Электрические печи сопротивления

Лабораторная работа №5

по дисциплине «Металлургические печи»

Электрические печи сопротивления

 

 

Выполнил: А.Р.Фасыхов

Студент 3 курса группы М-351

Сдал:

_____________А.Р.Фасыхов

«_____»_____________2014г.

 

Приняла:

__________В.А.Пашнев

«_____»____________2014г.

 

Работа защищена с оценкой

________________________

«_____»____________2014г.

____________В.А.Пашнев

 

Аша - 2014

Цель работы: Изучить устройство электрических печей сопротивления, их классификацию и работу.

Электрические печи сопротивления

Электрическая печь сопротивления, электрическая печь, в которой тепло выделяется в результате прохождения тока через проводники с активным сопротивлением. Электрические печи сопротивления широко применяются при термической обработке, для нагрева перед обработкой давлением, для сушки и плавления материалов. Распространение электрических печей сопротивления определяется их достоинствами: возможностью получения в печной камере любых температур до 3000°С; возможностью равномерного нагрева изделий путём соответствующего размещения нагревателей по стенкам печной камеры или применением принудительной циркуляции печной атмосферы; лёгкостью автоматического управления мощностью, а следовательно, и температурным режимом печи; удобством механизации и автоматизации печей, что облегчает работу персонала и включение печей в автоматические линии; хорошей герметизацией и проведением нагрева в вакууме, защитной (от окисления) газовой среде или специальной атмосфере для химико-термической обработки (цементация, азотирование); компактностью и пр. Большая часть электрических печей сопротивления — косвенного действия; в них электрическая энергия превращается в тепловую при протекании тока через нагревательные элементы и передаётся нагреваемым изделиям излучением, конвекцией либо теплопроводностью. Печь состоит из рабочей камеры, образованной футеровкой из слоя огнеупорного кирпича, несущего на себе изделия и нагреватели и изолированного от металлического кожуха теплоизоляционным слоем (рис. 1). Работающие в камере печи детали и механизмы, а также нагревательные элементы выполняются из жаропрочных и жароупорных сталей и других жароупорных материалов. Для нагрева больших партий одинаковых деталей применяют печи непрерывного действия (методические), в которых изделия непрерывно перемещаются от одного торца к другому. Производительность таких печей больше, нагрев изделий более однороден, расход энергии меньше; как правило, они в высокой степени механизированы. В электрических печах сопротивления с рабочими температурами до 700° С (как периодического действия, так и в методических) широко используется принудительная циркуляция газов с помощью вентиляторов, встраиваемых в печь или вынесенных из печи вместе с нагревателями в электрокалориферы. Электрические печи сопротивления косвенного действия для расплавления легкоплавких металлов (свинец, баббит, алюминиевые и магниевые сплавы) конструируются либо в виде печей с металлическим тиглем и наружным обогревом, либо в виде отражательных печей с ванной и расположенными над ней в своде нагревателями. К лабораторным электрическим печам сопротивления относятся небольшие трубчатые, муфельные и камерные печи, а также термостаты и сушильные шкафы. В печах прямого действия изделие (пруток, труба) непосредственно нагревается протекающим через него током (рис. 2), что позволяет сосредоточить в нём большую мощность и обеспечить очень быстрый нагрев (секунды, доли минуты).

Рис. 1. Схема устройства камерной печи сопротивления периодического действия: 1 - нагревательные элементы; 2 - огнеупорная часть кладки; 3 - теплоизоляция; 4 - жароупорная подовая плита.

 

Рис.2. Схема устройства печи сопротивления прямого действия: 1 - нагреваемое изделие; 2 - понизительный трансформатор; 3, 4 - контакты.

Почти все промышленные и лабораторные печи снабжаются автоматическим регулированием температурного режима. Электропечи сопротивления являются наиболее распространенным видом электрических печей, они применяются для нагрева различных изделий и плавки металлов. Промышленные электропечи сопротивления предназначены для проведения термической обработки металлов в окислительной атмосфере, для термообработки (нагрев, закалка, обжиг), для нормализации металлических изделий, полимеризации, химико-термической обработки, плавки чугуна и пайки металлов, термообработки изделий из керамики, фарфора, стекла и других материалов.

Электропечи сопротивления классифицируют:

-по роду работы - на печи периодического и непрерывного действия; -по рабочей температуре - на низкотемпературные (до 400 °C), среднетемпературные (до 1000 °C), высокотемпературные(до 1600 °C), на более высокие температуры изготавливаются вакуумные электропечи или электропечи с контролируемыми атмосферами; -по атмосфере в рабочем пространстве печи - на печи с окислительной (воздушной) атмосферой, на печи с контролируемой средой и вакуумные печи; -по конструктивному исполнению - на камерные, шахтные, колпаковые, камерные с выдвижным подом, плавильные, конвейерные, толкательные, барабанные, карусельные, печи с пульсирующим подом и др; -по типу обрабатываемого материала - на печи для термообработки металла, печи для обжига керамики и фарфора, печи для спекания, изгибания, закалки стекла, печи для прокалки опок и др.

Электропечи сопротивления, как правило, характеризуются номинальной мощностью, мощностью холостого хода, размерами рабочей камеры, рабочей температурой, производительностью печи, разновидностью атмосферы в печи. Номинальная мощность печи - общая мощность, которую способны выделить все нагреватели электропечи, а также мощность электродвигателей всех механизмов печи при расчетном напряжении сети. Потребляемая мощность всегда меньше установленной и зависит от коэффициента использования печи, что связано со старением нагревателей и износом футеровки. Мощность холостого хода печи - мощность, потребляемая печью в установившемся тепловом режиме при рабочей температуре, без учета мощности нагрева садки и мощности печных механизмов.
Размер рабочей камеры – расчетный максимальный размер садки, которая может быть загружена в печь, и нагрета по используемой технологии. Рабочая температура - температура, которая может быть получена в рабочем пространстве печи при обеспечении достаточного срока службы печного агрегата. Производительность печи - количество обрабатываемого материала в единицу времени. В электропечах периодического действия изделия загружаются в рабочее пространство через загрузочные отверстия и находятся там, как правило, неподвижно в течение всего технологического процесса. В электропечах непрерывного действия обрабатываемые изделия с помощью транспортной системы передвигаются от загрузочного отверстия печи к разгрузочному, при этом нагреваясь до необходимой температуры и изменяя свое состояние согласно технологическому процессу. Печи непрерывного действия, по сравнению с печами периодического действия, имеют большую производительность, их проще комплектовать в поточные и автоматические линии. Рабочая камера электропечей сопротивления изготавливается из качественных огнеупорных материалов. Высокотемпературные нагревательные элементы устанавливаются вдоль боковых стенок на специальных керамических трубках, также встречается размещение дополнительных нагревателей на поде, своде, задней стенке или крышке электропечи. Электропечи сопротивления с нагревателями из карбида кремния применяются во многих отраслях народного хозяйства. Эти печи нашли широкое распространение при проведении технологических процессов с рабочими температурами 1000 - 1400°С. Печи, снабженные нагревателями из карбида кремния, во многих случаях превосходят печи с металлическими нагревателями по технико-экономическим показателям: в первую очередь — по максимальной рабочей температуре, возможности ведения процессов скоростного нагрева и форсированного вывода электропечи на рабочий режим, возможности проведения процессов в окислительной атмосфере, а также по обеспечению большей мощности при одних и тех же размерах рабочего пространства. Электропечи сопротивления с нагревателями из дисилицида молибдена также нашли применение во многих отраслях народного хозяйства. Рабочие температуры силицид молибденовых нагревателей выше – до 1600 - 1700 °С.