1. Виды печей

1. Виды печей

Классификация печей – это упорядоченное разделение их в логической последовательности и соподчинении на основе признаков содержания на классы, виды, типы и фиксирование закономерных связей между ними с целью определения точного места в классификационной системе, которое указывает на их свойства. Она служит средством кодирования, хранения и поиска информации, содержащейся в ней, дает возможность распространения обобщенного опыта, полученного теорией и промышленной практикой эксплуатации печей, в виде готовых блоков, комплексных типовых решений и рекомендаций для разработки оптимальных конструкций печей и условий осуществления в них термотехнологических, теплотехнических и механических процессов. Классификация печей теснейшим образом связана с пониманием сущности научного познания, его предмета и метода, его источников, движущих сил и конечных целей применения его результатов; она является важной и неотъемлемой частью системной теории печей.

Печи кипящего слоя-печь, в которой порошкообразный, зернистый (гранулированный) материал взаимодействует с газовым потоком во взвешенном состоянии («кипит»). Отличается высокой интенсивностью массо- и теплообмена. Кипящего слоя печь используют для адсорбции и конденсации паров, нагревания, охлаждения и сушки материалов, проведения различных химических процессов (окисления, восстановления, прокаливания, фторирования). Расширяется применение кипящего слоя печь в качестве топок ТЭЦ и ГРЭС.

Вращающая печь-трубчатая печь, барабанная печь, печь цилиндрической формы с вращательным движением вокруг продольной оси, предназначена для нагрева материалов с целью их физико-химической обработки. Вращающиеся печи классифицируются по принципу теплообмена – с противотоком и с параллельным током; по виду топлива – пылевидного, кускового, жидкого и газообразного топлива, а также печи с электронагревом; по способу передачи энергии – с прямым, косвенным (через стенку муфеля) и комбинированным нагревом материала. Вращающаяся печь применяется в металлургии (например, вельц-печи). Основные размеры вращающейся печи длина от 50 до 230 метра, диаметр от 3 до 7,5 метра. Производительность достигает 150 т/ч (по готовому продукту).

Доменная печь. Домна – шахтная печь для выплавки чугуна из железорудных материалов. Печь установлена на бетонном фундаменте, на котором (в цилиндрическом кожухе) уложена кладка из огнеупорного кирпича, образующая лещадь печи. В нижней части печи горне имеются чугунные и шлаковые лётки, а также фурменные приборы. Над горном расположены заплечики, соединённые с распаром – самой широкой частью печи. Распар переходит в сужающуюся кверху тахту, которая заканчивается цилиндрическим колошником. Расстояние от уровня чугунных лёток до верха колошника называется полезной высотой доменной печи. Важнейшая характеристика доменной печи – её полезный объём. Крупнейшая в мире доменная печь объёмом 5580 м 3 . Производительность этой печи – более 12000 т/сут. Основной технико-экономическим показателем работы доменной печи служит коэффициент использования полезного объёма (в м 3 ), приходящийся на 1 т выплавленной в сутки чугуна. Чем лучше работает печь, тем ниже коэффициент использования полезного объёма. Некоторые доменные печи имеют коэффициент использования полезного объёма менее 0,5.

Плавильная печь – печь для превращения кого-либо материала в жидкое состояние нагревом его до температуры, превышающей температуру плавления. Плавильную печь используют в производстве чугуна, стали, цветных металлов, литейных производствах. Плавильные печи работают на твёрдом, жидком и газообразном топливе, электрической энергии. В некоторых плавильных печах используют солнечную энергию.

Автогенные печи-источником теплоты в этих печах является тепловой эффект экзотермических реакций окисления и горения ряда элементов, содержащихся в обрабатываемых материалах. В черной металлургии примером автогенных печей являются кислородные, сталеплавильные конвертеры и двухванные сталеплавильные печи. В них при продувке жидкого чугуна кислородом происходит окисление углерода и ряда других элементов с выделением теплоты. Этот процесс не требует расхода топлива. В цветной металлургии при производстве материалов из сульфидного сырья основным источником теплогенерации является процесс выгорания серы, содержащейся в сульфидах. В мартеновской печи, наряду с выделением теплоты сгорания топлива, происходит тепловыделение от окисления углерода и других элементов, содержащихся в жидкой ванне. Такие печи занимают промежуточное положение между топливными и автогенными печами.

Мартеновская печь – (по имени французского металлурга П. Мартена (P. Martin; 1824–1915)) – пламенная регенеративная печь для производства стали из чугуна и стального лома. Первая мартеновская печь была построена в 1864 во Франции. В конструкции мартеновской печи выделяют 2 основные части; верхнее строение печи, состоящее из рабочего пространства и головок, расположенной на двух его концах и служащих попеременно для подачи газообразного или жидкого топлива и воздуха, предварительно подогретых (до 1100–1200°С) в регенераторах, и для отвода продуктов горения; нижнее строение печи, состоящее из двух пар шлаковиков для собирания пыли и шлаков, уносимых дымовыми газами, и двух пар (газовых и воздушных) регенераторов, аккумулирующих теплоту продуктов горения с последующей ее отдачей газу и воздуху. Топливо для мартеновская печь – газообразное (коксо-доменный и природный газ), жидкое (мазут, каменноугольная смола) и пылевидное (угольная пыль). Для интенсификации сжигания топлива воздух обогащают кислородом. В зависимости от огнеупорных материалов, из которых выполнены под, стены и свод рабочего пространства, печи делят на кислые (кладка пода из динаса с наваркой из кварцевого песка) и основные (с кладкой и наваркой пода из магнезита, доломита и стенами из магнезитового или хромомагнезитового кирпича). Большинство мартеновских печей стационарные, реже строят качающиеся, у которых рабочее пространство при помощи спец. механизма наклоняется в сторону рабочей площадки (для спуска шлака) и разливочного пролёта (для выпуска металла). Мартеновские печи могут работать как на твёрдой, так и на жидкой завалке, вместимость.

Электрические печи-по способу преобразования электрической энергии в теплоту можно выделить три класса печей, применяемых в металлургии; электродуговые, индукционные и печи сопротивления.

Дуговая печь-промышленная печь, в которой теплота электрической дуги используется для плавки металлов. Достоинство дуговой печи – возможность развить в рабочем пространстве высокую температуру, обеспечить практически любую атмосферу. По способу нагрева дуговые печи делят на печи прямого действия (электрические дуги горят между электродами и нагреваемым телом), печи косвенного действия (дуга горит между электродами на некотором расстоянии от металла) и печи с закрытой дугой (дуги горят под слоем твёрдой шихты, в которую погружены электроды). Наибольшее применение в промышленности (главным образом для выплавки стали) находят дуговые печи первого типа. Вместимость таких печей достигает 360 т. Большое значение для получения высококачественной стали, металлов и сплавов приобрели вакуумные дуговые печи с расходуемым электродом, а дуговые печи с расходуемым электродом, которым служит материал, подвергаемый рафинирующему переплаву (например, сталь, титан, ниобий) в виде катаной, кованой, литой или прессов, заготовки. Для переплава измельчённых (дроблёных, порошкообразных) металлов применяют вакуумные дуговые печи с не расходуемым электродом, материалом для которого служат вольфрам или графит.

Индукционная печь-электрическая плавильная печь, в которой металл помещается в переменное электромагнитное поле, в результате чего в металле индуктируется нагревающий его электрический. Различают канальные индукционные печи применяемые главным образом в цветной металлургии, и тигельные индукционные печи, используемые обычно для плавки стали и чугуна. Ёмкость печей от несколько кг до сотен т. Достоинства индукционной печи получение очень чистого продукта, высокая скорость нагрева, лёгкость регулирования температуры, малый угар металла, возможность ведения плавки в защитной газовой среде или в вакууме. Для этой цели служат спец. вакуумные индукционные печи.

Электрическая печь сопротивления (ЭПС) – электротермическая установка, в которой тепло выделяется за счет протекания тока по проводнику. Установки такого типа по способу выделения тепла делятся на две группы: косвенного действия (тепло выделяется в нагревательных элементах) и прямого действия (тепло выделяется в нагреваемом изделии). Возможностью получения в печной камере любых температур до 3000°С. Производительность таких печей больше, нагрев изделий более однороден, расход энергии меньше; как правило, они в высокой степени механизированы. В печах прямого действия изделие (пруток, труба) непосредственно нагревается протекающим через него током, что позволяет сосредоточить в нём большую мощность и обеспечить очень быстрый нагрев (секунды, доли минуты).

Электро́нно-лучева́я печь-печь для получения особо чистых металлов и сплавов. В такой печи вещество плавится за счёт тепла, выделяющегося при соударении пучка электронов (луча) с поверхностью расплавляемого образца. Основные узлы электронно-лучевой печи: электронная пушка для создания пучка электронов; плавильная камера; водоохлаждаемый кристаллизатор из меди; автономные вакуумные системы для создания глубокого вакуума в пушке и плавильной камере (порядка 1–10 МПа). Вакуум необходим для того, чтобы пучок электронов на пути к нагреваемому телу не терял энергию за счёт взаимодействия с молекулами газов, а также для удаления из расплавленного материала летучих примесей. На рисунке показана принципиальная схема печи с одной электронной пушкой. Электронная пушка создаёт мощный пучок электронов (электронный луч), который направляется в плавильную камеру, где находится расплавляемый образец. Под действием электронного потока образец нагревается до температуры плавления и в расплавленном состоянии стекает в кристаллизатор, где охлаждается и кристаллизуется в слиток. В мощных печах, предназначенных для плавки слитков весом до нескольких тонн, применяют несколько электронных пушек. Электронно-лучевые печи используют для получения тугоплавких металлов и сплавов на их основе (тантал, ниобий, молибден, цирконий, титан), а также для выплавки многотонных стальных слитков. Суммарное содержание примесей в материалах электронно-лучевого переплава составляет 10–3 –10–4% масс.

Сделал печь из подручных средств для плавки алюминия

Дуговая печь – это прибор, в котором плавление металла происходит за счет тепла, выделяемого электрической дугой.

Данная печь стала более эффективным и экологически чистым, но энергоемким аналогом доменных печей, используемых в черной и цветной металлургии. Емкость дуговой печи может быть от 0,5-400 тонн, температура плавления может быть выше 3000 °C. Основной материал такой печки это:

• кирпич;
• глина.

Устройство дуговой печи

Нагревательный элемент в электродуговой печи состоит из трех графитовых электродов с держателями, к которым подключаются кабели, проводящие трехфазный переменный электрический ток. Корпус печки имеет форму цилиндра со сферической нижней частью, куда закладывается плавильный материал. Между металлом внутри плавильни и электродами при подаче напряжения образуется электрическая дуга и происходит нагрев.
Внутри стенки печки имеют огнеупорную изоляцию, а снаружи – прочный стальной кожух. В комплекте могут быть водяные охладители. Сверху печь имеет съемный свод с отверстиями для электродов, он препятствует утечке газов и тепла. Расплавленный металл сливается через специальный желоб при наклоне печки. Также, в конструкции предусмотрены окна для наблюдения за процессом плавки, взятия проб, для слива шлака.

Для работы печки необходимо и сопутствующее оборудование: трансформатор (подключенный к высоковольтной линии электропередач), регулятор мощности, подъемные механизмы, кабели разной проводящей силы, а также множество контрольных, измерительных, регулирующих работ, аппаратов. Важнейшим дополняющим элементом электродуговой печи является трансформатор, от его мощности зависит продолжительность плавления металла. Трансформатор регулирует необходимые параметры напряжения электродуги: максимальное для начала плавления и постепенное уменьшение в дальнейшем процессе для сохранения рабочего состояния элементов печи.

Электродуговые печи применяются во многих отраслях промышленности, не только в металлургической, но и в химической, например, для производства фосфора, карбида кальция. Агрегаты меньшей емкости используются в небольших цехах, в лабораторных условиях для пробных плавок и экспериментов, в ювелирной промышленности, медицинской сфере, художественном промысле и во многих других областях деятельности человека.

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:

1. 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.
2. 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.
3. Восстановление. С материала устраняются элементы серы, и состав металла доводится до нормативных показателей.

Как собрать электродуговую печь

Если необходимо в домашних условия расплавить металл для хозяйственных целей или ювелирной работы, сделать простой сплав металлов, можно приобрести готовую портативную дуговую печь.

Их емкость может быть от 5 кг., они обладают высокими температурными характеристиками, удобны и безопасны в эксплуатации, но имеют высокую стоимость. Альтернативой может стать электродуговая печка небольших размеров, сконструированная своими руками.

Определившись с конструкцией и материалами, необходимо заранее установить емкость печки. Размер печи зависит от показателей мощности сети и напряжения, которое может дать трансформатор.

Чем выше генерируемое напряжение, тем дальше нужно устанавливать электроды.

Например, используя промышленный сварочный трансформатор, расстояние должно быть от 15 см. до 20 см. Электроды для печи можно взять из электромотора, обладающего хорошей проводимостью тока.

Также электроды можно сделать своими руками из куска графита от старого электрода, или взять его из батарейки. Графитовый электрод должен быть ребристым, с обеих сторон в него присоединяют многожильный медный провод с надежной изоляцией.

Для теплоизоляции стенок внутри электропечи применяют слюду, снаружи – цементную плитку толщиной до 10 см. Дно печи изолируется кирпичом и дополнительно стальным листом с бортиками. Внутри печь заполняется графитовым порошком, его можно получить от натирания старого углеграфитного электрода напильником. В центре печи в графитовой массе делается отверстие для плавки металла. Медные провода подключаются к трансформатору. Размер печи может меняться, но схема изготовлении своими руками остается неизменной.

Первое включение печки проводится с обеспечением хорошей вентиляции, потому что во время прогрева будут выгорать имеющиеся органические включения и образовывать дым.

Последующая работа проходит без таких эффектов. Для расплавки металл кладут в графитовую лунку, если имеются крупные металлические части, то их плавят первыми, а потом добавляют мелкие.
Делая сплав, сначала плавят тугоплавкий металл, а к нему добавляют легкоплавкий (например, сначала медь, а затем олово или алюминий). При работе с электропечью, сделанной своими руками, нужно соблюдать правила технической безопасности, не в коем случае не оставлять ее без присмотра.

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.

Электродуговая печь в глиняном горшке

Еще один вариант создания электродуговой печки своими руками – с использованием горшков. Для создания печки сначала понадобятся два горшка разного диаметра 20 см. и 5 см., в которых высверливаются отверстия одинакового диаметра на одном расстоянии. Схема дуговой печи включает в себя два углеродных электрода (от дуговой лампы), которые с противоположных сторон насквозь проходят через подготовленные проемы сквозь стенки двух горшков и встречаются в полости меньшего.

В большой горшок засыпается песок и помещается маленький горшок, на дне которого высверливается еще одно небольшое отверстие.

Углеродные электроды покрываются по всей длине огнестойкой глиной и вставляются в подготовленные проходы. Просверленные места хорошо замазывают глиной, чтобы не терялось тепло. Поверх изолированных электродов насыпают слой песка и утрамбовывают его небольшим количеством воды.

Крышку для печки можно сделать из подставки для горшка, оборудовав его ручками. К одному электроду прикручивается стеклянная трубка для регулировки работы, другой остается в фиксированном положении. Электроды латунными или медными зажимами подключаются проводами через предохранитель к сети.

Электродуговая печь в огнеупорном кирпиче

Для создания понадобится огнеупорный кирпич, в котором высверливаются два отверстия: одно для графитового стержня (из батарейки), а второе для графитового тигля. Между этими элементами и будет возникать электрическая дуга. Стержень и тигель через зажимы подключаются к медным изолированным проводам и последовательно, с сопротивлением подключается к сети. Металл помещается в тигель, дуга зажигается вручную, как на сварочном аппарате и замыкается. Такой вариант печки, сделанный своими руками, подойдет для небольших объемов плавления металла.

САМОДЕЛКИН ДРУГ

Уважаемые посетители сайта «Самоделкин друг» из предоставленного материала вы узнаете, как самостоятельно сделать плавильную печь для переплавки алюминия и других легкоплавких металлов своими руками. Для переплавки легкоплавких металлов таких как алюминий, олово, латунь, свинец, медь вполне можно сделать самодельную печь или же горн . Лучшим топливом для такой печи является сжиженный газ «Пропан» способный за короткий промежуток времени нагнать температуру внутри жаровой камеры более 1000° а этого с лихвой хватит чтобы расплавить алюминиевый лом и переплавить его в заготовки, к примеру можно делать шкивы, ролики, да и много чего ещё)

Данная печь сделана из нескольких частей-это металлический корпус с крышкой имеющей отверстие для закладки лома в тигель, внутри 2 слоя утеплителя, первый мин-вата и второй керамическое одеяло (выдерживает высокие температуры) Внутри данной камеры размещается тигель в котором и происходит плавление металла. В боковой части проделано отверстие и вварен патрубок с 4 мя элементами крепления, он необходим для фиксации сопла газовой горелки во время работы печи. Тигель в такой печи расположен ровно по центру, расплавленный металл из него изымается при помощи специального черпака и переливается в заранее заготовленные формы.

И так, давайте рассмотрим процесс сборки печи более подробно.

Материалы

1. проф-труба квадрат
2. листовой металл 1,5 мм
3. тигель
4. газовая горелка с баллоном пропана
5. мин-вата
6. керамическое одеяло
7. колеса 4 шт

Инструменты

1. сварочный инвертор
2. УШМ (болгарка)
3. сверлильный станок
4. трубогиб
5. измерительный инструмент

Пошаговая инструкция по созданию плавильной печи своими руками.

С помощью трубогиба было согнуто 4 кольца из проф-трубы квадратного сечения.

Затем изготавливается непосредственно сама металлическая основа печи с крышкой.

Крышка плавильной печи.

Имеется вот такая горловина, через нее можно будет делать закладку лома металла непосредственно в тигель.

Корпус печи внутри имеет 2 слоя изоляции-это мин-вата и керамическое одеяло.

В нижней части печи приварен патрубок с креплением, он необходим для фиксации сопла газовой горелки во время работы плавильной печи.

Замер температуры.

Расплавленный металл.

Заливка песчаной формы алюминием.

Вот такие заготовки получились)

Самодельную плавильную печь дополнительно оснастили рамой с 4 колесами, что позволяет транспортировать ее по гаражу либо мастерской. Дополнительно установлен электронный термометр для определения температуры внутри печи.

Подробная видеоинструкция от автора, здесь более тонко освещены все основные моменты от самого начала до выплавки изделий. Приятного просмотра.

Литейное оборудование

Литейное производство позволяет изготавливать различные детали и механизмы, предметы и вещи. Однако для того, чтобы превратить шихту или прутик в сплав, необходимо специализированное литейное оборудование, именно при его помощи можно изготавливать продукцию из металла.

Современные установки и машины помогают сводить к минимуму человеческий труд, практически все они поддаются автоматизации и роботизации, что значительно упрощает и ускоряет производственные процессы.

Рассмотрим более подробно, какое оборудование литейных цехов используется в наши дни и как оно помогает наладить сложные узкоспециализированные технологические процессы.

Основные виды оборудования для литейных цехов

Если рассматривать в целом оборудование для литейного производства, то можно выделить две основные категории: специализированные и общие установки и механизмы.

К специализированным относятся все агрегаты, которые участвуют в процессе превращения металла в готовое изделие. Общие выполняют функцию вспомогательных механизмов, без них специализированные механизмы не смогли бы функционировать.

Наиболее популярное общее оборудование:

• Подъемники;
• Питатели;
• Трансформаторы;
• Системы бункеров;
• Крановое хозяйство;
• Конвейеры различного типа и многое другое.

Следовательно, все эти приспособления могут использоваться в комплексе или по одному.

Количество и мощность вспомогательного оборудования зависят от объемов производства, обрабатываемых металлов, серийности продукции и других факторов.

Выбирать стоит только те единицы техники, которые нужны на определенных участках завода, лишнее оборудование технологическое для литейного производства приобретать нет смысла, так как оно не будет повышать производительность завода.

Специализированное оборудование литейного цеха включает в себя такие агрегаты:

• Печи для плавки металлов;
• Машины литейные;
• Устройства, манипуляторы и механизмы для заливки, датчики, контролирующие процесс изготовления отливок, системы управления и средства для транспортирования;
• Установки, автоматы и комплексы для литья;
• Специальные литейные ковши.

Рассмотрим более детально технологическое оборудование литейных цехов, познакомимся с его функциями и назначением. Также выясним, какие особенности оно имеет и чем отличается от своих первых прототипов.

Печи для плавки металла

Это отдельный вид оборудования, с которого начинается процесс производства металлических изделий и деталей. Современные печи позволяют работать даже с самыми тугоплавкими металлами, получать однородные и достаточно чистые сплавы, проводить процесс плавления быстро и с наименьшими энергозатратами. Существует несколько основных видов печей, которые позволяют работать с различным сырьем.

Индукционные печи для литейных цехов

Этот тип плавильных печей обеспечивает расплавление металлической шихты путем прохождения через нее вихревого тока. Индуктор, в котором расположен тигель, создает магнитное поле.

Во время индукционного плавления сплав помешивается, что придает ему высокую однородность (гомогенность).

Индукционные печи позволяют довольно быстро расплавить шихту, они потребляют мало энергии и почти не загрязняют воздух, что делает их весьма популярными. Тигель такого агрегата может быть выполнен из огнеупорного графита (в них плавится золото, серебро и бронза), из чугуна или стали (в них плавится алюминий), из керамики (в таких тиглях плавится сталь и чугун).

В зависимости от сферы применения и объемов производства выбирают тигли с вместительностью от 5 до 20 тысяч килограмм. Ювелирное литейное оборудование может иметь вместительность от 5 до 200 кг, также этот размер будет актуальным для использования в стоматологии, экспериментальном плавлении в других отраслях, где не нужно обрабатывать сразу большие объемы сырья.

Если же завод занимается переплавкой цветных металлов, актуально будет применение оборудования, которое может вместить от 100 до 1000 кг сырья.

На металлургических промышленных предприятиях используют печи, в которые вмещается от 1000 до 20 000 кг сырья, эти настоящие гиганты за один год могут изготавливать по 15 тысяч тонн сортового металла.

Электродуговые плавильные печи

В таких плитах нагрев металла создается при помощи электрической дуги постоянного или переменного тока.

Процесс может проходить без окисления, когда плавится легированная шихта, при этом сера удаляется и проводится диффузное раскисление при помощи молотого кокса или алюминия.

Такая плавка позволяет получать легированные стали. Однако возможно и окисление углеродистой шихты воздухом во время плавления. Далее смесь поддается раскислению диффузным методом и осаждением, из нее получаются конструкционные стали.

Оборудование литейных производств данного типа позволяет выпускать конструкционные, жаростойкие, высококачественные легированные и углеродистые стали.

Газовые плавильные печи

Такое литейное оборудование для зуботехнической лаборатории или ювелирной мастерской подойдет просто идеально.

Горение газовоздушной смеси нагревает жаростойкий тигель и сырье, которое в нем размещается. В качестве сырья может выступать олово, драгоценные металлы, медь, алюминий, свинец.

Как видно, обрабатывать можно только металлы, которые имеют не слишком высокую температуру плавления, но в таких печах есть одно неоспоримое преимущество – они позволяют с точностью до одного градуса контролировать температуру внутри тигля. Такое мини литейное оборудование часто используется для обустройств частных мастерских.

Еще отдельно можно выделить муфельные печи, они заслужили такое название из-за названия материала, который используется в качестве защиты.

Муфель не выдерживает температуру свыше 950 градусов по Цельсию, потому такие агрегаты используются только на узкоспециализированных предприятиях.

Литейные машины для цехов

К этой категории относятся машины с горячим прессованием и с холодным прессованием, когда температура сплава не слишком высокая и процесс проходит под очень высоким давлением.

Также есть формовочное оборудование для литейного производства, оно используется для изготовления литейных форм.

Чаще всего это встряхивающе-прессовые машины, которые позволяют создавать более уплотненные формы и отливки высокого качества. Формовочное литейное оборудование подходит для производства верхних и нижних полуформ.

Автоматы, комплексы и установки для литья

Это особая категория, в которую входит оборудование литейной лаборатории или целого производственного комплекса. Уникальность агрегатов заключается в том, что они максимально автоматизированы.

Роботизированные установки и комплексы помогают максимально увеличить производительность продукции, свести к минимуму участие человека в процессе и значительно увеличить качество изготавливаемой продукции.

Современные агрегаты данного типа оснащены специальным программным обеспечением, которым управляет диспетчер.

Следовательно, вместо целого штата работников стоит обучить лишь 2-3 специалистов задавать нужные параметры, и целые производственные комплексы будут бесперебойно функционировать круглые сутки. Именно такое оборудование на данный момент пользуется высоким спросом среди металлургических гигантов.

Специальные ковши для литья металла

Этот класс специализированного литейного оборудования используется для транспортировки и разливки горячих сплавов по цехам завода.

Ковши могут иметь самые различные формы, вместительность, способ разливки, передвижения и управления. Они предназначены для безопасного перемещения расплавленных металлов.

Особенности выбора литейного оборудования

Специализированные агрегаты для литья могут применяться в самых различных сферах, начиная от стоматологии и заканчивая масштабными металлургическими комплексами. Следовательно, для каждого типа производства нужно выбирать разные агрегаты.

Перед покупкой оборудования стоит учитывать такие его параметры:

• Вместительность тигля;
• Температуру плавления в тигле;
• Тип металлов, которые будут поддаваться плавлению;
• Возможность контролировать температурный режим плавильных печей;
• Производительность техники;
• Габариты оборудования;
• Энергопотребление;
• Возможность в дальнейшем автоматизировать агрегаты и включать в линии новые компоненты.

Также стоит учесть, где проводится изготовление литейного оборудования.

Самые простые агрегаты, которые предназначены для использования в небольших мастерских, могут стоить не слишком дорого, но если они должны выполнять большое количество функций или предназначены для бесперебойного серийного производства, то не стоит экономить на качестве.

Также стоит учесть, что ремонт литейного оборудования – это весьма затратное предприятие, потому лучше всего выбирать официальных дистрибьюторов, которые предоставляют гарантийное и постгарантийное обслуживание машин.

При сотрудничестве с ответственными поставщиками вы сможете избежать многих дополнительных растрат, например, вам могут бесплатно или за символическую плату установить все купленные агрегаты, провести их пуско-наладку, если нужно, и установить программное обеспечение.

Также в таких случаях потребитель получает гарантию на приобретенное оборудование, и в случае поломки его должны будут заменить или оперативно починить. Не нужно забывать, что для продления срока эксплуатации оборудование нуждается в своевременном и качественно обслуживании, а его могут обеспечить только квалифицированные специалисты.

Производители литейного оборудования предлагают различные агрегаты для любых сфер применения, потому сделать выбор будет довольно просто.

Однако нужно детально изучить историю поставщика и завода изготовителя продукции данного типа и убедиться, что никто из потребителей не жалуется на предоставляемые товары и услуги. Поскольку покупка такого оборудования – это очень большая статья расходов, к ней нужно подходить очень осознанно и с полной ответственностью.

Виды и устройство первых электродуговых печей

Круглая трехэлектродная трехфазная дуговая печь с непроводящей подиной в первой половине ХХ ст. стала основным плавильным агрегатом в электрометаллургии стали.

КРУГЛАЯ ТРЕХФАЗНАЯ ДУГОВАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ

Принципиальная схема соединений элементов дуговой сталеплавильной установки показана на рис. 8. Установку подключают к питающей высоковольтной линии через разъединитель 1. Оперативный выключатель 2 включает и выключает установку как под током, так и в обесточенном состоянии. От выключателя 2 токи проходят через дроссель 3, затем поступают в первичные обмотки печного трансформатора 5. От вторичных выводов трансформатора токи низкого напряжения через шины 6, гибкие кабели 7, трубчатые водоохлаждаемые шины 8 поступают в электроды 9 (10 — электродержатели) и по ним в печь 11. Соединение трансформатора и печи получило название «короткая сеть», потому что его длина невелика и составляет несколько метров (на крупных печах 10–15 м).

Такая небольшая длина объясняется стремлением уменьшить расход меди, который значителен из-за большого сечения токопроводов, и активное и индуктивное сопротивления, а также избежать снижения коэффициента мощности cos φ. Для обеспечения стабильности дуги и ограничения силы тока при коротких замыканиях индуктивное сопротивление установки должно иметь определенную величину. Это достигается путем установки дросселя 3. Выключатель 4 служит для шунтирования дросселя в те периоды плавки, когда добавочная индуктивность излишняя.

Печной трансформатор этой установки выполняется таким образом, чтобы обеспечить достаточно широкое и гибкое регулирование мощности, подводимой в печь. Это осуществляется путем ступенчатого изменения его коэффициента трансформации, в том числе и под нагрузкой. Так, например, трансформатор дуговой печи емкостью 100 т (ДСП-100) имеет 23 ступени вторичного напряжения с одинаковой разностью напряжения между соседними ступенями, равной 13 В (U2л = 417 — 404 — 391 — … — 131 В). Как правило, изменения вторичных напряжений добиваются изменением числа витков первичных обмоток трансформатора, находящихся в работе, где токи значительно меньше, а следовательно, легче условия работы переключающего устройства.

Следует отметить, что в 10-е гг. прошлого столетия конструкторы печей недостаточно учитывали явление самоиндукции и взаимоиндукции в проводах. Когда сила тока, идущего по проводам, достигает очень большой величины, индуктивные потери становятся чрезвычайно значительными. Причину этого явления ясно и четко вскрыл шведский инженер Хольмгрен в статье «Problems in electrice furnace Smelting», опубликованной в журнале «Chem. Met. Eng.» в 1920г.

В этой статье приведены результаты его исследования, выполненного на шведской электродоменной печи в Содерфорсе. Печь мощностью 4400 кВА работала на частоте 50 Гц. Обследование этой печи показало, что в ее проводах низкого напряжения теряется около 16 % мощности (омические потери в проводах невелики). Значительность потерь в проводах объясняется неправильным расположением шин низкого напряжения. Для исключения этого эффекта Хольмгрен предложил возможно большую длину шин уложить бифилярно (прямой и обратный провода находятся рядом с друг другом) и свести к минимуму участки, где эти провода разветвляются. Когда это предложение было реализовано на той же электродоменной печи в Содерфорсе, потери в проводах уменьшились почти вдвое, а cos φ повысился с 0,7 до 0,9. Этот опыт подчеркнул значение индуктивных потерь.

Технология выплавки стали в дуговой электропечи состоит из периода плавления, окислительного и восстановительного периодов. В течение периода плавления осуществляется нагрев шихты и плавление металла. Окислительный период плавки заключается в снижении содержания фосфора в металле ниже допустимого предела в готовой стали, удалении растворенных в металле газов (азота и водорода) и неметаллических включений. В задачу восстановительного периода входит глубокая десульфурация (обессеривание) металла и приведение его состава к заданному путем присадок легирующих элементов. Рациональный режим ведения плавки в различные ее периоды осуществляется изменением электрической мощности, которая подводится к печи.

РУДОТЕРМИЧЕСКИЕ ПЕЧИ

Другим важным местом применения вольтовой дуги в нагревательных устройствах являются рудотермические печи, предназначенные для получения ферросплавов, чугуна, карбида кальция, фосфора и т. п.

В начале ХХ в. были созданы двухэлектродные печи постоянного или переменного тока для производства карбида кальция мощностью до 4 000 кВА. Эти печи использовались также для производства ферросплавов. А. Хельфенштейн (Австрия) ввел в эксплуатацию открытые трехфазные печи (рис. 9) для получения карбида кальция мощностью до 12 000 кВА с проводящим угольным подом, присоединенным к нейтральному проводу трехфазной сети.

В 1908 г в Швеции была построена дуговая печь (электрическая домна) мощностью 700 кВA с питанием от сети 25 Гц.

Трехфазные дуговые электропечи были либо в виде прямоугольника (электроды поставлены в одну линию), либо круглыми (электроды расположены в виде треугольника). Мощность трехфазных электродуговых печей достигала 12 000 кBA для ферросилиция и 7 500 кBA для ферромарганца в зависимости от условий технологического процесса.

В мощных трехфазных печах, где электроды расположены по одной линии, нагрузка всегда несимметрична и неравномерна. Причина этого явления заключается в несимметричности индуктивного влияния фазных токов на величину напряжения в каждой фазе. Ход металлургического процесса при этом также получается очень неровный: у одной («мертвой») фазы процесс идет вяло, выход ферросплавов является малым, у другой («дикой») — процесс протекает бурно.

Эта задача была решена за счет того, что в печи электроды расположили по вершинам равностороннего треугольника. Благодаря одинаковому расстоянию между электродами нагрузка фаз получается симметричной и одинаковой. Таким образом, развитие электропечей для ферросплавов шло по пути от больших трехфазных печей, где электроды расположены по прямой линии, — к большим трехфазным печам с электродами, расположенными по вершинам равностороннего треугольника. Главный недостаток мощных трехфазных электродуговых печей заключается в относительно невысоком cos φ (0,75–0,8).

В 30-е гг. прошлого столетия для выплавки ферросплавов и карбида кальция были предложены инженером Мигэ (Франция) однофазные дуговые печи (рис. 10). Главная особенность этих печей заключается в громадном верхнем электроде 1 диаметром до 4 м и в расположении трансформатора 2 под печью в подвальном этаже. От трансформатора ток ведется большим количеством шин, расположенных вдоль каркаса печи так, что прямой и обратный провода идут рядом друг с другом; выше каркаса эти провода разветвляются: одни шины соединяются с электрододержателем, другие — с подом печи. Это позволило минимизировать потери мощности в короткой сети печи. В однофазных печах Мигэ cos φ достигает 0,95. Проплавляемые материалы поступают в печь из бункеров, находящихся над печью, в виде кольца на уровне рабочей площадки.

Ферросплавные печи работают как с закрытой (выплавка ферросилиция, углеродистого феррохрома и ферромарганца), так и с открытой (производство ферровольфрама) дугой. В ряде случаев используется смешанный режим: в первый период печь работает с закрытой дугой, затем дуга постепенно открывается и во второй период горит открытая дуга (производство рафинированного феррохрома некоторых марок, силикокальция).

Дуговые электропечи также применяются для получения глинозема из бокситов, плавленого базальта, азотной кислоты из воздуха путем окисления атмосферного азота и в других производствах.

ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПЕЧЕЙ

Одним из важных элементов электродуговых печей являются электроды, через которые обеспечивается подвод электроэнергии в рабочее пространство печи. Для обеспечения нормальной работы печей они должны обладать достаточной механической прочностью и электропроводностью, иметь высокую термическую стойкость, хорошо противостоять окислению воздухом при высоких температурах, а также иметь низкую стоимость. Всем этим требованиям отвечают электроды, изготовленные из углеродистых материалов.

В электродуговых печах применяют электроды угольные, графитизированные и самоспекающиеся. Вильгельм Сименс в своей первой электродуговой печи использовал угольные электроды. И угольные, и графитизированные электроды изготавливаются из одних и тех же материалов, а именно карбонизированного антрацита, нефтяного кокса и связывающих материалов, например пластической древесноугольной или каменноугольной смолы.

Уголь и кокс размалываются, смешиваются в определенной пропорции, нагреваются, смешиваются со связкой, помещаются в формы и прессуются до получения из них цилиндрических тел различных диаметров и длиной около 1 500–1 800 мм. Затем эти изделия обжигают в печах при температуре 1 300 °С, при этом медленный нагрев (15–20 °С/ч) предотвращает образование трещин.

Процесс обжига, включая охлаждение, занимает около двух недель. Полученные угольные электроды передают на механическую обработку. Для повышения качества электродов в шихту при их изготовлении добавляют природный или искусственный графит. Графитизированные электроды получают в электрических печах сопротивления путем выдержки обожженных заготовок в течение 50–60 ч при температуре 2 500–3 000 °С. В результате графитизации повышается электропроводность (примерно в четыре раза) и химическая стойкость электродов. Однако графитизированные электроды более хрупкие и дорогие, чем угольные.

Угольные электроды диаметром от 200 до 750 мм используют преимущественно в дуговых печах малой и средней емкости для выплавки углеродистой стали, предназначенной для фасонного литья. Графитизированные электроды диаметром от 75 до 555 мм используют в дуговых печах, предназначенных для выплавки стали и сплавов различных марок. При эксплуатации высокомощных дуговых печей для обеспечения требуемой плотности тока используют графитизированные электроды диаметром 610 и 710 мм. Изготовление электродов является длительным процессом, который продолжается для угольных электродов до 30 , а для графитизированных — до 40 дней.

Большим успехом в области электродного производства следует считать изобретение, известное под названием «непрерывный самоспекающийся электрод», которое было разработано инженерами компании Elkem Карлом Сёдербергом (рис. 11), Матиасом Семом и Йенсом Вестли. Чтобы не делать название изобретения слишком громоздким, имена партнеров Сёдерберга в него не включили. Впервые такой электрод был применен в 1919 г. на норвежском заводе Фискаа. Непрерывный самоспекающийся электрод Сёдерберга отличается от обычного прессованного электрода тем, что готовится в самой печи во время ее работы, что позволяет исключить частое вмешательство человека в производство. Эти электроды не подвергаются ни прессованию, ни отжигу в печах.

Электрод Сёдерберга состоит из металлического кожуха-цилиндра с толщиной стенки от 1,25 до 3,0 мм и внутренними ребрами (рис. 12) и набивки из электродной массы, мало отличающейся от той, какая применяется для обыкновенных электродов. Кожух изготавливается из отдельных секций длиной 1,4–1,8 м. После тщательного смешивания компонентов шихты в смесителе с обогревом электродную массу загружают в кожух. Когда такой электрод начинает работать в печи, электродная масса нагревается и непрерывно спекается по направлению от электрододержателя вниз — благодаря действию печного жара и той мощности, которая выделяется в электроде при протекании тока. Когда электрод израсходуется до такой величины, что его верхний конец подходит близко к электрододержателю, к нему сверху приваривается новая секция, которая набивается доверху электродной массой.

Самоспекающиеся электроды применяют преимущественно в ферросплавных печах, работающих в основном непрерывно. Они обеспечивают возможность изготовления электродов большого диаметра до 1500–2000 мм, при этом они имеют низкую стоимость (в три раза дешевле графитизированных и в полтора раза — угольных).

Для печей конструкции Мигэ применяются электроды чрезвычайно больших размеров — диаметром до 4 000 мм. На электродных заводах нет возможности изготавливать электроды таких размеров. Поэтому электрод для печи Мигэ изготавливают составным из ряда угольных секторообразных блоков, расположенных по кругу.

Электрод Мигэ диаметром 3 850 мм ферросплавной печи Днепровского завода состоит из двух частей: внешней кольцевой части, образуемой 24 обожженными прессованными угольными блоками, и центральной — цилиндрической части, приготовленной по принципу Сёдерберга.

Вследствие скинэффекта при той большой силе тока, какая имеет место в печи Мигэ (100–200 кА), почти весь ток направляется по внешней кольцевой зоне электрода, центральная же часть почти не принимает участия в передаче тока. Трудность изготовления электрода Мигэ и его наращивания представляет одно из слабых мест печей этой системы.

К механическому оборудованию электродов относят: устройство для удержания электродов, электроконтактный узел, механизм плавного перемещения электродов, механизм для дискретного перемещения (перепуска) электрода относительно контактного узла, системы охлаждения и обдува. В качестве приводов в этом механическом оборудовании электродов были использованы как электролебедки, так и гидроподъемники.

Дуговые электрические печи наглядно продемонстрировали свою высокую эффективность и показали, что применение электроэнергии в качестве источника тепла имеет существенные преимущества перед использованием твердых, жидких и газообразных видов топлива (каменного угля, мазута, природного газа и т. п.):