Конструкции печей сопротивления

Электрические нагревательные печи

И установки

Конструкции печей сопротивления

Электрические нагревательные печи сопротивления получили широкое распространение для нагрева стальных изделий под термообработку и цветных металлов и сплавов под последующую пластическую деформацию. Они дают возможность получить любой температурный режим и легко его автоматически регулировать. Во многих печах имеется возможность использования специальных атмосфер для снижения окисления или осуществления операций химико-термической обработки металлов и сплавов. Однако целесообразность и необходимость применения электроэнергии в каждом конкретном случае должна быть обоснована тщательным технико-экономическим расчетом.

Электрическая энергия в печах сопротивления преобразуется в тепловую с помощью нагревательных элементов, изготовленных из материалов с высоким электрическим сопротивлением.

Печи сопротивления подразделяют на низко-, средне- и высокотемпературные. К первым относят печи с температурой рабочего пространства 650—700 °С (сушильные, отпускные, для нагрева цветных металлов и сплавов под пластическую и термическую обработку). В этих печах значительная часть теплоты изделиям передается конвекцией, поэтому в них устраивают искусственную циркуляцию печной атмосферы печными вентиляторами. К среднетемпературным печам относят печи с температурой рабочего пространства 700—1250°С. В этих печах основной вид теплопередачи — излучение. Чем выше температура нагревателей, тем интенсивнее теплоотдача от них к поверхности нагреваемых изделий. Повышению температуры нагревателя препятствует окисление сплавов. Поэтому при более высоких температурах в печах используют неметаллические материалы (карбидкремний, дисилицид молибдена). Печи с температурой рабочего пространства более 1250 °С относят к высокотемпературным.

Печи также подразделяют на камерные (периодического действия) и проходные.

Рис. 6.1. Схемы электрических камерных печей

На рис. 6.1 приведены схемы камерных печей 1 — с постоянной температурой рабочего пространства и поштучной загрузкой и выгрузкой изделий; 2, 3, 4 — садочные печи, в которых нагрев садки осуществляется по двух- или трехступенчатому режимам. На схемах зигзагами показано размещение электрических нагревателей.

Печь 1 в зависимости от нагревателей и футеровки может быть как низко-, так и высокотемпературной. В последнем случае печь имеет более толстую футеровку из материалов с низкой теплопроводностью, т.е. обладающих большим тепловым сопротивлением.

Печь 2 называют шахтной вследствие большой высоты, достигающей в некоторых конструкциях 10 м. Загрузка и выгрузка длинных изделий проводится в вертикальном положении мостовыми кранами, а печи поэтому заглубляют в грунт, что экономит цеховую площадь. Для улучшения равномерности нагрева в таких печах по. высоте устраивают несколько температурных зон. Нагреватели обычно размещают на боковых стенках. В печах проводят также химико-термическую обработку стали, например газовую цементацию. С целью увеличения равномерности насыщения стали углеродом устраивают искусственную циркуляцию печной атмосферы с помощью вентилятора, который монтируется на крышке печи. Обычно это среднетемпературные печи. Cерийно выпускают печи этого типа мощностью от 25 до 230, кВт.

Среднетемпературная печь 3 имеет выкатной под, который перемещается вместе с торцовой стенкой. Обычно эти печи используют для отжига крупногабаритных изделий. Садка печей может достигать 100 т, а мощность печи 3000—5000 кВт. Нагреватели располагают на стенках, своде и поду печи. Если остывание крупной садки возможно осуществить на воздухе, то печь снабжают двумя подами, что сокращает межоперационные простои и уменьшает расход электроэнергии на разогрев кладки печи.

Среднетемпературную печь 4 называют элеваторной. Кладка печи, исключая под, размещена на колонках. Здесь под печи с садкой поднимается с помощью гидравлического подъемника, и садка вводится в рабочее пространство. После завершения операции под опускается вниз и может быть-перемещен по рельсам вдоль цеха. В этих печах часто проводят длительные операции термической обработки, например отжиг чугунных отливок на ковкий чугун. Они могут работать с защитной атмосферой.

Рис. 6.2. Схемы проходных электрических печей

На рис. 6.2 приведены схемы проходных печей с периодическим перемещением в них изделий. В печи 1, которую еще иногда называют туннельной из-за вытянутой формы рабочего пространства, изделия перемещаются на тележках. Выталкивание одной тележки из печи проводится одновременно с вталкиванием в печь тележки с холодной садкой. Отличие печи 2 от печи 1 состоит в том, что изделия в ней перемещают на поддонах, т.е. масса единичной садки в них меньше. Тележки и поддоны проталкивают гидравлическими или винтовыми толкателями. На нагрев тележек и поддонов затрачивается значительное количество теплоты. Кроме того, поддоны, изготовленные для работы в среднетемпературных печах из легированной стали, часто выходят из строя, что удорожает нагрев. Печь 3 в этой серии снабжена шагающими балками для нагрева длинных изделий, например, под резку штанг на заготовки. Здесь не требуется специальной тары (поддонов или тележек), однако сложный механизм шагания требует повышенного внимания обслуживающего персонала.

На рис. 6.3 приведены схемы низко- и среднетемпературных печей с непрерывной загрузкой: 1 — конвейерная, 2 — барабанная, 3 — с пульсирующим подом, 4 — рольганговая и,5 — карусельная. Печи 1, 4 и 5 особых пояснений не требуют.

Барабанные печи предназначены для нагрева, например, под закатку мелких однородных изделий (гильз, шариков, роликов, колец и т. п.). Она представляет собой прямоугольную камеру с нагревателями, внутри которой на роликах вращается специальным механизмом барабан. Внутри барабана имеется архимедова спираль из листовой стали. Благодаря спирали изделия перемещаются вдоль обогреваемого барабана к его разгрузочному отверстию. По специальному лотку детали скатываются в закалочный бак и удаляются из него наклонным конвейером.

Рис. 6.3. Схемы низко- и среднетемпературных печей с непрерывной загрузкой

В рабочем пространстве печей с пульсирующим подом размещен на роликах желобчатый под, совершающий с помощью привода с эксцентриком и пружины с амортизатором возвратно-поступательное движение. Движение желоба назад плавное, а в сторону разгрузки — резкое. За счет инерции изделия перемещаются вперед.

Эту группу печей часто называют методическими, так как в них имеется несколько температурных зон.

Низкотемпературные конвейерные печи часто снабжаются вентиляторами для интенсификации конвективного теплообмена. Из печей этой группы часто комплектуют агрегаты, например закалочно-отпускные.

Дата добавления: 2015-12-07