Obrotowy piec bębnowy do topienia do przerobu odpadów metali nieżelaznych. Do topienia różnych metali. Przeznaczenie pieca bębnowego

Teoretyczna istota procesu

Istotą wytapiania piecowego jest obróbka mieszaniny bogatego w siarczki koncentratu ołowiu z paliwem stałym za pomocą strumienia sprężonego powietrza. W tym przypadku następuje częściowe prażenie PbS z utworzeniem PbO i PbSO 4 oraz reakcją interakcji pomiędzy PbS a produktami jego utleniania - PbO i PbSO 4. Prażenie i wytapianie reakcyjne prowadzi się jednocześnie; Ponadto część ołowiu jest redukowana przez węgiel paliwowy.

Reakcja wypalania PbS i jego efekt termiczny są następujące:

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

powyższa reakcja jest podsumowaniem, ponieważ utlenianie siarczku ołowiu zachodzi w kilku etapach;

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

Zauważalne ilości siarczanu ołowiu powstają podczas utleniania siarczku już w temperaturze 200-300°C, proces ten przebiega niezwykle wolno.

Po częściowym wypaleniu wsad zawiera następujące związki chemiczne ołowiu w stanie stałym: PbS, PbO i PbSO 4 . Kiedy te substancje, wzięte w określonym stosunku, zostaną podgrzane, zachodzą następujące reakcje:

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

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

W określonej temperaturze i ciśnieniu SO 2 zachodzi równowaga chemiczna: reakcje przebiegają z tą samą szybkością w obu kierunkach. Wraz ze wzrostem temperatury równowaga zostaje zakłócona i reakcje przebiegają od lewej do prawej w kierunku tworzenia Pb i SO2. Zatem zwiększenie temperatury jest korzystne dla wytapiania reakcyjnego, ponieważ zwiększa wydajność metalicznego ołowiu i przyspiesza prażenie PbS. Jednak zarówno podczas wypalania (aby uniknąć zbrylania), jak i podczas samej reakcji wytapiania, ładunek musi być utrzymywany w stanie stałym. Dlatego proces wytapiania reakcyjnego prowadzi się w temperaturach nie wyższych niż 800-850°C. W wyższych temperaturach PbO topi się, następuje rozwarstwienie gęstościowe, które zakłóca kontakt siarczku ołowiu z tlenkiem ołowiu i topi się stopery ołowiu.

Nadmiar tlenku ołowiu jest redukowany przez C i CO zgodnie z reakcjami:

PbO + C = Pb + CO; (5)

PbO + CO = Pb + CO2. (6)

Aby przeprowadzić te reakcje, do wsadu pieca wprowadza się pewną ilość paliwa węglowego. Zwykle jest to koksik w ilości 4-10% masy wsadu. Im intensywniejszy proces i im więcej siarki siarczkowej we wsadzie, tym mniej paliwa potrzeba do wytapiania pieca.

Optymalna wielkość koksu wynosi od 5 do 15 mm.Większe cząstki koksu przyczyniają się do segregacji wsadu, a mniejsze są unoszone z pyłem.

Piec z krótkim bębnem to stalowa nitowana obudowa wyłożona cegłą wysokoglinową o składzie%: 65-70 A1 2 O 3; 20-25 SiO2; 3TiO2; 5Fe2O3; 0,5 CaO. Pomiędzy obudową pieca a wykładziną ogniotrwałą znajduje się zagęszczona warstwa gliny plastycznej o grubości 50 mm, na wypadek gdyby wykładzina rozszerzyła się pod wpływem ogrzewania.

Topienie odbywa się okresowo, każda operacja trwa około 4 h. Po załadowaniu kilku ton wsadu piec krótkobębenkowy obraca się z prędkością 0,5-1,0 obr/min i energicznie podgrzewa ze spalonym pyłem węglowym do temperatury intensywnej reakcji (1100°C). °C). Piekarnik może obracać się w dwóch przeciwnych kierunkach. Rotacja zapewnia dobry kontakt pomiędzy siarczkami ołowiu i tlenkami ołowiu, co jest niezbędne do skutecznego wytapiania reakcyjnego. Spaliny przechodzą przez kocioł na ciepło odzysknicowe i są filtrowane w filtrach workowych.

Pod koniec wytapiania jego produkty (ołów, speis, kamień, żużel) są dobrze oddzielane według gęstości w piecu z głęboką kąpielą i uwalniane osobno.

Cynk jest ciężkim, topliwym metalem; Tmelt = 420°C, p = 7,13 kg/dm3. Niska temperatura wrzenia cynku (*wrzenia = 907 °C) ogranicza dopuszczalną temperaturę metalu podczas topienia wszystkich stopów, w skład których wchodzi. Entalpia cynku w temperaturze 500 °C (około 300 kJ/kg) jest trzykrotnie niższa niż entalpia roztopionego aluminium. Oporność elektryczna stopionego cynku wynosi 0,35–10 ~ 6 omów.

W niskich temperaturach powietrza cynk utlenia się, tworząc gęsty film ochronny Zn03* 3Zn(OH)2. Jednakże w piecach do wytapiania cynk utlenia się w wyniku następujących reakcji:
2Zn + 02 = 2ZnO, Zn + H20 = ZnO + H2, Zn + C02 = ZnO + CO.

Aby zabezpieczyć się przed utlenianiem, wytapianie można prowadzić w atmosferze ochronnej lub obojętnej, na przykład w środowisku azotu. Jednak w praktyce w większości przypadków wystarczy zapobiec przegrzaniu metalu powyżej temperatury 480°C, przy której rozpoczyna się intensywne utlenianie i nasycanie cynku gazami. W tej temperaturze cynk i jego stopy nie mają zauważalnego wpływu na wyłożenie ogniotrwałe pieca i tygla żeliwnego lub stalowego. Wzrost temperatury prowadzi do rozpuszczenia żelaza z tygla w stopionym cynku.

Piece do topienia stopów cynku

Biorąc pod uwagę niską temperaturę topnienia i wrzenia cynku, stopy cynku są zwykle wytapiane w piecach tyglowych, podgrzewane poprzez spalanie paliwa lub przy użyciu oporności elektrycznej i indukcji. Stopów cynku nie należy topić w piecach łukowych, ponieważ nieuniknione lokalne przegrzanie metalu w pobliżu spalania łuku prowadzi do intensywnego odparowania i utleniania cynku. Kanałowe piece indukcyjne służą do topienia stopów cynku. W KamAZ stop TsAM10-5 do formowania wtryskowego wytapiano w trzech indukcyjnych piecach kanałowych o pojemności 2 ton każdy z neutralną wyściółką. Jednakże przegrzanie metalu w kanale prowadzi do niestabilności trybu topienia elektrycznego (tzw. pulsacja cynku) i wymusza ograniczenie mocy przekazywanej do pieca.

Technologia topienia

Główną część wsadu stanowią zwykle stopy odlewnicze cynku w trzpieniach, zwrot i złom stopów cynku. Jako topniki powłokowe stosuje się mieszaninę chlorków wapnia, potasu i sodu, chlorku amonu lub kriolitu. Do mieszania stosuje się pierwotne aluminium świńskie, miedź katodową i metaliczny magnez. Wszystkie składniki wsadu należy oczyścić z olejów, wilgoci i innych zanieczyszczeń. Topienie przeprowadza się nie dopuszczając do przegrzania kąpieli powyżej 480°C. Na podstawie wyników analizy ekspresowej dostosowuje się skład chemiczny.
Do wprowadzenia magnezu stosuje się stalowy dzwon. Po uzyskaniu pożądanego składu chemicznego metal podgrzewa się do temperatury 440...450°C i wlewa do kadzi nagrzanej do tej samej temperatury. W kadzi pod wyciągiem roztop jest rafinowany przy użyciu tabletek kompleksowego odgazowywacza „Degaser”, które zawierają 87% heksachloroetanu, 12,7% NaCl, 0,3% ultramaryny. Rafinację można również przeprowadzić poprzez osadzanie, oczyszczanie gazami obojętnymi i filtrację.

2.1. Przeznaczenie pieców kanałowych indukcyjnych

Kanałowe piece indukcyjne stosowane są głównie do topienia metali nieżelaznych (miedź i stopy miedziowe – mosiądz, brąz, srebro niklowe, miedzionikiel, kunial; cynk, aluminium i ich stopy) oraz żeliwa, a także jako mieszalniki tych metali . Zastosowanie kanałowych pieców indukcyjnych do topienia stali jest ograniczone ze względu na niewystarczającą trwałość wyłożenia.

Obecność ruchu elektrodynamicznego i termicznego roztopionego metalu lub stopu w indukcyjnych piecach kanałowych zapewnia jednorodność składu chemicznego i jednolitość temperatury roztopionego metalu lub stopu w kąpieli piecowej.

Indukcyjne piece kanałowe polecane są do stosowania tam, gdzie wytopowi metalowi i otrzymywanym z niego odlewom stawiane są wysokie wymagania, w szczególności dotyczące minimalnego nasycenia gazem i wtrąceń niemetalicznych.

Indukcyjne mieszalniki kanałowe przeznaczone są do przegrzewania ciekłego metalu, wyrównywania składu, tworzenia stałych warunków temperaturowych odlewania oraz w niektórych przypadkach do dozowania i regulacji prędkości odlewania do krystalizatorów maszyn odlewniczych lub do form.

Wsad do pieców kanałowych indukcyjnych musi być przygotowany zgodnie z podanym składem gatunku wytapianego metalu lub stopu, musi być suchy i składać się głównie z czystego metalu pierwotnego.

Nie zaleca się stosowania pieców kanałowych przy stosowaniu zanieczyszczonego wsadu wtórnego, przy użyciu wiórów, szczególnie przy wytopie stopów aluminium, a także przy wytapianiu wszelkiego rodzaju przedstopów i stopów na bazie miedzi zawierających ołów i cynę, ponieważ znacznie skraca to żywotność okładziny, a eksploatacja pieców kanałowych staje się utrudniona.

Podano następującą klasyfikację pieców i mieszadeł kanałowych indukcyjnych.

Piec ILK - szybowy i bębnowy - przeznaczony jest do wytapiania miedzi i stopów miedzi.

Mieszalnik ILKM przeznaczony jest do przetrzymywania, przegrzewania i odlewania miedzi i jej stopów.

Piec IAK przeznaczony jest do topienia aluminium i jego stopów.

Mieszalnik IAKR przeznaczony jest do przegrzewania, utrzymywania stałej temperatury ciekłego aluminium i wlewania go bezpośrednio do form odlewniczych.

Piec ICC przeznaczony jest do topienia cynku katodowego.

Mieszalnik ICHKM – wałowo-bębnowy – przeznaczony jest do przetrzymywania, przegrzewania i zalewania ciekłego żeliwa, może współpracować z piecami żeliwiakowymi, indukcyjnymi piecami tyglowymi lub piecami łukowymi (proces duplex)2.

Mieszalnik dozujący ICHKR przeznaczony jest do przegrzewania, utrzymywania stałej temperatury ciekłego żeliwa i wlewania go bezpośrednio do form odlewniczych, współpracuje z maszynami odlewniczymi i przenośnikami odlewniczymi.

Piece kanałowe mogą pracować samodzielnie przy okresowym odlewaniu roztopionego metalu lub stopu lub jako część zespołów wytopowo-dozujących. Przykładowo jednostka ILKA-6 składa się z pieca ILK-6 (pojemność użytkowa 6 ton, pobór mocy 1264 kW, napięcie 475 V), zsypu przelewowego i mieszalnika ILKM-6 (pojemność użytkowa 6 ton, pobór mocy 500 kW , napięcie 350 V). Urządzenie to przeznaczone jest do topienia i półciągłego odlewania miedzi i jej stopów we wlewki okrągłe i płaskie. Blok ILKA-16M2 składa się z dwóch pieców ILK-16M2 (pojemność użytkowa 16 ton, pobór mocy 1656 kW, napięcie 475 V), układu podgrzewanych zsypów przelewowych oraz mieszalnika ILKM-16M2 (pojemność użytkowa 16 ton, pobór mocy 500 kW , napięcie 350 V), przeznaczony do ciągłego topienia i odlewania wysokiej jakości miedzi beztlenowej na walcówkę.

DO główne zalety Indukcyjne piece kanałowe można sklasyfikować jako:

1. Minimalne straty (utlenianie) i parowanie metalu, ponieważ ogrzewanie odbywa się od dołu. Do najbardziej nagrzanej części wytopu, znajdującej się w kanałach, nie ma dostępu powietrza, a powierzchnia metalu w kąpieli ma stosunkowo niską temperaturę.

2. Niskie zużycie energii do topienia, przegrzewania i utrzymywania metalu. Piec kanałowy charakteryzuje się wysoką sprawnością elektryczną dzięki zastosowaniu zamkniętego obwodu magnetycznego.

Jednocześnie sprawność cieplna pieca jest również wysoka, ponieważ większość stopu znajduje się w kąpieli z grubą wyściółką termoizolacyjną.

2 Stosowanie procesów duplex do topienia w dwóch różnych jednostkach topienia jest wskazane przy pełnym wykorzystaniu zalet każdego pieca, takich jak energia, ciepło, wydajność, ekonomiczność itp. Na przykład podczas topienia w żeliwiaku wydajność podczas topienia sięga 60%, a podczas przegrzania tylko 5%. W piecu indukcyjnym wydajność podczas topienia jest niska, nie więcej niż 30%, a podczas przegrzania jest wysoka - około 60%, dlatego połączenie żeliwiaka z piecem indukcyjnym zapewnia wyraźną przewagę w wykorzystaniu energii cieplnej. Ponadto piece indukcyjne mogą wytwarzać metal o dokładniejszym składzie chemicznym i bardziej stabilnej temperaturze niż w piecach żeliwiakowych i elektrycznych piecach łukowych.

3. Jednorodność składu chemicznego metalu w kąpieli w wyniku cyrkulacji stopu pod wpływem sił elektrodynamicznych i cieplnych. Cyrkulacja pomaga również przyspieszyć proces topienia.

DO główne wady Do pieców indukcyjnych kanałowych zalicza się:

1. Trudne warunki pracy obudowy koryta – kamień denny. Trwałość tej wykładziny maleje wraz ze wzrostem temperatury topnienia, podczas topienia stopów zawierających składniki aktywne chemicznie (np. brąz zawierający cynę i ołów). W piecach tych trudno jest także stopić zanieczyszczony wsad niskiej jakości ze względu na zarastanie kanałów.

2. Konieczność ciągłego (nawet podczas długich przerw w pracy) przetrzymywania w piecu stosunkowo dużej ilości roztopionego metalu. Całkowite odwodnienie metalu prowadzi do gwałtownego ochłodzenia wykładziny kanału i jego pękania. Z tego powodu szybkie przejście z jednego gatunku stopionego stopu na inny jest również niemożliwe. W takim przypadku konieczne jest przeprowadzenie serii przetopów balastu. Stopniowe ładowanie nowego ładunku powoduje zmianę składu stopu z pierwotnego na wymagany.

3. Żużel na powierzchni wanny ma niską temperaturę. Utrudnia to przeprowadzenie niezbędnych operacji metalurgicznych pomiędzy metalem a żużlem. Z tego samego powodu, a także ze względu na małą cyrkulację stopu przy powierzchni, topienie wiórów i lekkiego złomu jest trudne.

2.2. Zasada działania indukcyjnego pieca kanałowego

Zasada działania indukcyjnego pieca kanałowego jest podobna do zasady działania transformatora mocy pracującego w trybie zwarciowym. Jednak parametry elektryczne kanałowego pieca elektrycznego i konwencjonalnego transformatora są zauważalnie różne. Wynika to z różnicy w ich konstrukcji. Konstrukcyjnie piec składa się (ryc. 2.1) z wyłożonej wanny 2, w której umieszczona jest prawie cała masa stopionego metalu 3, oraz jednostki indukcyjnej umieszczonej pod wanną.

Kąpiel łączy się z kanałem topienia 5, również wypełnionym stopionym materiałem. Stop w kanale i przyległym obszarze kąpieli tworzy zamknięty pierścień przewodzący.

Układ obwodu indukcyjno-magnetycznego nazywany jest transformatorem piecowym.

Ryż. 2.1. Budowa pieca kanałowego indukcyjnego szybowego

Jednostka indukcyjna łączy w sobie transformator pieca i kamień paleniskowy z kanałem.

Cewka jest uzwojeniem pierwotnym transformatora, a rolę uzwojenia wtórnego pełni roztopiony metal wypełniający kanał i znajdujący się w dolnej części wanny.

Prąd płynący w obwodzie wtórnym powoduje nagrzewanie wytopu, natomiast prawie cała energia jest uwalniana w kanale o małym przekroju (90–95% energii elektrycznej dostarczanej do pieca jest pochłaniane w kanale). Metal nagrzewa się w wyniku wymiany ciepła i masy pomiędzy kanałem a kąpielą.

Ruch metalu wynika z

głównie przez siły elektrodynamiczne powstające w kanale, a w mniejszym stopniu przez konwekcję związaną z przegrzaniem metalu w kanale w stosunku do kąpieli. Przegrzanie ogranicza się do pewnej dopuszczalnej wartości, która ogranicza dopuszczalną moc w kanale.

Zasada działania pieca kanałowego wymaga stale zamkniętego obwodu wtórnego. Dlatego dozwolone jest jedynie częściowe spuszczenie roztopionego metalu i dodatkowe załadowanie odpowiedniej ilości nowego wsadu. Wszystkie piece kanałowe pracują z wydajnością resztkową, która zwykle wynosi 20 - 50% pełnej wydajności pieca i zapewnia stałe wypełnienie kanału ciekłym metalem. Zamrażanie metalu w kanale nie jest dozwolone, podczas przestoju między stopieniami metal w kanale musi być utrzymywany w stanie stopionym.

Kanałowy piec indukcyjny różni się od transformatorów mocy:

1) uzwojenie wtórne jest połączone z obciążeniem i ma tylko jeden zwój N 2 o stosunkowo małej wysokości w porównaniu z wysokością uzwojenia pierwotnego z liczbą zwojów N 1 (ryc. 2.2);

2) zwój wtórny - kanał - znajduje się w stosunkowo dużej odległości od cewki indukcyjnej, ponieważ jest od niego oddzielony nie tylko izolacją elektryczną, ale także izolacją termiczną (szczelina powietrzna i podszewka). Pod tym względem strumienie rozproszenia magnetycznego cewki i kanału znacznie przekraczają strumienie rozproszenia uzwojenia pierwotnego i wtórnego konwencjonalnego transformatora mocy o tej samej mocy, dlatego wartości reaktancji rozproszenia pieca kanałowego indukcyjnego są wyższe niż te transformatora. To z kolei prowadzi do tego, że charakterystyka energetyczna pieca kanałowego indukcyjnego – sprawność elektryczna i współczynnik mocy – jest zauważalnie niższa niż konwencjonalnego transformatora.

R 2 ′ , X 2 ′

R1, X1

Ryż. 2.2. Schemat ideowy pieca kanałowego indukcyjnego

Podstawowe równania (równanie prądu i równania stanu elektrycznego) dla pieca kanałowego indukcyjnego są podobne do równań dla transformatora pracującego w trybie zwarciowym (brak napięcia

U 2):

ja i 1 = ja i 10 + (− ja i 2′ ) ;

U i 1 = (- E i 1 ) + R 1I i 1 + jX 1I i 1 ;

mi 2 ′ = R 2 ′ ja i 2 ′ + jX 2 ′ ja i 2 ′ .

Zastępczy schemat obwodu i wektora indukcyjnego pieca kanałowego pokazano na ryc. 2.3.

Ryż. 2.3. Schemat zastępczy i schemat wektorowy:

U 1 - napięcie na cewce; I 1 - prąd w cewce indukcyjnej; I 10 - prąd jałowy w cewce indukcyjnej; I 2 ′ - obniżony prąd w kanale pieca; E 1 - samoindukcja pola elektromagnetycznego (indukowana przez główny przepływ w uzwojeniu cewki indukcyjnej); E 2 ′ - Pole elektromagnetyczne wzajemnej indukcji (indukowane przez główny przepływ w kanale pieca); - parametry cewki; - parametry kanału

Intensywny ruch stopionego metalu z kanałów do kąpieli i w przeciwnym kierunku ma ogromne znaczenie, ponieważ prawie całe ciepło jest uwalniane w kanałach. W występowaniu cyrkulacji metalu konwekcja odgrywa pewną rolę, związaną z przegrzaniem metalu w kanałach, ale głównym czynnikiem jest

rom to elektrodynamiczne oddziaływanie prądu w kanale ze strumieniem upływu magnetycznego przechodzącym między kanałem a cewką indukcyjną (ryc. 2.4).

Ryż. 2.4. Schemat oddziaływania prądu kanałowego z polem magnetycznym

Siły elektrodynamiczne Fr skierowane są od cewki indukcyjnej do metalu w kanale K z osiowym kierunkiem gęstości prądu w kanale δ z. Utworzony

ciśnienie wynosi zero na wewnętrznej powierzchni kanału i maksymalne na jego zewnętrznej powierzchni. W rezultacie metal jest wtłaczany do kąpieli z ujścia kanału wzdłuż jego zewnętrznej ściany i jest zasysany do kanału wzdłuż jego wewnętrznej ściany (ryc. 2.5, b). Aby poprawić krążenie, ujścia kanału otrzymują zaokrąglony kształt, zapewniający minimalny opór hydrauliczny.

(ryc. 2.5, a; 2.6).

W przypadkach, gdy konieczne jest osłabienie krążenia (na przykład podczas topienia aluminium), ujścia wykonuje się bez rozszerzania, z dużym oporem hydraulicznym.

Jednokierunkowy ruch metalu przez kanał i wannę, zamiast cyrkulacji symetrycznej, pozwala na poprawę wymiany ciepła i masy, zmniejszenie przegrzania metalu w kanałach, a tym samym zwiększenie trwałości kamienia paleniskowego. Aby zapewnić taki ruch metalu, zaproponowano różne rozwiązania techniczne: kanały śrubowe z otworami otwierającymi się do wanny

różne wysokości, co znacznie poprawia konwekcję; kanały o zmiennym przekroju, w których występuje nie tylko składowa promieniowa (ściskająca), ale także osiowa sił elektrodynamicznego oddziaływania prądu w kanale z własnym polem magnetycznym; dodatkowy elektromagnes wytwarzający siłę elektrodynamiczną, która przesuwa metal w górę centralnego kanału podwójnej jednostki indukcyjnej.

Stosowanie kanałów śrubowych i kanałów o zmiennym przekroju w jednostkach jednokanałowych nie ma uzasadnienia. Zastosowanie dodatkowego elektromagnesu wiąże się z komplikacjami i wzrostem kosztów pieca, dlatego znalazło jedynie ograniczone zastosowanie. Zastosowanie kanałów z wylotami o zmiennym przekroju w jednostkach dwuindukcyjnych dało wynik pozytywny. W podwójnej jednostce o różnych kształtach otworu centralnego i bocznego określa się jednokierunkowy ruch metalu, który jest szczególnie intensywny przy braku przesunięcia fazowego między strumieniami magnetycznymi cewek. Takie jednostki są stosowane w praktyce i zapewniają podwojenie żywotności wykładziny.

2.3. Projektowanie pieców kanałowych indukcyjnych

Dzięki szerokiej gamie typów kanałowych pieców indukcyjnych główne elementy konstrukcyjne są wspólne dla wszystkich: wykładzina, transformator pieca, obudowa, jednostka wentylacyjna, mechanizm przechylny

(ryc. 2.7, 2.8).

Ryż. 2.7. Kanałowy piec indukcyjny do topienia stopów miedzi z trójfazową jednostką indukcyjną (typ wału):

1, 2 - podszewka; 3 – 5 – transformator piecowy; 6 - 8 – korpus; 9 – okładka; 10 – 11 – jednostka wentylacyjna; 12 – 13 – mechanizm uchylny

Ryż. 2.8. Piec indukcyjny kanałowy (typ bębnowy):

1- obudowa; 2 – mechanizm obrotowy; 3 – podszewka; 4 – jednostka indukcyjna; 5- chłodzenie powietrzem okładziny części kanałowej; 6 – doprowadzenie prądu i wody do cewek

Transformator piecowy

Konstrukcja transformatora pieca, którego elementami są obwód magnetyczny, cewka indukcyjna i kanał, jest określona przez konstrukcję pieca.

Głównymi elementami transformatora są obwód magnetyczny i

Piec z jedną jednostką indukcyjną posiada transformator jednofazowy z pancernym rdzeniem magnetycznym. Szeroko stosowane są również transformatory z rdzeniowymi rdzeniami magnetycznymi. Napięcie na uzwojenie pierwotne (cewkę) dostarczane jest z autotransformatora zasilającego o dużej liczbie stopni napięcia, co pozwala regulować moc pieca. Autotransformator włączany jest na napięcie liniowe sieci warsztatowej, zwykle bez baluna, ponieważ moc pieców jednofazowych jest stosunkowo niewielka.

Piec z podwójną indukcją (rys. 2.9) jest obciążeniem dwufazowym, podobnie jak piec z dwoma oddzielnymi jednofazowymi jednostkami indukcyjnymi. Cewki indukcyjne w układzie dwufazowym przyłącza się do sieci trójfazowej według obwodu otwartego trójkąta, jeśli nie powoduje to niedopuszczalnej asymetrii napięć, lub według obwodu Scotta, który zapewnia równomierne obciążenie trzech faz. Strukturalnie jednostka podwójna składa się z dwóch transformatorów prętowych.

Piec z trójfazową jednostką indukcyjną może mieć transformator trójfazowy lub trzy transformatory jednofazowe. Ten ostatni jest preferowany, pomimo dużej masy rdzenia magnetycznego, ponieważ zapewnia wygodniejszy montaż i demontaż, który należy wykonywać okresowo przy wymianie okładziny.

Ryż. 2.9. Typowe zunifikowane odłączane jednostki indukcyjne:

a – dla pieców ILK (moc dla wytopu miedzi wynosi 300 kW, dla wytopu mosiądzu – 350 kW, dla bloku podwójnego odpowiednio 600 i 700 kW); b – dla pieców IAK (moc 400 kW); c – dla pieców ICHKM (moc 500 kW – jednostka jednofazowa i 1000 kW – jednostka dwufazowa);

1 – obudowa; 2 – podszewka; 3 – kanał; 4 – obwód magnetyczny; 5 - cewka indukcyjna

Trójfazowe jednostki indukcyjne lub grupy jednostek jednofazowych, których liczba jest wielokrotnością trzech, pozwalają na równomierne obciążenie sieci zasilającej. Piece wielofazowe zasilane są poprzez autotransformatory regulacyjne.

Rdzeń magnetyczny transformatora pieca wykonany jest z blachy stalowej elektrotechnicznej, jarzmo jest zdejmowane w wyniku regularnego montażu i demontażu.

Kształt przekroju poprzecznego pręta przy małej mocy transformatora jest kwadratowy lub prostokątny, a przy znacznych mocach ma kształt krzyża lub schodkowy.

Cewka indukcyjna to cewka spiralna wykonana z drutu miedzianego. Zazwyczaj cewka indukcyjna ma okrągły przekrój poprzeczny. Jednakże w piecach z prostokątnym konturem kanału topiącego cewka indukcyjna może dopasowywać się do jego kształtu. Średnica cewki, uzyskana z obliczeń elektrycznych, określa wymiary znajdującego się w niej rdzenia.

Transformator piecowy pracuje w trudnych warunkach temperaturowych. Nagrzewa się nie tylko na skutek strat elektrycznych w miedzi i stali, jak w przypadku konwencjonalnego transformatora, ale także na skutek strat cieplnych przez wykładzinę kanału topienia. Dlatego zawsze stosuje się wymuszone chłodzenie transformatora pieca.

Cewka pieca kanałowego ma wymuszone chłodzenie powietrzem lub wodą. Cewka indukcyjna chłodzona powietrzem wykonana jest z prostokątnego drutu miedzianego o średniej gęstości prądu 2,5 - 4 A/mm2. Do chłodzenia wodą induktor wykonany z profilowanej rurki miedzianej, najlepiej nierównej, o roboczej grubości ścianki (od strony kanału) 10 - 15 mm; średnia gęstość prądu sięga 20 A/mm2. Cewka jest z reguły jednowarstwowa, w rzadkich przypadkach dwuwarstwowa. Ten ostatni jest znacznie bardziej złożony w konstrukcji i ma niższy współczynnik mocy.

Napięcie znamionowe na cewce nie przekracza 1000 V i najczęściej odpowiada standardowemu napięciu sieciowemu (220, 380 lub 500 V). Napięcie skrętu przy małej mocy jednostki indukcyjnej wynosi 7–10 V, a przy dużej mocy wzrasta do 13–20 V. Kształt zwojów cewki indukcyjnej jest zwykle okrągły, tylko w piecach do topienia aluminium, których kanały składają się prostych odcinków, a rdzeń jest zawsze prostokątny. Przekrój i zwoje cewki indukcyjnej są również prostokątne. Cewka jest izolowana taśmą zabezpieczającą, taśmą azbestową lub taśmą z włókna szklanego. Pomiędzy wzbudnikiem a rdzeniem znajduje się cylinder izolacyjny o grubości 5–10 mm wykonany z bakelitu lub włókna szklanego. Cylinder mocowany jest do rdzenia za pomocą wbijanych drewnianych klinów.

Gdy piec nie jest zasilany specjalnym regulowanym transformatorem mocy, zaczepy wykonuje się z kilku zewnętrznych zwojów cewki indukcyjnej. Przykładając napięcie zasilania do różnych zaczepów, można zmienić przekładnię transformatora pieca, a tym samym kontrolować ilość mocy uwalnianej w kanale.

Korpus pieca

Zazwyczaj korpus pieca składa się z ramy, obudowy wanny i obudowy jednostki indukcyjnej. Obudowa wanny do pieców o małej pojemności, a także do pieców bębnowych o dużej mocy, może być wykonana dość trwała i

sztywny, co pozwala na rezygnację z ramy. Konstrukcje obudowy i mocowania muszą być zaprojektowane tak, aby wytrzymywały obciążenia występujące podczas przechylania pieca, aby zapewnić niezbędną sztywność w pozycji przechylonej.

Rama wykonana jest z profilowanych belek stalowych. Czopy osi przechyłu spoczywają na łożyskach osadzonych na wspornikach zamontowanych na fundamencie. Obudowa wanny wykonana jest z blachy stalowej o grubości 6–15 mm i wyposażona jest w żebra usztywniające.

Obudowa jednostki indukcyjnej służy do połączenia kamienia paleniskowego i transformatora pieca w jeden element konstrukcyjny. Piece dwukomorowe nie posiadają osobnej obudowy na jednostkę indukcyjną, jest ona integralną częścią obudowy wanny. Obudowa jednostki indukcyjnej zakrywa cewkę indukcyjną, dlatego w celu ograniczenia strat prądów wirowych składa się z dwóch połówek, pomiędzy którymi znajduje się uszczelka izolacyjna. Wylewkę wykonuje się za pomocą śrub wyposażonych w tuleje izolacyjne i podkładki. W ten sam sposób obudowa jednostki indukcyjnej jest mocowana do obudowy wanny.

Obudowy jednostek indukcyjnych mogą być odlewane lub spawane i często posiadają żebra usztywniające. Jako materiały na osłony zaleca się stosowanie stopów niemagnetycznych. Piece dwukomorowe posiadają jedną wspólną obudowę dla wanny i jednostki indukcyjnej.

Jednostka wentylacyjna

W piecach o małej pojemności, które nie są wyposażone w chłodzenie wodne, urządzenie wentylacyjne służy do usuwania ciepła z wzbudnika i powierzchni otworu kamienia paleniska, który jest podgrzewany przez przewodność cieplną roztopionego metalu w blisko rozmieszczonych kanałach. Zastosowanie wzbudnicy chłodzonej wodą nie zwalnia z konieczności wietrzenia otworu kamienia paleniska, aby uniknąć przegrzania jego powierzchni. Chociaż nowoczesne wyjmowane jednostki indukcyjne mają nie tylko cewki chłodzone wodą, ale także chłodzone wodą obudowy i kamienne otwory paleniska (a

wstępnie schłodzony keson), Centrala wentylacyjna jest obowiązkowym elementem wyposażenia pieca kanałowego.

Wentylatory z silnikami napędowymi często montowane są na ramie pieca. W tym przypadku wentylator jest podłączony do skrzynki rozprowadzającej powietrze przez wentylowane otwory, czyli krótki sztywny kanał powietrzny. Masa centrali wentylacyjnej może być znaczna, co prowadzi do znacznego wzrostu obciążenia mechanizmu przechylania pieca. Dlatego stosuje się inny układ, w którym wentylatory instaluje się obok paleniska i łączy z nim elastycznymi wężami umożliwiającymi przechylenie. Zamiast elastycznych węży można zastosować kanał powietrzny składający się z dwóch sztywnych odcinków, połączonych przegubowo za pomocą złącza obrotowego na przedłużeniu osi pochylenia, co umożliwia również pochylenie pieca. Dzięki takiemu układowi obciążenie mechanizmu przechylania jest zmniejszone, ale konstrukcja kanałów powietrznych staje się bardziej skomplikowana, a przestrzeń wokół pieca jest zagracona.

Piekarniki z wymiennymi jednostkami indukcyjnymi są wyposażone w indywidualne wentylatory do chłodzenia każdej jednostki. Awaria wentylatora może prowadzić do awarii pieca. Dlatego centrala wentylacyjna musi posiadać wentylator zapasowy, gotowy do natychmiastowego uruchomienia i oddzielony od kanału powietrznego przepustnicą. Wyjątkiem są piekarniki z indywidualnymi wentylatorami na urządzeniach indukcyjnych. Wentylatory indywidualne charakteryzują się niewielkimi rozmiarami i wagą, a w przypadku awarii można je bardzo szybko wymienić, dzięki czemu nie ma konieczności instalowania na piecu wentylatorów rezerwowych.

Piekarniki z wymiennymi jednostkami indukcyjnymi są wyposażone w indywidualne wentylatory do chłodzenia każdej jednostki.

Mechanizm przechylania

Piece kanałowe o małej wydajności (do 150-200 kg) są zwykle wyposażone w ręczny mechanizm przechylający, którego oś pochylenia przebiega w pobliżu środka ciężkości pieca.

Duże piekarniki są wyposażone w hydraulicznie napędzane mechanizmy przechylające. Oś pochylenia znajduje się przy gnieździe spustowym.

Przechylanie pieców bębnowych odbywa się poprzez obrót wokół osi równoległej do osi wzdłużnej wanny. Gdy piec znajduje się w pozycji pionowej, otwór na baterię znajduje się powyżej poziomu ciekłego metalu, gdy piec jest włączony na rolkach, pojawia się pod lustrem wanny. Położenie otworu spustowego względem kadzi nie zmienia się podczas procesu spuszczania metalu, ponieważ otwór spustowy znajduje się w środku tarczy nośnej, na osi obrotu.

Każdy rodzaj mechanizmu przechylania musi umożliwiać spuszczenie całego metalu z pieca.

2.4. Wykładziny pieców kanałowych indukcyjnych

Wykładzina pieca kanałowego jest jednym z głównych i krytycznych elementów, od których zależy wiele wskaźników technicznych i ekonomicznych, produktywność i niezawodność jego działania. Istnieją różne wymagania dotyczące wyłożenia wanny pieca i jednostek indukcyjnych (kamień paleniskowy). Wyściółka wanny musi charakteryzować się dużą wytrzymałością i długą żywotnością, ponieważ koszt materiałów wyściółkowych jest wysoki, a czas potrzebny na jej wymianę i suszenie może wynosić kilka tygodni. Ponadto wykładzina wanny pieca musi posiadać dobre właściwości termoizolacyjne, aby zwiększyć sprawność cieplną pieca.

Materiały użyte do wyłożenia wanny muszą podczas wypalania mieć stałą objętość i minimalny współczynnik temperaturowy.

rozszerzalność (t.k.r.) po podgrzaniu, aby wyeliminować możliwość wystąpienia niebezpiecznych naprężeń termicznych i mechanicznych.

Warstwa ogniotrwała wykładziny wanny musi wytrzymywać duże obciążenia termiczne, chemiczne i mechaniczne. Materiały ogniotrwałe stosowane do tego celu muszą charakteryzować się dużą gęstością, ognioodpornością, odpornością na żużel, odpornością termiczną i dużą wytrzymałością mechaniczną.

Przy wysokiej jakości wymurówce przy użyciu odpowiednich materiałów ogniotrwałych trwałość kąpieli pieca do żeliwa do przetrzymywania na gorąco sięga dwóch lat, a do wytapiania stopów miedzi - do trzech lat.

Wyłożenie części kanałowej pieca (kamień dolny) pracuje w jeszcze trudniejszych warunkach niż wyłożenie wanny, gdyż pracuje pod wysokim ciśnieniem hydrostatycznym metalowej kolumny. Temperatura metalu w kanale jest wyższa niż w kąpieli piecowej. Ruch metalu pod wpływem strumienia magnetycznego prowadzi do szybkiego mechanicznego zużycia materiału ogniotrwałego w piecach do żeliwa i stopów miedzi. W kanałach pieców do wytapiania aluminium pola magnetyczne powodują nawarstwianie się tlenków glinu w określonej strefie i przyczyniają się do zarastania kanałów.

Grubość okładziny pieca kanałowego (kamienia paleniskowego) powinna być jak najmniejsza, aby nie pogarszać charakterystyki energetycznej pieca. Mała grubość czasami prowadzi do nadmiernego osłabienia wytrzymałości mechanicznej wykładziny i do dużych różnic temperatur na grubości wykładziny pomiędzy zewnętrzną i wewnętrzną ścianą kanału, co powoduje powstawanie pęknięć. Temperatura wewnętrznych ścian kanału odpowiada temperaturze przegrzanego metalu, a zewnętrzne ściany są chłodzone przez chłodzony wodą cylinder lub strumień zimnego powietrza.

Jedną z głównych przyczyn uszkodzeń wykładziny jest przenikanie stopionego metalu z dolnego kanału kamiennego na wzbudnik i obudowę przez pęknięcia w okładzinie. Dodatkowym czynnikiem powstawania pęknięć jest impregnacja ścian kanałów tlenkami metali lub żużli, co powoduje dodatkowe naprężenia. Do wyłożenia kamienia dennego stosowane są najlepsze materiały ogniotrwałe i najnowocześniejsza technologia.

Materiały ogniotrwałe stosowane do wyłożenia pieców elektrycznych do topienia, ze względu na charakter chemiczny, dzielą się na kwaśne i zasadowe

i neutralny.

DO Kwaśne materiały ogniotrwałe obejmują materiały wypełnione krzemionką

masy o dużej zawartości tlenku krzemu (97 - 99% SiO2), diny, a także szamot zawierający tlenek krzemu niezwiązany z tlenkiem glinu (Al2 O3< 27 % ).

DO Podstawowymi materiałami są materiały ogniotrwałe składające się głównie z tlenków magnezu lub wapnia (materiały ogniotrwałe magnezyt, magnezyt-chromit, peryklaza-spinel, peryklaza i dolomit).

DO Do materiałów ogniotrwałych neutralnych zalicza się te materiały ogniotrwałe, które charakteryzują się przeważającą zawartością amfoterycznych tlenków glinu, tlenku cyrkonu i chromu (materiały ogniotrwałe korund, mulit, chromit, cyrkon i bakor).

W W wymurówce indukcyjnych pieców kanałowych materiały ogniotrwałe muszą przede wszystkim mieć odporność ogniową przekraczającą temperaturę stopionego metalu, ponieważ w temperaturach zbliżających się do temperatury ogniotrwałej materiały te zaczynają mięknąć i tracić wytrzymałość strukturalną. Jakość materiałów ogniotrwałych ocenia się również na podstawie ich zdolności do wytrzymywania obciążeń w wysokich temperaturach.

Wykładzina ogniotrwała ulega najczęściej zniszczeniu w wyniku interakcji chemicznej z żużlem i metalem topionym w piecu. Stopień jego zniszczenia zależy od składu chemicznego metalu działającego na okładzinę, jego temperatury, a także od składu chemicznego okładziny i jej porowatości.

Większość materiałów ogniotrwałych pod wpływem wysokich temperatur zmniejsza swoją objętość w wyniku dodatkowego spiekania i zagęszczania. Niektóre materiały ogniotrwałe (kwarcyt, krzemionka itp.) zwiększają swoją objętość. Nadmierne zmiany objętości mogą powodować pękanie, pęcznienie, a nawet uszkodzenie wykładziny, dlatego materiały ogniotrwałe muszą mieć stałą objętość w temperaturach roboczych.

Zmiany temperatury podczas nagrzewania, a zwłaszcza chłodzenia pieców, powodują pękanie materiału ogniotrwałego na skutek jego niewystarczającej wytrzymałości cieplnej, co jest jednym z najważniejszych czynników decydujących o trwałości użytkowej wyłożenia pieców indukcyjnych.

W W praktyce rzadko spotyka się izolowane oddziaływanie tylko jednego z wymienionych czynników niszczących.

W Obecnie nie ma materiałów ogniotrwałych, które łączyłyby w sobie wszystkie właściwości użytkowe niezbędne do zapewnienia zrównoważonej eksploatacji wykładzin w piecach do topienia indukcyjnego. Każdy rodzaj materiału ogniotrwałego charakteryzuje się swoimi nieodłącznymi właściwościami, na podstawie których określa się obszar jego racjonalnego wykorzystania.

Dla prawidłowego doboru i efektywnego wykorzystania materiału ogniotrwałego w konkretnych piecach konieczna jest szczegółowa znajomość z jednej strony wszystkich najważniejszych właściwości materiału, z drugiej zaś warunków eksploatacji wymurówki.

Zgodnie z klasyfikacją wszystkie produkty ogniotrwałe są dalej dzielone według następujących kryteriów:

1) według stopnia odporności ogniowej - na ognioodporny (od 1580 do 1770°C), wysoce ogniotrwałego (od 1770 do 2000°C) i najwyżej ogniotrwałego (powyżej

2000°C);

2) pod względem kształtu, rozmiaru - w przypadku zwykłych cegieł „prostych” i „klinowych” produkty kształtowe proste, złożone, szczególnie złożone, wielkoblokowe i monolityczne betony ogniotrwałe, które są również niepalnymi materiałami ogniotrwałymi;

3) metodą wytwarzania – dla wyrobów otrzymywanych metodą formowania plastycznego (prasowania), prasowania półsuchego, zagęszczania ze sproszkowanych mas nieplastycznych suchych i półsuchych, odlewania z masy plastycznej

ra i topi się, wibruje z betonu ogniotrwałego, piłuje ze stopionych bloków i skał;

4) w zależności od charakteru obróbki cieplnej – niewypalane, wypalane i odlewane w stanie stopionym;

5) ze względu na swoją porowatość (gęstość) - szczególnie gęste, spiekane

porowatość mniejsza niż 3%, duża gęstość o porowatości 3 - 10%, gęsta o porowatości 10 - 20%, zwykła o porowatości 20 - 30%, lekka, termoizolacyjna o porowatości 45 - 85%.

2.5. Cechy pieców kanałowych do topienia różnych metali

Piece do wytopu miedzi i jej stopów

Temperatura odlewania miedzi wynosi 1230 o C, aby przegrzanie metalu nie spowodowało znacznego skrócenia żywotności kamienia paleniskowego, moc właściwa

Gęstość w kanałach nie powinna przekraczać 50 10 6 W/m 3 .

W przypadku mosiądzu temperatura odlewania wynosi około 1050 o C, a moc właściwa w kanałach nie przekracza (50 - 60) 10 6 W/m 3. Z większym

gęstości mocy następuje tzw. pulsacja cynkowa, która polega na przerywaniu prądu w kanałach. Cynk, którego temperatura topnienia jest niższa niż temperatura topnienia mosiądzu, wrze w kanałach podczas topienia mosiądzu. Jego opary unoszą się w postaci pęcherzyków do ujścia kanałów, gdzie w kontakcie z zimniejszym metalem ulegają kondensacji. Obecność pęcherzyków prowadzi do zwężenia przekroju kanału, a w konsekwencji do wzrostu w nim gęstości prądu i wzrostu sił elektrodynamicznego ściskania metalu w kanale przez własne pole magnetyczne aktualny. Przy określonej mocy wyższej niż wskazana następuje intensywne wrzenie cynku, znacznie zmniejsza się przekrój roboczy, ciśnienie elektrodynamiczne przekracza ciśnienie hydrostatyczne metalowej kolumny nad kanałem, w wyniku czego metal zostaje zaciśnięty i prąd zatrzymuje się . Po zaniku prądu siły elektrodynamiczne zanikają, pęcherzyki unoszą się, po czym przepływ prądu zostaje wznowiony, przerwy w prądzie występują 2 - 3 razy na sekundę, zakłócając normalną pracę pieca.

Przy określonej mocy mniejszej niż określona rozpoczyna się pulsacja cynku

Dzieje się tak po podgrzaniu całej kąpieli do temperatury około 1000 o C i jest to sygnał, że mosiądz jest gotowy do odlewu.

Do wytopu miedzi i jej stopów stosuje się piece szybowe, a przy załadunku większym niż 3 tony piece bębnowe i mieszalniki. Współczynnik mocy do wytapiania miedzi wynosi około 0,5; przy topieniu brązów i mosiądzów – 0,7; przy topieniu stopów miedzi i niklu - 0,8.

Piece do topienia aluminium i jego stopów

Cechy pieców kanałowych do topienia aluminium i jego stopów (ryc. 2.10, 2.11) są związane z łatwym utlenianiem aluminium i innymi właściwościami

właściwości metalu i jego tlenku. Aluminium ma temperaturę topnienia 658 o C,

wylewanie w temperaturze około 730 o C. Mała gęstość ciekłego aluminium powoduje, że intensywna cyrkulacja roztopionego materiału jest niepożądana, gdyż wtrącenia niemetaliczne przedostające się na głębokość kąpieli unoszą się bardzo powoli.

Ryż. 2.10. Widok ogólny indukcyjnego pieca elektrycznego IA-0,5 do topienia aluminium i jego stopów

(pojemność użytkowa piekarnika 500 kg, pojemność resztkowa 250 kg, moc piekarnika 125 kW):

1 – pokrywa z mechanizmem podnoszącym; 2 – obudowa górna; 3 – obudowa dolna; 4 – obwód magnetyczny; 5 – instalacja wentylatora; 6 - tłok; 7 – łożyska; 8 – zaopatrzenie w wodę; 9 – cewka indukcyjna; 10 – podszewka

Roztopione aluminium w piecu pokrywane jest warstwą stałego tlenku, który dzięki napięciu powierzchniowemu aluminium utrzymuje się na jego powierzchni, chroniąc metal przed dalszym utlenianiem. Jeśli jednak ciągła folia zostanie przerwana, wówczas jej fragmenty opadają i opadają na dno wanny, wpadając do kanałów. Tlenek glinu jest chemicznie aktywny, a fragmenty folii na skutek interakcji chemicznych przyczepiają się do ścianek kanałów, zmniejszając ich przekrój poprzeczny. Podczas pracy kanały „zarastają” i należy je okresowo czyścić.

Ryż. 2.11. Zamienne jednostki indukcyjne do topienia aluminium

Z kanały prostokątne: a – z dostępem do kanałów pionowych i poziomych;

B - z dostępem do kanałów pionowych

Te właściwości aluminium i jego tlenku zmuszają je do pracy z niską gęstością mocy w kanałach. W tym przypadku zmniejsza się przegrzanie metalu w kanałach, a temperatura na powierzchni utrzymuje się na minimalnym poziomie, co osłabia utlenianie, którego szybkość wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.

Przy niskiej mocy właściwej zmniejsza się cyrkulacja metalu, co pomaga zachować warstwę tlenkową i zmniejszyć liczbę wtrąceń niemetalicznych.

Niemożliwe jest zapewnienie bezpieczeństwa warstwy tlenkowej, ponieważ ulega ona zniszczeniu podczas ładowania ładunku. W okresie topienia pękanie folii następuje głównie na skutek cyrkulacji metalu. Dlatego w piecach do topienia aluminium podejmuje się działania mające na celu jego osłabienie, szczególnie w górnej części wanny: zmniejsza się moc właściwa w kanałach, często stosuje się poziomy układ kanałów, a gdy są one ułożone pionowo, zwiększa się głębokość kąpieli, przejście z kanału do kąpieli odbywa się pod kątem prostym, co zwiększa opór hydrauliczny ujścia kanału. Poziomy układ kanałów ma również tę zaletę, że utrudnia przedostawanie się fragmentów folii do kanałów, ale nie eliminuje tego całkowicie, ponieważ fragmenty mogą być przenoszone do kanałów w wyniku cyrkulacji metalu.

Kanały pieców do topienia aluminium składają się z prostych odcinków, co ułatwia ich czyszczenie.

Przerost kanału wpływa na tryb elektryczny, gdy jego rozmiar staje się w przybliżeniu równy głębokości wnikania prądu w metal, która dla stopionego aluminium przy częstotliwości 50 Hz wynosi 3,5 cm, dlatego w celu rzadszego czyszczenia kanałów , przyjmuje się promieniowy rozmiar kanału 6–10 cm. W przypadku przekroju poziomego, który jest szczególnie trudny do czyszczenia, przyjmuje się promieniowy rozmiar kanału tego odcinka na około (1,3 - 1,5) d2. Sekcje pionowe są czyszczone mniej więcej raz na zmianę,

poziomo - raz dziennie.

Oprócz stosowania pieców o innych typach konstrukcji stosuje się piece dwukomorowe. Może być jednofazowy z dwoma kanałami łączącymi wanny lub trójfazowy z czterema kanałami. W ścianach wanien wzdłuż osi kanałów wykonuje się otwory do czyszczenia kanałów, zamykane glinianymi zatyczkami. Czyszczenie odbywa się po spuszczeniu metalu.

Ze względu na duży przekrój kanałów współczynnik mocy jest niski i wynosi 0,3 - 0,4.

Piece do wytopu cynku

W piecach kanałowych topi się cynk katodowy o wysokiej czystości, który nie wymaga rafinacji. Roztopiony cynk, charakteryzujący się dużą płynnością, łączy się z materiałami okładzinowymi. Ponieważ proces impregnacji okładziny cynkiem przyspiesza wraz ze wzrostem ciśnienia hydrostatycznego metalu, piece do wytopu cynku posiadają prostokątną wannę o małej głębokości oraz jednostki indukcyjne z poziomymi kanałami

(ryc. 2.12) ..

Ryż. 2.12. Indukcyjny piec kanałowy typu ITs-40 o pojemności 40 ton do wytapiania cynku:

1 - komora topienia; 2 – komora dozująca; 3 – jednostka indukcyjna; 4 – rolkowy przenośnik załadowczy

Wanna podzielona jest na komory topienia i zalewania wewnętrzną przegrodą, w której dolnej części znajduje się okno. Czysty metal przepływa przez okno do komory odlewniczej, zanieczyszczenia i zanieczyszczenia znajdujące się przy powierzchni pozostają w komorze topienia. Piece wyposażone są w urządzenia załadowczo-odlewnicze i pracują w trybie ciągłym: cynk katodowy ładowany jest do komory topienia przez otwór w sklepieniu, a przetopiony metal wlewany jest do form. Wylewanie można przeprowadzić poprzez nabieranie metalu kadzią, wypuszczenie go przez zawór lub wypompowanie za pomocą pompy. Urządzenia do załadunku i rozładunku zostały zaprojektowane tak, aby zapobiec przedostawaniu się oparów cynku do warsztatu i są wyposażone w wydajną wentylację wyciągową.

Piece wykorzystujące wyjmowane jednostki indukcyjne są wykonane jako wahadłowe, natomiast te z jednostkami niewymiennymi są stacjonarne. Pochylenie służy do wymiany jednostki indukcyjnej bez spuszczania metalu.

Współczynnik mocy pieców cynkowych wynosi 0,5 - 0,6.

Piece do topienia żelaza

Piece kanałowe służą do topienia żelaza jako mieszalniki w procesie duplex z piecami żeliwnymi, łukowymi i tyglowymi indukcyjnymi, umożliwiającymi podwyższanie temperatury, tworzenie stopu i jednorodność żelaza przed odlewaniem. Współczynnik mocy pieców do topienia żeliwa wynosi 0,6 - 0,8.

Piece o pojemności do 16 ton to piece szybowe z jednym lub dwoma członami wymiennymi, piece o większej pojemności to piece szybowe i bębnowe, w których liczba zespołów wymiennych wynosi od jednego do czterech.

Do obsługi przenośników odlewniczych służą specjalne kanałowe mieszalniki dozujące. Dozowanie dozowanej porcji z takiego mieszalnika odbywa się albo poprzez przechylenie pieca, albo poprzez wyparcie metalu poprzez wprowadzenie sprężonego gazu do szczelnego pieca.

Mieszalniki kanałowe do żeliwa posiadają syfonowe systemy napełniania i śmietanę metaliczną; Kanały wypełniające i wylotowe wychodzą do wanny w pobliżu jej dna, poniżej powierzchni stopu. Dzięki temu metal nie jest zanieczyszczony żużlem. Wylewanie i spuszczanie metalu może zachodzić jednocześnie.

2.6. Eksploatacja pieców indukcyjnych kanałowych

Wsad pieców kanałowych składa się z czystych surowców, odpadów produkcyjnych i stopów (stopów pośrednich). Do pieca ładowane są najpierw składniki ogniotrwałe wsadu, następnie te, które stanowią większość stopu, a na końcu składniki niskotopliwe. Podczas procesu topienia mieszanina

należy okresowo spęczać, aby uniknąć zespawania się kawałków i powstania mostka na roztopionym metalu.

Podczas topienia aluminium i jego stopów materiały wsadowe należy oczyścić z zanieczyszczeń niemetalicznych, ponieważ ze względu na małą gęstość aluminium są one z dużym trudem usuwane ze stopu. Ponieważ utajone ciepło topienia aluminium jest wysokie, gdy do pieca zostanie załadowana duża ilość wsadu, metal może stwardnieć w kanałach; dlatego ładunek jest ładowany w małych partiach. Na początku topienia napięcie na cewce należy zmniejszyć; W miarę gromadzenia się ciekłego metalu napięcie wzrasta, dzięki czemu kąpiel pozostaje spokojna, a warstwa tlenku na jej powierzchni nie pęka.

Podczas chwilowych postojów piec kanałowy przechodzi w tryb jałowy, gdy pozostaje w nim tylko taka ilość metalu, która zapewnia wypełnienie kanałów i zachowanie zamkniętego pierścienia metalu w każdym z nich. Ta pozostałość metalu jest utrzymywana w stanie ciekłym. Moc w tym trybie wynosi 10–15% mocy znamionowej pieca.

Kiedy piec jest zatrzymany na dłuższy czas, cały metal z niego musi zostać spuszczony, ponieważ podczas krzepnięcia i późniejszego chłodzenia pęka w kanałach z powodu kompresji, po czym uruchomienie pieca staje się niemożliwe. Aby uruchomić pusty piec, wlewa się do niego roztopiony metal, a kamień wannowy i paleniskowy należy podgrzać do temperatury zbliżonej do temperatury wytopu, aby uniknąć pękania okładziny i zestalania się metalu w kanałach. Nagrzewanie wykładziny jest procesem długotrwałym, gdyż jego prędkość nie powinna przekraczać kilku stopni na godzinę.

Przejście na nowy skład stopu jest możliwe tylko wtedy, gdy wykładzina jest odpowiednia dla nowego stopu pod względem charakterystyki temperaturowej i właściwości chemicznych. Stary stop jest całkowicie spuszczany z pieca i wlewany jest do niego nowy. Jeżeli poprzedni stop nie zawierał składników niedozwolonych dla nowego stopu, to odpowiedni metal można uzyskać już podczas pierwszego wytopu. Jeżeli takie składniki występowały, konieczne jest przeprowadzenie kilku wytopów przejściowych, po każdym z nich zmniejsza się zawartość niepożądanych składników pozostających w kanałach i na ściankach wanny podczas spuszczania metalu.

Do normalnej pracy pieca kanałowego z wymiennymi jednostkami indukcyjnymi konieczne jest posiadanie w rezerwie kompletnego zestawu podgrzewanych jednostek, gotowego do natychmiastowej wymiany. Wymiana odbywa się na gorącym piecu z czasowym wyłączeniem chłodzenia wymienianej jednostki. Dlatego wszelkie czynności związane z wymianą należy przeprowadzać szybko, aby czas przerwy w dostawie wody chłodzącej i powietrza nie przekraczał 10 - 15 minut, w przeciwnym razie izolacja elektryczna zostanie zniszczona.

Stan wykładziny wanny podczas pracy jest monitorowany wizualnie. Monitorowanie kanałów niedostępnych do kontroli odbywa się metodą pośrednią, rejestrując rezystancję czynną i bierną każdej cewki indukcyjnej, wyznaczaną na podstawie odczytów kilowatomierza i fazomierza. Aktywny opór jest, w pierwszym przybliżeniu, odwrotnie proporcjonalny do

opiera się na polu przekroju poprzecznego kanału, a reaktywny jest proporcjonalny do odległości kanału od cewki indukcyjnej. Dlatego przy równomiernym rozszerzaniu się (erozji) kanału rezystancje czynne i reaktywne zmniejszają się, a przy równomiernym zarastaniu kanału rosną; przy przesunięciu kanału w stronę cewki reaktancja maleje, a przy przesunięciu w stronę obudowy wzrasta. Na podstawie danych pomiarowych konstruowane są diagramy i wykresy zmian rezystancji, które pozwalają ocenić zużycie wykładziny kanału. Stan wykładziny pieca kanałowego ocenia się także na podstawie temperatury obudowy, która jest regularnie mierzona w wielu punktach kontrolnych. Lokalny wzrost temperatury obudowy lub wzrost temperatury wody w którymkolwiek odgałęzieniu układu chłodzenia wskazuje na początek zniszczenia okładziny.

Wykładzina pieców elektrycznych kanałowych indukcyjnych pełni jednocześnie funkcję izolacji elektrycznej i termicznej. Jednakże po zwilżeniu (zimny piec) lub nasyceniu materiałami przewodzącymi prąd elektryczny (ze stopu lub środowiska gazowego) opór elektryczny wykładziny gwałtownie spada. Stwarza to ryzyko porażenia prądem.

Z powodu awarii może nastąpić kontakt elektryczny pomiędzy częściami pod napięciem a innymi metalowymi częściami pieca elektrycznego; w rezultacie elementy montażowe, takie jak rama, z którymi personel ma kontakt podczas pracy, mogą znaleźć się pod napięciem.

Podczas obsługi pieców elektrycznych, urządzeń i sprzętu elektrycznego wchodzącego w skład instalacji (panele sterujące, transformatory itp.) stosuje się konwencjonalne środki ochrony przed porażeniem prądem: uziemienie części metalowych (ramy pieców, platformy itp.), środki izolacyjne ochronne ( rękawice, uchwyty, stojaki, platformy i inne), zamki uniemożliwiające otwarcie drzwi do czasu wyłączenia instalacji itp.

Źródłem zagrożenia wybuchem są elementy chłodzone wodą (krystalizatory, wzbudniki, obudowy i inne elementy pieców elektrycznych). W przypadku awarii ich szczelność zostaje zerwana i woda przedostaje się do przestrzeni roboczej pieca; pod wpływem wysokiej temperatury woda intensywnie odparowuje, a w hermetycznie zamkniętym piekarniku na skutek zwiększonego ciśnienia może nastąpić eksplozja; w niektórych przypadkach woda rozkłada się, a gdy powietrze dostanie się do piekarnika, może powstać mieszanina wybuchowa. Do takich wypadków dochodzi podczas wyżarzania wykładziny w piecach do topienia indukcyjnego.

Wybuch może nastąpić na skutek nagromadzenia się w piecu substancji łatwopalnych (sód, magnez itp.) powstałych w procesie technologicznym, a także na skutek mokrego wsadu. Źródłem wybuchu mogą być wady elementów pieca elektrycznego.

Podczas pracy pieca należy stale monitorować nieprzerwany dopływ wody i powietrza chłodzącego oraz ich temperaturę na wylocie z układów chłodniczych. Gdy ciśnienie wody lub powietrza spada, włączają się odpowiednie przekaźniki, wyłączane jest zasilanie uszkodzonej jednostki indukcyjnej i włączane są sygnały świetlne i dźwiękowe. W przypadku spadku ciśnienia w sieci wodociągowej piec przełączany jest na chłodzenie rezerwowe z wodociągu pożarowego lub zbiornika awaryjnego, który zapewnia

Grawitacyjne dostarczanie wody do układów chłodzenia pieca na czas 0,5 – 1 godziny. Zatrzymanie nieprzerwanego dopływu wody chłodzącej i powietrza prowadzi do sytuacji awaryjnej: stopienie uzwojenia cewki.

Zatrzymanie dopływu wody do chłodzonych wodą płaszczy krystalizatorów powoduje, że metal wlewany ze skrzynki rozdzielczej do krystalizatora krzepnie w krystalizatorze, co prowadzi do awarii krystalizatora i zakłócenia procesu technologicznego.

W przypadku odcięcia zasilania metal w piecu może zamarznąć, co jest poważnym wypadkiem. Dlatego pożądane jest zapewnienie redundancji w układach zasilania pieców kanałowych. Zasilanie rezerwowe musi być wystarczające do utrzymania metalu w piecu w stanie stopionym.

Naruszenie wykładziny pieca (niewykryte wizualnie ani za pomocą instrumentów) prowadzi do tego, że metal z wanny lub części kanałowej pieca przedostaje się na transformator pieca, co może prowadzić do awarii transformatora pieca i sytuacji wybuchowej.

Bezpieczeństwo wybuchowe zapewniane jest poprzez rzetelne monitorowanie przebiegu procesu, sygnalizację naruszeń reżimu, natychmiastowe usuwanie usterek oraz instruktaż personelu.

2.7. Lokalizacja urządzeń odlewniczych

Instalacja pieca obejmuje sam piec kanałowy z mechanizmem uchylnym oraz szereg elementów wyposażenia niezbędnych do zapewnienia jego normalnej pracy.

Piece o stosunkowo małej mocy zasilane są z szyn niskiego napięcia warsztatowej podstacji obniżającej. Jeśli jest kilka pieców, są one rozdzielone między fazy, aby sieć trójfazowa była obciążona możliwie równomiernie. Czasami autotransformator do regulacji napięcia może być dostarczony samodzielnie dla kilku pieców, w tym przypadku obwód przełączający powinien umożliwiać szybkie włączenie go do obwodu dowolnego pieca. Jest to możliwe na przykład przy topieniu mosiądzu i cynku w odlewniach o stałym rytmie pracy, gdy może zaistnieć konieczność obniżenia napięcia przy pierwszym uruchomieniu pieca po wymianie jednostki indukcyjnej lub podczas okazjonalnych przestojów w celu utrzymania metalu w stanie piec w stanie nagrzanym.

Piece o mocy powyżej 1000 kW zasilane są najczęściej z sieci 6 (10) kV poprzez indywidualne transformatory obniżające moc, wyposażone w wbudowane przełączniki stopniowe napięcia.

Bateria kondensatorów kompensacyjnych z reguły jest częścią instalacji pieca, ale piec o małej mocy i stosunkowo wysokim współczynniku mocy (0,8 lub wyższym) może go nie posiadać. Ele-

Elementami każdej instalacji pieca są urządzenia zasilające, zabezpieczające, alarmowe, pomiarowe i przełączające.

Lokalizacja wyposażenia instalacyjnego pieca może być inna (ryc. 2.13). Decyduje o tym głównie wygoda transportu ciekłego metalu, zwłaszcza jeśli piec kanałowy współpracuje z innymi piecami do topienia i odlewniami.

Ryż. 2.13. Lokalizacja wyposażenia kanałowego pieca indukcyjnego ILK-1.6

Znak, w którym instalowany jest piec, jest wybierany na podstawie wygody ładowania lub zalewania i opróżniania metalu, a także instalowania i wymiany jednostek indukcyjnych. Z reguły piece o małej wydajności instalowane są na poziomie podłogi warsztatu, piece uchylne o średniej i dużej wydajności - na podwyższonej platformie roboczej, duże piece bębnowe z platformami do obsługi - również na poziomie podłogi. Opis rodzajów wanien indukcyjnych pieców kanałowych podano w rozdziale 3.3.

Bateria kondensatorów znajduje się w pobliżu pieca, zwykle pod platformą roboczą lub w piwnicy, w pomieszczeniu z wymuszoną wentylacją, ponieważ kondensatory 50 Hz są chłodzone powietrzem. Po otwarciu drzwi pomieszczenia skraplacza urządzenie zostaje wyłączone przez blokadę bezpieczeństwa. Pod platformą roboczą zainstalowano także autotransformator i zespół ciśnieniowy oleju do hydraulicznego napędu mechanizmu przechylania.

Przy zasilaniu pieca z osobnego transformatora zasilającego, jego ogniwo powinno być umieszczone jak najbliżej pieca, aby ograniczyć straty w zasilaniu prądowym.

W pobliżu pieców należy wyposażyć stanowisko do prac okładzinowych, suszenia i kalcynacji jednostek indukcyjnych.

Przykładowo na rys. 2.13 przedstawiono hutę z piecem kanałowym o pojemności 1,6 tony do wytapiania stopów miedzi. Ogniwo transformatorowe 6, w którym mieści się transformator 1000 kV A z aparaturą łączeniową i zabezpieczeniem wysokiego napięcia, pokazano liniami przerywanymi, ponieważ może być zlokalizowane w innym miejscu. Na platformie roboczej 7 znajduje się panel sterowania 4, na którego panelu przednim znajdują się przyrządy pomiarowe, lampki sygnalizacyjne, przyciski do włączania i wyłączania ogrzewania oraz sterujące przełączaniem stopni napięcia. Nachylenie pieca 8 sterowane jest za pomocą pilota 9, zainstalowanego w miejscu dogodnym do monitorowania odprowadzania metalu. Poziom platformy roboczej umożliwia wygodne wprowadzenie kadzi pod króciec spustowy pieca. Platforma 7 uchylna wraz z piecem zamyka wycięcie w głównej platformie roboczej i umożliwia swobodny obrót pieca wokół osi pochylenia. Pod platformą roboczą zainstalowano panel zasilania 1 z wyposażeniem elektrycznym i hydraulicznym mechanizmem przechylania pieca 2; Zamontowano tu także zasilacz 3, połączony z piecem giętkimi kablami. Pod platformą roboczą znajduje się również bateria kondensatorów i zespół ciśnieniowy oleju.

3. OBLICZENIA ELEKTRYCZNE PIECA INDUKCYJNEGO

Istnieją dwie główne metody obliczania pieców indukcyjnych kanałowych. Jedna z nich opiera się na teorii absorpcji fal elektromagnetycznych w metalu. Metoda ta została zaproponowana przez A.M. Weinberga i opisana w monografii „Induction Channel Furnaces”. Druga metoda opiera się na teorii transformatora pracującego w trybie zwarciowym. Jednym z autorów tej metody jest S.A. Fardman i I.F. Kolobnev. Metoda ta znalazła szerokie zastosowanie jako metoda inżynieryjna do obliczania indukcyjnych pieców kanałowych

W rozdziale tym przedstawiono sekwencję obliczeń elektrotechnicznych z elementami obliczeń dla pieca indukcyjno-kanałowego oraz przykładami obliczeń dla poszczególnych etapów.

Pokazano schemat obliczeń inżynierskich dla indukcyjnego pieca kanałowego

	WYBÓR FORMY			ORYGINALNY	STOPIEŃ
	PIEKARNIK. OBLICZANIE PRZYDATNYCH			ODNIESIENIE	WYDAJNOŚĆ
	I OPRÓŻNIONY POJEMNIK
	OBLICZANIE ENERGII CIEPLNEJ				OBLICZANIE MOCY PIECA
		TYP I OBLICZENIA			OKREŚLANIE ILOŚCI
	POPRZECZNY				JEDNOSTKI INDUKCYJNE I
					LICZBA FAZY PIECA
	TRANSFORMATOR
					WYBÓR TYPU PIEKARNIKA ELEKTRYCZNEGO
					TRANSFORMATOR.
		TOKA,		WYBÓR NAPIĘCIA DWŁÓKNIKA
	GEOMETRYCZNE
	ROZMIARY
	I LICZBA ZWROTÓW				OBLICZENIA GEOMETRYCZNE
	I INDUKTOR.
					WYMIARY I PRZEWÓD PRĄDOWY
	GEOMETRYCZNE				CZĘŚCI INDUKCYJNE
	ROZMIARY
	RDZEŃ MAGNETYCZNY
					OBLICZENIA ELEKTRYCZNE
					PARAMETRY PIEKARNIKA
	KOREKTA OBLICZEŃ
					OBLICZANIE MOCY
					AKUMULATOR KONDENSATORA,
				WYMAGANE DO PROMOCJI
		OBLICZENIA CHŁODZENIA			cosϕ
			INDUKTOR
	OBLICZENIA TERMICZNE PIECA

Z reguły jako dane początkowe do obliczeń przyjmuje się:

Charakterystyka topionego metalu lub stopu:

temperatura topnienia i odlewania;

gęstość w stanie stałym i stopionym;

zawartość ciepła lub entalpia stopu w temperaturze odlewania (zależność entalpii od temperatury pokazano na rys. 3.1) lub pojemność cieplna i utajone ciepło topnienia;

rezystywność w stanie stałym i stopionym (w zależności od

Zależność rezystancji od temperatury pokazano na rys. 3.2);

Poślubić

- charakterystyka pieca:

cel pieca;

pojemność piekarnika;

wydajność pieca;

czas topienia oraz czas ładowania i odlewania;

- charakterystyka zasilania:

częstotliwość sieci;

napięcie sieciowe lub napięcie uzwojenia wtórnego transformatora pieca elektrycznego zasilającego piec.

3.1. Określenie pojemności piekarnika

Całkowita pojemność pieca G składa się z pojemności użytkowej (odwodnionej) G p i pojemności resztkowej (pojemności bagiennej) G b

gdzie k b jest współczynnikiem uwzględniającym pojemność resztkową (masę bagna). Ten

przyjmuje się współczynnik równy 0,2 – 0,5; przy mniejszych wartościach dla pieców o pojemności większej niż 1 tona i większych wartościach dla pieców o pojemności mniejszej niż 1 tona.

Pojemność użytkowa (pojemność odpływowa)

G p =

gdzie A p jest dzienną wydajnością pieca w tonach (t/dzień); m p - liczba pływań dziennie.

Liczba pływań dziennie

	m p =

gdzie τ 1 to czas topienia i ogrzewania ciekłego metalu w godzinach, τ 2 to czas odlewania, ładowania, czyszczenia itp. w godzinach.

Należy zauważyć, że wartość produktywności jest bardzo względna. W literaturze przedmiotu wartości produktywności podano w przybliżeniu (tabela 3.1).

Czas topienia i ogrzewania ciekłego metalu (τ 1) zależy od właściwości fizycznych

właściwości chemiczne (pojemność cieplna i utajone ciepło topnienia) roztopionych metali i stopów. Zwiększona produktywność wiąże się ze spadkiem

wartości τ 1, co prowadzi do wzrostu mocy dostarczanej do pieca i wpływa na konstrukcję pieca, tj. zamiast pieca jednofazowego konieczna będzie rozbudowa

Aby zbudować piec trójfazowy, zamiast jednej jednostki indukcyjnej konieczne będzie zastosowanie kilku jednostek indukcyjnych itp.

Z drugiej strony wzrost τ 1 może zakłócić proces technologiczny

Na przykład podczas procesu topienia metalu lub stopu dodatki stopowe mogą odparować przed procesem odlewania.

W zależności od rodzaju ładowanego wsadu, prędkości odlewania, wielkości przekroju poprzecznego wlewka odlewniczego itp. wartość τ 2 może również zmienić się aż do

dowolnie szeroki zakres.

Dlatego przy przeprowadzaniu obliczeń należy ocenić wartość produktywności, biorąc pod uwagę zarówno technologię topienia metali lub stopów, jak i cechy konstrukcyjne opracowywanego pieca.

Jeśli podana jest użyteczna pojemność pieca, wówczas całkowitą pojemność określa się za pomocą wyrażenia

gdzie γ mj jest gęstością metalu w stanie ciekłym, kg m 3.

W tabeli Tabela 3.2 pokazuje wartości gęstości niektórych metali i stopów.

Przekrój kąpieli pieca S vp określa się po obliczeniu kanału pieca. Wysokość kąpieli pieca h vp określa się na podstawie wyrażenia

		V rozdz
		rozdz
	Pojemność, t
	Użyteczne
	moc, kW
	Producent-
	ność (orientacja)
	dziennie), t/dzień
	Liczba indukcji
	jednostki końcowe
	Liczba faz
	Współczynnik
	moc bez połączenia
	emerytury
	Całkowita masa pieca
	z metalem, t

Przeznaczenie pieca bębnowego

Celem tego pieca obrotowego jest podgrzanie materiału wsadowego do maksymalnej temperatury 950°C. Konstrukcja urządzenia opiera się na warunkach procesu opisanych poniżej w piecu obrotowym.

Surowy materiał Surowiec Szybkość podawania Wilgotność surowca Temperatura surowca Ciepło właściwe surowców Gęstość nasypowa surowców	nadtlenek uranu (UO 4 , 2H 2 O) 300 kg/godz 30% wag. % 16°C 0,76 kJ/kg K 2,85 g/cm3
Produkt Materiał produktu Szybkość podawania produktu Wilgotność produktu (mokra masa) Temperatura produktu: po stronie wylotowej pieca po stronie tłocznej chłodnicy Ciepło właściwe produktu Gęstość nasypowa materiału produktu Rozmiar cząsteczki	tlenek uranu (U3O8) 174,4 kg/godz ≈ 0% wag. 650 – 850°C 60°C 0,76 kJ/kg K 2,0 g/cm3 8 – 20 µm
Pobór mocy pieca	206 kW
Prędkość obrotowa bębna zakres normalna	1-5 obr./min 2,6 obr./min

Materiał jest podgrzewany w następujących trybach wymiany ciepła, wymienionych w kolejności rosnącej ważności:
1. Ciepło promieniowania.
2. Ciepło pochodzące z bezpośredniego kontaktu z wewnętrzną powierzchnią bębna.

Wymaganą ilość ciepła ustala się, biorąc pod uwagę następujące wymagania:
1. Podgrzewaj, aby zwiększyć temperaturę składników stałych.
2. Podgrzej, aby ogrzać mokry materiał wsadowy do temperatury parowania.
3. Podgrzać w celu odparowania mokrego materiału wsadowego.
4. Podgrzej, aby zwiększyć temperaturę strumienia powietrza.

Opis procesu w piecu bębnowym
Mokry placek (UO 4.2H2O) umieszcza się na przenośniku załadowczym pieca. Strona załadunkowa bębna wyposażona jest w płyty ślimakowe oraz podkładkę podającą, która z dużą prędkością usuwa materiał z tej strony bębna. Bezpośrednio po opuszczeniu płyt ślimakowych materiał spływa w dół wzdłuż osi wzdłużnej bębna pod wpływem siły ciężkości. W części pieca uwodniony nadtlenek uranu (UO 4, 2H 2 O) jest podgrzewany za pomocą elektrycznych elementów grzejnych pieca. Piekarnik elektryczny jest podzielony na trzy strefy kontroli temperatury, co zapewnia elastyczną kontrolę temperatury. W pierwszych dwóch strefach nadtlenek uranu (UO 4.2H2O) jest stopniowo podgrzewany do temperatury około 680°C. W trzeciej strefie temperatura wzrasta do około 880 °C, a nadtlenek uranu (UO 4 . 2H 2 O) przekształca się w tlenek uranu (U3O8).

Całkowicie przereagowany żółty placek uranu (U3O8) wprowadza się do sekcji chłodzącej bębna. Ze względu na wysoką przewodność cieplną ciepło jest usuwane ze składników stałych przez ścianę bębna pieca i usuwane za pomocą wody chłodzącej rozpylanej na zewnątrz bębna. Temperatura materiału zostaje obniżona do około 60°C, następnie materiał jest podawany do rurociągu odprowadzającego, którym grawitacyjnie trafia do układu transportowego. Przez rurę odprowadzającą do pieca obrotowego doprowadzany jest silny strumień powietrza, przechodzący przez bęben w kierunku strumienia materiału w celu usunięcia pary wodnej powstałej na etapie nagrzewania procesu. Wilgotne powietrze usuwane jest z rury załadowczej za pomocą wentylacji.

Elementy pieca obrotowego

Bęben pieca obrotowego

Zespawane odcinki bębna posiadają szwy rozmieszczone naprzemiennie pod kątem 90° i 180° względem siebie i uzyskane poprzez spawanie z całkowitym przetopem metalu rodzimego. Opony i koła koronowe są montowane na obrobionych powierzchniach oddzielonych od bębna przekładkami, aby skompensować różnice w promieniowej rozszerzalności cieplnej. Konstrukcja bębna uwzględnia wszelkie obciążenia termiczne i mechaniczne, dzięki czemu zapewnia niezawodną pracę. Po stronie załadunkowej bębna znajdują się wykładziny zatrzymujące materiał, które blokują wsteczny przepływ materiału do rurociągu oraz płyty śrubowe służące do podawania materiału do sekcji podgrzewanych.
Otwarte sekcje bębna po stronie załadunku i rozładunku wyposażone są w ekrany ochrony termicznej personelu.

Bandaż
Bęben posiada dwie opony bez spawów i połączeń wykonanych z kutej stali. Każda opaska ma solidny przekrój prostokątny i jest wzmocniona w celu zapewnienia długiej żywotności.

Koła podporowe
Bęben pieca obraca się na czterech kołach podporowych wykonanych z kutej stali. Koła podporowe są wzmocnione w celu zwiększenia żywotności. Koła osadzone są z naprężeniem na wale o wysokiej wytrzymałości, zamontowanym pomiędzy dwoma łożyskami, o żywotności co najmniej 60 000 godzin. Podstawa koła wyposażona jest w śruby dociskowe do poziomego ustawienia i regulacji koła.

Rolki oporowe
Jednostka zawiera dwie rolki oporowe, składające się z dwóch stalowych kół z uszczelnionymi łożyskami baryłkowymi, których żywotność wynosi co najmniej 60 000 godzin. Rolki dociskowe są wzmocnione, aby zwiększyć ich żywotność.

Jednostka napędowa

Bęben przeznaczony jest do obracania się z częstotliwością 1-5 obr/min z mocą 1,5 kW z silnika elektrycznego o prędkości obrotowej 1425 obr/min, pracującego z trójfazowej sieci prądu przemiennego o napięciu 380 V, częstotliwości 50 Hz i wykonane w szczelnej konstrukcji z chłodzeniem powietrzem. Wał silnika elektrycznego jest bezpośrednio połączony z wałem wejściowym głównej skrzyni biegów poprzez sprzęgło elastyczne.

Cykloidalna przekładnia główna posiada precyzyjne przełożenie redukcji 71:1 z jednym stopniem redukcji. Wał przekładni wolnoobrotowej jest zaprojektowany pod kątem wymaganego momentu obrotowego i maksymalnych obciążeń.

Zapobieganie deformacji bębna pieca

Aby zapobiec deformacji bębna pieca podczas awarii w układzie zasilania silnika elektrycznego, przewidziano dodatkowy silnik wysokoprężny, który kontynuuje obrót bębna. Silnik wysokoprężny ma zmienną prędkość obrotową (1500-3000 obr/min) i znamionową moc wyjściową 1,5 - 3,8 kW. Silnik wysokoprężny jest uruchamiany ręcznie lub za pomocą rozrusznika elektrycznego prądu stałego i jest bezpośrednio połączony z wałem silnika elektrycznego poprzez sprzęgło.

Piec bębnowy">

Koło pierścieniowe
Koło koronowe wykonane jest ze stali węglowej. Każda zębatka ma 96 hartowanych zębów, jest zamontowana na bębnie i posiada łączniki ułatwiające demontaż.

Bieg
Wykonane ze stali węglowej. Każde koło zębate ma 14 hartowanych zębów i jest zamontowane na wale skrzyni biegów o niskiej prędkości.

Łańcuch napędowy
Aby zapewnić obrót bębna pieca, zastosowano nachylony łańcuch.

System pieca

Obudowa pieca otacza bęben i jest wykonana ze stali węglowej. Ściany i podłoga obudów wykonane są jako jedna kompletna sekcja. Dach piekarnika składa się z trzech części, po jednej dla każdej strefy grzewczej i można go zdjąć w celu konserwacji piekarnika lub bębna.

Charakterystyka komory/elementów grzejnych:

Dysza chłodnicy wody
Chłodnica wodna dyszy - obniża temperaturę produktu w piecu. Korpus chłodnicy wykonany jest ze stali węglowej, a wewnętrzne powierzchnie pokryte są żywicą epoksydową (w celu ograniczenia korozji). Obudowa wyposażona jest w dwie zamontowane od góry rury posiadające dysze natryskowe, obrotowe uszczelnienia labiryntowe wlotu i wylotu, górną dyszę wylotu pary, dolną dyszę spustową, boczną dyszę obejściową, drzwiczki rewizyjne i otwory rewizyjne. Woda do dysz natryskowych doprowadzana jest rurociągiem, a odprowadzana grawitacyjnie przez dolny kołnierz spustowy.

Podajnik śrubowy

Piec do prażenia wyposażony jest w załadowczy przenośnik ślimakowy służący do podawania placka nadtlenku uranu do bębna, jest to ślimak umieszczony pod kątem zerowym do poziomu, poddawany obróbce wykańczającej.

Termopary piecowe
Termopary służą do ciągłego monitorowania temperatury w strefach pieca i temperatury wyładowywanego produktu.

Przełączniki prędkości zerowej
Piec wyposażony jest w dwa wyłączniki prędkości zerowej, z których jeden steruje w sposób ciągły obrotami bębna, drugi - obrotem linii ślimaka załadowczego. Zespoły przełączników częstotliwości obrotowej są zamontowane na końcach wałów i są rodzajem generatorów impulsów dyskowych, które wytwarzają zmienne pole magnetyczne rejestrowane przez urządzenie pomiarowe.