Дуговые печи косвенного действия

Обновлено: 19.05.2024

Классификация и характеристика электрических печей

Электрические печи применяются в производстве, основанном на нагреве материалов или изделий с помощью электрической энергии. Электроэнергия проходит ряд сложных трансформаций – сначала топливо превращается в тепло на тепловых электростанциях, после этого энергия передается на большие расстояния по электросетям, а затем снова преобразуется в тепло, необходимое для нагрева материалов в печи, поэтому до потребителя доходит не более четвертой части энергии топлива, сжигаемого на электростанциях. Несмотря на это электронагрев имеет ряд явных, неоспоримых преимуществ по сравнению с непосредственным использованием энергии топлива. Основными преимуществами электротермических процессов являются:

- концентрация энергии в небольших объемах и, следовательно, получения высоких температур, которые не могут быть достигнуты другим путем;

- обеспечение необходимого распределения тепла в небольших объемах, что позволяет нагревать крупные массы изделий или материалов с большой точностью и равномерностью;

- управление выделением тепловой энергии, что позволяет регулировать ход технологического процесса и легко автоматизировать его;

- возможность работы в вакууме или защитной атмосфере;

- конструирование полностью автоматизированных и механизированных агрегатов;

- возможность улучшения условий труда обслуживающего персонала.

В дуговых сталеплавильных печах (ДСП) электроэнергия преобразуется в тепловую в электрической дуге. Электрическая дуга, используемая в ДСП, зажигается между электродами и шихтой и обладает следующими свойствами:

- горит устойчиво длительное время;

- характеризуется большой мощностью при сравнительно низком напряжении и большой силе тока;

- горит в закрытом пространстве, поверхностями которого поглощается вся мощность, излучаемая ею.

Дуговые печи появились лишь в последней четверти ХIХ века, т.к. необходимые предпосылки для их создания были изобретены именно в этот период. Это и создание электромашин, и изобретение трансформатора, и открытие трехфазного тока. Однако промышленное использование дуговых сталеплавильных печей (ДСП) оказалось возможным лишь при получении дешевой электроэнергии, ее экономичной транспортировки от электростанций к потребителю и умении трансформировать электроэнергию с определенными параметрами: значительной силой тока и относительно невысоким напряжением.

К плавильным электрическим печам относят все установки для плавления металлов с использованием электрической энергии. Они могут существенно различаться по способу превращения электрической энергии в тепловую и передаче энергии от источника тепла к нагреваемому металлу, а также по их назначению и исполнению.

По способу превращения электрической энергии в тепловую все электрические печи можно разделить на четыре группы:

- установки электроннолучевого нагрева.

Кроме того, принято подразделять электрические печи по способу передачи тепла на печи прямого, косвенного и смешанного нагрева. В печах прямого нагрева (печи сопротивления) преобразование электрической энергии в тепловую осуществляется либо в объеме нагреваемого металла, либо непосредственно у его поверхности, в результате чего тепловая энергия сразу поглощается металлом. В печах косвенного нагрева электрическая энергия превращается в тепловую вне нагреваемого металла, а тепловая энергия передается от источника металлу. Смешанный нагрев характеризуется одновременной реализацией способов прямого и косвенного нагрева.

Электрический нагрев металла может осуществляться при обычном (атмосферном) давлении в вакууме или при избыточном (относительно атмосферного) давлении. Соответственно печи могут быть открытыми вакуумными или с избыточным давлением

Сталеплавильные электрические печи подразделяют на группы по назначению и конструктивному оформлению:

– агрегаты первичной выплавки металла (открытые дуговые, плазменно-дуговые и индукционные);

– установки для рафинирующих переплавов (вакуумно-дуговые плазменно-дуговые, электрошлаковые электронно-лучевые).

Печи сопротивления. Принцип работы этих печей основан на том, что при прохождении тока по проводнику в нем выделяется тепло. В соответствии с законом Джоуля-Ленца количество выделившегося в проводнике тепла пропорционально квадрату силы тока сопротивлению проводника I 2 и времени прохождения тока, т.е.

Подбирая определенные значения силы тока и сопротивления можно получить мощность, достаточную для расплавления металлов.

Элементом сопротивления может служить специальный проводник или непосредственно нагреваемое тело. Сопротивление металла обычно невелико, поэтому для его плавления используют печи косвенного нагрева, в которых тепло выделяется в специальном проводнике и уже от него передается металлу.

На рисунке 2.1 приведена схема установки электрошлакового переплава. Элементом сопротивления в этих установках является ванна расплавленного шлака 2.

При прохождении тока шлак, обладающий большим электрическим сопротивлением, сильно разогревается. За счет тепла шлака нагревается погруженный в него металлический электрод 1, который с торца оплавляется, металл каплями перетекает через шлак в водоохлаждаемый кристаллизатор 3, в котором постепенно формируется слиток 5.

Индукционные печи. В индукционных печах металл нагревается токами, возбуждаемыми в нем переменным магнитным полем индуктора. Они питаются только переменным током частотой 50-200000 Гц. По существу индукционные печи также являются печами сопротивления, но отличаются от них способом передачи энергии нагреваемому металлу. В отличие от печей сопротивления, электрическая энергия в индукционных печах превращается в индукторе в электромагнитную. затем в металле сначала в электрическую и далее – в тепловую. При индукционном нагреве тепло выделяется непосредственно в нагреваемом металле, поэтому использование тепла оказывается наиболее полным.

Все плавильные индукционные печи делятся на тигельные (без сердечника) и канальные (с сердечником) (рисунок 2.2).

В печах с сердечником металл находится в кольцевом желобе вокруг индуктора, внутри которого проходится сердечник. В печах без сердечника (тигельных) внутри индуктора располагается тигель с металлом. Применить замкнутый сердечник в этом случае невозможно.

Вследствие ряда электродинамических эффектов, возникающих в кольце металла вокруг индуктора, удельная мощность канальных печей ограничивается определенными пределами. Поэтому эти печи используют преимущественно для плавления легкоплавких цветных металлов и лишь в отдельных случаях применяют для расплавления и перегрева чугуна в литейных цехах. Удельная мощность тигельных печей может быть достаточно высокая, а силы, возникающие в результате взаимодействия магнитных полей металла и индуктора, способствуют перемешиванию металла.

и магнитный поток, создаваемый индуктором (в)

Тигельные печи применяют для выплавки специальных, особенно низкоуглеродистых сталей и сплавов на основе никеля, хрома, железа, кобальта. Они имеют высокую производительность, процесс плавления в них легко поддается регулированию в широких пределах.

Важным достоинством тигельных печей являются простота конструкции и малые габариты. Благодаря этому индукционная тигельная печь может быть полностью помещена в вакуумную камеру и в ней возможна обработка металла в вакууме по ходу плавки.

Электронно-лучевая плавка (ЭЛП). Нагрев металла в установках этого типа осуществляется в результате бомбардировки поверхности металла пучком ускоренных электронов, которые передают часть своей кинетической энергии частицам металла, повышая его температуру. Источником электронов является кольцевой катод, радиальная или аксиальная электронная пушка (рисунок 2.3).

и аксиальной пушкой (б)

с промежуточной емкостью

Наиболее перспективна ЭЛП расходуемой заготовки в кристаллизатор с использованием промежуточной емкости (рисунок 2.4).

Электронный луч как независимый источник энергии позволяет изменять распределение энергии по нагреваемой поверхности и дает возможность полной автоматизации процесса плавки.

Использование промежуточной емкости позволяет создавать технологические схемы, в которых плавление, рафинирование и кристаллизация расплава металла осуществляется раздельно.

ЭЛП обеспечивает не только высокую очистку металла от газов, вредных примесей и неметаллических включений, но и улучшает структуру слитка.

Дуговые печи. Нагрев металла дугой может осуществляться непосредственно (если дуга горит между электродом и расплавленным металлом) или излучением, когда дуга горит между двумя электродами. Печи первого типа являются печами прямого нагрева, второго – печами косвенного действия (рисунок 2.5).

При производстве стали в печах прямого действия угар металла при сравнительно высоких температурах его испарения и относительно невысокой стоимости черных металлов не столь существенный. Эти печи обладают такими достоинствами, как большая скорость нагрева и возможность проведения различных высокотемпературных процессов. Такие печи широко применяют в сталеплавильной и ферросплавной промышленности. Наиболее распространены печи с дугой, горящей на воздухе. Они могут работать на постоянном либо на трехфазном переменном токе. По общему объему производства металла дуговые печи занимают первое место среди электросталеплавильных агрегатов.

нерасходуемым (б) электродами

В вакуумных дуговых печах (ВДП) отсутствует огнеупорная футеровка, а все элементы печи, подверженные воздействию высоких температур, охлаждаются водой, поэтому в этих печах можно проводить процессы, требующие значительной концентрации тепла и высоких температур.

К дуговым печам прямого действия могут быть отнесены также плазменные дуговые печи, в которых анодом является плавящийся металл (рисунок 2.7). Источник тепла в этих печах - сильно сжатый в поперечном направлении дуговой разряд. Плотность тока в сжатой дуге во много раз выше, чем в обычной, следовательно, выше и ее температура. В среде инертных газов температура сжатой дуги может достигать 30000 °С. Такая концентрация тепла в плазменных печах позволяет проводить процессы с очень большой скоростью, благодаря чему плазменный нагрев обеспечивает большую производительность.

Для выплавки металлов используют два типа плазменных печей: с керамическим тиглем или водоохлаждаемым кристаллизатором. Плазменные печи с керамическим тиглем подобны обычным открытым дуговым сталеплавильным печам, но отличаются более высокой производительностью и позволяют получать металл более высокого качества. Печи с водоохлаждаемым кристаллизатором используются для рафинировочного переплава, в результате которого свойства металла улучшаются благодаря дополнительной обработке активным газом и принудительной направленной кристаллизации в водоохлаждаемом кристаллизаторе.

Дуговые печи косвенного действия

В дуговых печах косвенного действия дуга горит между электродами, а расплавляемому металлу тепло от дуги передается излучением (иногда также конвекцией и теплопроводностью) (рис. 5).

Рисунок 5 Дуговая печь косвенного действия для плавления цветных металлов: 1 – электроды; 2 – футеровка; 3 – жидкий металл; 4 – механизм наклона, 5 – электрододержатель.

Здесь очаг высокой температуры (дуга) находится на некотором расстоянии от поверхности металла, поэтому угар и испарение металла намного меньше, чем в дуговых печах прямого действия. Поэтому здесь можно плавить металлы и сплавы с низкой температурой испарения, например цветные металлы и даже сплавы, содержащие цинк (латуни). Графитированные электроды расположены горизонтально или наклонно и не экранируют футеровку от излучения дуги. Более половины тепла, излучаемого дугой, сначала попадает на стенки печи и, отразившись от них, достигает расплавляемого металла. Поэтому кладка находится в очень тяжелых условиях, и в таких печах невозможно проводить процессы, требующие больших объемных мощностей и высоких температур.

Электроды работают на изгиб - это ограничивает их длину и максимальный диаметр, а следовательно, и размеры печи, ее рабочий ток и максимальную мощность.

Итак, дуговые печи косвенного действия — небольшие (мощность до 500 - 600 кВА), обычно однофазные печи, служащие для плавления металлов с температурой плавления не выше 1300—1400°С, - в основном печи для плавления цветных металлов. В них переплавляют с целью рафинирования и для фасонного литья медь и ее сплавы - бронзы, латуни и т. п. и другие цветные металлы, а также чугун для фасонного литья в небольших литейных цехах.

К дуговым печам косвенного действия можно отнести также плавильные установки, использующие дуговые плазменные установки или дуговые плазмотроны. В этих установках дуга горит между электродами плазмотрона в потоке газа, нагревая его (рис. 2.6).

Рисунок 2.6 Схема дугового плазмотрона: 1 - охлаждаемый водой корпус, 2 - изоляционная вставка, 3 – катод, 4 - впуск газа, 5 – дуга, 6 - струя плазмы.

Генераторы плазмы (плазмотроны) выполняют со стержневыми, трубчатыми или кольцевыми электродами, обычно охлаждаемыми водой. Они могут работать при различных давлениях газа в дуговой камере вплоть до низкого вакуума (выхлоп в вакуумную камеру). Характерным является сжатие дуги по оси газовой струи (газовая стабилизация), что обусловливает резкое увеличение температуры в канале дуги и в плазменной струе (до 10000—15 000°С и выше). В некоторых случаях стабилизация дуги осуществляется магнитным полем.

Характеристика электродуговых печей

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.

Устройство электродуговой печи

Независимо от конструктивных особенностей все дуговые печи устроены практически одинаково. Тепловые сталеплавильные агрегаты состоят из таких основных элементов:

механическое устройство;
электрический отдел;
автоматизированное управление системой;
приспособление для подачи в рабочую часть материалов;
емкость, в которой осуществляется плавка;
система удаления отходов;
газоочистка.

Конструкция имеет держатели, в которые устанавливаются графитированные электроды. К ним подсоединены подающие электроэнергию кабели. В процессе работы печи между электродами образуется постоянная дуга. Благодаря ей в устройстве возникают температура, которая обеспечивает плавку металлов.

Как выглядит электродуговая печь

К закрытом корпусе печной конструкции встроены приборы, предназначенные для автоматического управления всей системой. Контроль процесса плавки осуществляется с помощью дверок. Для удаления шлаков в каркасе находится несколько полостей. Через них также осуществляется внос различных добавок для корректировки состава металла.

Погрузка шихты в печь может осуществляться через рабочее окно или сверху. Устройства с подачей материала через специальный проем обычно небольшого размера. Загружать металлический лом в такие агрегаты модно ручным способом с помощью широкой лопаты.

Печи с верхней подачей шихты – это более мощные и габаритные устройства. Они имеют достаточно сложную конструкцию. Механизм устройства может быть трех видов:

поворотный свод;
выкатывающийся корпус;
откатываемый свод.

Наиболее распространены дуговые агрегаты с поворотным механизмом.

Принцип работы сталеплавильных электродуговых агрегатов

Основной функцией дуговых печей является выделение тепла дуге, за счет высокого скопления электроэнергии. Благодаря этому выполняется плавка металла со значительной скоростью нагрева.

Гореть дуга может как в парах перерабатываемого материала, так и в обычной атмосфере. Самыми востребованными в промышленной сфере являются электродуговые сталеплавильные печи. Для производства стали расходуется вторичное сырье – лом. Процесс его расплавки состоит из нескольких этапов:

подымается свод;
загружается в печь шихта с помощью специального крана;
свод закрепляется на место;
подается электрическое питание на электроды;
электропроводники касаются загруженного в агрегат лома;
образуется межфазное замыкание;
срабатывает автоматический подъем держателей с электродами;
происходит загорание электрической дуги.

Таким образом, начинается работа печи, которая происходит при высокой температуре мощности. Состоит она из таких основных стадий:

Расплавление металлического лома. Накаленная шихта покрывается защитной пленкой, которая преграждает к материалу доступ вредных газов. При этом осуществляется впитывание различных плохо влияющих на качество металла веществ.
Процесс окисления. Происходит корректировка вредных элементов. В это время повышается температура в агрегате. Ее значение становится на 120 градусов выше установленного для плавки металла предела. Фосфор и сера должны занимать в общем составе не более 0,15 процентов. Также осуществляется контроль уровня водорода и азота.
Восстановление. С материала устраняются элементы серы, и состав металла доводится до нормативных показателей.

Процесс работы печного устройства во многом зависит от его конструктивных и функциональных особенностей.

Виды и характеристика электродуговых печей

Современные дуговые печи бывают различных размеров и имеют отличительный набор функций.

Дуговые печи косвенного действия

Горение дуги в таких печах происходит между электродами, которые находятся над расплавленной массой. За счет этого осуществляется тепловой обмен между материалом и источником передачи энергии. Излучение, исходящее от дуги, а также конвекция позволяет нагреть металл до необходимой для его плавки температуры.

Дуговые печи косвенного действия оснащены таким электрооборудованием:

электропривод механизма подач расходуемых электродов;
трансформатор;
регулировочное устройство.

Такие печи бывают емкостью 0,5 и 0,25 тонн. Максимальная мощность силового трансформатора может быть 600 КВ/А.

Поступление тока от трансформаторной подстанции к электродам осуществляется посредством гибких кабелей. Регулировка дистанции между электрическими проводниками производится за счет автоматизированного управления.

В электродуговых печах косвенного действия невысокий коэффициент выделения угара и испарения металла. Снижение выхода парообразных веществ достигается за счет высокого расположения эклектической дуги от материала для расплавки.

Используют дуговые косвенные печи для переплава различных цветных металлов и их сплавов. Часто такое тепловое оборудование при выплавке некоторых видов никеля и чугуна.

Косвенные дуговые печи сравнительно небольшие и в них невозможно осуществлять все процессы переплавки металлов, так как некоторые сплавы требуют большей мощности и более высокого температурного режима.

Дуговые печи прямого действия

В таких печных устройствах дуга образуется между электрическим проводником и расплавленным металлом, который благодаря этому нагревается. За чет прямого контакта между электродом и материалом происходит высокое испарение металла.

Электродуговые печи прямого действия являются достаточно мощным оборудованием, которое способно работать на трехфазном токе. Они выделяются высокой производительностью и применяются в основном для выплавки в слитки различных тугоплавких металлов, включая конструкционные и высоколегированные стали.

Электродуговая печь прямого действия

Электропечь оснащена механизмами с гидравлическим или электромеханическим приводом, которые позволяют осуществлять наклоны для слива расплавленной стали, поворачивать и поднимать свод, а также перемещать электроды. К держателям проводников ток поступает за счет охлаждаемых воздух медных труб или шин.

Процесс зажигания электродов производится посредством снижения их к расплавленному металлу. После этого во время подъема проводников образуется электрическая дуга.

Дуговые печи сопротивления

Особенностью печей сопротивления является то, что дуга образуется внутри переплавляемого материала. Шихта может быть направлено относительно электрического разряда параллельно или последовательно.

Дуговые печи сопротивления не имеют функции наклона. Расплавленная масса проходит через специальное отверстие – летку. Электроды расположены в конструкции вертикально. Они имеют сравнительно большие размеры. Благодаря этому агрегат может работать с большой мощностью и при значительной величине тока.

В печах данного вида плавка металлов происходит с высоким показателем удельного сопротивления. Такое оборудование используется для плавления и восстановления руды. С помощью дуговых печей сопротивления можно получить сплавы чугуна, карбида, абразивов, кальция, а также никелевого штейна. Тепловые установки сопротивления в отличие от других видов дуговых печей способны доводить температурный режим до запредельных показателей.

Вакуумные дуговые печи

Такие агрегаты относятся к оборудованию прямого действия. Дуга в вакуумных печах горит в парах или инертном газе переплавляемого металла. Процесс происходит при низком давлении. Различают два типа вакуумных печей:

С расходуемым электродом. Дуга в таких устройствах горит между переплавляемым электрическим проводником и ванной жидкого металла.
С нерасходуемым электродом. Электрический разряд возникает между графитовым электропроводником и металлом, который расплавляется.

Как в первом, так и втором варианте плавление осуществляется в вакуумной камере. Все нагревающиеся элементы такого оборудования охлаждаются с помощью воды. Благодаря этому в вакуумных печах можно осуществлять различные действия при достаточно высоких температурах.

Агрегаты с нерасходуемым электродом практически не используются в промышленности. Основным их назначением является выплавка небольшого размера слитков в лабораторных условиях. Они являются хорошим инструментом для проведения различных анализов.

Пример электродуговой печи

Дуговые вакуумные печи с расходуемым электродом обширно применяются в промышленных целях. В таких устройствах во время работы с металлом происходят такие процессы:

плавление;
восстановление;
раскисление;
кристаллизация.

При этом при высокой температуре газовые летучие примеси удаляются, и происходит распад неустойчивых соединений. Благодаря этому в вакуумных дуговых печах можно получить материал с низким содержанием неметаллических примесей и газов.

Вакуумные печи используют в промышленных целях в таких отраслях как ракетостроение и атомная энергетика. С помощью такого оборудования можно получить слитки массой более 50 тонн.

Плазменно-дуговые печи

В таких установках металл нагревается за счет проходящей вместе со струей плазмы инертного газа электрической дуги. Такой процесс обеспечивает чистоту расплавляемого материала, а также позволяет значительно увеличить производительность печного оборудования.

В плазменно-дуговых печах происходит выплавка металлов с невысоким содержанием кислорода. Процесс плавления осуществляется в нейтральной атмосфере, что позволяет создать все условия для максимального выхода газов. Выплавка металла происходит с высокой скоростью.

Пламенно–дуговые печи используют для изготовления стали и сплавов высокого качества. Их применение обходится намного дешевле выплавки металла в вакуумных печах.

Преимущества и недостатки

Применение электродуговых печей для выплавки стали широко используется в металлургической промышленности. Основными преимуществами использования такого оборудования является возможность проведения таких операций:

расплавка шихты независимо от ее состава;
быстрый нагрев металла в печи;
регулировка температурного режима;
раскисление металла и получение в результате материала с низким содержанием примесей.

При переплавке стали в печном агрегате создаются все условия для снижения угара легирующих компонентов. Это обеспечивает снизить потери металлов в результате окисления при высоких температурах.

Электродуговые агрегаты широко используются в промышленных целях для переплавки различных металлов. С их помощью можно получить качественные крепкие стальные сплавы. Эффективность работы дуговой печи во многом зависит от качества теплового прибора. Поэтому приобретать следует надежное оборудование у известных и проверенных производителей.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Дуговые печи косвенного действия применяют почти исключительно для переплавки цветных металлов ( иногда чугуна), поэтому температуры в них значительно меньше. Кроме того, в них производят лишь расплавление и перегрев металла без шлака. Поэтому их футеровку можно выполнять из шамота и лишь при выплавке чугуна футеровка должна быть из динаса. Дуга в этих печах горит только между электродами, поэтому ее режим спокойнее. С другой стороны, футеровка дуговой печи косвенного действия находится по, прямым воздействием излучения дуг, что требует дополнительных мер для ее равномерного нагрева, особенно в конце плавки. Для этого в современных печах применяют качание корпуса печи, благодаря чему нагретые части футеровки периодически омываются ( и тем самым охлаждаются) расплавленным металлом, более холодным, чем футеровка. [2]

Конструктивно дуговая печь косвенного действия ( рис. 5 - 34) представляет собой цилиндрический или бочкообразный футерованный кожух, уложенный горизонтально двумя кольцевыми ободами на четыре роликовые опоры. Через отверстия в торцовых стенках по продольной оси в печь входят два угольных или графитизиро-ванных электрода, между которыми горит электрическая дуга. В боковой стенке печи имеется окно, через которое производятся загрузка шихты и слив расплавленного металла. [3]

Питание дуговой печи косвенного действия осуществляется от специального однофазного печного трансформатора с вторичным напряжением 100 - 150 в. Токоподвод от ошиновки трансформатора к электрододержателям выполняется гибкими кабелями. [5]

К дуговым печам косвенного действия можно отнести также плазменные установки ( плазмотроны) и дуговые нагреватели газа. [7]

В дуговых печах косвенного действия , как указывалось, применяют графитированные электроды, а в сталеплавильных печах прямого действия - как графитированные, так и угольные Применение угольных электродов из-за науглероживания металла, более частых поломок и большего веса ограничивают малыми печами, выплавляющими сталь для фасонного литья и производящими переплав чугуна. Последняя серия отечественных печей малой емкости - предусматривает работу только на графитированных электродах. [8]

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 ( или качающимися) вокруг продольной оси. Расплавленный металл омывает при этом нагретые части кладки и отбирает у них тепло. [9]

В дуговых печах косвенного действия дуга горит между электродами на некотором расстоянии от металла. [10]

В дуговых печах косвенного действия тепло, излучаемое дугой, горящей между двумя электродами, передается металлу и расплавляет его. Эти печи имеют сравнительно небольшую мощность. [11]

В медеплавильных дуговых печах косвенного действия дуга горит достаточно устойчиво, благодаря чему вызываемые ими толчки нагрузки невелики и сравнительно редки. Однако эти печи представляют собой мощную однофазную нагрузку и в этом отношении к ним следует отнести сказанное в отношении индукционных печей со стальным сердечником. [12]

Итак, дуговые печи косвенного действия - небольшие ( до 500 - 600 ква), обычно однофазные печи, служащие для плавления металлов с температурой плавления не выше 1300 - 1400 С, в основном печи для плавления цветных металлов. [13]

Основным назначением дуговых печей косвенного действия является плавка меди и медных сплавов. [14]

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Существенным резервом производительности дуговой печи косвенного действия является использование в комплекте установки печи двух кожухов. Учитывая сравнительно частый ремонт футеровки, целесообразно иметь второй кожух, который может ремонтироваться в то время, когда на первом кожухе осуществляются плавки. Кроме того, наличие второго кожуха очень полезно в случаях периодического перехода с. В таких случаях два кожуха могут футероваться различными огнеупорными материалами. [17]

Все изложенное относится и к дуговым печам косвенного действия . Выбор их основных электрических параметров: мощности питающего трансформатора, его вторичных напряжений, числа ступеней напряжения и реактивности реактора также производится на основании данных работы лучших печей, находящихся в эксплуатации. [18]

Электрические печи, в которых теплота от дуги, горящей между двумя электродами, передается нагреваемому металлу излучением, называются дуговыми печами косвенного действия . Обычно это небольшие печи для плавления цветных металлов. [19]

Несмотря на то, что усилия перемещения электродов в этих печах весьма невелики, а перемещение электродов осуществляется сравнительно редко, в современных конструкциях дуговых печей косвенного действия часто применяются системы механизированной подачи электродов с автоматическими регуляторами мощности. За этот счет оказывается возможным повысить производительность печи и освободить обслуживающий персонал от систематического наблюдения за ходом электрического режима работы печи. [20]

Так как выплавка чугуна из руды в дуговой печи в то время не могла экономически конкурировать с доменным процессом, то печи Стассано вскоре были переоборудованы для плавки стали из скрапа и были первыми промышленными дуговыми печами косвенного действия . Сталеплавильная печь Стассано ( рис. 0 - 3 6) была значительно сложнее современных печей; в ней было предусмотрено механическое перемешивание жидкого металла в садке, для чего печь вращалась на специальной платформе с роликами, установленной наклонно, так что ее ось описывала конус. Это, естественно, затрудняло подвод энергии к электродам, который приходилось осуществлять через щетки, скользящие по бронзовым контактным кольцам. Еще труднее выполнить подвод воды, охлаждающей электрододер-жатели трех электродов ( печь работала на трехфазном токе), скользящие вдоль направляющих и управляемые с помощью гидравлических приводов. Электроды, окруженные пустотелыми цилиндрами, охлаждаемыми водой, установлены слегка наклонно и их оси пересекаются на оси печи. ЫСОКИМ; свод имел вид купола и составлял одно целое с кладкой стен. Сверху свода имелся слой теплоизоляции, что сильно ухудшало условия работы огнеупоров. [21]

Источник тепловой энергии, идущей на Нагрев металла в печах косвенного действия - электрическая дуга, которая горит между угольными электродами. Дуговые печи косвенного действия имеют мощности 125 - 600 кВ - А и выпускаются однофазными. [22]

Дуговые печи применяют в промышленности для плавки металлов и сплавов. Дуговые печи косвенного действия ( рис. 11.4 6), в которых дуга горит между электродами, применяют для плавки цветных металлов, иногда чугуна. [23]

Печи косвенного действия выполняются исключительно однофазными. Принципиальная схема питания дуговых печей косвенного действия аналогична схеме питания печей прямого действия. [24]

При индукционном нагреве может быть использован как один, так и другой тип нагрева, так как выделение тепла происходит непосредственно в самом металле. При внешних источниках тепла ( пламенный нагрев, нагрев в печах сопротивления, дуговых печах косвенного действия ) глубинный нагрев невозможен. [26]

Автоматическое регулирование мощности дрнменяется во всех дуговых сталеплавильных печах, кроме лабораторных. Дуговые печи косвенного действия ( например, медеплавильные) не нуждаются в регуляторах мощности. [27]

Дуговые печи прямоте - действия: лр мешнвтся главным образом кру-пные, мощные ( до 10 - 15 тыс. кВ - А) трехфазные для плавления тугоплавких металлов. В дуговых печах косвенного действия дуги горят между электродами над расплавленным металлом и тепло передается последнему лучеиспусканием. Эти печи изготовляют небольшой мощности до 500 - 600 кВ - А, обычно однофазные с температурой 1300 - 1400 С. Они применяются в основном для плавления цветных металлов. Они применяются как мощные рудно-термические печи, для получения карбида-кальция, ферросплавов, чугуна, карборунда и др. Все электродуговые печи питаются от специальных трансформаторов с регулируемым напряжением от 50 до 250 В и с последовательно включенным реактором в первичной обмотке. [28]

Несмотря на сравнительно спокойный режим дуги, в печах косвенного действия целесообразно применение системы автоматического регулирования мощности. Для этой цели могут использоваться любые регуляторы из числа применяемых в дуговых сталеплавильных печах. Кроме того, в специфических условиях дуговой печи косвенного действия с одиночной независимой дугой возможно применение более простых регуляторов, поддерживающих постоянное значение тока дуги. [29]

Плавка идет главным образом на кислом процессе. Основной процесс может быть осуществлен только после смены футеровки печи. Электрическая дуговая печь либо является одним из элементов оборудования литейного цеха наряду с вагранками, дуговыми печами косвенного действия и индукционными печами, либо ее установка образует отдельный литейный участок. [30]

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Здесь очаг высокой температуры ( дуга) находится на некотором расстоянии от поверхности металла, поэтому угар и испарение последнего намного меньше, чем в печах прямого действия. Следовательно, в таких печах можно плавить металлы и сплавы с низкой температурой испарения, в частности цветные металлы и даже сплавы, содержащие цинк. Печи с независимой дугой - небольшие ( до 500 - 600 ква), обычно однофазные печи, служащие для плавки металлов с температурой плавления не выше 1300 - 1400 С. К дуговым печам косвенного действия можно отнести также плазменные установки ( плазмотроны) и дуговые нагреватели газа. В этих установках дуга постоянного или переменного тока горит между электродами в потоке газа, нагревая последний. [32]

Различают дуговые электропечи прямого и косвенного действия. В печах прямого действия дуга образуется между электродом и нагреваемым материалом; к таким печам относятся трехфазные сталеплавильные печи и вакуумные дуговые печи. В дуговых печах косвенного действия дуга образуется между двумя электродами, и тепло передается нагреваемому материалу. [33]

В дуговых электропечах преобразование электрической энергии в тепловую происходит в электрической дуге. Различают дуговые электропечи прямого и косвенного действия. В печах прямого действия дуга горит между электродом и нагреваемым материалом; к таким печам относятся трехфазные сталеплавильные печи и вакуумные дуговые печи. В дуговых печах косвенного действия дуга горит между двумя электродами, и тепло, излучаемое дугой, передается нагреваемому материалу. Такие электропечи применяются для плавки специальных чугунов и цветных металлов. [34]

В дуговых печах электрическая энергия превращается в тепловую при возникновении электрической дуги. Различают дуговые электропечи прямого и косвенного действия. В печах прямого действия дуга образуется между электродом и нагреваемым телом; такими печами являются трехфазные сталеплавильные печи и вакуумные дуговые печи. В дуговых печах косвенного действия дуга образуется между двумя электродами и тепло передается нагреваемому телу. Для выплавки ферросплавов, карбида кальция и чугуна применяют рудотермические печи, которые представляют собой комбинацию дуговых печей прямого действия и печей сопротивления прямого нагрева. [35]

Их конструкция была очень проста: в прямоугольную вытянутую ванну сверху через отверстие в съемном своде входили два электрода, закрепленные в электрододержателях, перемещающихся вверх и вниз вдоль вертикальных стоек, чем и осуществлялось регулирование тока дуги. Основным недостатком этих печей были невысокие удельная мощность и рабочее напряжение, из-за чего расплавление металла шло медленно, тепловые потери и удельный расход были велики. Основное преимущество печей прямого действия - возможность концентрации больших мощностей и тем самым ускорение плавки здесь использовано не было, и поэтому индукционные печи со стальным сердечником и дуговые печи косвенного действия могли в то время успешно конкурировать с ними. [37]

Состав потребителей электроэнергии плавильного участка во многом определяется теми плавильными агрегатами, которые установлены в данном цехе. Плавильные отделения ряда чугунолитейных цехов оборудованы вагранками. Они являются основными плавильными печами при выплавке серого чугуна и первым звеном в дуплекс-процессе при производстве отливок из ковкого и высокопрочного чугуна. Литейные цехи более поздней постройки переведены на электроплавку. Цветные металлы выплавляют как в газовых печах, так и в индукционных тигельных или канальных печах, а также в дуговых печах косвенного действия . [40]

Дуговая печь косвенного действия

Применение в литейных цехах машиностроительных заводов различных конструкций печного оборудования. Дуговые электропечи и печи, их виды. Технология плавки. Методика расчета дуговой печи (для плавки черных металлов). Преимущества и недостатки дуговой печи.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	03.12.2008
Размер файла	150,5 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1 Общие сведения.

1.1 Дуговые электропечи.

1.2 Дуговые печи.

2 Технология плавки.

3 Методика расчета дуговой печи.

Список использованных источников.

В литейных цехах машиностроительных заводов широко применяют печное оборудование. В плавильных отделениях используют вагранки, дуговые электрические и высокочастотные печи и т.д. В формовочных и стержневых отделениях устанавливают сушила различных конструкций для сушки форм и стержней, в смесеприготовительных - сушила для сушки песка и глины.

Часть отливок подвергают отжигу или нормализации в термических печах.

Конструкции печей разнообразны. Различны и протекающие в них процессы.

Отметим, что конструкции большинства печного оборудования сравнительно просты, однако процессы, протекающие в них, чрезвычайно сложны.

Действительно, при рассмотрении процесса нагрева металла в печи необходимо учитывать законы теплового излучения, передачу теплоты теплопроводностью и конвекцией, электромагнитную индукцию, движение газов в печном пространстве, взаимодействие печных газов с металлом и т.д.

При огромном разнообразии промышленных печей общими для всех них являются процессы превращения какого-либо вида энергии в тепловую и передачи теплоты нагреваемому материалу. Процессу теплообмена должны быть подчинёны: горение топлива - превращение химической энергии в тепловую (в электрических печах), движение газов в рабочем пространстве печей и т.д.

1 Общие сведения.

1.1 Дуговые электропечи.

Для плавки медных сплавов (исключая латуни) находят применение электродуговые барабанные печи типа ДМК. Печь (рисунок 1) состоит из цилиндрического кожуха 2, внутри которого выполнена футеровка 1; обычно из шамотового кирпича. Дуга образуется между двумя горизонтальными электродами. Ее регулирование производят вручную или автоматически путем сближения графитовых электродов по мере их сгорания. Шихта, загруженная на подину через загрузочное окно 8, плавится от тепла электрической дуги и нагретой футеровки. Периодическое неполное вращение печи вокруг, своей оси (покачивание) позволяет избежать местного перегрева расплавленного металла от дуги и ускоряет его нагрев за счет тепла, стенок печи.

Рисунок 1 - Дуговая электропечь типа ДМК

Печи ДМК экономичны, имеют относительно небольшой угар элементов (кроме цинка) и позволяют получать расплав хорошего качества. К недостаткам печей следует отнести шум (треск) дуги при работе, трудности загрузки шихты (загрузку печи трудно механизировать) и очистки футеровки от настылей и шлака.

Рисунок 2 - Дуговая электрическая печь (ДМК)

1.2 Дуговые печи.

Дуговые печи также бывают прямого и косвенного действия.

В печах прямого действия дуговой разряд протекает между электродами и нагреваемым телом, непосредственно отдавая тепло последнему. Применяются дуговые трехфазные и реже двухфазные печи поворотного типа.

В печах косвенного действия дуговой разряд протекает между электродами, не касаясь нагреваемого тела, которому тепло передается излучением. Предназначены -- для плавки тяжелых цветных металлов и сплавов.

Для плавки легких сплавов дуговые печи непригодны.

Электрические поворотные дуговые однофазные п е ч и ДМО емкостью от 0,5 т и ДМК до 2,0 т получили распространение для плавки оловянных бронз. Преимущество печей--возможность достижения высокой температуры, позволяющей форсированно вести процесс плавки с минимальным угаром.

Читайте также: