Электрические плавильные печи бывают

Обновлено: 23.04.2024

Основные типы металлургических печей цветной металлургии

Печи цветной металлургии можно классифицировать по следующим признакам:

По технологическому назначению: сушильные;
обжиговые;
плавильные;
рафинировочные, литейные, нагревательные печи;
печи для термической обработки.

печи на кусковом;

печи, в которых тепло выделяется прямо в массе нагреваемого материала;

с вертикальным рабочим пространством — шахтные печи;

периодически действующие печи;

рекуперативные и регенеративные печи;

Виды плавильных печей

Плавильные печи – оборудование, разработанное для переплавки, закалки, отпуска и отжига металлических предметов. Такие устройства требуются предприятиям как крупного, так и мелкого размера, например литейным цехам для переработки цветных металлов. Тогда в цехах могут перерабатывать в сутки от нескольких тонн и до нескольких килограммов сырья (в зависимости от вида обрабатываемого металла).

Самыми популярными плавильными печами в современной промышленности являются:

Термические. Работают от теплоносителя – раскалённого воздуха или газа.
Потоковые. Функционируют, благодаря электронно-лучевому излучению или плазме.
Электрические. Вмещают в себя несколько разновидностей печей, работающих от электросети. Они бывают индукционными, муфельными, дуговыми и сопротивления.
Муфельные печи выполняют поставленную задачу, благодаря мощным ТЭНам, накаляющим содержимое до сверхъестественной температуры. Печи сопротивления характеризуются воздействием тока на обрабатываемые материалы. Индукционные расплавляют металлы, путём воздействия вихриевых токов на перерабатываемое сырьё, а дуговые используют для работы электрическую дугу, вырабатываемую самим устройством.

По сути, электрические печи работают от единого источника питания, но при этом по-разному воздействуют на помещённое внутрь сырьё. Каждый из этих видов печей имеет вакуумную систему, благодаря которой металлические конструкции расплавляются быстрей и качественней. Рассмотрим особенности вакуумных печей и индукционных устройств, которые рационально применять при небольших суточных плавильных работах.

Печи для обжига сырья и полупродуктов

Многоподовая печь представляет вертикальный цилиндр диаметром 4—8 м и высотой 4—12 м, разделенный по высоте горизонтальными подами. Исходная шихта загружается на верхний под и последовательно перемещается с пода на под перегребающим устройством, состоящим из центрального вала и рукоятей с гребками. Топливо и воздух подаются в печь через окна, имеющиеся на каждом поду.

Барабанная вращающаяся печь имеет форму горизонтально расположенного цилиндра диаметром 2—5 м и длиной 20— 150 м. Шихта и топливо поступают в печь обычно с противоположных концов печи. Движение шихты происходит вследствие вращения и некоторого наклона самой печи.

Агломерационная машина состоит из непрерывно движущейся цепочки стальных решеток шириной 1—4 м и длиной 10—50 м. Шихта насыпается слоем на поверхность решеток и зажигается в голове машины, а воздух, необходимый для обжига, просасывается через слой материала на решетках.

Печь для обжига в кипящем слое представлена камерой, имеющей поперечный размер 2—8 м и высоту 3—15 м. Воздух, поступающий в печь через под с большим числом отверстий, поддерживает обрабатываемый материал в состоянии непрерывного движения, напоминающего кипение жидкости.

Индукционная печь

Плавка латуни и других сортов металла в индукционных печах выполняется, путём воздействия вихриевых токов, возникающих в проводнике. Чаще всего электроники это явление расценивают, как негативное, ведь токи могут достигать высоких величин, что приводит к ненужной потере энергии. Однако в результате разработки индукционной печи, это явление стало полезным.

В данном случае индуктор играет роль короткозамкнутого трансформатора, имеющего 2 обмотки. Первая вырабатывает тепло, а вторая является камерой, перерабатывающей сырьё. В результате взаимодействия 2 обмоток лом подвергается плавке, но в такой печи можно переплавить исключительно металлические предметы, ведь под действием нагревателя диэлектрики, не проводящие электричество накаляться не будут.

Сегодня широко известны кухонные плиты, работающие по такому же принципу. Они воздействуют исключительно на кастрюли, изготовленные из любого сорта металла, но на ледяной кубик абсолютно не воздействуют.

Печи для плавки руд, концентратов и полупродуктов, а также для рафинирования металлов

Отражательная печь имеет форму горизонтальной камеры шириной 4—10 м, длиной 10—35 м и высотой 2—4 м. Исходная шихта загружается в печь через отверстия в своде или через окна в боковых стенках, а жидкие продукты плавки накапливаются в ванне печи. Топливо подается с головной части, а продукты горения отводятся в конце печи. Жидкие продукты плавки по мере их накопления выпускаются из печи через специальные отверстия, расположенные на уровне ванны.

Шахтная печь состоит из вертикальной шахты шириной 1 — 2 м, длиной 5—15 м и высотой 5—8 м, собранной из водоохлаждаемых коробок (кессонов). Кусковая шихта и топливо загружаются сверху, а воздух подается через фурменные отверстия, расположенные в нижней части печи. Продукты плавки непрерывно выпускаются в отстойники или передние горны.

Электрическая печь для плавки руд и полупродуктов имеет форму рабочего пространства, подобную отражательной печи с несколько меньшими размерами. Через свод проходят 3—6 угольных электродов диаметром 0,6—1,4 м, по которым в рабочее пространство печи подается электроэнергия. Загрузка шихты и выпуск продуктов плавки также аналогичны отражательной печи.

Конвертер представляет горизонтальный цилиндр диаметром 2-4 м и длиной 4—10 м, имеющий поворот вокруг горизонтальной оси. Жидкий штейн и флюсы загружаются в конвертер через горловину, а воздух подается через фурмы прямо в ванну.

Особенности печей индукционного типа

Сегодня индукционные печи разделяются на несколько видов:

Канальные. Имеют такое название из-за наличия короткозамкнутого кольцевого канала с расплавленным металлом на 2 витке. Конструкция представляет собой трансформатор с высокой рабочей частотностью, работающий на основе промышленного тока переменного происхождения.
Обычно такие конструкции приобретают, ведь они обладают высоким КПД, в них удобно беспрерывно подавать и изымать расплавленный металл из рабочей камеры, но прежде чем приступить к работе, специалистам требуется наполнить канал раскалённым металлом, что усложняет запуск индукционной плавильной печи.
Тигельные. Основным элементом данной конструкции является тигель, внутрь которого помещают подвергаемое плавке сырьё. Он расположен непосредственно внутри самого индуктора. По достижению поставленной задачи, металл сливают и наполняют тигель новой партией лома. Такая конструкция удобна тем, что устройство способно работать в широком диапазоне кГц, вырабатывающимся высокочастотным генератором. Также, тигельные индукционные печи востребованы по причине малых теплопотерь, что способствует быстрому нагреванию термопечи и достижению желаемых результатов.

Каждый из этих видов печей хорошо справляется с расплавкой металлических конструкций чёрного и цветного типа. Выбирая данную конструкцию для собственного предприятия, следует определить наиболее подходящий тип тигля и режим плавки.

Сфера применения

Первые дуговые печи изобрели еще в девятнадцатом веке. Использовались они для выплавки металлов. Со временем оборудования существенно усовершенствовали. На сегодняшний день дуговые печи стали незаменимыми в металлургической промышленности.

Процесс переплавки стали в дуговых печах осуществляется за счет высокого температурного режима, который достигается посредством электрической дуги. Таким образом, происходит преобразование энергии электрической в тепловую.

Благодаря высоким техническим характеристикам дуговые печи применяют для создания различных сплавов, которые используют в своих нуждах оборонные и авиационные структуры. С помощью такого теплового оборудования можно получить однородные сплавы любых металлов.

Некоторые виды дуговых печей используют для определения физико-химических анализов. Такие исследования в основном проводятся для выявления количества составляющих различных материалов.

Вакуумные печи

Практически все современные печи оснащены вакуумной системой, которая способствует качественной обработке сырья. Основным элементом данной системы является вакуумный насос, нагнетающий вакуум и создающий давление внутри рабочей камеры. Вспомогательным устройством, помещённым внутрь вакуумной печи для термообработки, является вентилятор, благодаря которому жар равномерно циркулирует по всей камере и способствует равномерному накалу всего содержимого вакуумной печи.

Следовательно, каждая промышленная индукционная печь (или любая другая вакуумная печь) по-своему будет полезна металлургическому предприятию или литейному цеху, поэтому выбирая себе такое устройство следует определить, какие материалы будут подвергаться обработке и, какое количество сырья нужно перерабатывать ежедневно. Однако многие предприятия устанавливают сразу несколько установок, работающих по разным принципам, чтобы в случае необходимости можно было выполнять объём работы больше или меньше запланированного.

Сборка индуктора

Нагревательным элементом тигельной плечи в домашних условиях обычно является индуктор. Он имеет цилиндрическую форму с полостью внутри. В эту полость и помещается самодельный тигель с металлической стружкой. Индуктор изготавливается из огнеупорного материала, внутри него обмотка из проволоки, чаще всего используется медная проволока. При помощи специального генератора в эту обмотку подается ток, который и создает электромагнитное поле. Что, в свою очередь, создает вихревой ток в тигле и в помещённом в него металле. Они и плавят стружку. Сам индуктор собирается из 4 электронных ламп с параллельным соединением. Такой индуктор можно подключить к обычной розетке.

Есть еще один вариант сборки индуктора своими руками из электромагнитного сердечника и двух слоев обмотки. Первый слой – 10 витков медной проволоки с толщиной 4 мм, а второй – один виток, материалом для которого служит металлическая пластина с сечением 15*5 миллиметров. Электромагнитный сердечник имеет П-образную форму и представляет собой набор стальных пластин. Вокруг пластин делается первая обмотка, которая помещается в изолированный корпус, вторичная обмотка соединяет сердечник и металлические бруски, между которыми должно быть расстояние равное размерам тигля. Вся эта конструкция помещается в корпус печи.

Итак, получается печь, в которой расположен индуктор. От индуктора идут провода к розетке. В эту печь помещается тигель таким образом, чтобы замкнуть собой бруски. Если он помещен правильно, то раздаться гудение, сообщающее о том, что появилось напряжение и плавление началось. Если звука нет, то при помощи ручки нужно подвинуть тигель до полного замыкания цепи.

Принцип действия

Принцип работы индукционной печи для плавки металла

Принцип работы индукционной печи является замечательным примером, как нежелательное явление используется с повышенным КПД. Так называемые вихревые индукционные токи Фуко, которые обычно мешают в любом виде электротехники, здесь направлены только на положительный результат.

Для того чтобы структура металла начала нагреваться, а затем и плавиться, его необходимо поместить под эти самые токи Фуко, а образуются они в индукционной катушке, чем по большому счёту и является печь. Проще говоря, все знают, что во время работы любой электрический прибор начинает нагреваться. Индукционная печь для плавки металла использует этот нежелательных в других случаях эффект на полную мощность.

Изготовление тигля из глины

Можно изготовить тигель из шамотной глины. Это недорогой вариант и к тому же обладающий высокой стойкостью к большим температурам. Такую глину используют при кладке печей и ее можно купить в любом строительном магазине. Шамотная глина способна выдержать температуру до 1600 градусов по Цельсию.

Итак, понадобится шамотная глина (продается в мешках в строительных магазинах), жидкое стекло (продается там же) и молотый шамот. Его можно купить или изготовить из шамотного кирпича.

Для того чтобы сделать смесь, из которой в будущем будет вылеплен тигель, берется 7 частей глины, 3 части шамота и на литр сухой смеси 10 ложек жидкого стекла. Смешивается шамот и глина до однородного состояния. После этого потихоньку доливается вода. Чтобы не испортить заготовку можно часть смеси отсыпать, а в случае большого количества воды — добавить сухого порошка. Месить нужно до момента, когда глина перестанет липнуть к рукам.

Только после того, как будет замешана глина нужной консистенции, можно добавлять стекло. При добавлении стекла нужно тщательно все вымешивать до состояния, когда глина перестанет трескаться. Лучше всего в ком глины добавить стекло и раскатать в рулон, потом несколько раз сложить и повторять процедуру до тех пор, пока не перестанет трескаться. Материал для тигля готов. До того момента когда он будет использован, хранить нужно в нескольких слоях целлофана.

Глина есть, теперь чтобы изготовить тигель нужно взять форму, самый простой способ – это использование гипсовой формы. Как сделать такую форму можно найти на любом сайте по лепке из гипса. Итак, непосредственно изготовление тигля.

Перед началом лепки нужно отбить весь воздух из глины, для этого на пол можно постелить газету и несколько раз с силой бросить ком на него, раз десять будет достаточно. Теперь берется ком глины и тщательно вминается в дно формы, после этого небольшими комочками формируются стены изделия. Их толщину можно контролировать по краю формы. Очень важно тщательно приминать глину к форме, чтобы там не образовалось воздушных подушек. После того как тигель вылеплен, нужно сделать ровной внутреннюю поверхность. Для этого достаточно смочить глину водой.

После этого наступает момент сушки. Форма с глиной помещается картонную коробку и накрывается крышкой. Часов через семь вся вода из глины испарится и форма будущего тигля немного «сядет», так что достать ее из формы не особо сложно. После этого тигель продолжает сушиться в той же коробке, по мере сушки все дефекты сами собой устранятся и горшочек приобретет серый окрас. Иногда могут появиться небольшие трещинки. Их можно замазать мокрой глиной. Далее горшки обжигаются при температуре 800 градусов в муфельной печи. После обжига тигель готов к использованию.

Электрометаллургические печи: классификация

Электрометаллургические плавильные печи классифицируются по нескольким признакам. По назначению рассматриваемые печи разделяются на ферросплавные, предназначенные для выплавки ферросплавов, сталеплавильные и шлакоплавильные.

В общем случае электрическая плавильная печь является агрегатом, в котором тепло, полученное в результате превращения электрической энергии в тепловую, передается расплавляемому материалу. В связи с этим одним из основных признаков классификации электрометаллургических печей является способ преобразования электрической энергии в тепловую. По этому признаку электрические плавильные печи делят на дуговые, печи сопротивления, комбинированные, электроннолучевые и индукционные.

Дуговые электропечи

В этих печах электроэнергия дуги превращается в тепло и передается нагреваемому материалу излучением. В зависимости от положения дуги относительно нагреваемого материала различают дуговые печи с закрытой дугой, а также печи прямого или косвенного нагрева (рис. 24). В дуговых печах косвенного нагрева дуга горит между электродами на некотором расстоянии от расплавляемого материала (рис. 24,а). Большое теплоизлучение от открытой дуги и связанная с этим малая стойкость футеровки ограничивают мощность печей косвенного нагрева. Подобные печи иногда используют для плавки цветных металлов и чугуна в литейных цехах.

В дуговых печах прямого нагрева, получивших наибольшее распространение в сталеплавильном производстве, дуга горит между вертикально расположенными электродами и нагреваемым материалом (рис. 24,б и в).

Ток дуги проходит через материал. В зависимости от преимущественного направления движения тока различают печи с непроводящей (рис. 24, б) и с проводящей (рис. 24, в) подиной. В печах с непроводящей подиной ток через металл проходит в горизонтальном направлении, в то время как в печах с проводящей подиной как в горизонтальном, так и вертикальном направлении от верхних электродов к подовым.

Наиболее рациональной является схема нагрева в печах с закрытой дугой (рис. 24,г), в которых электрическая дута горит под слоем шихты, что обеспечивает хорошую защиту футеровки печи от теплового воздействия дуг и малые теплопотери. Печи с закрытой дугой широко используют для руднотермических процессов, например для производства ферросплавов, где необходимы высокие температуры для обеспечения восстановительных процессов.

По характеру образования и температуре дуги дуговые печи делятся на дуговые, описанные выше, и плазменные. В плазменных печах нагрев и плавление материала осуществляются низкотемпературной плазмой (5000 — 20000°С), создаеваемой вследствие стабилизации электрической дуги газом или в результате высокочастотного индукционного разряда. Эти печи предназначены для выплавки специальных сплавов, сталей и чистых металлов.

Печи сопротивления

Печи сопротивления характеризуются выделением тепла в специальных нагревательных элементах или исходных материалах в результате прохождения через них электрического тока. В печах сопротивления косвенного нагрева нагревательные элементы выполняют в виде угольных, графитовых и карборундовых электродов, в виде засыпки (угольная крупка), а также в виде нагревательных трубок. Печи косвенного нагрева конструкции С.С. Штейнберга и И. П. Грамолина (рис.25, а) применяются преимущественно в цветной металлургии. Недостатком этих печей является частый выход из строя контактов и трудность замены электродов в процессе плавки.

Печь Таммана (рис. 25.б) в связи с простотой конструкции и возможностью плавного регулирования температуры в большом диапазоне температур (до 2000° С) широко используется в лабораториях.

К печам сопротивления относятся и установки электрошлакового переплава, тепло в которых выделяется при прохождении тока через шлак, в результате чего расходуемый электрод, опущенный в шлак, плавится.

Комбинированные печи

Комбинированные печи сочетают нагрев непосредственно от дуги в результате прохождения тока через нагреваемый материал. К этому типу печей можно отнести руднотермические печи с закрытой дугой (см. рис. 24,г). Доля тепла, выделяемая в дуге, расплавляемом материале и расплавах, зависит от характера процесса, значения напряжения, свойств шихтовых материалов и т. д.

Электроннолучевые печи

Электроннолучевые печи характеризуются нагревом материала в результате бомбардировки его электронами. При этом часть своей энергии электроны передают нагреваемому материалу. Источником электронов служит катод, размещенный в специальной электронной пушке. Электроннолучевые печи используют для производства металлов высокой степени чистоты и получения высококачественных отливок.

Индукционные печи

В этих печах для нагрева металла используются токи, создаваемые электромагнитной индукцией. По существу индукционные печи являются печами сопротивления, но отличаются от них способом передачи энергии нагреваемому металлу. В отличие от печей сопротивления в индукционных электрическая энергия превращается сначала в электромагнитную, затем снова в электрическую и, наконец, в тепловую.

Дуговые и индукционные сталеплавильные печи могут быть открытыми и вакуумными. В вакуумных печах из плавильного пространства откачивают воздух и газы. Плазменные печи могут работать как вакуумные, а также с использованием инертных газов.

Переплавные печи

Плазменные, электроннолучевые, электрошлаковые и вакуумные дуговые печи некоторых типов работают на расходуемых электродах, специально выплавляемых в других агрегатах. Поэтому печи этих типов часто выделяют в особую группу переплавных печей. Некоторые типы переплавных печей, в связи с их относительно простой конструкцией носят названия установок, например установки электрошлакового переплава.

Электропечи классифицируются и по ряду других признаков: конструкции, типу футеровки и т. д.

Какие бывают виды плавильных печей и их особенности

Плавильные печи многофункциональны и подходят для использования во многих сферах. Конструкции выполняются в различных размерах и конфигурациях. Для производства моделей используются листы жаропрочного металла и материалы с повышенными огнеупорными и теплоизоляционными показателями. Муфельные печи обладают высокими плавильными свойствами и характеризуются не только точностью регулировки, но и экономичностью.

Плавильные печи SNOL просты в эксплуатации и удобны в обслуживании и ремонте

Для плавильных печей предусмотрено использование терморегуляторов и программаторов. Эти устройства позволяют минимизировать участие персонала и оптимизировать рабочий процесс

Основные типы плавильных печей

Современные типы плавильных печей отличаются устройством, габаритами, мощностью и прочими параметрами. Благодаря этому они подходят для выполнения задач разной сложности. Их применяют на производстве и в лабораториях. Используются печи для плавки алюминия и других металлов, термообработки керамики, стекла и прочего сырья.

Их условно можно разделить на такие типы:

1. Индукционные печи

Промышленная или лабораторная индукционная плавильная печь выполняет нагрев образцов, выделяя жар при движении тока через металлические составляющие в тигле. Под воздействием электромагнитного излучения, образуемого индуктором, и возникает напряжение. Конструкция выполнена из:

Асбоцементного корпуса.
Катушки с множеством витков (индуктора).
Узла для плавки, с тиглем из плотного материала.
Шинообразных проводов.
Батареи для компенсирующих конденсаторов.
Охлаждаемых водой катушек редукторов.

КПД плавильной печи способствует качественной обработке металлов с различными свойствами и показателями. Технику можно применять для переплавки стали и чугуна, меди, латуни, цинка, алюминия и прочих сплавов. В зависимости от термических возможностей, модели делятся на:

Низкотемпературные – от 100 до 1300°С.
Высокотемпературные – от 1200 до 2300°С.

Плавильные печи SNOL отличаются высоким качеством расплава, независимо от типа обрабатываемого сплава

Выбирая индукционную печь, учитывайте размер тигля. От характеристик данного элемента напрямую зависит, какое количество продукции будет обработано в течение одного цикла загрузки

2. Дуговые печи

В дуговой плавильной печи в качестве источника тепла выступает переменный или постоянный ток. Напряжение возникает при прохождении заряда между электродами из графита и металлом. При плавке сырья происходит одновременное покачивание в камере, для равномерной обработки. Такое оборудование подходит для железных сплавов и цветных металлов, а также чугуна и стали.

Устройство плавильной печи может быть с подом разных конфигураций. Для корректной работы оборудования необходима надежная система охлаждения. Состоит конструкция из:

Корпуса.
Стального кожуха.
Огнеупорной футеровки.
Емкости для плавки.
Приточных отверстий.
Сливных отверстий.
Ребер охлаждения.

Плавильные печи SNOL высокоэффективны, при этом характеризуются экономным потреблением электроэнергии

3.Газовые печи

Газовая плавильная печь выполняется из материалов с высокими изоляционными характеристиками. Благодаря этому тепловые потери сводятся к минимуму. Среди особенностей эксплуатации можно выделить возможность предельно точной регулировки температуры в камере нагрева. Применяют технику для:

Переплавки ценных металлов.
Искусственного старения поверхностей.
Обжига керамики.
Сушки образцов с высокой теплопроводностью.

Будь то шахтная или мини плавильная печь, она образует газово-воздушную смесь, которая сгорая, выделяет большое количество энергии. Состав накаляет жаростойкий тигель до разной температуры. Благодаря этому оборудование используется не только для плавления, но и нагрева различных материалов.

Плавильные печи SNOL используются в разных отраслях промышленности

4. Электрические печи

Электрическая плавильная печь сопротивления функционирует по тому же принципу, что и ток в проводнике. В данной разновидности оборудования применяются пластины из нихрома. Несмотря на то, что элементы требуют частой замены, это не отражается на стоимости производимой продукции.

Электрическая печь для обработки металла подходит для установки в цехах и на производстве. Модели различных конфигураций оснащаются всевозможными дополнительными функциями. Конструкции могут быть оснащены:

Выдвижным, выкатным или неподвижным подом.
Дополнительными полками и противнями, подвесами.
Принудительной или естественной конвекцией.

Печи SNOL для плавки разных сплавов могут иметь одну или несколько камер

5. Муфельные печи

Схема плавильной печи такого типа в обязательном порядке содержит муфель, который необходим для защиты нагреваемого образца. Он требуется для того, чтобы обезопасить обрабатываемый материал от взаимодействия с продуктами сгорания. Материалы изготовления камер очень разнообразны, для них используется:

Тонкостенная керамика.
Минеральная вата.
Сплавы металлов.
Кирпич.
Плиты из асбеста.
Глины.

В печах SNOL предусмотрена возможность выбора разных типов открывания дверей камеры

Плавильные печи применяются для изготовления образцов и проведения исследований. При работе с химически агрессивными веществами необходимо устанавливать дополнительные вытяжные приспособления

Ювелирные плавильные печи, модели для обработки металлов, стекла, керамики и прочих материалов, необходимо подбирать с учетом рабочих задач и предполагаемых производственных объемов. При соблюдении рекомендаций по эксплуатации и требований к безопасности, оборудование для сушки обжига и прокалки будет не только предельно эффективным, но и долговечным. Подробнее об особенностях разных типов печей можно узнать у специалистов компании «Лабор». Мы ждем Вашего звонка!

Устройство и принцип работы электродуговых печей

Дуговая печь постоянного или переменного тока предназначена для плавки металлов. Перед началом работ или покупкой печи требуется знание основных теоретических моментов.

Содержание:

Дуговая электропечь в промышленности начала широко использоваться в середине прошлого века. Конструкция постоянно усовершенствовалась и уже именно дуговые печи вытесняют традиционные мартены и домны со сталелитейного производства.

Кто изобрел?

Дуговая электрическая печь, а именно эффект плавления металла с помощью электрической дуги был впервые показан отечественным ученным Поповым в начале 19 века. Такие опыты показали, что с помощью электродуговой установки можно не только расплавлять металл и стали, но и восстанавливать новые материалы из окислов при нагревании совместно с углеродистыми восстановителями. Эти опыты стали прародителем электрической дуговой сварки.

Но параллельно с Поповым, исследования проводились и зарубежными ученными. Уже 1810 году Дэви Гемфри была показана первая экспериментальная установка горения дуги, а в 1853 была осуществлена попытка построения первой плавильной печи Пишоном. 1878 – год, когда Вильгельмом Сименсом был получен патент на изобретение первой печи, работающей на электродуге. Но первая в мире сталеплавильная дуговая установка появилась только 1899 году. Поэтому, споры кто изобрел это устройство тянутся до наших дней.

Широкое применение в сталеплавильной промышленности таких устройств началось после окончания 2 Мировой войны.

Несколько фото электродуговых печей:

Принцип работы

Электрическая печь для плавки металла способна успешно работать на сталелитейном производстве и в домашней мастерской. Принцип работы любой конструкции работающей с использованием электрической дуги разбит на 3 этапа:

Процесса плавки шихтового материала. На этом этапе, поверхность расплава закрывается пленкой, препятствующей поступлению различных вредных газов. Происходит поглощение фосфора, серы и других химических элементов, влияющих на качество стали и сплавов.
Окисления металлов. На этом этапе корректируется содержание в металле вредных веществ. Максимальный уровень фосфора или серы, не должен превышать 0,15% от общей массы. Для формирования марки сталей важно обеспечить корректировку содержания в ней азота, водорода. Уровень температуры в печи на этом этапе поддерживается выше предела плавления основного вещества на 120 0 . В качестве окислителя используется кислородный или слой окалины.
Этапа восстановления. В этот период удаляются серные включения, и структура металла доводится до заданного уровня по содержанию легирующих добавок и углерода.

Это общий принцип работы печей, но в зависимости от вида приборов, печь будет работать по определенной схеме. Разберем этот вопрос подробнее.

Постоянного тока

Электродуговые печи постоянного тока – устройства для использования в литейном деле и металлургической промышленности. С помощью поддержания дуги по центру увеличивается срок службы внутреннего слоя огнеупорных кирпичей в камере нагрева металлов. Такая работа приводит к экономии электроэнергии, повышению уровня производительности печей. Такие устройства состоят:

наружного корпуса камеры нагрева металлов;
свода из огнеупорного материала;
нагревательного электрода, который монтируется в своде;
в поде камеры установлены 2 электрода;
три мощных электромагнита для корректировки положения электродуги;
системы контроля над работой установки. В нее входят термодатчики, термопары и другое оборудование для управления процессом. Термопары устанавливают в верхней полости свода, над верхним пределом расплавленного металла, на минимальном расстоянии в 500 мм;
блока управления электромагнитами;
установлен дополнительный источник тока, с напряжением в 24 В.

Электромагниты удерживают дугу на центре камеры. Они устанавливаются так, чтобы угол отклонения по осям не составляло более 120 0 .

Переменного тока

Дуговые печи переменного тока – их принцип действия основан на пронизывающем эффекте переменного магнитного потока, который проходит через замкнутый контур камеры. В нее помещены материалы, которые под действием магнитного поля расплавляются. Внутренняя камера заключена в металлический корпус из жаропрочной стали. Все внутреннее пространство до определенного уровня заполняется расплавленным металлом с легирующими добавками.

Сталь доводится до определенной температуры, проходит все три этапа приведенные выше и после окончания процесса плавки выводится в отдельный канал. При выпуске металла из печи, ток размыкается и расплавленная, готовая сталь сливается в ковши.

Устройство

Дуговая печь с подовым электродом или другой конструкции имеют единый принцип устройства таких агрегатов:

графитированные электроды для электродуговых печей – 3 шт. их устанавливают в специальные держатели, к которым подключены кабели подводящие электроэнергию;
корпус печи выполняется цилиндрической формы. Нижняя часть выполнена в виде сферы, в нее укладывается шихта. В пространстве между электродами, после подачи нагрузки, возникает дуга, и плавильный материал постепенно расплавляется и доводится до жидкого состояния. Внутренняя часть пода выкладывается из огнеупорного материала, способного выдерживать длительное воздействие высоких температур;
наружная часть закрывается при помощи стального корпуса, в плоскостях которого закреплена управляющая автоматика с множеством датчиков и термопар. Модели печей могут дополнительно оснащаться системой водяного охлаждения;
для слива расплава изготовлен специальный желоб;
на лицевой стороне выполнены несколько полостей с дверками для контроля над ходом плавки, забора проб для химического анализа готовности и качества стали;
в корпусе делается несколько полостей для удаления шлаков и добавления легирующих добавок и внесения корректировки в состав стали.

Для нормальной работы потребуется оснастить конструкцию высоковольтным понижающим трансформатором, подключенным к линии ЛЭП, ковшами для слива готовой стали и кранами для загрузки шихты и других добавок. Для обеспечения работы агрегатов устанавливается предохранительная арматура и система аварийного отключения питания, а также блок автоматического управления работой печи.

Такое общее устройство имеет дуговая плавильная печь. Но конструкция может изменяться при разных вариантах печей.

На рисунке указана общая схема электродуговой печи.

Размер электродуговой печи может повлиять на выбор мощности трансформатора, габариты электродов и толщину стен, но общий принцип конструкции остается неизменным.

Размеры электродов подбираются согласно данным установочных документов.

Какие стали можно получить в дуговых печах?

На вопрос, какие стали можно получить в дуговых печах, опытный металлург, не задумываясь, ответит – всевозможные и даже чугун. Даже в сетевых играх «space engineers» и «immersive engineering» вы найдете способы постройки таких печей и производства различных сплавов и сталей. Электродуговые конструкции используются для производства в промышленных и лабораторных или домашних масштабах:

конструкционной или легированной стали с различными уровнями содержания углерода и легирующих добавок;
тугоплавких сплавов;
расплава золота, серебра и других металлов в небольших количествах для ювелирной или домашней мастерской;
изготовление всех марок чугуна и для переплавки его в легированную сталь;
высокотемпературные стали используются для выращивания монокристаллов, плавки оптического стекла и волокон.

Производители

Рынок сталеплавильной электродуговой техники завален предложениями о поддельных, кустарных моделях по низкой цене. Поэтому планируя покупку, найдите в интернете сайт производителей подобной техники и закажите печи напрямую или через официальных дилеров. Покупая агрегаты у непроверенного продавца, вы рискуете приобрести некачественную и недолговечную конструкцию, пускай и за небольшие деньги.

Приведем краткий список компаний производителей электродуговых печей:

Цены указывать нет смысла, они очень быстро меняются. Поэтому, советуем обратиться к производителям напрямую и узнать стоимость на интересующую вас технику.

Особенности эксплуатации

Работа на таких печах в первую очередь требует соблюдения правил ТБ и охраны труда. Весь цикл работ выполняется в несколько основных этапов:

В первую очередь перед началом работ осматривается состояние огнеупорных кирпичей на своде и поде печи. Все пострадавшие или поврежденные участки ремонтируются. Обязательна проверка исправности системы вентиляции и водяного охлаждения.
Завалка шихты. Для завалки современных производственных установок используется верхняя система с помощью загрузочных бадей или специальной завалочной машины с ковшом. Такую технику применяют для внесения легирующих добавок или необходимых компонентов для корректировки состава металла в период плавки. На дно пода укладывается мелкий лом, так удается избежать повреждения огнеупорных кирпичей при выполнении этой операции.
Для раннего образования шлака и защиты ванны от вредных газов в состав шихты добавляется 2% извести от весы полной загрузки камеры.
Печь закрывается сводом с электродами и на них подается питание.
На этапе выполнения плавки стали может произойти внезапная поломка одного или нескольких электродов. В основном это происходит при недостаточной проходимости электрического тока, при несоблюдении минимального зазора от кончика электрода до верхней кромки шихты.
Регулировка мощности и скорости плавления осуществляется, если изменить положение нагревательного элемента. Тогда изменяется длина электрической дуги. Изменяется нагрузка и при повышении или понижении величины нагрузки поступающего тока.
Шихта расплавилась, образовался слой шлаков и расплава металла. Шлак удаляется по специальному каналу на протяжении всего периода работы печи. Это способствует удалению вредных веществ из состава стали. Для этого слой шлака вспенивают с помощью углеродосодержащих материалов, которые прерывают работу электрической дуги.
Периодически проводится забор пробы и проведение лабораторного анализа по составу и готовности стали. В домашних условиях эту операцию придется выполнять на глаз. При необходимости можно визуально контролировать ход работы через специальную полость, которая может служить и как леток для добавления и корректировки качества стали или других видов металлов или сплавов.
После готовности материала, его выводят через специальные каналы в стальной ковш или выпуск производится при наклоне корпуса печи.
После окончания работ выключается питание. Работа и производство одной закладки шихты окончена. Поверхности очищаются от налета и дефектов после остывания печи и только после этого можно производить следующую плавку.

Такая работа должна выполняться на любом предприятии, независимо от размера или объема печи.

Виды плавильных печей: отличия и сферы применения

Современные плавильные печи представлены большим модельным рядом, различаются по размеру и набору функций. Общие характеристики данного оборудования – это высокие плавильные свойства, экономичность, точность регулирования и соответствие требованиям безопасности. В ходе производства элементов для плавильных печей используются прочные листы стали, эффективные теплоизоляционные и огнеупорные материалы (кирпич, бетон с высоким содержанием оксида алюминия).

Индукционная плавильная печь

В индукционной печи нагревание осуществляется посредством выделения тепла от прохождения тока через металл в тигле. Ток возникает под действием электромагнитного поля индуктора. Индукционные печи используются в ювелирном производстве, в литейных цехах для плавки чугуна, стали, меди, алюминия, латуни, цинка и др.

Электрическая дуговая плавильная печь

В печах этого типа источником тепла служит электрическая дуга постоянного или переменного тока, которая возникает между металлом и графитовыми электродами. В процессе плавки в печи начинает выполняться покачивание металла в целях его равномерного перемешивания. Дуговая печь применяется для плавления чугуна, стали, цветных металлов, сплавов железа (так называемые «ферросплавные» печи) и др. Дуговая печь довольно сложна в эксплуатации, на ее строительство требуются значительные затраты. Чугун, выплавляемый в дуговых печах, является более дорогим, чем ваграночный.

Газовая плавильная печь

Газовые плавильные печи позволяют точно регулировать температуру внутри нагревательной камеры и снижать тепловые потери благодаря качественным изоляционным материалам. Внутри газовой печи создается оптимальная газо-воздушная смесь, выделяющая при горении максимум энергии. Эта смесь нагревает плавильный тигель из особого жаростойкого сплава. Такие печи используются не только для плавления, но и для нагревания металлов (алюминия, меди, свинца, олово, драгоценных металлов) до 1400°C.

Плавильная печь сопротивления

Данная разновидность электрической печи работает по принципу теплового действия электрического тока в проводнике. В качестве проводника можно использовать нагреватель, передающий тепло нагреваемому телу (печи сопротивления косвенного действия), или нагреваемое тепло (печи сопротивления прямого действия). В печах сопротивления применяются толстые нихромовые пластины. И хотя такие пластины часто выходят из строя и требуют замены, себестоимость плавления при помощи такого оборудования является сравнительно низкой.

Муфельная печь

Как и газовые, муфельные печи подходят для выплавки и нагревания металла. Такая печь содержит муфель, который защищает нагреваемый материал и предохраняет его от контакта с продуктами сгорания и топлива. Решившие купить муфельные печи должны иметь в виду, что уровень нагревания данного оборудования ограничен – не более 950°C из-за невысокой стойкости муфеля.

Лазерная маркировка металлов
В наши дни лазер из экзотической лабораторной установки превратился в точный, мощный и высокопроизводительный промышленный инструмент. В сочетании с современным компьютером он стал незаменимым в автоматизированном производстве.

CIB UNIGAS
В 1972 году была создана компания CIB UNIGAS. С момента ее создания прошло 30 лет, фирма стала одной из популярных производителей горелок по всему миру. Номенклатура производимых горелок довольно обширная.

Фрезерные станки и российская промышленность
Статья описывающая роль фрезерных станков в российской промышленности.

Выбор листогибочного станка: важные нюансы
К основным преимуществам ручного листогибочного станка относят его минимальную стоимость и хорошую работоспособность. Вес его составляет около 100 кг, и это позволяет перевозить его без всяких проблем на то место, где проводятся работы.

"Выездное" оборудование: в каком контейнере можно перевозить технику?
Для перевозки оборудования, применяемого по месту работ, нужен специальный мобильный контейнер. Но не обычный (по типу классических строительных или дачных бытовок), а специальный. Какими должны быть требования к модулю специального назначения?

индукционное оборудование в иркутске

Индукционная печь – преимущества и недостатки

Основная функция плавильной печи – плавка металла. Плавильные печи бывают разными: электрическими, газовыми, мартеновскими и индукционными. Мартеновские печи применяются в литейных цехах, где постоянно плавятся металлы в больших объемах. Электрические и газовые в последнее время стали терять актуальность из-за роста популярности индукционных плавильных печей. Индукционная печь уникальна и идеально подходит для плавки не только черных, но и цветных, а также драгоценных металлов. В данной статье мы разберем преимущества и недостатки индукционной плавильной печи, чтобы вы могли принять для себя решение – нужна вам индукционная плавильная печь или нет.

Индукционная печь – недостатки

Сразу хочется начать с недостатков, потому что их немного и, как вы поймете далее, они не играют значительной роли. Собственно недостатков у индукционной печи даже немного, а всего один – это низкий объем металла, который можно плавить за один раз. Связано это с небольшим объемом емкости, в которой производится плавка – тигля. Можно было бы изготовить тигель и большего размера, но тогда установка получилась бы слишком громоздкой, и тепло не достигало бы середины изделия для качественного нагрева.
Больше у индукционной печи нет недостатков. Указанный выше недостаток, по сути, для большинства заводов покажется никчемным, потому что объема тигля индукционной печи им будет достаточно для плавки металла в производственных целях.

Индукционная печь - преимущества

Преимуществ у индукционной печи гораздо больше, чем недостатков, и мы укажем только самые важные достоинства.

Индукционная печь очень быстро нагревается до заданной температуры и дает возможность практически моментально приступить к плавке металла.
Температуры нагрева плавильной печи ТВЧ достаточно для нагрева самых тугоплавких металлов.
Индукционная плавильная печь имеет небольшие размеры.
Корпус печи надежно защищает ее от перегрева и является полностью пожаробезопасным.
Во время производственного процесса в воздух не выделяются неприятные запахи или вредные вещества.
Индукционное оборудование позволяет значительно экономить на потреблении электрической энергии.

Читайте также: