Ротационна барабанна топилна пещ за обработка на отпадъци от цветни метали. За топене на различни метали Предназначение на барабанната пещ

Теоретична същност на процеса

Същността на топенето в пещта е обработката на смес от богат на сулфид оловен концентрат с твърдо гориво с помощта на струя сгъстен въздух. В този случай се получава частично изпичане на PbS с образуването на PbO и PbSO 4 и реакцията на взаимодействие между PbS и продуктите на неговото окисляване - PbO и PbSO 4. Печенето и реакционното топене се извършват едновременно; В допълнение, част от оловото се редуцира от горивния въглерод.

Реакцията на запалване на PbS и неговият топлинен ефект е както следва:

2PbS + ZO 2 = 2PbO + 2SO 2 + 201 360 кал (8450 kJ), (1)

горната реакция е обобщена, тъй като окисляването на оловен сулфид протича в няколко етапа;

2PbO + 2SO 2 + O 2 = 2PbSO 4 + 183 400 кал (7680 kJ).(2)

По време на окисляването на сулфида вече при 200-300 ° C се образуват забележими количества оловен сулфат, процесът протича изключително бавно.

След частично изпичане зарядът съдържа следните химически оловни съединения в твърдо състояние: PbS, PbO и PbSO 4 . Когато тези вещества, взети в определено съотношение, се нагряват, протичат следните реакции:

PbS + 2Pb0 = 33b + SO 2 - 52 540 кал (2200 kJ), (3)

PbS + PbSO 4 = 2Pb + 2SO 2 - 97,380 cal (4070 kJ). (4)

При определена температура и налягане на SO 2 възниква химично равновесие: реакциите протичат с еднаква скорост и в двете посоки. С повишаването на температурата равновесието се нарушава и реакциите протичат отляво надясно към образуването на Pb и SO2. По този начин повишаването на температурата е полезно за реакционното топене, тъй като увеличава добива на метално олово и ускорява изпичането на PbS. Но както за изпичане (за да се избегне натрупване), така и за самото реакционно топене, зарядът трябва да се поддържа в твърдо състояние. Следователно процесът на реакционно топене се извършва при температури не по-високи от 800-850 ° C. При по-високи температури PbO се топи, настъпва разслояване по плътност, което нарушава контакта между оловен сулфид и оловен оксид и стопяването на оловото спира.

Излишният оловен оксид се редуцира от C и CO в съответствие с реакциите:

PbO + C = Pb + CO; (5)

PbO + CO = Pb + CO 2. (6)

За да се извършат тези реакции, определено количество въглеродно гориво се въвежда в заряда на пещта. Обикновено това е коксов газ в количество от 4-10% от теглото на заряда. Колкото по-интензивен е процесът и повече сулфидна сяра в заряда, толкова по-малко гориво е необходимо за топене в пещта.

Оптималният размер на кокса е от 5 до 15 mm.По-големите коксови частици допринасят за сегрегацията на заряда, а по-малките се отнасят с прах.

Късобарабанната пещ е стоманен нитовен корпус, облицован с тухла с високо съдържание на алуминий със състав,%: 65-70 A1 2 O 3; 20-25 SiO 2; 3TiO2; 5Fe2O3; 0,5 CaO. Между корпуса на пещта и огнеупорната облицовка има уплътнен слой пластична глина с дебелина 50 мм, в случай че облицовката се разшири при нагряване.

Топенето се извършва периодично, всяка операция продължава около 4 часа.След зареждане на няколко тона заряд, късобарабанната пещ се върти със скорост 0,5-1,0 rpm и енергично се нагрява с изгорял въглищен прах до температурата на интензивна реакция (1100 °C). Фурната може да се върти в две противоположни посоки. Въртенето осигурява добър контакт между оловни сулфиди и оловни оксиди, което е необходимо за успешното реакционно топене. Димните газове преминават през котела-утилизатор и се филтрират в ръкавни филтри.

До края на топенето продуктите от него (олово, спейс, щейн, шлака) се разделят добре по плътност в пещ с дълбока баня и се освобождават отделно.

Цинкът е тежък, топим метал; Tтопи = 420 °C, p = 7,13 kg/dm3. Ниската точка на кипене на цинка (*кипене = 907 °C) ограничава допустимата температура на метала при топене на всички сплави, в които е включен. Енталпията на цинка при 500 °C (около 300 kJ/kg) е три пъти по-ниска от енталпията на стопения алуминий. Електрическото съпротивление на цинковата стопилка е 0,35-10~6 Ohm.

При ниски температури във въздуха цинкът се окислява, образувайки плътен защитен филм от Zn03* 3Zn(OH)2. В пещите за топене обаче цинкът се окислява чрез следните реакции:
2Zn + 02 = 2ZnO, Zn + H20 = ZnO + H2, Zn + C02 = ZnO + CO.

За да се предпази от окисляване, топенето може да се извърши в защитна или неутрална атмосфера, например в азотна среда. На практика обаче в повечето случаи е достатъчно да се предотврати прегряването на метала над температура от 480 ° C, при която започва интензивно окисление и насищане на цинка с газове. При тази температура цинкът и неговите сплави нямат забележим ефект върху огнеупорната облицовка на пещта и чугунения или стоманен тигел. Повишаването на температурата води до разтваряне на желязото от тигела в стопения цинк.

Пещи за топене на цинкови сплави

Като се има предвид ниската точка на топене и кипене на цинка, цинковите сплави обикновено се топят в тигелни пещи, нагрявани чрез изгаряне на гориво или с помощта на електрическо съпротивление и индукция. Цинковите сплави не трябва да се топят в дъгови пещи, тъй като неизбежното локално прегряване на метала в близост до изгарянето на дъгата води до интензивно изпаряване и окисление на цинка. Каналните индукционни пещи се използват за топене на цинкови сплави. В KamAZ сплавта TsAM10-5 за леене под налягане се топи в три индукционни канални пещи с капацитет от 2 тона всяка с неутрална облицовка. Прегряването на метала в канала обаче води до нестабилност на електрическия режим на топене (така наречената цинкова пулсация) и принуждава да се ограничи мощността, предавана към пещта.

Технология на топене

Основната част от заряда обикновено се състои от цинкови леярски сплави в свине, връщане и скрап от цинкови сплави. Като флюс за покритие се използва смес от калциев, калиев и натриев хлорид, амониев хлорид или криолит. За смесване се използват първичен алуминий в прасета, катодна мед и метален магнезий. Всички компоненти на заряда трябва да бъдат почистени от масла, влага и други примеси. Топенето се извършва, без да се допуска прегряване на банята над 480 °C. Въз основа на резултатите от експресния анализ се коригира химическият състав.
За въвеждане на магнезий се използва стоманена камбана. След като се получи желаният химичен състав, металът се прегрява до 440...450°C и се излива в кофа, загрята до същата температура. В кофа под изпускателен кожух стопилката се рафинира с помощта на таблетки от комплексния дегазатор „Дегазатор“, които съдържат 87% хексахлороетан, 12,7% NaCl, 0,3% ултрамарин. Рафинирането може да се извърши и чрез утаяване, прочистване с инертни газове и филтриране.

2.1. Предназначение на индукционните канални пещи

Каналните индукционни пещи се използват основно за топене на цветни метали (мед и сплави на медна основа - месинг, бронз, никел, мелхиор, куниал; цинк; алуминий и техните сплави) и чугун, а също и като смесители за същите метали . Използването на канални индукционни пещи за топене на стомана е ограничено поради недостатъчната издръжливост на облицовката.

Наличието на електродинамично и термично движение на разтопения метал или сплав в индукционните канални пещи осигурява хомогенност на химичния състав и равномерност на температурата на разтопения метал или сплав във ваната на пещта.

Индукционните канални пещи се препоръчват за използване в случаите, когато има високи изисквания към разтопения метал и получените от него отливки, по-специално по отношение на минималното насищане с газ и неметалните включвания.

Индукционните канални миксери са предназначени за прегряване на течен метал, изравняване на състава, създаване на постоянни температурни условия за леене и в някои случаи за дозиране и регулиране на скоростта на леене в кристализаторите на леярски машини или във форми.

Зарядът за индукционни канални пещи трябва да бъде приготвен в съответствие с определения състав на марката метал или сплав, която се топи, трябва да е суха и да се състои главно от чист първичен метал.

Не се препоръчва използването на канални пещи при използване на замърсен вторичен заряд, използване на стърготини, особено при топене на алуминиеви сплави, както и при топене на всички видове лигатури и сплави на медна основа, съдържащи олово и калай, тъй като това рязко намалява експлоатационния живот на облицовката, а работата на пещите с канални пещи става трудна.

Дадена е следната класификация на индукционните канални пещи и смесители.

Пещта ILK - шахтова и барабанна - е предназначена за топене на мед и сплави на медна основа.

Миксерът ILKM е предназначен за задържане, прегряване и леене на мед и сплави на медна основа.

Пещта IAK е предназначена за топене на алуминий и неговите сплави.

Миксерът IAKR е проектиран да прегрява, поддържа стабилна температура на течния алуминий и да го излива директно в леярски форми.

ICC пещта е предназначена за топене на катоден цинк.

Смесителят ICHKM - тип вал и барабан - е предназначен за задържане, прегряване и изливане на течен чугун; той може да работи във връзка с куполни пещи или индукционни тигелни пещи или дъгови пещи (дуплексен процес)2.

Дозаторният миксер ICHKR е предназначен за прегряване, поддържане на стабилна температура на течния чугун и директното му изливане в леярски форми, работи съвместно с леярски машини и леярски конвейери.

Каналните пещи могат да работят самостоятелно с периодично леене на разтопен метал или сплав или като част от топилно-разпределителни агрегати. Например агрегатът ILKA-6 се състои от пещ ILK-6 (полезен капацитет 6 тона, консумация на енергия 1264 kW, напрежение 475 V), преливен улей и миксер ILKM-6 (полезен капацитет 6 тона, консумация на енергия 500 kW , напрежение 350 V). Това устройство е предназначено за топене и полунепрекъснато леене на мед и нейните сплави в кръгли и плоски блокове. Устройството ILKA-16M2 се състои от две пещи ILK-16M2 (полезен капацитет 16 тона, консумация на енергия 1656 kW, напрежение 475 V), система от отопляеми преливни улеи и смесител ILKM-16M2 (полезен капацитет 16 тона, консумация на енергия 500 kW). , напрежение 350 V ), предназначен за непрекъснато топене и леене на висококачествена безкислородна мед върху валцдрат.

ДА СЕ основни предимстваиндукционните канални пещи могат да бъдат класифицирани като

1. Минимални отпадъци (окисляване) и изпаряване на метала, тъй като нагряването става отдолу. Няма достъп на въздух до най-нагрятата част от стопилката, разположена в каналите, а повърхността на метала във ваната е с относително ниска температура.

2. Ниска консумация на енергия за топене, прегряване и задържане на метал. Каналната пещ има висока електрическа ефективност поради използването на затворена магнитна верига.

В същото време топлинната ефективност на пещта също е висока, тъй като по-голямата част от стопилката е във вана, която има дебела топлоизолационна облицовка.

2 Използването на дуплексни процеси за топене в две различни топилни единици е препоръчително, когато се използват напълно предимствата на всяка пещ, като енергия, топлина, експлоатационни, икономически и др. Например, при топене в куполна пещ, ефективността по време на топене достига 60%, а при прегряване е само 5%. В индукционна пещ ефективността по време на топене е ниска, не повече от 30%, а при прегряване е висока - около 60%, следователно свързването на купол с индукционна пещ осигурява ясно предимство при използването на топлинна енергия. В допълнение, индукционните пещи могат да произвеждат метал с по-прецизен химичен състав и по-стабилна температура, отколкото в куполните пещи и електродъговите пещи.

3. Еднородност на химичния състав на метала във ваната поради циркулацията на стопилката, причинена от електродинамични и топлинни сили. Циркулацията също помага за ускоряване на процеса на топене.

ДА СЕ основни недостатъциканалните индукционни пещи включват:

1. Трудни условия на работа на облицовката на канала - дънен камък. Издръжливостта на тази облицовка намалява с повишаване на температурата на стопилка, при топене на сплави, съдържащи химически активни компоненти (например бронз, съдържащ калай и олово). Също така е трудно да се разтопи нискокачествен, замърсен заряд в тези пещи поради прерастване на каналите.

2. Необходимостта постоянно (дори при дълги прекъсвания в работата) да държи относително голямо количество разтопен метал в пещта. Пълното дрениране на метала води до рязко охлаждане на облицовката на канала и до напукването му. Поради тази причина бързият преход от една степен на разтопена сплав към друга също е невъзможен. В този случай е необходимо да се извърши серия от топене на баластния преход. Чрез постепенно зареждане на нов заряд съставът на сплавта се променя от първоначалния към необходимия.

3. Шлаката на повърхността на ваната има ниска температура. Това затруднява извършването на необходимите металургични операции между метал и шлака. По същата причина, а също и поради ниската циркулация на стопилката близо до повърхността, топенето на чипове и лек скрап е трудно.

2.2. Принцип на работа на индукционна канална пещ

Принципът на работа на индукционна канална пещ е подобен на принципа на работа на силов трансформатор, работещ в режим на късо съединение. Въпреки това, електрическите параметри на канална електрическа пещ и конвенционален трансформатор са забележимо различни. Това се дължи на разликата в дизайна им. Конструктивно пещта се състои (фиг. 2.1) от облицована вана 2, в която е поставена почти цялата маса разтопен метал 3, и индукционен блок, разположен под ваната.

Ваната е свързана с топилния канал 5, също пълен със стопилка. Стопилката в канала и съседната зона на ваната образува затворен проводящ пръстен.

Системата индуктор-магнитна верига се нарича трансформатор на пещ.

Ориз. 2.1. Изграждане на шахтова индукционна канална пещ

Индукционният блок съчетава трансформатор на пещта и камък за огнище с канал.

Индукторът е първичната намотка на трансформатора, а ролята на вторичната намотка се играе от разтопения метал, който запълва канала и се намира в долната част на ваната.

Токът, протичащ във вторичната верига, причинява нагряване на стопилката, докато почти цялата енергия се освобождава в канал с малко напречно сечение (90–95% от електрическата енергия, подадена към пещта, се абсорбира в канала). Металът се нагрява поради пренос на топлина и маса между канала и ваната.

Движението на метала се дължи на

главно от електродинамични сили, възникващи в канала, и в по-малка степен от конвекция, свързана с прегряване на метала в канала по отношение на ваната. Прегряването е ограничено до определена допустима стойност, която ограничава допустимата мощност в канала.

Принципът на работа на каналната пещ изисква постоянно затворен вторичен кръг. Поради това се допуска само частично източване на разтопения метал и допълнително зареждане на съответното количество нов заряд. Всички канални пещи работят с остатъчен капацитет, който обикновено е 20 - 50% от пълния капацитет на пещта и осигурява постоянно запълване на канала с течен метал. Не се допуска замръзване на метала в канала, по време на спирането между топенето металът в канала трябва да се поддържа в разтопено състояние.

Каналната индукционна пещ има следните разлики от силовите трансформатори:

1) вторичната намотка е комбинирана с товара и има само един завой N 2 с относително малка височина в сравнение с височината на първичната намотка с брой навивки N 1 (фиг. 2.2);

2) вторичният завой - каналът - се намира на сравнително голямо разстояние от индуктора, тъй като е отделен от него не само чрез електрическа, но и чрез топлоизолация (въздушна междина и облицовка). В това отношение магнитните потоци на изтичане на индуктора и канала значително надвишават потоците на изтичане на първичната и вторичната намотка на конвенционален силов трансформатор със същата мощност, следователно стойностите на реактивното съпротивление на изтичане на индукционна канална пещ са по-високи от тези на трансформатор. Това от своя страна води до факта, че енергийните характеристики на индукционна канална пещ - електрическа ефективност и фактор на мощността - са значително по-ниски от тези на конвенционален трансформатор.

R 2 ′, X 2 ′

R 1, X 1

Ориз. 2.2. Принципна схема на индукционна канална пещ

Основните уравнения (уравнение на тока и уравнения на електрическото състояние) за пещ с индукционен канал са подобни на уравненията за трансформатор, работещ в режим на късо съединение (без напрежение

U 2):

I & 1 = I & 10 + (− I & 2′) ;

U & 1 = (− E & 1 ) + R 1I & 1 + jX 1I & 1 ;

E 2 ′ = R 2 ′I & 2 ′ + jX 2 ′I & 2 ′ .

Еквивалентната схема и векторната диаграма на индукционна канална пещ са показани на фиг. 2.3.

Ориз. 2.3. Еквивалентна схема и векторна диаграма:

U 1 - напрежение на индуктора; I 1 - ток в индуктора; I 10 - ток на празен ход в индуктора; I 2 ′ - намален ток в канала на пещта; E 1 - ЕМП на самоиндукция (индуциран от основния поток в намотката на индуктора); E 2 ′ - ЕМП на взаимна индукция (индуцирана от основния поток в канала на пещта); - параметри на индуктора; - параметри на канала

Интензивното движение на разтопения метал от каналите към ваната и в обратната посока е от изключително значение, тъй като почти цялата топлина се отделя в каналите. При възникването на циркулация на метала конвекцията играе определена роля, свързана с прегряване на метала в каналите, но основният фактор е

rom е електродинамичното взаимодействие на тока в канала с магнитния поток на изтичане, преминаващ между канала и индуктора (фиг. 2.4).

Ориз. 2.4. Схема на взаимодействие на тока на канала с магнитното поле

Електродинамичните сили Fr са насочени от индуктора и към метала в канала K с аксиалната посока на плътността на тока в канала δ z. Създаден

тяхното налягане е нулево върху вътрешната повърхност на канала и максимално върху външната му повърхност. В резултат на това металът се изтласква във ваната от устието на канала по външната му стена и се засмуква в канала по вътрешната му стена (фиг. 2.5, b). За да се подобри циркулацията, устията на канала са със заоблена форма, осигуряваща минимално хидравлично съпротивление.

ция (фиг. 2.5, а; 2.6).

В случаите, когато е необходимо да се отслаби циркулацията (например при топене на алуминий), устията се правят без разширение, с високо хидравлично съпротивление.

Еднопосочното движение на метала през канала и ваната, вместо симетрична циркулация, позволява да се подобри преносът на топлина и маса, да се намали прегряването на метала в каналите и по този начин да се увеличи издръжливостта на камъка на огнището. За да се осигури такова движение на метала, са предложени различни технически решения: винтови канали с отвори, отварящи се във ваната

различни височини, което рязко засилва конвекцията; канали с променливо напречно сечение, в които има не само радиален (компресивен), но и аксиален компонент на силите на електродинамично взаимодействие на тока в канала със собственото му магнитно поле; допълнителен електромагнит за създаване на електродинамична сила, която движи метала нагоре по централния канал на модула с двойна индукция.

Използването на винтови канали и канали с променливо напречно сечение на едноканални агрегати не се оправда. Използването на допълнителен електромагнит е свързано с усложняването и оскъпяването на пещта и следователно намира само ограничено приложение. Използването на канали с отвори с променливо напречно сечение на двойни индукционни агрегати даде положителен резултат. В двойна единица с различна форма на централните и страничните отвори се определя еднопосочно движение на метала, което е особено интензивно при липса на фазово изместване между магнитните потоци на индукторите. Такива единици се използват на практика и осигуряват удвояване на експлоатационния живот на облицовката.

2.3. Проектиране на индукционни канални пещи

С голямо разнообразие от видове канални индукционни пещи, основните структурни компоненти са общи за всички тях: облицовка, трансформатор на пещта, корпус, вентилационен модул, механизъм за накланяне

(фиг. 2.7, 2.8).

Ориз. 2.7. Канална индукционна пещ за топене на медни сплави с трифазен индукционен модул (тип вал):

1, 2 - подплата; 3 – 5 – трансформатор на пещта; 6 - 8 – тяло; 9 – капак; 10 – 11 – вентилационен блок; 12 – 13 – механизъм за накланяне

Ориз. 2.8. Канална индукционна пещ (тип барабан):

1- корпус; 2 – ротационен механизъм; 3 – подплата; 4 – индукционен блок; 5- въздушно охлаждане на облицовката на каналната част; 6 – подаване на ток и вода към индукторите

Пещ трансформатор

Конструкцията на пещния трансформатор, чиито елементи са магнитна верига, индуктор и канал, се определя от конструкцията на пещта.

Основните елементи на трансформатора са магнитната верига и ин-

Пещ с един индукционен блок има еднофазен трансформатор с бронирана магнитна сърцевина. Трансформаторите със сърцевинни магнитни ядра също се използват широко. Напрежението към първичната намотка (индуктор) се подава от захранващ автотрансформатор с голям брой стъпки на напрежение, което ви позволява да регулирате мощността на пещта. Автотрансформаторът се включва към линейното напрежение на сервизната мрежа, обикновено без балун, тъй като мощността на еднофазните пещи е сравнително малка.

Пещ с двойна индукционна единица (фиг. 2.9) е двуфазен товар, точно както пещ с две отделни еднофазни индукционни единици. Индукторите в двуфазна система се свързват към трифазна мрежа съгласно верига с отворен триъгълник, ако това не причинява неприемлива асиметрия на напрежението, или според схемата на Скот, която осигурява равномерно натоварване на трите фази. Структурно двойният блок се състои от два прътови трансформатора.

Пещ с трифазен индукционен блок може да има трифазен трансформатор или три еднофазни трансформатора. Последното е за предпочитане, въпреки голямата маса на магнитната сърцевина, тъй като осигурява по-удобен монтаж и демонтаж, който трябва да се извършва периодично при смяна на облицовката.

Ориз. 2.9. Типични унифицирани разглобяеми индукционни единици:

а – за пещи ILK (мощността за топене на мед е 300 kW, за топене на месинг - 350 kW, за двойна единица, съответно 600 и 700 kW); б – за пещи ИАК (мощност 400 kW); в – за пещи ИЧКМ (мощност 500 kW – монофазен агрегат и 1000 kW – двуфазен агрегат);

1 – корпус; 2 – подплата; 3 – канал; 4 – магнитна верига; 5 - индуктор

Трифазните индукционни агрегати или групи от монофазни агрегати, чийто брой е кратен на три, позволяват равномерно натоварване на захранващата мрежа. Многофазните пещи се захранват от регулиращи автотрансформатори.

Магнитната сърцевина на трансформатора на пещта е изработена от листова електрическа стомана, яремът е сменяем поради редовен монтаж и демонтаж.

Формата на напречното сечение на пръта при ниска мощност на трансформатора е квадратна или правоъгълна, а при значителна мощност - кръстосана или стъпаловидна.

Индукторът е спирална намотка, изработена от медна тел. Обикновено бобината на индуктора има кръгло напречно сечение. Въпреки това, в пещи с правоъгълен контур на канала за топене, бобината на индуктора може да следва неговата форма. Диаметърът на индуктора, получен от електрическо изчисление, определя размерите на сърцевината, разположена вътре в него.

Трансформаторът на пещта работи при трудни температурни условия. Той се нагрява не само поради електрически загуби в медта и стоманата, като конвенционален трансформатор, но и поради топлинни загуби през облицовката на канала за топене. Поради това винаги се използва принудително охлаждане на трансформатора на пещта.

Индукторът на каналната пещ има принудително въздушно или водно охлаждане. При въздушно охлаждане индукторът е направен от правоъгълна медна намотка, средната плътност на тока е 2,5 - 4 A/mm2. За водно охлаждане индуктор от профилна медна тръба, за предпочитане неравна, с дебелина на работната стена (към канала) 10 - 15 mm; средната плътност на тока достига 20 A/mm2. Индукторът, като правило, е направен от един слой, в редки случаи - двуслоен. Последният е много по-сложен в дизайна и има по-нисък фактор на мощността.

Номиналното напрежение на индуктора не надвишава 1000 V и най-често съответства на стандартното мрежово напрежение (220, 380 или 500 V). Напрежението на въртене при ниска мощност на индукционния блок е 7 - 10 V, а при висока мощност се увеличава до 13 - 20 V. Формата на оборотите на индуктора обикновено е кръгла, само в пещи за топене на алуминий, каналите на които се състоят на прави секции, а сърцевината винаги е правоъгълна Напречното сечение и завоите на индуктора също са направени правоъгълни. Индукторът е изолиран със защитна лента, азбестова лента или лента от фибростъкло. Между индуктора и сърцевината има изолационен цилиндър с дебелина 5–10 mm от бакелит или фибростъкло. Цилиндърът е фиксиран към сърцевината с помощта на забити дървени клинове.

Когато пещта не се захранва от специален регулируем силов трансформатор, кранове се правят от няколко външни завъртания на индуктора. Чрез прилагане на захранващо напрежение към различни кранове можете да промените коефициента на трансформация на трансформатора на пещта и по този начин да контролирате количеството мощност, освободена в канала.

Корпус на пещ

Обикновено корпусът на пещта се състои от рамка, корпус на баня и корпус на индукционен модул. Корпусът на ваната за пещи с малък капацитет и за барабанни пещи също със значителна мощност може да бъде направен доста издръжлив и

твърд, което ви позволява да изоставите рамката. Конструкциите на корпуса и закрепващите елементи трябва да са проектирани да издържат на натоварванията, възникващи при накланяне на печката, за да осигурят необходимата твърдост в наклонено положение.

Рамката е изработена от стоманени профилирани греди. Скобите на осите на накланяне почиват върху лагери, монтирани върху опори, монтирани върху основата. Корпусът на ваната е изработен от стоманена ламарина с дебелина 6–15 mm и е снабден с усилващи ребра.

Корпусът на индукционния блок служи за свързване на камъка на огнището и трансформатора на пещта в един конструктивен елемент. Двукамерните пещи нямат отделен корпус за индукционния модул, той е неразделна част от корпуса на ваната. Корпусът на индукционния модул покрива индуктора, следователно, за да се намалят загубите от вихрови токове, той е направен от две половини с изолиращо уплътнение между тях. Замазката се изпълнява с болтове, оборудвани с изолационни втулки и шайби. По същия начин корпусът на индукционния модул е прикрепен към корпуса на ваната.

Корпусите на индукционните модули могат да бъдат отлети или заварени и често имат ребра за твърдост. За предпочитане е да се използват немагнитни сплави като материали за корпуси. Двукамерните фурни имат един общ корпус за ваната и индукционния модул.

Вентилационен агрегат

В пещи с малък капацитет, които нямат водно охлаждане, вентилационният блок служи за отстраняване на топлината от индуктора и повърхността на отвора на камъка на огнището, който се нагрява от топлопроводимостта от разтопения метал в близко разположени канали. Използването на индуктор с водно охлаждане не освобождава необходимостта от вентилация на отвора на камината, за да се избегне прегряване на повърхността му. Въпреки че съвременните сменяеми индукционни модули имат не само индуктори с водно охлаждане, но и корпуси с водно охлаждане и отвори за огнище (а

предварително охладен кесон),Вентилационният блок е задължителен елемент от оборудването на каналната пещ.

Често на рамката на пещта се монтират вентилатори със задвижващи двигатели. В този случай вентилаторът е свързан към кутия, която разпределя въздуха през вентилационните отвори, къс твърд въздуховод. Теглото на вентилационния модул може да бъде значително, което води до значително увеличаване на натоварването върху механизма за накланяне на пещта. Затова се използва друга схема, при която вентилаторите се монтират до пещта и се свързват към нея с гъвкави маркучи, които позволяват накланяне. Вместо гъвкави маркучи може да се използва въздуховод, състоящ се от две твърди секции, шарнирно свързани с помощта на въртяща се връзка по дължината на оста на накланяне, което също позволява накланяне на пещта. С тази подредба натоварването на механизма за накланяне намалява, но дизайнът на въздуховодите става по-сложен и пространството около печката е претрупано.

Фурните с подвижни индукционни модули са оборудвани с отделни вентилатори за охлаждане на всеки модул. Повредата на вентилатора може да доведе до повреда на пещта. Следователно вентилационният агрегат трябва да има резервен вентилатор, готов за незабавно задействане и отделен от въздуховода с клапа. Изключение правят фурните с индивидуални вентилатори на индукционни модули. Индивидуалните вентилатори са малки по размер и тегло и в случай на повреда могат да бъдат сменени много бързо, така че не е необходимо да се инсталират резервни вентилатори на пещта.

Фурните с подвижни индукционни модули са оборудвани с отделни вентилатори за охлаждане на всеки модул.

Механизъм за накланяне

Каналните пещи с малък капацитет (до 150-200 kg) обикновено са оборудвани с ръчно задвижван механизъм за накланяне, като оста на накланяне минава близо до центъра на тежестта на пещта.

Големите фурни са оборудвани с хидравлично задвижвани механизми за накланяне. Оста на накланяне е разположена при дренажния чорап.

Накланянето на барабанните пещи се извършва чрез завъртане около ос, успоредна на надлъжната ос на ваната. Когато пещта е във вертикално положение, отворът за кран се намира над нивото на течния метал, когато пещта е завъртяна на ролки, тя се появява под огледалото за баня. Позицията на отвора за кран спрямо черпака не се променя по време на процеса на източване на метала, тъй като отворът за кран се намира в центъра на опорния диск, на оста на въртене.

Всеки тип механизъм за накланяне трябва да позволява на целия метал да се оттича от пещта.

2.4. Облицовка на индукционни канални пещи

Облицовката на канална пещ е един от основните и критични елементи, от които зависят много технически и икономически показатели, производителност и надеждност на нейната работа. Съществуват различни изисквания към облицовката на пещната вана и индукционните агрегати (камък на огнището). Облицовката на банята трябва да има висока устойчивост и дълъг експлоатационен живот, тъй като цената на облицовъчните материали е висока и времето, необходимо за подмяната и изсъхването й, може да бъде няколко седмици. В допълнение, облицовката на ваната на пещта трябва да има добри топлоизолационни свойства, за да се увеличи топлинната ефективност на пещта.

Материалите, използвани за облицовка на ваната, трябва да имат постоянен обем по време на изпичане и да имат минимален температурен коефициент.

ent разширение (t.k.r.) при нагряване, за да се елиминира възможността от опасни термични и механични напрежения.

Огнеупорният слой на облицовката на ваната трябва да издържа на високи термични, химични и механични натоварвания. Огнеупорните материали, използвани за тази цел, трябва да имат висока плътност, огнеустойчивост, устойчивост на шлака, термична устойчивост и висока механична якост.

При висококачествено облицоване с подходящи огнеупори издръжливостта на пещната вана за чугун с горещо задържане достига две години, а за топене на медни сплави - до три години.

Облицовката на каналната част на пещта (долния камък) се експлоатира при още по-тежки условия от облицовката на ваната, тъй като работи под високо хидростатично налягане на металната колона. Температурата на метала в канала е по-висока, отколкото във ваната на пещта. Движението на метала, причинено от магнитен поток, води до бързо механично износване на огнеупорния материал в пещи за чугун и медни сплави. В каналите на пещите за топене на алуминий магнитните полета водят до наслояване на алуминиеви оксиди в определена зона и допринасят за зарастването на каналите.

Дебелината на облицовката на каналната пещ (камък на огнището) трябва да бъде възможно най-малко, за да не се влошат енергийните характеристики на пещта. Малката дебелина понякога води до прекомерно отслабване на механичната якост на облицовката и до големи температурни разлики по дебелината на облицовката между външната и вътрешната стена на канала, което причинява образуването на пукнатини. Температурата на вътрешните стени на канала съответства на температурата на прегрятия метал, а външните стени се охлаждат от цилиндър с водно охлаждане или поток от студен въздух.

Една от основните причини за повреда на облицовката е проникването на разтопен метал от долния каменен канал върху индуктора и корпуса през пукнатини в облицовката. Допълнителен фактор за образуването на пукнатини е импрегнирането на стените на канала с метални или шлакови оксиди, което причинява допълнително напрежение. За облицовката на дънния камък са използвани най-добрите огнеупорни материали и най-съвременна технология.

Огнеупорните материали, използвани за облицовка на електрически топилни пещи, според тяхната химическа природа се разделят на киселинни, основни

и неутрален.

ДА СЕ киселинните огнеупорни материали включват материали, напълнени със силициев диоксид

маси с високо съдържание на силициев оксид (97 - 99% SiO2), динас, както и шамот, съдържащ силициев оксид, който не е свързан с алуминиев оксид (Al2 O3< 27 % ).

ДА СЕ Основните материали включват огнеупори, които се състоят главно от магнезиеви или калциеви оксиди (магнезит, магнезит-хромит, периклаз-шпинел, периклаз и доломит).

ДА СЕ Неутралните огнеупорни материали включват тези огнеупори, които се характеризират с преобладаващо съдържание на амфотерни оксиди на алуминий, цирконий и хром (огнеупори от корунд, мулит, хромит, циркон и бакор).

IN В облицовката на индукционни канални пещи огнеупорните материали трябва преди всичко да имат огнеустойчивост, надвишаваща температурата на разтопения метал, тъй като при температури, близки до огнеупорната температура, тези материали започват да омекват и губят структурна здравина. Качеството на огнеупорните материали се оценява и от способността им да издържат натоварвания при високи температури.

Огнеупорната облицовка най-често се разрушава в резултат на химическо взаимодействие с шлака и метал, разтопен в пещта. Степента на неговото разрушаване зависи от химическия състав на метала, действащ върху облицовката, неговата температура, както и от химичния състав на облицовката и нейната порьозност.

Когато са изложени на високи температури, повечето огнеупори намаляват обема си поради допълнително синтероване и уплътняване. Някои огнеупорни материали (кварцит, силициев диоксид и др.) увеличават обема си. Прекомерните промени в обема могат да причинят напукване, подуване и дори повреда на облицовката, така че огнеупорните материали трябва да имат постоянен обем при работни температури.

Температурните промени при нагряване и особено при охлаждане на пещите причиняват напукване на огнеупорния материал поради недостатъчната му топлоустойчивост, което е един от най-важните фактори, определящи експлоатационния живот на облицовката на индукционните пещи.

IN В практиката рядко се среща изолирано въздействие само на един от изброените деструктивни фактори.

IN Понастоящем няма огнеупорни материали, които да комбинират всички експлоатационни свойства, необходими за устойчиво обслужване на облицовката в индукционни топилни пещи. Всеки вид огнеупорен материал се характеризира със своите присъщи свойства, въз основа на които се определя областта на рационалното му използване.

За правилния избор и ефективно използване на огнеупорен материал в конкретни пещи е необходимо да се познават в детайли, от една страна, всички най-важни свойства на материала, а от друга страна, условията на експлоатация на облицовката.

Според класификацията всички огнеупорни продукти се разделят допълнително според следните критерии:

1) според степента на огнеустойчивост - до огнеустойчиви (от 1580 до 1770 ° C), силно огнеупорен (от 1770 до 2000 ° C) и най-висок огнеупорен (по-горе

2000°C);

2) по форма, размер - за нормални тухли "прави" и "клин", профилни продукти прости, сложни, особено сложни, голям блок и монолитен огнеупорен бетон, които също са огнеупорни материали без изгаряне;

3) по метод на производство - за продукти, получени чрез пластмасово формоване (пресоване), полусухо пресоване, уплътняване от прахообразни непластични сухи и полусухи маси, шликерно леене

ра и стопилка, вибрираща от огнеупорен бетон, рязане от разтопени блокове и скали;

4) според характера на термичната обработка - неизпечени, изпечени и стопенолети;

5) по естеството на тяхната порьозност (плътност) - особено плътни, синтеровани с

порьозност по-малка от 3%, висока плътност с порьозност 3 - 10%, плътна с порьозност 10 - 20%, обикновена с порьозност 20 - 30%, лека, топлоизолационна с порьозност 45 - 85%.

2.5. Характеристики на канални пещи за топене на различни метали

Пещи за топене на мед и нейните сплави

Температурата на леене на мед е 1230 o C и така че прегряването на метала да не доведе до значително намаляване на експлоатационния живот на камъка на огнището, специфичната мощност

Плътността в каналите не трябва да надвишава 50 10 6 W/m 3 .

За месинг температурата на леене е приблизително 1050 o C, а специфичната мощност в каналите не надвишава (50 - 60) 10 6 W / m 3. С по-голяма

плътност на мощността, възниква така наречената цинкова пулсация, която се състои в прекъсване на тока в каналите. Цинкът, чиято точка на топене е по-ниска от точката на топене на месинга, кипи в каналите, когато месингът се разтопи. Неговите пари се издигат под формата на мехурчета към устията на каналите, където при контакт с по-студен метал се кондензират. Наличието на мехурчета води до стесняване на напречното сечение на канала и следователно до увеличаване на плътността на тока в него и увеличаване на силите на електродинамично компресиране на метала в канала от собственото му магнитно поле текущ. При специфична мощност, по-висока от посочената, настъпва интензивно кипене на цинка, работното напречно сечение е значително намалено, електродинамичното налягане надвишава хидростатичното налягане на металния стълб над канала, в резултат на което металът се притиска и токът спира . След прекъсване на тока, електродинамичните сили изчезват, мехурчетата изплуват, след което токът се възобновява, токовите прекъсвания се появяват 2 - 3 пъти в секунда, нарушавайки нормалната работа на пещта.

При определена мощност, по-малка от определената, започва пулсация на цинка

Това се случва, когато цялата баня се нагрее до температура от около 1000 o C и служи като сигнал, че месингът е готов за леене.

За топене на мед и нейните сплави се използват шахтови пещи, а при натоварване над 3 тона се използват барабанни пещи и смесители. Коефициентът на мощност за топене на мед е приблизително 0,5; при топене на бронз и месинг – 0,7; при топене на медно-никелови сплави - 0,8.

Пещи за топене на алуминий и неговите сплави

Характеристиките на каналните пещи за топене на алуминий и неговите сплави (фиг. 2.10, 2.11) са свързани с лесното окисление на алуминия и други свойства

свойства на метала и неговия оксид. Алуминият има точка на топене 658 o C,

изливане при около 730 o C. Ниската плътност на течния алуминий прави интензивната циркулация на стопилката нежелана, тъй като неметалните включвания, пренесени в дълбочината на ваната, изплуват много бавно.

Ориз. 2.10. Общ изглед на индукционна канална електрическа пещ IA-0.5 за топене на алуминий и алуминиеви сплави

(полезен капацитет на фурната 500 кг, остатъчен капацитет 250 кг, мощност на фурната 125 kW):

1 – капак с повдигащ механизъм; 2 – горен корпус; 3 – долен корпус; 4 – магнитна верига; 5 – вентилаторна инсталация; 6 - бутало; 7 – лагери; 8 – водопровод; 9 – индуктор; 10 – подплата

Разтопеният алуминий в пещта е покрит с филм от твърд оксид, който поради повърхностното напрежение на алуминия се задържа върху повърхността му, предпазвайки метала от по-нататъшно окисляване. Въпреки това, ако непрекъснатият филм е счупен, тогава неговите фрагменти потъват и падат на дъното на ваната, попадайки в каналите. Алуминиевият оксид е химически активен и фрагментите от филма, поради химично взаимодействие, са прикрепени към стените на каналите, намалявайки тяхното напречно сечение. По време на работа каналите „обрастват” и се налага периодично да се почистват.

Ориз. 2.11. Резервни индукционни агрегати за топене на алуминий

с правоъгълни канали: а – с достъп до вертикални и хоризонтални канали;

b - с достъп до вертикални канали

Тези свойства на алуминия и неговия оксид ги принуждават да работят с ниска плътност на мощността в каналите. В този случай прегряването на метала в каналите се намалява и температурата на повърхността се поддържа на минимално ниво, което отслабва окисляването, чиято скорост се увеличава с повишаване на температурата.

При ниска специфична мощност циркулацията на метала намалява, което спомага за запазване на оксидния филм и намаляване на броя на неметалните включвания.

Невъзможно е да се гарантира безопасността на оксидния филм, тъй като той се разрушава при зареждане на заряда. По време на периода на топене напукването на филма възниква главно поради циркулацията на метала. Ето защо в пещите за топене на алуминий се вземат мерки за отслабването му, особено в горната част на ваната: специфичната мощност в каналите се намалява, често се използва хоризонтално разположение на каналите, а когато са разположени вертикално, дълбочината на банята се увеличава, преходът от канал към баня се извършва под прав ъгъл, което увеличава хидравличното съпротивление на устието на канала. Хоризонталното разположение на каналите също има предимството, че затруднява навлизането на фрагменти от филма в каналите, но не го елиминира напълно, тъй като фрагментите могат да бъдат пренесени в каналите чрез циркулацията на метала.

Каналите на пещите за топене на алуминий се състоят от прави секции, което ги прави по-лесни за почистване.

Прекомерният растеж на канала засяга електрическия режим, когато размерът му стане приблизително равен на дълбочината на проникване на тока в метала, което за разтопен алуминий при честота 50 Hz е равно на 3,5 см. Следователно, за да се почистват каналите по-рядко , се взема радиален размер на канала от 6–10 cm. За хоризонтална секция, която е особено трудна за почистване, вземете радиалния размер на канала на тази секция приблизително (1,3 - 1,5) d2. Вертикалните секции се почистват приблизително веднъж на смяна,

хоризонтално - веднъж на ден.

Наред с използването на пещи от други конструктивни типове се използват двукамерни пещи. Може да бъде монофазен с два канала, свързващи ваните, или трифазен с четири канала. В стените на ваните по осите на каналите се правят отвори за почистване на каналите, затворени с глинени тапи. Почистването се извършва след източване на метала.

Поради голямото напречно сечение на каналите, факторът на мощността е нисък, той е 0,3 - 0,4.

Пещи за топене на цинк

Катодният цинк с висока чистота се топи в канални пещи, което не изисква рафиниране. Разтопеният цинк, който има висока течливост, се комбинира с облицовъчните материали. Тъй като процесът на импрегниране на облицовката с цинк се ускорява с увеличаване на хидростатичното налягане на метала, пещите за топене на цинк имат правоъгълна вана с плитка дълбочина и индукционни единици с хоризонтални канали

(фиг. 2.12) ..

Ориз. 2.12. Индукционна канална пещ тип ИЦ-40 с капацитет 40 тона за топене на цинк:

1 - камера за топене; 2 – разпределителна камера; 3 – индукционен блок; 4 – зареждащ ролков транспортьор

Ваната е разделена на топилна и разливна камера с вътрешна преграда, в долната част на която има прозорец. Чистият метал преминава през прозореца в камерата за отливане; примесите и замърсителите, разположени близо до повърхността, остават в камерата за топене. Пещите са оборудвани с устройства за зареждане и леене и работят в непрекъснат режим: катодният цинк се зарежда в камерата за топене през отвор в покрива, а претопеният метал се излива във форми. Изливането може да се извърши чрез загребване на метала с черпак, изпускане през клапан или изпомпване с помпа. Устройствата за товарене и разтоварване са проектирани да предотвратят навлизането на цинкови пари в цеха и са оборудвани с мощна смукателна вентилация.

Пещите, използващи сменяеми индукционни модули, се правят люлеещи се, докато тези с несменяеми блокове са неподвижни. Наклонът се използва за подмяна на индукционния модул без източване на метала.

Коефициентът на мощност на цинковите пещи е 0,5 - 0,6.

Пещи за топене на желязо

Каналните пещи се използват за топене на желязо като смесители в дуплексния процес с куполни, дъгови и индукционни тигелни пещи, което позволява повишаване на температурата, легиране и хомогенност на желязото преди леене. Коефициентът на мощност на пещите за топене на чугун е 0,6 - 0,8.

Пещите с вместимост до 16 тона са шахтови с един или два сменяеми блока, пещите с по-голям капацитет са шахтови и барабанни с брой на сменяемите блокове от един до четири.

Има специални канални дозиращи смесители за обслужване на леярски конвейери. Дозирането на дозирана порция от такъв смесител се извършва или чрез накланяне на пещта, или чрез изместване на метал чрез подаване на сгъстен газ в запечатана пещ.

Каналните смесители за чугун са със сифонни системи за пълнене и метален крем; Пълнещият и изходният канал излизат във ваната близо до нейното дъно, под повърхността на стопилката. Благодарение на това металът не е замърсен с шлака. Изливането и източването на метала могат да се извършват едновременно.

2.6. Работа на индукционни канални пещи

Зарядът на каналните пещи се състои от чисти суровини, производствени отпадъци и сплави (междинни сплави). Първо в пещта се зареждат огнеупорните компоненти на шихтата, след това тези, които съставляват по-голямата част от сплавта, и накрая нискотопимите. По време на процеса на топене сместа

трябва периодично да се разстройва, за да се избегне заваряване на парчета и образуване на мост върху разтопения метал.

При топене на алуминий и неговите сплави материалите за зареждане трябва да бъдат почистени от неметални замърсители, тъй като поради ниската плътност на алуминия те се отстраняват от стопилката много трудно. Тъй като латентната топлина на топене на алуминия е висока, когато в пещта се зареди голямо количество заряд, металът може да се втвърди в каналите; Следователно зарядът се зарежда на малки партиди. Напрежението на индуктора трябва да бъде намалено в началото на топенето; Тъй като течният метал се натрупва, напрежението се увеличава, което гарантира, че ваната остава спокойна и оксидният филм на нейната повърхност няма да се счупи.

При временни спирания каналната пещ се превключва в режим на празен ход, когато в нея остава само такова количество метал, което осигурява запълването на каналите и запазването на затворен метален пръстен във всеки от тях. Този метален остатък се поддържа в течно състояние. Мощността в този режим е 10–15% от номиналната мощност на пещта.

Когато пещта е спряна за дълго време, целият метал от нея трябва да се източи, тъй като по време на втвърдяването и последващото охлаждане той се разкъсва в каналите поради компресия, след което стартирането на пещта става невъзможно. За да стартирате празна пещ, в нея се излива разтопен метал, а камъкът на банята и огнището трябва да се загреят предварително до температура, близка до температурата на стопилката, за да се избегне напукване на облицовката и втвърдяване на метала в каналите. Загряването на облицовката е дълъг процес, тъй като скоростта му не трябва да надвишава няколко градуса на час.

Преходът към нов състав на сплавта е възможен само ако облицовката е подходяща за новата сплав по нейните температурни характеристики и химични свойства. Старата сплав се източва напълно от пещта и в нея се излива нова. Ако предишната сплав не съдържа компоненти, които не са допустими за новата сплав, тогава подходящ метал може да се получи по време на първото топене. Ако такива компоненти се съдържат, тогава е необходимо да се извършат няколко преходни топения, след всяко от които съдържанието на нежелани компоненти, останали в каналите и по стените на ваната, когато металът се източи, се намалява.

За нормална работа на канална пещ със сменяеми индукционни модули е необходимо да имате резервен пълен комплект нагревателни модули, готови за незабавна подмяна. Подмяната се извършва на гореща пещ с временно спиране на охлаждането на сменяемия уред. Следователно всички операции по подмяна трябва да се извършват бързо, така че продължителността на прекъсването на подаването на охлаждаща вода и въздух да не надвишава 10 - 15 минути, в противен случай електрическата изолация ще бъде унищожена.

Състоянието на облицовката на ваната по време на работа се следи визуално. Мониторингът на недостъпни за проверка канали се извършва по индиректен метод, чрез записване на активното и реактивното съпротивление на всеки индуктор, които се определят от показанията на киловатметър и фазомер. Активното съпротивление е, при първо приближение, обратно пропорционално на

се основава на площта на напречното сечение на канала, а реактивната е пропорционална на разстоянието от канала до индуктора. Следователно при равномерно разширяване (разрушаване) на канала активните и реактивните съпротивления намаляват, а при равномерно обрастване на канала те се увеличават; когато каналът се измести към индуктора, реактивното съпротивление намалява, а когато се измести към корпуса, се увеличава. Въз основа на данните от измерванията се изграждат диаграми и графики на промените в съпротивлението, които позволяват да се прецени износването на облицовката на канала. За състоянието на облицовката на каналната пещ се съди и по температурата на корпуса, която редовно се измерва в много контролни точки. Локално повишаване на температурата на корпуса или повишаване на температурата на водата във всеки клон на охладителната система показва началото на разрушаването на облицовката.

Облицовката на електрическите пещи с индукционен канал едновременно изпълнява функциите на електрическа и топлоизолация. Въпреки това, когато е навлажнена (студена пещ) или наситена с електропроводими материали (от стопилка или газова среда), електрическото съпротивление на облицовката пада рязко. Това създава риск от токов удар.

Поради неизправност може да възникне електрически контакт между части под напрежение и други метални части на електрическата пещ; в резултат на това монтажните единици като рамката, с които персоналът влиза в контакт по време на работа, могат да бъдат под напрежение.

При работа с електрически пещи, устройства и електрическо оборудване, включени в инсталации (контролни табла, трансформатори и др.), За защита срещу токов удар се използват конвенционални средства: заземяване на метални части (рамки на пещта, платформи и др.), защитни изолационни средства ( ръкавици, дръжки, стойки; платформи и други), брави, които не позволяват отваряне на вратите до изключване на инсталацията и др.

Източникът на опасност от експлозия са компоненти с водно охлаждане (кристализатори, индуктори, корпуси и други елементи на електрически пещи). В случай на неизправност, тяхната херметичност се нарушава и водата навлиза в работното пространство на пещта; под въздействието на висока температура водата интензивно се изпарява и може да възникне експлозия в херметически затворена пещ в резултат на повишено налягане; в някои случаи водата се разлага и когато въздухът влезе във фурната, може да се образува експлозивна смес. Такива аварии възникват, когато облицовката в индукционните топилни пещи е изядена.

Експлозия може да бъде причинена от натрупване в пещта на лесно запалими вещества (натрий, магнезий и др.), образувани по време на технологичния процес, както и от мокра шихта. Източникът на експлозията може да бъде дефект в елементите на електрическата пещ.

По време на работа на пещта е необходимо постоянно да се следи непрекъснатото подаване на охлаждаща вода и въздух и техните температури на изхода на охладителните системи. При намаляване на налягането на водата или въздуха се задействат съответните релета, изключва се захранването на повредената индукционна единица и се подават светлинни и звукови сигнали. В случай на намаляване на налягането във водопровода, пещта се прехвърля на резервно охлаждане от противопожарно водоснабдяване или авариен резервоар, който осигурява

Гравитационно водоснабдяване на системите за охлаждане на пещите за 0,5 - 1 час. Спирането на непрекъснатото подаване на охлаждаща вода и въздух води до авария: намотката на индуктора се топи.

Спирането на подаването на вода към водоохлаждащите ризи на кристализаторите води до факта, че металът, излят от трансферната кутия в кристализатора, се втвърдява в кристализатора, което води до повреда на кристализатора и нарушаване на технологичния процес.

Ако захранването бъде прекъснато, металът в пещта може да замръзне, което е сериозен инцидент. Поради това е желателно да се осигури резервиране в системите за захранване на канални пещи. Резервната мощност трябва да е достатъчна, за да поддържа метала в пещта в разтопено състояние.

Нарушаването на облицовката на пещта (което не се открива визуално или с инструменти) води до факта, че металът от ваната или каналната част на пещта попада върху трансформатора на пещта, което може да доведе до повреда на трансформатора на пещта и до експлозивна ситуация.

Взривобезопасността се осигурява чрез надеждно наблюдение на хода на процеса, сигнализиране за нарушения на режима, незабавно отстраняване на неизправности и инструктаж на персонала.

2.7. Разположение на леярското оборудване

Пещната инсталация включва самата канална пещ с накланящ механизъм и редица елементи на оборудването, необходими за осигуряване на нейната нормална работа.

Пещите с относително ниска мощност се захранват от шините ниско напрежение на цеховата понижаваща подстанция. Ако има няколко пещи, те се разпределят между фазите, така че трифазната мрежа да се натоварва възможно най-равномерно. Понякога може да се осигури автотрансформатор за регулиране на напрежението самостоятелно за няколко пещи; в този случай превключващата верига трябва да позволява бързото му включване във веригата на всяка пещ. Това е възможно например при топене на месинг и цинк в леярни с постоянен работен ритъм, когато може да се наложи намаляване на напрежението при пускане на пещ за първи път след смяна на индукционен модул или по време на случаен престой, за да се поддържа металът в пещта в загрято състояние.

Пещите с мощност над 1000 kW обикновено се захранват от мрежа 6 (10) kV чрез индивидуални понижаващи трансформатори, оборудвани с вградени стъпкови превключватели на напрежението.

Компенсиращата кондензаторна банка по правило е част от инсталацията на пещта, но пещ с ниска мощност и относително висок коефициент на мощност (0,8 или по-висок) може да няма. Еле-

Компонентите на всяка пещна инсталация са токозахранваща и защитна и алармена апаратура, измервателна и комутационна апаратура.

Местоположението на оборудването за инсталиране на пещта може да бъде различно (фиг. 2.13). Това се определя главно от удобството за транспортиране на течен метал, особено ако каналната пещ работи заедно с други топилни пещи и леярски съоръжения.

Ориз. 2.13. Разположение на оборудването за канална индукционна пещ ILK-1.6

Марката, на която е инсталирана пещта, се избира въз основа на удобството на зареждане или изливане и източване на метал, както и инсталиране и смяна на индукционни модули. По правило пещите с малък капацитет се монтират на нивото на пода на цеха, накланящи се пещи със среден и голям капацитет - на повдигната работна платформа, големи барабанни пещи с платформи за поддръжка - също на нивото на пода. Описание на видовете вани на индукционни канални пещи е дадено в раздел 3.3.

Кондензаторната банка се намира в непосредствена близост до пещта, обикновено под работната платформа или в сутерена, в помещение с принудителна вентилация, тъй като 50 Hz кондензатори се охлаждат с въздух. Когато вратата на кондензаторното помещение се отвори, уредът се изключва от предпазна блокировка. Под работната платформа също са монтирани автотрансформатор и блок за маслено налягане за хидравличното задвижване на механизма за накланяне.

При захранване на пещта от отделен силов трансформатор клетката му трябва да бъде разположена възможно най-близо до пещта, за да се намалят загубите в захранването с ток.

В близост до пещите трябва да се оборудва зона за облицовка, сушене и калциниране на индукционни агрегати.

Като пример на фиг. 2.13 е показана топилна инсталация с канална пещ с капацитет 1,6 тона за топене на медни сплави. Трансформаторна клетка 6, в която се намира трансформатор 1000 kV A с превключващо оборудване за високо напрежение и защита, е показана с пунктирани линии, тъй като може да бъде разположена на друго място. На работната площадка 7 е разположен контролен панел 4, на предния панел на който са разположени измервателни уреди, сигнални лампи, бутони за включване и изключване на отоплението и управление на превключването на стъпалата на напрежението. Наклонът на пещта 8 се управлява от дистанционното управление 9, монтирано на място, удобно за наблюдение на дренажа на метала. Нивото на работната платформа улеснява поставянето на черпака под чучура за оттичане на пещта. Платформа 7, накланяща се заедно с пещта, затваря изреза в основната работна платформа и позволява на пещта да се върти свободно около оста на накланяне. Под работната площадка са монтирани силово табло 1 с електрическо оборудване и хидравличен накланящ механизъм за пещта 2; Тук също е монтиран токопровод 3, свързан към пещта с гъвкави кабели. Кондензаторна батерия и устройство за налягане на маслото също са разположени под работната платформа.

3. ЕЛЕКТРИЧЕСКО ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ИНДУКЦИОННА КАНАЛНА ПЕЩ

Има два основни метода за изчисляване на канални индукционни пещи. Една от тях се основава на теорията за абсорбцията на електромагнитни вълни в метала. Този метод е предложен от A.M. Weinberg и е описан в монографията „Индукционни канални пещи“. Вторият метод се основава на теорията за трансформатор, работещ в режим на късо съединение. Едни от авторите на този метод са S.A. Fardman и I.F. Kolobnev. Този метод намери широко приложение като инженерен метод за изчисляване на индукционни канални пещи

Тази глава предоставя последователност от инженерни електрически изчисления с елементи на изчисление за пещ с индукционен канал и примери за изчисления за отделни етапи.

Показана е инженерна изчислителна схема за индукционна канална пещ

ИЗБОР НА ФОРМА			ОРИГИНАЛНИ	ОЦЕНКА
ФУРНА. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПОЛЕЗНИ			СПРАВКА	ПРОИЗВОДИТЕЛНОСТ
И ИЗЦЕДЕН КОНТЕЙНЕР
ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ТОПЛИННА ЕНЕРГИЯ				ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА МОЩНОСТТА НА ПЕЩТА
	ВИД И ИЗЧИСЛЕНИЕ			ОПРЕДЕЛЯНЕ НА КОЛИЧЕСТВОТО
НАПРЕЧЕН				ИНДУКЦИОННИ МОДУЛИ И
				БРОЙ ФАЗИ НА ПЕЩТА
ТРАНСФОРМАТОР
				ИЗБОР НА ТИП ЕЛЕКТРИЧЕСКА ФУРНА
				ТРАНСФОРМАТОР.
	ТОКА,		ИЗБОР НА ИНДУКТОРНО НАПРЕЖЕНИЕ
ГЕОМЕТРИЧЕН			ИЗБОР НА ИНДУКТОРНО НАПРЕЖЕНИЕ
ГЕОМЕТРИЧЕН
РАЗМЕРИ
И БРОЙ ЗАВОРИ				ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ГЕОМЕТР
И ИНДУКТОР.				ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ГЕОМЕТР
				РАЗМЕРИ И ТОК КАНАЛ
ГЕОМЕТРИЧЕН				ИНДУКЦИОННИ ЧАСТИ
РАЗМЕРИ
МАГНИТНО ЯДРО
				ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЕЛ
				ПАРАМЕТРИ НА ФУРНАТА
КОРЕКЦИЯ НА ИЗЧИСЛЕНИЕТО
				ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА МОЩНОСТТА
				КОНДЕНЗАТОРНА БАТЕРИЯ,
			НЕОБХОДИМО ЗА ПРОМОЦИЯ
	ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ОХЛАЖДАНЕ			cosϕ
	ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ОХЛАЖДАНЕ
		ИНДУКТОР
ТЕРМИЧНО ИЗЧИСЛЕНИЕ НА ПЕЩТА

По правило като първоначални данни за изчисление се приемат:

Характеристики на метала или сплавта, които се топят:

температура на топене и леене;

плътност в твърдо и разтопено състояние;

топлинно съдържание или енталпия на сплавта при температура на леене (зависимостта на енталпията от температурата е показана на фиг. 3.1) или топлинен капацитет и латентна топлина на топене;

съпротивление в твърдо и разтопено състояние (в зависимост

Зависимостта на съпротивлението от температурата е показана на фиг. 3.2);

ср

- характеристики на пещта:

предназначение на пещта;

капацитет на фурната;

производителност на пещта;

продължителност на топене и продължителност на натоварване и отливане;

- характеристики на захранването:

честота на мрежата;

мрежово напрежение или напрежение на вторичната намотка на трансформатора на електрическата пещ, захранващ пещта.

3.1. Определяне на капацитета на пещта

Общият капацитет на пещта G се състои от полезен (източен) капацитет G p и остатъчен капацитет (блатен капацитет) G b

където k b е коефициент, който отчита остатъчния капацитет (масата на блатото). Това

коефициентът се приема равен на 0,2 – 0,5; с по-малки стойности за пещи с капацитет над 1 тон и по-големи стойности за пещи с капацитет под 1 тон.

Използваем капацитет (източен капацитет)


G p =
G p =

където A p е дневната производителност на пещта в тонове (t/ден); m p - брой плувания на ден.

Брой плувания на ден

	m p =

където τ 1 е продължителността на топене и нагряване на течен метал в часове, τ 2 е продължителността на леене, натоварване, почистване и др. в часове.

Трябва да се отбележи, че стойността на производителността е много относителна. В референтната литература стойностите на производителността са дадени приблизително (Таблица 3.1).

Продължителността на топене и нагряване на течен метал (τ 1) зависи от физич

химични свойства (топлинен капацитет и латентна топлина на топене) на разтопени метали и сплави. Повишената производителност е свързана с намаляване

стойности на τ 1, което води до увеличаване на мощността, подадена към пещта, и засяга дизайна на пещта, т.е. вместо еднофазна пещ ще е необходимо да се развие

За да се изгради трифазна пещ, вместо една индукционна единица ще е необходимо да се използват няколко индукционни единици и т.н.

От друга страна, увеличаването на τ 1 може да наруши технологичния процес

По време на процеса на топене на метал или сплав, например, легиращите добавки могат да се изпарят преди процеса на леене.

В зависимост от вида на заредения заряд, скоростта на леене, размера на напречното сечение на отлятия блок и др. стойността на τ 2 също може да се промени до

свободно широк диапазон.

Следователно, когато се извършват изчисления, е необходимо да се оцени стойността на производителността, като се вземе предвид както технологията на топене на метали или сплави, така и конструктивните характеристики на разработваната пещ.

Ако е даден полезният капацитет на пещта, тогава общият капацитет се определя от израза

където γ mj е плътността на метала в течно състояние, kg m 3.

В табл Таблица 3.2 показва стойностите на плътността на някои метали и сплави.

Напречното сечение на банята на пещта S vp се определя след изчисляване на канала на пещта. Височината на банята на пещта h vp се определя от израза

		V гл

		S гл
		S гл


	Капацитет, t

	Полезен
	мощност, kWt
	производител-
	ity (ориентация)
	дневно), t/ден
	Брой индукция
	нални единици
	Брой фази
	Коефициент
	мощност без ком-
	Пенсиите
	Тегло на пещта, общо
	с метал, t

Предназначение на барабанната пещ

Целта на тази въртяща се пещ е да загрее захранващия материал до максимална температура от 950 °C. Дизайнът на оборудването се основава на условията на процеса, описани по-долу в ротационна пещ.

Сурови материали Суров материал Скорост на подаване Влага на суровината Температура на суровината Специфичен топлинен капацитет на суровините Обемна плътност на суровините	уранов пероксид (UO 4 . 2H 2 O) 300 кг/ч 30 тегл. % 16 °C 0,76 kJ/kg К 2,85 g/cm³
Продукт Материал на продукта Скорост на подаване на продукта Съдържание на влага в продукта (мокра маса) Температура на продукта: от изпускателната страна на пещта от страната на изпускане на охладителя Специфичен топлинен капацитет на продукта Обемна плътност на материала на продукта Размер на частиците	уранов оксид (U3O8) 174,4 kg/h ≈ 0 тегл.% 650 – 850 °C 60°C 0,76 kJ/kg К 2,0 g/cm³ 8 – 20 µm
Консумирана мощност на пещта	206 kW
Скорост на барабана диапазон нормално	1-5 оборота в минута 2,6 об./мин

Материалът се нагрява в следните режими на топлообмен, изброени в нарастващ ред по важност:
1. Топлина на излъчване.
2. Топлина от директен контакт с вътрешната повърхност на барабана.

Необходимото количество топлина се определя, като се вземат предвид следните изисквания:
1. Загрейте, за да повишите температурата на твърдите компоненти.
2. Загрейте, за да загреете мокрия захранващ материал до температура на изпаряване.
3. Загрейте, за да се изпари мокрият фуражен материал.
4. Загрейте, за да увеличите температурата на въздушния поток.

Описание на процеса на барабанна пещ
Мокрият кек (UO 4 . 2H 2 O) се поставя върху конвейера за зареждане на пещта. Зареждащата страна на барабана е оборудвана с винтови плочи и подаваща подложка, която отстранява материала от тази страна на барабана с висока скорост. Веднага след напускане на шнековите пластини материалът се стича надолу по надлъжната ос на барабана под въздействието на гравитацията. В секцията на пещта на пещта хидратираният уранов пероксид (UO 4 . 2H 2 O) се нагрява с помощта на електрическите нагревателни елементи на пещта. Електрическата фурна е разделена на три зони за контрол на температурата, осигуряващи гъвкав контрол на температурата. В първите две зони урановият пероксид (UO 4 . 2H 2 O) постепенно се нагрява до температура от около 680 °C. В третата зона температурата се повишава до приблизително 880 °C и ураниевият пероксид (UO 4 . 2H 2 O) се превръща в ураниев оксид (U3O8).

Напълно реагиралата жълта уранова утайка (U3O8) се подава в секцията за охлаждане на барабана. Топлината се отстранява от твърдите компоненти, поради високата топлопроводимост, през стената на барабана на пещта и се отстранява с охлаждаща вода, напръскана от външната страна на барабана. Температурата на материала се намалява до приблизително 60 °C, след което материалът се подава в изпускателния тръбопровод, през който навлиза в транспортната система чрез гравитация. През изпускателната тръба към въртящата се пещ се подава мощен въздушен поток, преминаващ през барабана към потока материал за отстраняване на водните пари, образувани по време на етапа на нагряване на процеса. Влажният въздух се отстранява от тръбата за зареждане с помощта на вентилация.

Компоненти на въртяща се пещ

Въртящ се пещен барабан

Заварените секции на барабана имат шевове, разположени последователно под ъгли от 90 ° и 180 ° един спрямо друг и получени чрез заваряване с пълно проникване на основния метал. Гумите и зъбните колела са монтирани върху обработени повърхности, отделени от барабана с дистанционни елементи, за да се приспособят разликите в радиалното термично разширение. Дизайнът на барабана отчита всички термични и механични натоварвания и следователно осигурява надеждна работа. От страната на зареждане на барабана има задържащи материала облицовки, които блокират обратния поток на материала в тръбопровода и винтови пластини за подаване на материал в нагретите секции.
Отворените секции на барабана от страна на товарене и разтоварване са оборудвани с термозащитни екрани за персонала.

Превръзка
Барабанът е с две гуми без заварки и фуги от кована стомана. Всяка лента има солидна правоъгълна част и е подсилена за дълъг експлоатационен живот.

Опорни колела
Барабанът на пещта се върти на четири опорни колела, изработени от кована стомана. Опорните колела са подсилени за по-дълъг експлоатационен живот. Колелата са монтирани с опън върху високоякостен вал, монтиран между два лагера с експлоатационен живот минимум 60 000 часа. Колесната база е снабдена с винтове за хоризонтално подравняване и регулиране на колелата.

Натискащи ролки
Устройството съдържа две натискащи ролки, състоящи се от две стоманени колела със запечатани сферични ролкови лагери, които имат експлоатационен живот най-малко 60 000 часа. Натискащите ролки са подсилени, за да се увеличи експлоатационният им живот.

Задвижващо устройство

Барабанът е проектиран да се върти с честота 1-5 rpm с мощност 1,5 kW от електродвигател със скорост на въртене 1425 rpm, работещ от трифазна мрежа с променлив ток с напрежение 380 V, честота от 50 Hz и изработени в запечатан дизайн с въздушно охлаждане. Валът на електродвигателя е директно свързан към входящия вал на главната скоростна кутия чрез гъвкав съединител.

Циклоидната главна скоростна кутия има прецизно предавателно число 71:1 с един редукционен етап. Валът на нискоскоростната скоростна кутия е проектиран за необходимия въртящ момент и максимални натоварвания.

Предотвратяване на деформация на барабана на пещта

За да се предотврати деформация на барабана на пещта при повреди в захранващата система на електродвигателя, е предвиден допълнителен дизелов двигател, който да продължи да върти барабана. Дизеловият двигател има променливи обороти (1500-3000 об/мин) и номинална изходна мощност от 1,5 - 3,8 kW. Дизеловият двигател се стартира ръчно или от DC електрически стартер и е директно свързан към вала на електродвигателя чрез съединител.

Барабанна пещ">

Зъбно колело
Венецът е изработен от въглеродна стомана. Всяко зъбно колело има 96 закалени зъба, монтирано е на барабан и има конектори за лесно отстраняване.

Задвижваща предавка
Изработен от въглеродна стомана. Всяка предавка има 14 закалени зъба и е монтирана на вал на нискоскоростна скоростна кутия.

Задвижваща верига
За осигуряване на въртенето на барабана на пещта се използва наклонена верига.

Пещна система

Корпусът на пещта обхваща барабана и е изработен от въглеродна стомана. Стените и пода на корпусите са изпълнени като една цялостна секция. Покривът на фурната се състои от три секции, по една за всяка нагревателна зона, и може да се сваля за поддръжка на фурната или барабана.

Характеристики на камерата/нагревателните елементи:

Воден охладител с дюза
Воден охладител с дюза - намалява температурата на продукта на пещта. Тялото на охладителя е изработено от въглеродна стомана с вътрешни повърхности, покрити с епоксидна смола (за намаляване на корозията). Корпусът е снабден с два монтирани отгоре тръбопровода с разпръскващи дюзи, входни и изходни въртящи се лабиринтни уплътнения, горна дюза за изпускане на пара, долна дренажна дюза, странична байпасна дюза, врати за достъп и ревизионни отвори. Водата се подава към разпръскващите дюзи през тръбопровод и се изпуска чрез гравитация през долния дренажен фланец.

Шнеково захранващо устройство

Пещта за печене е снабдена със зареждащ шнеков конвейер за подаване на кек от уранов пероксид в барабана; това е шнек, разположен под нулев ъгъл спрямо хоризонталата, подложен на довършителна обработка.

Термодвойки за пещи
Предвидени са термодвойки за непрекъснато следене на температурата в зоните на пещта и температурите на изходящия продукт.

Превключватели за нулева скорост
Пещта е снабдена с два превключвателя за нулева скорост, единият от които непрекъснато контролира въртенето на барабана, а другият - въртенето на зареждащата шнекова линия. Превключвателите на честотата на въртене са монтирани на краищата на валовете и са от типа дискови генератори на импулси, които създават променливо магнитно поле, което се записва от измервателното устройство.