Принцип работы печи сопротивления

Ссылки по теме

• Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей
  / Нормативный документ от 9 февраля 2007 г. в 02:14
• Библия электрика
  / Нормативный документ от 14 января 2014 г. в 12:32
• Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ. Том 10 
  / Нормативный документ от 2 марта 2009 г. в 18:12
• Кабышев А.В., Тарасов Е.В. Низковольтные автоматические выключатели
  / Нормативный документ от 1 октября 2019 г. в 09:22
• Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами
  / Нормативный документ от 30 апреля 2008 г. в 15:00
• Князевский Б.А. Трунковский Л.Е. Монтаж и эксплуатация промышленных электроустановок
  / Нормативный документ от 17 октября 2019 г. в 12:36
• Маньков В.Д. Заграничный С.Ф. Защитное заземление и зануление электроустановок
  / Нормативный документ от 27 марта 2020 г. в 09:05

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.

Цилиндрической формы корпус печи включает в себя разъемные части – кожух и днище. Каркас имеет высокую устойчивость к значительным температурным воздействиям.

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.

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.

Печь — сопротивление — косвенное действие

Печи сопротивления косвенного действия являются наиболее массовыми и разнообразными электропечами и находят широкое применение во всех отраслях промышленности.
 

Печи сопротивления косвенного действия подключаются непосредственно к трехфазной сети напряжением 380, 660 В или к понижающим электропечным трансформаторам. Коммутационная аппаратура управления и автоматического регулирования устанавливается в специальных щитах управления.
 

От печей сопротивления косвенного действия принципиально отличаются печи прямого нагрева, в которых нагреваемое изделие непосредственно подключается к сети через понижающий трансформатор. Таким способом можно нагревать относительно длинные однородные изделия с одинаковым сечением ( прутки, трубы, проволоку, ленту), поскольку лишь в этих случаях обеспечивается равномерный нагрев. Наиболее широко он используется для нагрева заготовок под ковку, высадку, оттяжку, закалку.
 

В отличие от печей сопротивления косвенного действия в установках и печах прямого нагрева преобразование электрической энергии в тепловую происходит непосредственно в нагреваемом теле, включенном в цепь тока.
 

В соответствии с этим печи сопротивления косвенного действия могут быть разделены на печи с преимущественно радиационным или конвективным режимом тепловой работы.
 

В химической промышленности наиболее распространено нагревание в эле к-трических печах сопротивления косвенного действия, а также индукционное нагревание, в частности нагревание диэлектриков токами высокой частоты.
 

Расчет температурного поля по объему пластинчато-ребристого теплообменника при пайке его в печи сопротивления косвенного действия необходим для отработки оптимальных режимов его нагрева при пайке, предотвращающих тепловую деформацию тонкостенных элементов. Такой расчет сводят к расчету сплопиюго тела конечных размеров AXBxL с эквивалентными коэффициентами тепло — и температуропроводности, приведенной плотности и единицы массы теплообменника.
 

Электрические печи сопротивления делятся на печи косвенного и прямого действия. К печам сопротивления косвенного действия относятся также электродные соляные ванны.
 

В печной камере электрической печи происходит преобразование электрической энергии в тепловую. В печах сопротивления косвенного действия электрическая энергия превращается в тепловую в нагревательных элементах, размещаемых внутри печной камеры. В печах сопротивления прямого действия электрическая энергия превращается в тепловую непосредственно в самой загрузке, через которую протекает электрический ток.
 

Печи сопротивления в большинстве случаев имеют коэффициент мощности, равный единице. Исключение составляют главным образом аппараты и печи прямого нагрева, у которых наличие понизительных трансформаторов и иногда токоподводов на большие токи приводит к снижению коэффициента мощности. То же может иметь место и в случае печей сопротивления косвенного действия, если они снабжаются понизительными и регулировочными трансформаторами. Но это не вызывает затруднений, так как обычно в этих случаях имеют дело с небольшими мощностями.
 

Как правило, футеровка электрической печи состоит из двух элементов: огнеупорной части и тепловой изоляции. В различных типах печей роль этих двух элементов футеровки различна. В индукционных плавильных печах без железного сердечника футеровка обычно ограничивается огнеупорной набивкой тигля без тепловой изоляции. В дуговых печах футеровка состоит в основном из огнеупорной кладки и набивки с небольшой прослойкой тепловой изоляции. В печах сопротивления косвенного действия ввиду особых условий работы ( сравнительно невысокая концентрация мощности в печной камере) тепловая изоляция играет весьма существенную роль. В огнеупорной кладке печей сопротивления наиболее ответственными являются детали, непосредственно соприкасающиеся с нагревательными элементами, особенно в высокотемпературных печах.
 

Одна из наиболее ранних попыток построить электрическую печь относится к 1815 г. Кусок стали, помещенный в специальную камеру, был нагрет проходящим по нему током. Подобного рода печь промышленного значения была создана в 1884 г. братьями Коульс в США для восстановления алюминия и получения его сплавов. Другой вид — печи сопротивления косвенного действия: в них тепло выделялось в специальном нагревателе из токопрсводящего материала.