ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Печи сопротивления из "Промышленные печи " В дуговых печах, где источником тепловой энергии является электрическая дуга, теплообмен излучением происходит между дугой, расплавляемым металлом и футеровкой печи. При этом в дуговых печах прямого действия, когда одним из электродов служит расплавляемый металл, условия лучистого теплообмена характеризуются прямым направленным радпа-ционным режимом теплообмена. Область наивысших температур в рабочем пространстве печи приближена к металлу, а сами электроды экранируют футеровку печи от излучения дуги. [c.247] В дуговых печах косвенного действия (с независимой дугой) тепло передается излучением от дуги, горящей между двумя электродами. Электроды часто размещаются в середине (по оси) печи, имеющей цилиндрическую форму. В этом случае дуга излучает тепло на металл и на внутреннюю поверхность футеровки. Для облегчения условий эксплуатации футеровки таких печей они обычно выполняются вращающимися (пли качающимися) вокруг продольной оси. Расплавленный металл омывает при этом нагретые части кладки и отбирает у них тепло. [c.247] В индукционных печах (печах-теплогенераторах) внешний теплообмен, как таковой, вообще отсутствует, поскольку выделение тепла происходит здесь в самом обрабатываемом материале. Это же относится и к нагревательным печам сопротивления прямого действия, в которых нагреваемое изделие непосредственно включается в электрическую цепь и тепло не поступает к нему извне, а выделяется в самом изделии при протекании по нему электрического тока. Нагрев при тепловыделении в самом обрабатываемом материале имеет значительные преимущества перед методами нагрева внешним источником тепла, так как позволяет осуществлять нагрев с значительно более высокой скоростью, избегая при этом больших перепадов температуры по сечению. [c.247] При конвективном режиме работы электрических печей сопротивления нагревательные элементы либо выносятся в отдельное устройство — калорифер, где осуществляется нагрев воздуха, поступающего затем в рабочую камеру нагревательной или сушильной установки, либо размещаются непосредственно в рабочем пространстве. В последнем случае для уменьшения лучистого теплообмена с нагреваемыми изделиями нагревательные элементы отделяются от них стальным экраном, который играет также роль направляющего устройства для движущегося в рабочем пространстве воздуха. Следует отметить, что почти все печи с конвективным режимом работы (кроме ванных печей) оборудованы вент1 ляторами, обеспечивающими интенсивное принудительное движение воздуха в рабочем пространстве и повышающими их производительность. [c.249] Электронно-лучевые печи служат для переплава при получении особо чистых тугоплавких металлов в вакууме и позволяют развивать высокие температуры при отсутствии всяких источников загрязнения тигля, электродов и т. д. [c.249] Поток электронов может быть легко сфокусирован с помощью кольцевого электромагнита и направлен на анод, в качестве которого используется нагреваемый материал. При наложении высокого напряжения между анодом и катодом скорость электронного пучка резко возрастает, и при столкновении его с анодом кинетическая энергия превращается в тепло, обеспечивая очень высокую (4000° К и выше) температуру. Расплавляемый материал стекает в водоохлажденный кристаллизатор, где застывает и охлаждается. [c.250] В связи со сложностью конструкции и высокой стоимостью применение электронно-лучевых печей пока весьма ограничено. [c.250] Электрическая дуга. В дуговых печах источником тепловой энергии является электрическая дуга, представляющая собой разновидность газового разряда. [c.250] Газовая среда электропроводна только в ионизированном состоянии. При сближении двух электродов, присоединенных к источнику тепла, в точке их соприкосновения вследствие плохого контакта и большого электрического сопротивления произойдет нагрев близлежащих частей электродов и окружающего газа. Газ, ионизируясь, становится электропроводным, и если электроды медленно развести на некоторое расстояние, то ток не прервется, при этом возникает электрическая дуга. Между электродами образуется электропроводный газовый промежуток из смеси ионизированных газа и паров материала электродов. Ток в электрической дуге протекает за счет движения электронов к аноду и положительных ионов к катоду. Кинетическая энергия сталкивающихся заряженных частиц превращается при этом в тепло. Температура электрической дуги достигает 5000—6000° К. [c.250] При использовании переменного тока в дуговых печах (что обычно имеет место в промышленной практике) напряжение на электродах изменяется во времени по величине и по знаку. Полярность электродов будет меняться в соответствии с частотой тока, и один и тот же электрод будет являться то катодом, то анодом. При прохождении значения напряжения через нуль дуга должна гаснуть. Непрерывное горение дуги переменного тока может поддерживаться при введении в цепь индуктивного сопротивления. Расчеты показывают, что для того, чтобы обеспечить непрерывное горение дуги, значение угла сдвига фаз между напряжением и током ф должно удовлетворять условию os ф 0,85. [c.250] Длина электрической дуги оказывает большое влияние на теплообмен в печи. Она прямо пропорциональна величине питающего напряжения и зависит также от материала электродов и температуры в печи. [c.251] В дуговых печах (с зависимой и независимой дугой) тепловая энергия от дуги и раскаленных электродов передается излучением на поверхность нагреваемых материалов. [c.251] В последние годы для плавления особо тугоплавких металлов и сплавов получает применение так называемый плазменный нагрев. В плазменных горелках выделенное в дуге тепло не излучается непосредственно на поверхность нагрева, а используется для получения потока ионизированного газа (плазмы) с очень высокой температурой (5000—20 000° К и более) и сверхзвуковыми скоростями. Интенсивность теплоотдачи от потока плазмы к нагреваемым телам чрезвычайно высока. [c.251] Питание дуговых печей. Дуговые печи имеют обычно большую мощность и потребляют ток большой силы, резко возрастающий при возможных коротких замыканиях электродов. Поэтому их питание осуществляется всегда через индивидуальные понижающие трансформаторы. [c.251] Печи прямого действия. Применение в этих печах зависимых (т. е. горящих между электродами и шихтой) дуг ускоряет нагрев и расплавление металла, а также облегчает условия работы футеровки свода и стен вследствие экранирования дуг электродами и сравнительно большого расстояния между дугами и футеровкой. [c.252] Типовая трехфазная сталеплавильная печь малой емкости фиг. 98) представляет собой цилиндрический или расширяющийся кверху кожух, футерованный огнеупорным кирпичом. Кожух обычно изготовляют из листовой стали толщиной 12— 30 мм, в верхней части его имеется кольцо жесткости. На кожухе крепятся водоохлаждаемая рама рабочего окна и желоб сливного носка. [c.252] Футеровка ограничивает рабочее пространство, закрываемое съемным сводом, который выкладывается в сводовом каркасе. Небольшие печи, используемые в основном для фасонного литья, имеют в большинстве кислую футеровку. Более крупные печи, применяемые преимущественно для выплавки высококачественной стали для прокатки, имеют основную футеровку. Кладка пода тех и других печей выполняется многослойной, так как она должна обеспечить его механическую прочность при высокой температуре и малые тепловые потери. В кислых печах применяется наварка пода и стен из кварцевого песка, в основных — из магнезита. Стены печей с кислой футеровкой выполняются из динасового кирпича, а с основной — из крупных набивных блоков, изготовленных в специальных формах из смеси магнезитового (50%) и доломитового (50%) порошков. Так как свод не соприкасается непосредственно с металлом и шлаком, то в печах с кислой и с основной футеровкой распространение получили своды из динасового кирпича. На основных печах кладка свода производится также из термостойкого хромомагнезитового кирпича. На многих заводах применяется набивная футеровка стен дуговых печей, позволяющая повысить их стойкость до 8000—10 000 плавок. Состав набивной массы для кислых печей 92% кварцевого песка 8% водного раствора жидкого стекла. Масса для основных печей состоит из 92—94% магнезитового порошка и 8— 6% огнеупорной глины. [c.252] Электроды удерживаются электрододержателями, с помощью которых к ним подводится ток. Конструкция электродо-держателя должна обеспечивать хороший контакт с электродом, прочное его закрепление и возможность ослабления зажима для передвижения электрода. Применяются различные электрододержатели клещевые, клиновые и пружинные. Электрододержатели выполняются либо из стали без водяного охлаждения, либо воодоохлаждаемыми из медных сплавов. [c.254] Вернуться к основной статье