадиевой термопары, установленной в рабочем пространстве печи.

Каркас печи состоит из профильной и листовой стали. На передней стенке его укреплена чугунная литая плита с заслон­ кой. Подъем заслонки осуществляется ножным педальным ме­ ханизмом при помощи цепей и звездочек, соединенных с двумя противовесами. На рис. 108 показана шахтная электропечь, предназначенная для газовой цементации стальных изделий. Максимальная рабочая температура в печи 950° С. В рабочую камеру печи на подставки устанавливают жароупорную реторт ту, в которую загружают обрабатываемые ■детали. Если обра­ ботке подлежат мелкие детали, то их загружают в специальную корзину из жаропрочной стали. Рабочее пространство печи сверху закрывают металлической крышкой, которую при загруз­ ке печи или удалении из нее обработанной продукции открыва­ ют с помощью гидравлического приспособления.

Цементирующая жидкость (керосин, бензол, пиробензол) подается в реторту через капельник. Для непрерывного переме­ шивания газовой смеси в реторте на крышке печи укреплен вен­ тилятор с электродвигателем. Температура в рабочей камере регулируется при помощи термопары, соединенной с приборами теплового контроля. Нагревательные элементы получают элект­ роэнергию от понизительных трансформаторов (350/220 В).

Каркас печи сварен из уголков и обшит листовой сталью. Футеровка печи состоит из легковесного шамота, нормального шамотного кирпича и фасонных высокоглиноземистых изделий, на которых располагаются нагревательные элементы из высоко­ омного сплава в виде ленты или проволоки. Пространство меж­ ду кожухом и огнеупорной кладкой заполнено обожженным диатомитовым порошком.

Шахтные электропечи для газовой цементации выпускают

256

/Г%

------

ачуіаіі / -----------

Рис. 109. Карусель­ ная электропечь со­ противления

защитного-газа

17-294

257

с диаметром корзины 300—450 и 600 мм и высотой от низа при­ ямка до крышки 1397—2440 мм.

На рис. 109 показана карусельная электропечь сопротивле­ ния с кольцевым подом для нагрева изделий из жаропрочных сплавов под штамповку и закалку с максимальной рабочей тем­ пературой в рабочем пространстве печи 1270° С. Основными узлами печи являются: каркас из профильного металла с кожу­ хом из листовой стали, футеровка, нагревательные элементы, опорный стол, вращающийся под и механизмы вращения пода и подъема заслонок.

Нагревательные элементы выполнены в виде спиралей и под­ вешены на керамических патрубках, размещенных на боковых стенках рабочего пространства печи. Нагревательные элементы подключены к сети через понизительный печной трансформатор

вратить выход защитного газа из печи и подсос холодного воз­ духа, под подом установлены песочные затворы.

Изделия загружают на вращающийся под через загрузочный

проем. Оконные проемы для загрузки и выгрузки готовой про­ дукции расположены рядом.

Механические приводы для раздельного подъема заслонок установлены на каркасе печи. Включение электродвигателей подъема и опускания заслонок производят ножной педалью — выключателем. Наружные стены печи в виде кольца, а внутрен­ ние в виде круга футеруют шамотным и диатомитовым кирпи­ чом. Зазор между кладкой и металлическим кожухом заполня­ ется обожженным диатомитовым порошком. По своду печи, выполненному из шамотного кирпича, уложена изоляция из диатомитового кирпича и сделана засыпка диатомитовой обожжен­ ной крошкой.

Вращающийся под печи (в виде кольца) футеруют диатоми­ товым и шамотным кирпичом. Верхняя часть пода футеруется фасонными изделиями из карборунда, на которые укладываются подлежащие обработке изделия. Под опирается на опорный стол, а также механизм вращения, состоящий из храпового ко­ леса, толкателя, редуктора, вариатора (для регулирования ско­ рости вращения пода) и электродвигателя.

Регулирование и контроль температуры в печи автоматиче­ ские, осуществляемые отдельно в каждой зоне печи.

На рис. ПО приведена барабанная муфельная электропечь для закалки стальных шариков и роликов, в которой нагрева­ тели в виде проволочных спиралей из высокоомного сплава рас-

,258