Электротехнологические установки (стр. 4 из 32)

Наиболее рациональный способ электропрогрева бетона - пропускание через него тока. Для ввода энергии в массу прогреваемого бетона служат различные электроды. Их изготовляют из арматурной диаметром 6-10 мм или полосовой стали.

При необходимости оттаивать грунт на всю глубину его промерзания более экономично применение вертикальных глубинных электродов. Электроды забивают в грунт сквозь толщу мерзлого слоя на 15-20 см в слой талого грунта. В начале прогрева ток, проходящий в талом слое, нагревает его и оттаивает расположенную непосредственно над ним часть мерзлого слоя. В связи с этим сечение, по которому проходит ток, постепенно увеличивается и происходит последовательное оттаивание мерзлого грунта.

Электроды диаметром 12-20 мм забивают в грунт и соединяют в три группы для подключения к трехфазной сети. Длина электродов должна превышать глубину промерзания грунта к моменту начала оттаивания на 0,2-0,3 м.

Продолжительность нагрева зависит от толщины оттаиваемого слоя и влажности грунта.

2.4. Электрические печи сопротивления

Электрические печи сопротивления (ЭПС) применяются для

технологических операций в машиностроении, металлургии, легкой и химической промышленности, строительстве, коммунальном и сельском хозяйстве. Разнообразие материалов, обрабатываемых в ЭПС, и видов технологических процессов привело к большому разнообразию конструкций ЭПС, выпуску их малыми сериями и даже в индивидуальном порядке.

При технологических процессах, проводимых в ЭПС, используется только нагрев посредством электричества. В ряде случаев используется возможность нагрева в вакууме или защитных газах. Поэтому рассмотрим общие принципы построения печных установок без детального рассмотрения конструкций, а также схемы электроснабжения и принципы автоматизации.

Электропечи сопротивления выпускают в двух исполнениях: ЭПС косвенного и прямого действия. В ЭПС косвенного действия электрическая энергия превращается в тепловую в специальных нагревателях, а затем передается в рабочее пространство посредством теплопроводности, конвекции и излучения. В ЭПС прямого действия нагреваемое тело включается непосредственно в электрическую цепь. Нагревательные элементы в печах косвенного действия и нагреваемые тела, включаемые в цепь ЭПС прямого действия, могут быть проводниками первого и второго родов.

По уровню достигаемых температур ЭПС можно расположить в следующем порядке: низкотемпературные (900-1000 К), сред-нетемпературные (1000-1600 К) и высокотемпературные (выше 1600 КСреди ЭПС непрерывного действия различают конвейерные, толкатель-ные, рольганговые, карусельные, с шагающим подом, пульсирующим подом, барабанные, протяжные.

В печах с контролируемой атмосферой применяются инертные газы, а также специальные газовые смеси, назначение которых - термохимическая обработка поверхности изделий - азотирование, цементация и нитроцементация, проводимые с целью повышения поверхностной прочности и износоустойчивости деталей .

Электропечи сопротивления периодического действия. Колпаковая печь - печь периодического действия с открытым снизу подъемным нагревательным

колпаком н неподвижным стендом (рис. 2.7, а).

Рис. 2.7. Печи сопротивления периодического действия:

а - колпаковая; б - элеваторная; в - камерная; г - шахтная; 1 - стенд; 2 - камера печи; 3 - жаропрочный муфель; 4 - нагревательные элементы; 5 - нагреваемое изделие (садка); 6 - опускающийся под; 7 - подъемное устройство; 8 - свод; 9 -

механизм подъема свода

Нагреваемые детали (садка) 5 с помощью подъемно-транспортных устройств помещаются на стенд 1. Поверх них сначала устанавливается жаропрочный колпак-муфель 3, а затем основной колпак 2 камеры печи, выполненной из металлического каркаса с огнеупорной футеровкой.

Нагревательные элементы 4 расположены по боковым стенкам колпака и в кладке стенда.

Элеваторная электропечь - печь периодического действия с открытой снизу неподвижной камерой нагрева 2 и с опускающимся подом 6. Она представляет собой цилиндрическую или прямоугольную камеру, установленную на колоннах на высоте 3-4 м над уровнем пола цеха (рис. 2.7,б).

Камерная электропечь (рис. 2.7, б) - печь периодического действия с камерой нагрева, загрузка и разгрузка садки которой производятся в

горизонтальном направлении. Камерная печь состоит из прямоугольной камеры 2 с огнеупорной футеровкой и теплоизоляцией, перекрытой сводом 8 и помещенной в металлический кожух. Печь загружается и выгружается через закрываемое дверцей отверстие в передней части.

.

Шахтную печь выполняют в виде круглой, квадратной или прямоугольной шахты, перекрываемой сверху крышкой. Нагревательные элементы в ней установлены обычно по боковым стенкам. Принципиальная схема такой печи показана на рис. 2.7, г.

Электропечи сопротивления непрерывного действия (методические печи). При установившемся технологическом процессе термообработки для увеличения производительности предпочтительно применять непрерывно действующие печи.

Конвейерная печь - печь непрерывного действия с перемещением садки на горизонтальном конвейере (рис. 2.8).

Под печи представляет собой конвейер - полотно, натянутое между двумя валами, которые приводятся в движение специальными двигателями. Нагреваемые изделия укладываются на конвейер и передвигаются на нем через рабочее пространство печи. Конвейерная лента может быть выполнена плетеной из нихромо-вой сетки, штампованных пластин и соединяющих их прутков, а также для тяжелых нагреваемых изделий - из штампованных или литых цепных звеньев.

1 2

Рис. 2.8. Схема конвейерной электропечи:

1 - теплоизолированный корпус; 2 – загрузочное окно; 3 - нагреваемое изделие; 4 - нагревательные элементы; 5 - конвейер

Рис. 2.9. Схема толкательной печи:

1 - толкатель с приводным механизмом; 2 - нагреваемые изделия; 3 - теплоизолированный корпус; 4 - нагревательные элементы; 5 —- подина печи; 6 -

закалочная ванна

Рис. 2.10. Протяжная электропечь;

1 - теплоизолирующий корпус; 2 - нагреватель; 3 - муфель; 4 - нагреваемое изделие

Конвейер размещается целиком в камере печи и не остывает. Однако валы конвейера находятся в очень тяжелых условиях и требуют водяного охлаждения. Конвейерные нагревательные печи в основном применяются для нагрева сравнительно мелких деталей до температуры около 1200 К.

Перемещение поддонов обеспечивается электромеханическими или гидравлическими толкающими устройствами. Основное преимущество таких печей перед другими типами - их относительная простота, отсутствие сложных деталей из жароупорных материалов. Их недостатки - наличие поддонов, применение которых ведет к увеличению тепловых потерь и к повышенному расходу электрической энергии, ограниченный срок службы поддонов. Толкательные печи, предназначенные для нагрева крупных заготовок правильной формы, выполняют без поддонов. При этом нагреваемые изделия укладывают в пень вплотную непосредственно на направляющие. При использовании в качестве защитного газа водорода или диссоциированного аммиака на загрузочных и разгрузочных камерах печи предусмотрены «свечи» для контроля заполнения ее рабочим газом. Состав рабочего газа каждой печи регулируется самостоятельно и расход его контролируется с помощью расходомеров для водорода и азота. Разгрузочные камеры печей имеют предохранительные клапаны для защиты от разрушения в случае образования в них взрывоопасной смеси.

Протяжная электропечь - печь непрерывного действия для нагрева проволоки, прутков или ленты путем непрерывной протяжки через камеру нагрева. Она представляет собой муфель с нагревателями, через который пропускается нагреваемое изделие (рис. 2.10).

Электропечи сопротивления для плавки металлов. В установках этого типа производится выплавка олова, свинца, цинка и различных сплавов на их основе, а также других металлов, имеющих температуру плавления 600-800 К. Важное значение имеют ЭПС для плавки алюминия и его сплавов, поскольку позволяют достичь высокой степени очистки. Большим достоинством печей является простота конструкции, источников питания и технологического процесса. Это дало возможность создать автоматизированные разливочные агрегаты с применением микропроцессоров и роботов-манипуляторов. С большой эффективностью они используются при изготовлении поршней двигателей внутреннего сгорания и других деталей.

По конструктивному исполнению ЭПС можно подразделить на тигельные и камерные (или ванные).

Тигельные печи (рис. 2.11) представляют собой металлический сосуд - тигель (из чугуна с внутренней обмазкой оксидами), помещаемый в цилиндрический корпус, выполненный из огнеупорного материала 5, покрытый снаружи металлическим кожухом 6. Между тиглем и футеровкой размещены электрические нагреватели 4.

Рис. 2.11. Тигельная электрическая печь сопротивления: 1 - желоб; 2 - механический вытеснитель; 3 – тигель; 4 - нагреватель; 5 -

футеровка; 6 – корпус

Приведенная на рисунке конструкция тигельной ЭПС оборудована механическим дозатором и применяется в числе многих других конструкций при массовом производстве, где дозирование металла в промежуточный ковш роботаманипулятора или литейную форму производится с помощью механических, пневматических или электромагнитных устройств. В нашем примере механический вытеснитель 2 размещен на каретке, движущейся вверх и вниз по направляющей колонке. После расплавления металла и доведения его температуры до необходимого уровня вытеснитель опускается в тигель и вытесняет порцию металла, которая по обогреваемому желобу 1 поступает в литейную машину. Удельный расход электроэнергии при плавке алюминия 700750 кВт·ч/кг, КПД печи 50-55 %. Тигельные ЭПС других конструкций имеют механизм наклона, позволяющий наклонять печь и сливать расплавленный металл. Камерные печи по объему больше тигельных и применяются для переплавки алюминия на слитки.