Atık demir dışı metallerin işlenmesi için döner tamburlu eritme fırını. Çeşitli metalleri eritmek için Tamburlu fırının amacı

Sürecin teorik özü

Fırında eritmenin özü, zengin sülfür kurşun konsantresi karışımının katı yakıtla basınçlı hava jeti kullanılarak işlenmesidir. Bu durumda, PbS'nin kısmi kavrulması, PbO ve PbS04 oluşumu ve PbS ile oksidasyon ürünleri - PbO ve PbS04 arasındaki etkileşim reaksiyonu ile meydana gelir. Kavurma ve reaksiyon eritme aynı anda gerçekleştirilir; Ayrıca kurşunun bir kısmı yakıt karbonu tarafından azaltılır.

PbS'nin ateşleme reaksiyonu ve termal etkisi aşağıdaki gibidir:

2PbS + ZO2 = 2PbO + 2SO2 + 201.360 cal (8450 kJ), (1)

Kurşun sülfürün oksidasyonu birkaç aşamada meydana geldiğinden yukarıdaki reaksiyon özettir;

2PbO + 2SO2 + O2 = 2PbS04 + 183.400 cal (7680 kJ).(2)

Zaten 200-300°C'de sülfürün oksidasyonu sırasında fark edilebilir miktarlarda kurşun sülfat oluşur; süreç son derece yavaş ilerler.

Kısmi ateşlemeden sonra yük, katı halde aşağıdaki kimyasal kurşun bileşiklerini içerir: PbS, PbO ve PbS04. Belirli bir oranda alınan bu maddeler ısıtıldığında aşağıdaki reaksiyonlar meydana gelir:

PbS + 2Pb0 = 33b + SO2 - 52.540 cal (2200 kJ), (3)

PbS + PbS04 = 2Pb + 2SO2 - 97.380 cal (4070 kJ). (4)

Belirli bir sıcaklık ve SO2 basıncında kimyasal denge oluşur: reaksiyonlar her iki yönde de aynı hızda ilerler. Sıcaklık arttıkça denge bozulur ve reaksiyonlar soldan sağa Pb ve SO 2 oluşumuna doğru ilerler. Bu nedenle, metalik kurşun verimini arttırdığı ve PbS'nin kavrulmasını hızlandırdığı için sıcaklığın arttırılması reaksiyon eritme için faydalıdır. Ancak hem ateşleme (topaklanmayı önlemek için) hem de reaksiyonun kendi kendine erimesi için yükün katı halde tutulması gerekir. Bu nedenle reaksiyon eritme işlemi 800-850°C'yi aşmayan sıcaklıklarda gerçekleştirilir. Daha yüksek sıcaklıklarda PbO erir, yoğunluğa göre delaminasyon meydana gelir, bu da kurşun sülfit ile kurşun oksit arasındaki teması bozar ve kurşunun erimesi durur.

Fazla kurşun oksit reaksiyonlara göre C ve CO ile indirgenir:

PbO + C = Pb + CO; (5)

PbO + CO = Pb + CO2. (6)

Bu reaksiyonları gerçekleştirmek için fırın şarjına belirli miktarda karbonlu yakıt verilir. Genellikle bu, yükün ağırlığının %4-10'u oranında kok esintisidir. İşlem ne kadar yoğunsa ve şarjda ne kadar çok sülfür kükürt varsa, fırında eritme için o kadar az yakıt gerekir.

Optimum kok boyutu 5 ila 15 mm arasındadır.Daha büyük kok parçacıkları yükün ayrılmasına katkıda bulunur ve daha küçük olanlar tozla birlikte taşınır.

Kısa tamburlu fırın, %: 65-70 A1 2 O 3 bileşiminin yüksek alümina tuğlasıyla kaplı çelik perçinli bir kasadır; 20-25 Si02; 3Ti02; 5Fe203; 0.5CaO. Fırın kasası ile refrakter astar arasında, astarın ısıtıldığında genleşmesi ihtimaline karşı 50 mm kalınlığında sıkıştırılmış bir plastik kil tabakası bulunmaktadır.

Eritme aralıklı olarak gerçekleştirilir, her işlem yaklaşık 4 saat sürer.Birkaç ton yük yüklendikten sonra kısa tamburlu fırın 0,5-1,0 rpm hızında döndürülür ve yanmış kömür tozu ile yoğun reaksiyon sıcaklığına (1100) kuvvetli bir şekilde ısıtılır. °C). Fırın iki zıt yönde dönebilmektedir. Döndürme, başarılı reaksiyon eritme için gerekli olan kurşun sülfitler ve kurşun oksitler arasında iyi temas sağlar. Baca gazları atık ısı kazanından geçerek torba filtrelerde filtrelenir.

Eritme işleminin sonunda ürünleri (kurşun, speis, mat, cüruf) derin banyolu bir fırında yoğunluklarına göre iyice ayrılır ve ayrı ayrı salınır.

Çinko ağır, eriyebilir bir metaldir; Erime = 420 °C, p = 7,13 kg/dm3. Çinkonun düşük kaynama noktası (*kaynama = 907 °C), içerdiği tüm alaşımları eritirken metalin izin verilen sıcaklığını sınırlar. Çinkonun 500°C'deki entalpisi (yaklaşık 300 kJ/kg), erimiş alüminyumun entalpisinden üç kat daha düşüktür. Çinko eriyiğinin elektriksel direnci 0,35-10~6 Ohm'dur.

Havadaki düşük sıcaklıklarda çinko oksitlenerek yoğun bir Zn03* 3Zn(OH)2 koruyucu film oluşturur. Ancak izabe fırınlarında çinko aşağıdaki reaksiyonlarla oksitlenir:
2Zn + 02 = 2ZnO, Zn + H20 = ZnO + H2, Zn + C02 = ZnO + CO.

Oksidasyona karşı koruma sağlamak için eritme, koruyucu veya nötr bir atmosferde, örneğin nitrojen ortamında gerçekleştirilebilir. Bununla birlikte, pratikte çoğu durumda metalin, yoğun oksidasyonun ve çinkonun gazlarla doymasının başladığı 480 °C'nin üzerinde aşırı ısınmasını önlemek yeterlidir. Bu sıcaklıkta çinko ve alaşımlarının fırının refrakter astarı ve dökme demir veya çelik pota üzerinde gözle görülür bir etkisi yoktur. Sıcaklığın artması potadaki demirin erimiş çinko içinde çözünmesine yol açar.

Çinko alaşımlarının eritilmesi için fırınlar

Çinkonun düşük erime ve kaynama noktası göz önüne alındığında, çinko alaşımları genellikle pota fırınlarında eritilir, yakıt yakılarak veya elektrik direnci ve indüksiyon kullanılarak ısıtılır. Çinko alaşımları ark fırınlarında eritilmemelidir, çünkü arkın yanması yakınında metalin kaçınılmaz yerel aşırı ısınması çinkonun yoğun buharlaşmasına ve oksidasyonuna yol açar. Kanallı indüksiyon fırınları çinko alaşımlarının eritilmesinde kullanılır. KamAZ'da enjeksiyonlu kalıplama için TsAM10-5 alaşımı, her biri 2 ton kapasiteli, nötr astarlı üç indüksiyon kanallı fırında eritildi. Bununla birlikte, kanaldaki metalin aşırı ısınması, elektriksel erime modunun dengesizliğine (çinko titreşimi adı verilen) yol açar ve fırına aktarılan gücün sınırlı olmasına neden olur.

Eritme teknolojisi

Ücretin ana kısmı genellikle domuzlardaki çinko döküm alaşımlarından, çinko alaşımlarının geri dönüşünden ve hurdasından oluşur. Kaplama fluksları olarak kalsiyum, potasyum ve sodyum klorürlerin, amonyum klorürün veya kriyolitin bir karışımı kullanılır. Harmanlama için domuzlardaki birincil alüminyum, katot bakırı ve metalik magnezyum kullanılır. Şarjın tüm bileşenleri yağlardan, nemden ve diğer yabancı maddelerden temizlenmelidir. Eritme, banyonun 480 °C'nin üzerine aşırı ısınmasına izin verilmeden gerçekleştirilir. Ekspres analizin sonuçlarına göre kimyasal bileşim ayarlanır.
Magnezyumun tanıtılması için çelik bir çan kullanılır. İstenilen kimyasal bileşim elde edildikten sonra metal 440...450°C'ye ısıtılır ve aynı sıcaklığa ısıtılan bir potaya dökülür. Egzoz davlumbazının altındaki bir potada eriyik, %87 heksakloroetan, %12,7 NaCl, %0,3 ultramarin içeren karmaşık gaz giderici "Degaser" tabletleri kullanılarak rafine edilir. Rafinasyon ayrıca çökeltme, inert gazlarla temizleme ve filtreleme yoluyla da gerçekleştirilebilir.

2.1. İndüksiyon kanallı fırınların amacı

Kanal indüksiyon fırınları esas olarak demir dışı metallerin (bakır ve bakır bazlı alaşımlar - pirinç, bronz, nikel gümüş, bakır nikel, kunial; çinko; alüminyum ve bunların alaşımları) ve dökme demirin eritilmesinde ve ayrıca aynı metaller için karıştırıcı olarak kullanılır. . Astarın dayanıklılığının yetersiz olması nedeniyle kanal indüksiyon fırınlarının çelik eritme amaçlı kullanımı sınırlıdır.

İndüksiyon kanallı fırınlarda erimiş metal veya alaşımın elektrodinamik ve termal hareketinin varlığı, fırın banyosundaki erimiş metal veya alaşımın kimyasal bileşiminin homojenliğini ve sıcaklığının tekdüzeliğini sağlar.

Eritilmiş metale ve ondan elde edilen dökümlere, özellikle minimum gaz doygunluğuna ve metalik olmayan kalıntılara ilişkin yüksek taleplerin olduğu durumlarda indüksiyon kanallı fırınların kullanılması tavsiye edilir.

İndüksiyon kanalı karıştırıcıları, sıvı metalin aşırı ısıtılması, bileşimin dengelenmesi, döküm için sabit sıcaklık koşullarının oluşturulması ve bazı durumlarda döküm makinelerinin kristalleştiricilerine veya kalıplara dozajlama ve döküm hızının düzenlenmesi için tasarlanmıştır.

İndüksiyon kanallı fırınların şarjı, eritilen metal veya alaşımın cinsinin belirtilen bileşimine uygun olarak hazırlanmalı, kuru olmalı ve esas olarak saf birincil metalden oluşmalıdır.

Kirlenmiş ikincil yük kullanıldığında, talaş kullanıldığında, özellikle alüminyum alaşımlarının eritilmesinde ve ayrıca kurşun ve kalay içeren her türlü ana alaşımın ve bakır bazlı alaşımların eritilmesinde kanal fırınlarının kullanılması önerilmez, çünkü bu, servis ömrünü keskin bir şekilde azaltır. Astarın bozulması ve kanal fırınlarının çalışması zorlaşır.

İndüksiyon kanallı fırınların ve karıştırıcıların aşağıdaki sınıflandırması verilmiştir.

ILK fırını - şaft ve tambur tipleri - bakır ve bakır bazlı alaşımların eritilmesi için tasarlanmıştır.

ILKM karıştırıcı, bakır ve bakır bazlı alaşımların tutulması, aşırı ısıtılması ve dökümü için tasarlanmıştır.

IAK fırını alüminyum ve alaşımlarını eritmek için tasarlanmıştır.

IAKR karıştırıcı, sıvı alüminyumun aşırı ısınması, sabit bir sıcaklıkta tutulması ve doğrudan döküm kalıplarına dökülmesi için tasarlanmıştır.

ICC fırını katot çinkosunu eritmek için tasarlanmıştır.

ICHKM karıştırıcı - şaft ve tambur tipleri - sıvı dökme demiri tutmak, aşırı ısıtmak ve dökmek için tasarlanmıştır; kupol fırınları veya indüksiyon pota fırınları veya ark fırınları (dubleks işlem)2 ile birlikte çalışabilir.

Dağıtım karıştırıcısı ICHKR, aşırı ısınma, sıvı dökme demirin sabit bir sıcaklığının korunması ve doğrudan döküm kalıplarına dökülmesi için tasarlanmıştır; döküm makineleri ve döküm konveyörleri ile birlikte çalışır.

Kanal fırınları, erimiş metal veya alaşımın periyodik dökümüyle bağımsız olarak veya eritme-dağıtım ünitelerinin bir parçası olarak çalışabilir. Örneğin, ILKA-6 ünitesi bir ILK-6 fırınından (faydalı kapasite 6 ton, güç tüketimi 1264 kW, voltaj 475 V), bir taşma oluğu ve bir ILKM-6 karıştırıcıdan (faydalı kapasite 6 ton, güç tüketimi 500 kW) oluşur. , voltaj 350 V) . Bu ünite, bakır ve alaşımlarının yuvarlak ve yassı külçeler halinde eritilmesi ve yarı sürekli dökümü için tasarlanmıştır. ILKA-16M2 ünitesi iki adet ILK-16M2 fırınından (faydalı kapasite 16 ton, güç tüketimi 1656 kW, voltaj 475 V), ısıtmalı taşma oluklarından oluşan bir sistem ve bir ILKM-16M2 karıştırıcıdan (faydalı kapasite 16 ton, güç tüketimi 500 kW) oluşur , voltaj 350 V), yüksek kaliteli oksijensiz bakırın sürekli eritilmesi ve filmaşin üzerine dökülmesi için tasarlanmıştır.

İLE ana avantajlar indüksiyon kanallı fırınlar şu şekilde sınıflandırılabilir:

1. Isıtma alttan gerçekleştiği için minimum atık (oksidasyon) ve metalin buharlaşması. Kanallarda bulunan eriyiğin en ısıtılmış kısmına hava erişimi yoktur ve banyodaki metalin yüzeyi nispeten düşük bir sıcaklığa sahiptir.

2. Metalin eritilmesi, aşırı ısıtılması ve tutulması için düşük enerji tüketimi. Kanal fırını, kapalı bir manyetik devre kullanılması nedeniyle yüksek elektrik verimliliğine sahiptir.

Aynı zamanda, eriyiğin büyük kısmı kalın bir ısı yalıtım astarına sahip bir banyoda olduğundan fırının ısıl verimliliği de yüksektir.

2 İki farklı eritme ünitesinde eritme için dubleks proseslerin kullanılması, her bir fırının enerji, ısı, operasyonel, ekonomik vb. avantajlarından tam olarak faydalanıldığında tavsiye edilir. Örneğin, bir kupol fırınında eritirken, eritme sırasındaki verimlilik% 60'a ulaşır ve aşırı ısınma sırasında bu oran yalnızca% 5'tir. Bir indüksiyon ocağında, eritme sırasındaki verimlilik düşüktür,% 30'dan fazla değildir ve aşırı ısınma sırasında yüksektir - yaklaşık% 60, bu nedenle bir kupolun bir indüksiyon fırınına bağlanması, termal enerjinin kullanımında açık bir avantaj sağlar. Ayrıca indüksiyon fırınları, kupol fırınlarına ve elektrik ark ocaklarına göre daha hassas kimyasal bileşime ve daha kararlı sıcaklığa sahip metal üretebilir.

3. Elektrodinamik ve termal kuvvetlerin neden olduğu eriyiğin dolaşımı nedeniyle banyodaki metalin kimyasal bileşiminin tekdüzeliği. Sirkülasyon aynı zamanda erime sürecini hızlandırmaya da yardımcı olur.

İLE ana dezavantajlar kanal indüksiyon fırınları şunları içerir:

1. Kanal kaplamasının zor çalışma koşulları - alt taş. Bu astarın dayanıklılığı, kimyasal olarak aktif bileşenler içeren alaşımları (örneğin, kalay ve kurşun içeren bronz) eritirken, erime sıcaklığının artmasıyla azalır. Kanalların aşırı büyümesi nedeniyle bu fırınlarda düşük dereceli, kirli şarjın eritilmesi de zordur.

2. Fırında sürekli olarak (uzun çalışma molalarında bile) nispeten büyük miktarda erimiş metal tutma ihtiyacı. Metalin tamamen boşaltılması kanal kaplamasının keskin bir şekilde soğumasına ve çatlamasına neden olur. Bu nedenle, bir derecedeki erimiş alaşımdan diğerine hızlı geçiş de imkansızdır. Bu durumda bir dizi balast geçiş eritmesinin gerçekleştirilmesi gerekir. Yeni bir şarjın kademeli olarak yüklenmesiyle alaşımın bileşimi orijinalden gerekli olana değiştirilir.

3. Banyo yüzeyindeki cürufun sıcaklığı düşüktür. Bu durum metal ile cüruf arasında gerekli metalurjik işlemlerin yapılmasını zorlaştırmaktadır. Aynı nedenden dolayı ve aynı zamanda yüzeye yakın eriyiğin dolaşımının düşük olması nedeniyle talaşların ve hafif hurdaların eritilmesi zordur.

2.2. İndüksiyon kanallı fırının çalışma prensibi

İndüksiyon kanallı fırının çalışma prensibi, kısa devre modunda çalışan bir güç transformatörünün çalışma prensibine benzer. Bununla birlikte, bir kanallı elektrikli fırının ve geleneksel bir transformatörün elektriksel parametreleri gözle görülür şekilde farklıdır. Bunun nedeni tasarımlarındaki farklılıktır. Yapısal olarak fırın, içine neredeyse tüm erimiş metal (3) kütlesinin yerleştirildiği astarlı bir banyodan (2) ve banyonun altına yerleştirilmiş bir indüksiyon ünitesinden oluşur (Şekil 2.1).

Banyo, yine eriyik ile dolu olan erime kanalı (5) ile iletişim halindedir. Kanaldaki ve banyonun bitişik bölgesindeki eriyik kapalı bir iletken halka oluşturur.

İndüktör-manyetik devre sistemine fırın transformatörü denir.

Pirinç. 2.1. Şaft tipi indüksiyon kanallı fırın inşaatı

İndüksiyon ünitesi, bir fırın transformatörü ve bir ocak taşını bir kanalla birleştirir.

İndüktör, transformatörün birincil sargısıdır ve ikincil sargının rolü, kanalı dolduran ve banyonun alt kısmında bulunan erimiş metal tarafından oynanır.

İkincil devrede akan akım, eriyiğin ısınmasına neden olurken, enerjinin neredeyse tamamı küçük kesitli bir kanalda açığa çıkar (fırına verilen elektrik enerjisinin %90-95'i kanal tarafından emilir). Kanal ve banyo arasındaki ısı ve kütle transferi nedeniyle metal ısıtılır.

Metalin hareketi şunlardan kaynaklanmaktadır:

esas olarak kanalda ortaya çıkan elektrodinamik kuvvetler ve daha az ölçüde kanaldaki metalin banyoya göre aşırı ısınmasıyla ilişkili konveksiyon yoluyla. Aşırı ısınma, kanaldaki izin verilen gücü sınırlayan belirli bir izin verilen değerle sınırlıdır.

Kanallı fırının çalışma prensibi sürekli kapalı bir ikincil devre gerektirir. Bu nedenle, erimiş metalin yalnızca kısmen boşaltılmasına ve karşılık gelen miktarda yeni yükün ilave yüklenmesine izin verilir. Tüm kanal fırınları, genellikle tam fırın kapasitesinin %20 - 50'si kadar olan bir artık kapasiteyle çalışır ve kanalın sürekli olarak sıvı metalle doldurulmasını sağlar. Kanaldaki metalin donmasına izin verilmez, erimeler arasındaki kapatma sırasında kanaldaki metal erimiş halde tutulmalıdır.

Bir kanal indüksiyon ocağı, güç transformatörlerinden aşağıdaki farklılıklara sahiptir:

1) ikincil sargı yük ile birleştirilir ve yalnızca bir dönüşe sahiptir N 1 dönüş sayısı ile birincil sargının yüksekliğine kıyasla nispeten küçük bir yüksekliğe sahip N 2 (Şekil 2.2);

2) ikincil dönüş - kanal - indüktörden nispeten büyük bir mesafede bulunur, çünkü ondan yalnızca elektriksel olarak değil, aynı zamanda ısı yalıtımı (hava boşluğu ve astar) ile de ayrılır. Bu bağlamda, indüktörün ve kanalın manyetik kaçak akıları, aynı güçteki geleneksel bir güç transformatörünün birincil ve ikincil sargılarının kaçak akılarını önemli ölçüde aşar, bu nedenle bir endüksiyon kanalı fırınının kaçak reaktans değerleri, bunlardan daha yüksektir. bir transformatörden. Bu da, bir indüksiyon kanallı fırının enerji performansının (elektrik verimliliği ve güç faktörü) geleneksel bir transformatörden belirgin şekilde daha düşük olmasına yol açar.

R 2' , X 2'

R 1, X 1

Pirinç. 2.2. Bir indüksiyon kanallı fırının şematik diyagramı

Bir indüksiyon kanallı fırın için temel denklemler (akım denklemi ve elektriksel durum denklemleri), kısa devre modunda (gerilim yok) çalışan bir transformatörün denklemlerine benzer.

Ü 2):

ben & 1 = ben & 10 + (− ben & 2′ ) ;

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

E 2' = R 2'I ve 2 ′ + jX 2'I ve 2' .

Bir indüksiyon kanallı fırının eşdeğer devresi ve vektör diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 2.3.

Pirinç. 2.3. Eşdeğer devre ve vektör diyagramı:

U 1 - indüktördeki voltaj; I 1 - indüktördeki akım; I 10 - indüktördeki yüksüz akım; ben 2 ′ - fırın kanalında azaltılmış akım; E 1 - kendi kendine indüksiyonlu EMF (indüktör sargısındaki ana akış tarafından indüklenir); E 2 ′ - Karşılıklı indüksiyonun EMF'si (fırın kanalındaki ana akış tarafından indüklenir); - indüktör parametreleri; - kanal parametreleri

Erimiş metalin kanallardan banyoya ve ters yönde yoğun hareketi, ısının neredeyse tamamının kanallarda açığa çıkması nedeniyle son derece önemlidir. Metal dolaşımının oluşmasında, kanallardaki metalin aşırı ısınmasıyla ilişkili konveksiyon belirli bir rol oynar, ancak asıl faktör

rom, kanaldaki akımın, kanal ile indüktör arasından geçen manyetik kaçak akı ile elektrodinamik etkileşimidir (Şekil 2.4).

Pirinç. 2.4. Kanal akımının manyetik alanla etkileşim şeması

Elektrodinamik kuvvetler Fr, δ z kanalındaki akım yoğunluğunun eksenel yönü ile indüktörden K kanalındaki metale yönlendirilir. Oluşturuldu

Kanalın iç yüzeyinde basınç sıfır, dış yüzeyinde maksimumdur. Sonuç olarak metal, kanalın ağzından dış duvarı boyunca banyoya zorlanır ve iç duvarı boyunca kanala emilir (Şekil 2.5, b). Dolaşımı arttırmak için kanalın ağızlarına yuvarlak bir şekil verilerek minimum hidrolik direnç sağlanır.

(Şekil 2.5, a; 2.6).

Dolaşımın zayıflatılmasının gerekli olduğu durumlarda (örneğin alüminyum eritilirken) ağızlar genleşmeden, hidrolik dayanımı yüksek olarak yapılır.

Metalin simetrik sirkülasyon yerine kanal ve banyo boyunca tek yönlü hareketi, ısı ve kütle transferini arttırmayı, kanallardaki metalin aşırı ısınmasını azaltmayı ve böylece ocak taşının dayanıklılığını arttırmayı mümkün kılar. Bu tür metal hareketini sağlamak için çeşitli teknik çözümler önerilmiştir: ağızları banyoya açılan vida kanalları

konveksiyonu keskin bir şekilde artıran farklı yükseklikler; kanaldaki akımın kendi manyetik alanıyla elektrodinamik etkileşiminin kuvvetlerinin yalnızca radyal (sıkıştırma) değil, aynı zamanda eksenel bir bileşeninin de bulunduğu değişken kesitli kanallar; metali ikili indüksiyon ünitesinin merkezi kanalından yukarıya doğru hareket ettiren bir elektrodinamik kuvvet oluşturmak için ek bir elektromıknatıs.

Tek kanallı ünitelerde vida kanallarının ve değişken kesitli kanalların kullanılması kendini haklı çıkarmamıştır. Ek bir elektromıknatısın kullanılması, fırının komplikasyonu ve maliyetindeki artışla ilişkilidir ve bu nedenle yalnızca sınırlı bir kullanım alanı bulmuştur. Çift indüksiyon ünitelerinde değişken kesitli ağızlara sahip kanalların kullanılması olumlu sonuç vermiştir. Merkezi ve yan ağızların farklı şekillerine sahip çift ünitede, metalin tek yönlü hareketi belirlenir; bu, özellikle indüktörlerin manyetik akıları arasında bir faz kayması olmadığında yoğundur. Bu tür üniteler pratikte kullanılır ve astarın kullanım ömrünün iki katına çıkmasını sağlar.

2.3. İndüksiyon kanallı fırınların tasarımı

Çok çeşitli kanal indüksiyon fırınları ile ana yapısal bileşenler hepsinde ortaktır: astar, fırın transformatörü, mahfaza, havalandırma ünitesi, eğim mekanizması

(Şekil 2.7, 2.8).

Pirinç. 2.7. Üç Fazlı İndüksiyon Üniteli (Şaft Tipi) Bakır Alaşımlarının Ergitilmesi için Kanal İndüksiyon Ocağı:

1, 2 - astar; 3 – 5 – fırın transformatörü; 6 - 8 – gövde; 9 – kapak; 10 – 11 – havalandırma ünitesi; 12 – 13 – yatırma mekanizması

Pirinç. 2.8. Kanal indüksiyon ocağı (tambur tipi):

1- kasa; 2 – dönme mekanizması; 3 – astar; 4 – indüksiyon ünitesi; 5- kanal kısmının astarının havayla soğutulması; 6 – indüktörlere akım ve su temini

Fırın transformatörü

Elemanları manyetik devre, indüktör ve kanal olan fırın transformatörünün tasarımı fırının tasarımına göre belirlenir.

Transformatörün ana elemanları manyetik devre ve

Bir indüksiyon ünitesine sahip bir fırın, zırhlı manyetik çekirdekli tek fazlı bir transformatöre sahiptir. Çekirdek manyetik çekirdekli transformatörler de yaygın olarak kullanılmaktadır. Birincil sargıya (endüktör) voltaj, çok sayıda voltaj adımına sahip bir besleme ototransformatöründen sağlanır ve bu, fırının gücünü ayarlamanıza olanak tanır. Tek fazlı fırınların gücü nispeten küçük olduğundan, ototransformatör genellikle balun olmadan atölye ağının doğrusal voltajına açılır.

Çift indüksiyon üniteli bir fırın (Şekil 2.9), iki ayrı tek fazlı indüksiyon üniteli bir fırın gibi, iki fazlı bir yüktür. İki fazlı bir sistemdeki indüktörler, kabul edilemez voltaj asimetrisine neden olmazsa veya üç fazın eşit şekilde yüklenmesini sağlayan Scott devresine göre açık delta devresine göre üç fazlı bir ağa bağlanır. Yapısal olarak ikili ünite iki çubuk tipi transformatörden oluşur.

Üç fazlı endüksiyon ünitesine sahip bir fırın, üç fazlı bir transformatöre veya üç adet tek fazlı transformatöre sahip olabilir. İkincisi, manyetik çekirdeğin büyük kütlesine rağmen tercih edilir, çünkü astarı değiştirirken periyodik olarak yapılması gereken daha uygun montaj ve demontaj sağlar.

Pirinç. 2.9. Tipik birleşik ayrılabilir indüksiyon üniteleri:

a – ILK fırınları için (bakır eritme gücü 300 kW, pirinç eritme için - 350 kW, çift ünite için sırasıyla 600 ve 700 kW); b – IAK fırınları için (güç 400 kW); c – ICHKM fırınları için (güç 500 kW – tek fazlı ünite ve 1000 kW – çift fazlı ünite);

1 – kasa; 2 – astar; 3 – kanal; 4 – manyetik devre; 5 - indüktör

Üç fazlı indüksiyon üniteleri veya sayısı üçün katı olan tek fazlı ünite grupları, besleme ağının eşit şekilde yüklenmesini sağlar. Çok fazlı fırınlar, düzenleyici ototransformatörler aracılığıyla çalıştırılır.

Fırın transformatörünün manyetik çekirdeği elektrikli çelik sacdan yapılmıştır, boyunduruk düzenli montaj ve demontaj nedeniyle çıkarılabilir.

Düşük transformatör gücünde çubuğun kesit şekli kare veya dikdörtgendir ve önemli güçte çapraz şekilli veya kademelidir.

İndüktör bakır telden yapılmış spiral bir bobindir. Tipik olarak indüktör bobini dairesel bir kesite sahiptir. Ancak eritme kanalının dikdörtgen hatlı olduğu fırınlarda indüktör bobini kendi şeklini takip edebilir. Elektrik hesaplamasından elde edilen indüktörün çapı, içinde bulunan çekirdeğin boyutlarını belirler.

Fırın transformatörü zorlu sıcaklık koşullarında çalışır. Geleneksel bir transformatör gibi sadece bakır ve çelikteki elektrik kayıpları nedeniyle değil, aynı zamanda eritme kanalının kaplamasındaki termal kayıplar nedeniyle de ısınır. Bu nedenle her zaman fırın transformatörünün cebri soğutması kullanılır.

Kanal fırın indüktörü basınçlı hava veya su soğutmasına sahiptir. İndüktör havayla soğutulduğunda dikdörtgen bakır sargı telinden yapılmıştır ve ortalama akım yoğunluğu 2,5 - 4 A/mm2'dir. Su soğutması için, çalışma duvar kalınlığı (kanala bakan) 10 - 15 mm olan, tercihen eşit olmayan profilli bir bakır borudan yapılmış bir indüktör; ortalama akım yoğunluğu 20 A/mm2'ye ulaşır. İndüktör genellikle tek bir katmandan, nadir durumlarda ise iki katmandan oluşur. İkincisi tasarım açısından çok daha karmaşıktır ve daha düşük bir güç faktörüne sahiptir.

İndüktördeki nominal voltaj 1000 V'u aşmaz ve çoğunlukla standart ağ voltajına (220, 380 veya 500 V) karşılık gelir. İndüksiyon ünitesinin düşük gücünde dönüş voltajı 7 - 10 V'dir ve yüksek güçte 13 - 20 V'a yükselir. İndüktör dönüşlerinin şekli genellikle daireseldir, yalnızca kanalları oluşan alüminyum eritme fırınlarında. düz bölümlerden oluşur ve çekirdek her zaman dikdörtgendir. İndüktörün kesiti ve dönüşleri de dikdörtgen yapılmıştır. İndüktör koruyucu bant, asbest bant veya fiberglas bantla yalıtılmıştır. İndüktör ile çekirdek arasında bakalit veya cam elyafından yapılmış 5-10 mm kalınlığında bir yalıtım silindiri vardır. Silindir, tahrikli ahşap takozlar kullanılarak çekirdeğe sabitlenir.

Fırın özel bir ayarlanabilir güç transformatörü tarafından çalıştırılmadığında, indüktörün birkaç dış dönüşünden musluklar yapılır. Çeşitli kademelere besleme voltajı uygulayarak fırın transformatörünün dönüşüm oranını değiştirebilir ve böylece kanalda salınan güç miktarını kontrol edebilirsiniz.

Fırın gövdesi

Tipik olarak fırın gövdesi bir çerçeve, bir banyo kasası ve bir indüksiyon ünitesi kasasından oluşur. Küçük kapasiteli fırınlar ve ayrıca önemli güce sahip tamburlu fırınlar için banyo kasası oldukça dayanıklı yapılabilir ve

sert, bu da çerçeveyi terk etmenizi sağlar. Eğimli konumda gerekli sağlamlığın sağlanması için gövde yapıları ve bağlantı elemanları, sobanın eğilmesi sırasında oluşan yüklere dayanacak şekilde tasarlanmalıdır.

Çerçeve çelik şekilli kirişlerden yapılmıştır. Eğim ekseni muyluları, temel üzerine monte edilmiş desteklere monte edilmiş yataklara dayanır. Banyo kasası 6–15 mm kalınlığında çelik sacdan yapılmıştır ve sertleştirici kaburgalarla donatılmıştır.

İndüksiyon ünitesinin kasası, ocak taşını ve fırın transformatörünü tek bir yapı elemanına bağlamaya yarar. İki odalı fırınların indüksiyon ünitesi için ayrı bir kasası yoktur, banyo kasasıyla bütünleşiktir. İndüksiyon ünitesinin kasası indüktörü kaplar, bu nedenle girdap akımı kayıplarını azaltmak için aralarında yalıtım contası bulunan iki yarıdan yapılmıştır. Şap, yalıtım burçları ve rondelalarla donatılmış cıvatalarla yapılır. Aynı şekilde indüksiyon ünitesinin kasası da banyonun kasasına takılır.

İndüksiyon ünitelerinin mahfazaları dökülebilir veya kaynaklanabilir ve çoğunlukla takviye kaburgalarına sahiptir. Muhafaza malzemesi olarak manyetik olmayan alaşımların kullanılması tercih edilir. Çift odalı fırınlarda banyo ve indüksiyon ünitesi için ortak bir kasa bulunur.

Havalandırma ünitesi

Su soğutması olmayan küçük kapasiteli fırınlarda havalandırma ünitesi, yakın aralıklı kanallarda erimiş metalden ısı iletkenliği ile ısıtılan indüktörden ve ocak taşı açıklığının yüzeyinden ısının uzaklaştırılmasına yarar. Su soğutmalı bir indüktörün kullanılması, yüzeyinin aşırı ısınmasını önlemek için ocak taşının açıklığının havalandırılması ihtiyacını ortadan kaldırmaz. Her ne kadar modern çıkarılabilir indüksiyon üniteleri yalnızca su soğutmalı indüktörlere değil aynı zamanda su soğutmalı muhafazalara ve ocak taşı açıklıklarına da sahip olsa da (bir

önceden soğutulmuş keson), Havalandırma ünitesi, kanal fırın ekipmanının zorunlu bir unsurudur.

Tahrik motorlu fanlar genellikle fırın çerçevesine monte edilir. Bu durumda fan, havayı havalandırma açıklıklarından, kısa sert bir hava kanalından dağıtan bir kutuya bağlanır. Havalandırma ünitesinin ağırlığı önemli olabilir ve bu da fırın devirme mekanizması üzerindeki yükte önemli bir artışa yol açar. Bu nedenle, fanların fırının yanına yerleştirildiği ve ona eğilmeye izin veren esnek hortumlarla bağlandığı başka bir düzenleme kullanılır. Esnek hortumlar yerine, iki sert bölümden oluşan, eğim ekseninin uzantısı boyunca döner bir mafsal kullanılarak mafsallanan ve aynı zamanda fırının eğilmesine de olanak tanıyan bir hava kanalı kullanılabilir. Bu düzenleme ile eğim mekanizması üzerindeki yük azalır, ancak hava kanallarının tasarımı daha karmaşık hale gelir ve sobanın etrafındaki alan darmadağın olur.

Çıkarılabilir endüksiyon üniteli fırınlar, her üniteyi soğutmak için ayrı fanlarla donatılmıştır. Fanın arızalanması fırın arızasına yol açabilir. Bu nedenle havalandırma ünitesinin anında devreye girmeye hazır ve hava kanalından bir damper ile ayrılmış bir yedek fanı bulunmalıdır. Bunun istisnası, indüksiyon ünitelerinde ayrı fanlara sahip fırınlardır. Bireysel fanlar boyut ve ağırlık olarak küçüktür ve arıza durumunda çok hızlı bir şekilde değiştirilebilir, bu nedenle fırına yedek fanların kurulmasına gerek yoktur.

Çıkarılabilir endüksiyon üniteli fırınlar, her üniteyi soğutmak için ayrı fanlarla donatılmıştır.

Eğim mekanizması

Küçük kapasiteli kanal fırınları (150-200 kg'a kadar) genellikle manuel olarak çalıştırılan bir devirme mekanizması ile donatılmıştır; eğim ekseni fırının ağırlık merkezinin yakınından geçer.

Büyük fırınlar hidrolik olarak çalıştırılan devirme mekanizmalarıyla donatılmıştır. Eğim ekseni drenaj çorabında bulunur.

Tamburlu fırınların eğilmesi, banyonun boylamasına eksenine paralel bir eksen etrafında döndürülerek gerçekleştirilir. Fırın dikey konumdayken musluk deliği sıvı metal seviyesinin üzerinde bulunur; fırın silindirler üzerinde açıldığında banyo aynasının altında görünür. Musluk deliği dönme ekseninde destek diskinin merkezinde yer aldığından, metalin boşaltılması işlemi sırasında musluk deliğinin potaya göre konumu değişmez.

Her türlü devirme mekanizması tüm metalin fırından boşaltılmasına izin vermelidir.

2.4. İndüksiyon kanallı fırınların astarlanması

Kanal fırınının astarı, birçok teknik ve ekonomik göstergenin, üretkenliğin ve işletiminin güvenilirliğinin bağlı olduğu ana ve kritik unsurlardan biridir. Fırın banyosu ve indüksiyon ünitelerinin (ocak taşı) kaplanması için farklı gereksinimler vardır. Astar malzemelerinin maliyeti yüksek olduğundan ve değiştirilmesi ve kuruması için gereken süre birkaç hafta olabileceğinden, banyo astarı yüksek dirence ve uzun hizmet ömrüne sahip olmalıdır. Ayrıca fırının ısıl verimini arttırmak için fırın banyosu kaplamasının iyi ısı yalıtım özelliklerine sahip olması gerekir.

Banyoyu kaplamak için kullanılan malzemelerin pişirme sırasında sabit bir hacme sahip olması ve minimum sıcaklık katsayısına sahip olması gerekir.

Tehlikeli termal ve mekanik gerilim olasılığını ortadan kaldırmak için ısıtıldığında genleşme (t.k.r.).

Banyo astarının refrakter tabakası yüksek termal, kimyasal ve mekanik yüklere dayanmalıdır. Bu amaçla kullanılan refrakter malzemelerin yüksek yoğunluğa, yangına, cüruf direncine, ısıl dirence ve yüksek mekanik dayanıma sahip olması gerekir.

Uygun refrakterlerin kullanıldığı yüksek kaliteli kaplama çalışmasıyla, fırın banyosunun sıcak tutma dökme demir için dayanıklılığı iki yıla, bakır alaşımlarının eritilmesi için ise üç yıla kadar ulaşır.

Fırının kanal kısmının (taban taşı) astarı, metal kolonun yüksek hidrostatik basıncı altında çalıştığı için banyonun astarından bile daha ağır koşullar altında çalıştırılır. Kanaldaki metal sıcaklığı fırın banyosundakinden daha yüksektir. Manyetik akının neden olduğu metal hareketi, dökme demir ve bakır alaşımları fırınlarında refrakter malzemenin hızlı mekanik aşınmasına neden olur. Alüminyum eritme fırınlarının kanallarında manyetik alanlar, alüminyum oksitlerin belirli bir bölgede katmanlaşmasına neden olur ve kanalların aşırı büyümesine katkıda bulunur.

Fırının enerji performansını bozmamak için kanal fırın astarının (ocak taşı) kalınlığı mümkün olduğunca az olmalıdır. Küçük kalınlık bazen kaplamanın mekanik mukavemetinin aşırı zayıflamasına ve kanalın dış ve iç duvarları arasındaki kaplama kalınlığı boyunca yüksek sıcaklık farklılıklarına yol açarak çatlak oluşumuna neden olur. Kanalın iç duvarlarının sıcaklığı aşırı ısıtılmış metalin sıcaklığına karşılık gelir ve dış duvarlar su soğutmalı bir silindir veya soğuk hava akımı ile soğutulur.

Astar arızasının ana nedenlerinden biri, erimiş metalin alt taş kanalından indüktöre ve kaplamadaki çatlaklardan mahfazaya nüfuz etmesidir. Çatlak oluşumundaki ek bir faktör, kanal duvarlarının metal veya cüruf oksitlerle emprenye edilmesidir, bu da ek gerilime neden olur. Alt taşı astarlamak için en iyi refrakter malzemeler ve en modern teknoloji kullanılmaktadır.

Elektrikli eritme fırınlarının astarlanmasında kullanılan refrakter malzemeler, kimyasal yapılarına göre asidik, bazik olarak ayrılır.

ve tarafsız.

İLE asidik refrakter malzemeler silika dolgulu malzemeleri içerir

yüksek miktarda silikon oksit (% 97 - 99 SiO2), dinas içeren kütlelerin yanı sıra alümina ile ilişkili olmayan silikon oksit içeren şamot (Al2 O3)< 27 % ).

İLE Temel malzemeler, esas olarak magnezyum veya kalsiyum oksitlerden (manyezit, manyezit-kromit, periklaz-spinel, periklaz ve dolomit refrakterler) oluşan refrakterleri içerir.

İLE Nötr refrakter malzemeler, ağırlıklı olarak alüminyum, zirkonyum ve krom oksit amfoterik oksitleri (korindon, mullit, kromit, zirkon ve bakor refrakterleri) içeriği ile karakterize edilen refrakterleri içerir.

İÇİNDE İndüksiyon kanalı fırınlarının astarında, refrakter malzemelerin öncelikle erimiş metalin sıcaklığını aşan yangın direncine sahip olması gerekir, çünkü refrakter sıcaklığına yaklaşan sıcaklıklarda bu malzemeler yumuşamaya ve yapısal mukavemetini kaybetmeye başlar. Refrakter malzemelerin kalitesi aynı zamanda yüksek sıcaklıklardaki yüklere dayanma yetenekleriyle de değerlendirilir.

Refrakter astar çoğunlukla fırında erimiş cüruf ve metal ile kimyasal etkileşimin bir sonucu olarak tahrip olur. Tahribat derecesi, astar üzerinde etkili olan metalin kimyasal bileşimine, sıcaklığına, ayrıca astarın kimyasal bileşimine ve gözenekliliğine bağlıdır.

Yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında çoğu refrakterin ilave sinterleme ve sıkıştırma nedeniyle hacmi azalır. Bazı refrakter malzemelerin (kuvarsit, silika vb.) hacmi artar. Hacimdeki aşırı değişiklikler kaplamanın çatlamasına, şişmesine ve hatta bozulmasına neden olabilir, bu nedenle refrakter malzemelerin çalışma sıcaklıklarında sabit bir hacme sahip olması gerekir.

Fırınların ısıtılması ve özellikle soğutulması sırasındaki sıcaklık değişimleri, refrakter malzemenin ısı direncinin yetersiz olmasından dolayı çatlamasına neden olur ve bu da indüksiyon fırınlarının astar ömrünü belirleyen en önemli faktörlerden biridir.

İÇİNDE Uygulamada, listelenen yıkıcı faktörlerden yalnızca birinin izole etkisine nadiren rastlanır.

İÇİNDE Şu anda, indüksiyon eritme fırınlarında sürdürülebilir astar hizmeti için gerekli tüm performans özelliklerini birleştiren hiçbir refrakter malzeme bulunmamaktadır. Her bir refrakter malzeme türü, rasyonel kullanım alanının belirlendiği temel olarak kendi doğal özellikleriyle karakterize edilir.

Refrakter malzemenin belirli fırınlarda doğru seçimi ve etkin kullanımı için, bir yandan malzemenin en önemli özelliklerinin tümünün, diğer yandan astarın servis koşullarının ayrıntılı olarak bilinmesi gerekir.

Sınıflandırmaya göre, tüm refrakter ürünler aşağıdaki kriterlere göre ayrıca bölünmüştür:

1) yangına dayanıklılık derecesine göre - yangına dayanıklı ( 1580 ila 1770°C), yüksek derecede refrakter (1770 ila 2000°C arası) ve en yüksek refrakter (yukarıda)

2000°C);

2) şekil, boyut olarak - normal tuğlalar için “düz” ve “kama”, şekilli ürünler basit, karmaşık, özellikle karmaşık, büyük blok ve aynı zamanda ateşlenmeyen refrakterler olan monolitik refrakter beton;

3) üretim yöntemiyle - plastik kalıplama (presleme), yarı kuru presleme, toz haline getirilmiş plastik olmayan kuru ve yarı kuru kütlelerin sıkıştırılması, kayma döküm yoluyla elde edilen ürünler için

ra ve eriyik, refrakter betondan titreşim, erimiş bloklardan ve kayalardan kesme;

4) ısıl işlemin niteliğine göre - pişirilmemiş, pişirilmiş ve eriyik döküm;

5) gözenekliliğinin (yoğunluğunun) doğası gereği - özellikle yoğun, sinterlenmiş

gözeneklilik %3'ten az, yüksek yoğunluk ve gözeneklilik %3 - 10, yoğun gözeneklilik %10 - 20, sıradan gözeneklilik ile %20 - 30, hafif, ısı yalıtımı ve gözeneklilik %45 - 85.

2.5. Çeşitli metallerin eritilmesi için kanal fırınlarının özellikleri

Bakır ve alaşımlarının eritilmesi için fırınlar

Bakır döküm sıcaklığı 1230 o C olup, metalin aşırı ısınması ocak taşının kullanım ömründe önemli bir azalmaya yol açmaması için özgül güç

Kanallardaki yoğunluk 50 10 6 W/m3'ü geçmemelidir.

Pirinç için döküm sıcaklığı yaklaşık 1050 o C olup, kanallardaki özgül güç (50 – 60) 10 6 W/m3’ü aşmamaktadır. Daha büyük

güç yoğunluğu, kanallardaki akımın kesilmesinden oluşan çinko titreşimi adı verilen olay meydana gelir. Erime noktası pirincin erime noktasından daha düşük olan çinko, pirinç eritildiğinde kanallarda kaynar. Buharları kabarcıklar halinde kanalların ağızlarına doğru yükselir ve burada daha soğuk metalle temas ettiğinde yoğunlaşırlar. Kabarcıkların varlığı kanal kesitinin daralmasına ve sonuç olarak içindeki akım yoğunluğunun artmasına ve kanaldaki metalin kendi manyetik alanıyla elektrodinamik sıkıştırma kuvvetlerinde bir artışa yol açar. akım. Belirtilenden daha yüksek belirli bir güçte, yoğun çinko kaynaması meydana gelir, çalışma kesiti önemli ölçüde azalır, elektrodinamik basınç, kanalın üzerindeki metal kolonun hidrostatik basıncını aşar, bunun sonucunda metal sıkışır ve akım durur. . Akım kesildikten sonra elektrodinamik kuvvetler kaybolur, kabarcıklar yükselir, ardından akım akışı devam eder, saniyede 2-3 kez akım kesintileri meydana gelir ve fırının normal çalışmasını bozar.

Belirtilenden daha düşük bir spesifik güçte çinko titreşimi başlar

Bu, banyonun tamamı yaklaşık 1000 o C sıcaklığa ısıtıldığında meydana gelir ve pirincin döküme hazır olduğunun bir sinyali olarak hizmet eder.

Bakır ve alaşımlarının ergitilmesinde şaft fırınları, yüklemenin 3 tondan fazla olması durumunda ise tambur fırınları ve karıştırıcılar kullanılmaktadır. Bakır eritme için güç faktörü yaklaşık 0,5'tir; bronz ve pirinçlerin eritilmesinde - 0,7; bakır-nikel alaşımlarını eritirken - 0,8.

Alüminyum ve alaşımlarının eritilmesi için fırınlar

Alüminyum ve alaşımlarını eritmek için kanal fırınlarının özellikleri (Şekil 2.10, 2.11), alüminyumun kolay oksidasyonu ve diğer özellikleriyle ilişkilidir.

metalin ve oksitinin özellikleri. Alüminyumun erime noktası 658 o C'dir,

yaklaşık 730 o C'de dökülüyor. Sıvı alüminyumun düşük yoğunluğu, eriyiğin yoğun dolaşımını istenmeyen hale getirir, çünkü banyonun derinliğine taşınan metalik olmayan kalıntılar çok yavaş yüzer.

Pirinç. 2.10. Alüminyum ve alüminyum alaşımlarının eritilmesi için indüksiyon kanallı elektrikli fırın IA-0.5'in genel görünümü

(faydalı fırın kapasitesi 500 kg, kalan kapasite 250 kg, fırın gücü 125 kW):

1 – kaldırma mekanizmalı kapak; 2 – üst kasa; 3 – alt kasa; 4 – manyetik devre; 5 – fan kurulumu; 6 - piston; 7 – rulmanlar; 8 – su temini; 9 – indüktör; 10 – astar

Fırındaki erimiş alüminyum, alüminyumun yüzey gerilimi nedeniyle yüzeyinde tutularak metali daha fazla oksidasyondan koruyan bir katı oksit filmi ile kaplanır. Ancak sürekli film kırılırsa parçaları batar ve banyonun dibine düşerek kanallara düşer. Alüminyum oksit kimyasal olarak aktiftir ve kimyasal etkileşim nedeniyle film parçaları kanalların duvarlarına bağlanarak kesitlerini azaltır. Çalışma sırasında kanallar "aşırı büyümüş" hale gelir ve periyodik olarak temizlenmeleri gerekir.

Pirinç. 2.11. Alüminyum eritme için yedek indüksiyon üniteleri

İle dikdörtgen kanallar: a – dikey ve yatay kanallara erişimi olan;

B - dikey kanallara erişim ile

Alüminyumun ve oksitinin bu özellikleri onları kanallarda düşük güç yoğunluğuyla çalışmaya zorlamaktadır. Bu durumda kanallardaki metalin aşırı ısınması azaltılır ve yüzeydeki sıcaklık minimum seviyede tutulur, bu da sıcaklık arttıkça hızı artan oksidasyonu zayıflatır.

Düşük spesifik güçte metal dolaşımı azalır, bu da oksit filminin korunmasına ve metalik olmayan kalıntıların sayısının azaltılmasına yardımcı olur.

Yük yüklenirken yok edildiği için oksit filmin güvenliğini sağlamak imkansızdır. Erime periyodu sırasında film çatlaması esas olarak metal dolaşımından dolayı meydana gelir. Bu nedenle, alüminyum eritme fırınlarında, özellikle banyonun üst kısmında onu zayıflatmak için önlemler alınır: kanallardaki özgül güç azaltılır, kanalların yatay düzeni sıklıkla kullanılır ve dikey olarak düzenlendiklerinde, Hamamın derinliği arttırılır, kanaldan banyoya geçiş dik açıyla yapılır, bu da kanal ağzının hidrolik direncini artırır. Kanalların yatay düzenlenmesi aynı zamanda film parçalarının kanallara girmesini zorlaştırması ama bunu tamamen ortadan kaldırmaması avantajına da sahiptir, çünkü parçalar metalin dolaşımıyla kanallara taşınabilir.

Alüminyum eritme fırınlarının kanalları düz bölümlerden oluştuğundan temizliği daha kolaydır.

Kanalın aşırı büyümesi, boyutu yaklaşık olarak metale akım nüfuz derinliğine eşit olduğunda elektrik modunu etkiler; bu, 50 Hz frekansta erimiş alüminyum için 3,5 cm'ye eşittir. Bu nedenle kanalları daha az sıklıkta temizlemek için 6–10 cm'lik bir radyal kanal boyutu alınır. Özellikle temizlenmesi zor olan yatay bir bölüm için, bu bölümün kanalının radyal boyutunu yaklaşık (1,3 - 1,5) d2 olarak alın. Dikey bölümler her vardiyada yaklaşık bir kez temizlenir,

yatay - günde bir kez.

Diğer yapısal tipteki fırınların yanı sıra iki odacıklı fırınlar da kullanılmaktadır. Banyoları birbirine bağlayan iki kanallı monofaze veya dört kanallı trifaze olabilir. Kanalların temizlenmesi için banyoların duvarlarında kanalların eksenleri boyunca delikler açılır, kil tapalarla kapatılır. Metal boşaltıldıktan sonra temizlik yapılır.

Kanalların geniş kesiti nedeniyle güç faktörü düşüktür, 0,3 - 0,4'tür.

Çinko eritme fırınları

Yüksek saflıkta katot çinko, rafinasyon gerektirmeyen kanal fırınlarında eritilir. Akışkanlığı yüksek olan erimiş çinko, astar malzemeleriyle birleşir. Astarın çinko ile emprenye edilmesi işlemi, metalin hidrostatik basıncının artmasıyla hızlandığından, çinko eritme fırınları, sığ derinlikte dikdörtgen bir banyoya ve yatay kanallı endüksiyon ünitelerine sahiptir.

(Şekil 2.12) ..

Pirinç. 2.12. Çinko eritme için 40 ton kapasiteli indüksiyon kanallı fırın tipi ITs-40:

1 - eritme odası; 2 – dağıtım odası; 3 – indüksiyon ünitesi; 4 – makaralı konveyör yükleme

Banyo, alt kısmında pencere bulunan bir iç bölme ile eritme ve dökme odalarına bölünmüştür. Saf metal pencereden döküm odasına akar; yüzeye yakın yabancı maddeler ve kirletici maddeler eritme odasında kalır. Fırınlar yükleme ve döküm cihazlarıyla donatılmıştır ve sürekli modda çalışırlar: katot çinko, çatıdaki bir açıklıktan eritme odasına yüklenir ve yeniden eritilen metal kalıplara dökülür. Dökme, metalin bir kepçeyle kepçelenmesi, bir vana aracılığıyla serbest bırakılması veya bir pompayla dışarı pompalanmasıyla gerçekleştirilebilir. Yükleme ve boşaltma cihazları çinko buharlarının atölyeye girmesini önleyecek şekilde tasarlanmıştır ve güçlü egzoz havalandırmasıyla donatılmıştır.

Çıkarılabilir indüksiyon üniteleri kullanan fırınlar sallanırken, çıkarılamayan ünitelere sahip fırınlar sabittir. Eğim, metali boşaltmadan indüksiyon ünitesini değiştirmek için kullanılır.

Çinko fırınlarının güç faktörü 0,5 - 0,6'dır.

Demir eritme fırınları

Kanal fırınları kupol, ark ve indüksiyon pota fırınları ile dubleks proseste mikser olarak demirin eritilmesinde kullanılmakta olup, döküm öncesinde demirin sıcaklık artışlarına, alaşımlanmasına ve homojen hale getirilmesine olanak sağlamaktadır. Dökme demir eritme fırınlarının güç faktörü 0,6 - 0,8'dir.

Kapasitesi 16 tona kadar olan fırınlar, bir veya iki çıkarılabilir üniteli şaft fırınlarıdır; daha büyük kapasiteli fırınlar, çıkarılabilir ünite sayısı birden dörde kadar olan şaft ve tambur fırınlardır.

Dökümhane konveyörlerinin bakımı için özel kanal dağıtım karıştırıcıları bulunmaktadır. Böyle bir karıştırıcıdan dozlanmış bir kısmın dağıtılması, ya fırının eğilmesiyle ya da sıkıştırılmış gazın kapalı bir fırına beslenmesi yoluyla metalin değiştirilmesiyle gerçekleştirilir.

Dökme demir için kanal karıştırıcıları sifon dolum sistemlerine ve metal kremaya sahiptir; Doldurucu ve çıkış kanalları, eriyik yüzeyinin altında, tabanına yakın bir yerden banyoya çıkar. Bu sayede metal cürufla kirlenmez. Metalin dökülmesi ve boşaltılması aynı anda gerçekleşebilir.

2.6. İndüksiyon kanallı fırınların işletilmesi

Kanal fırınlarının şarjı saf hammaddelerden, üretim atıklarından ve alaşımlardan (ara alaşımlar) oluşur. Şarjın refrakter bileşenleri ilk önce fırına yüklenir, ardından alaşımın büyük kısmını oluşturanlar ve son olarak da düşük erime noktalı olanlar fırına yüklenir. Eritme işlemi sırasında karışım

Parçaların kaynaklanmasını ve erimiş metal üzerinde bir köprü oluşmasını önlemek için periyodik olarak altüst edilmelidir.

Alüminyum ve alaşımlarını eritirken, alüminyumun düşük yoğunluğundan dolayı eriyikten büyük zorluklarla çıkarıldıklarından, şarj malzemeleri metalik olmayan kirleticilerden temizlenmelidir. Alüminyumun gizli erime ısısı yüksek olduğundan fırına büyük miktarda yük yüklendiğinde metal kanallarda sertleşebilir; Bu nedenle ücret küçük partiler halinde yüklenir. Erimenin başlangıcında indüktör üzerindeki voltajın düşürülmesi gerekir; Sıvı metal biriktikçe voltaj artırılarak banyonun sakin kalması ve yüzeyindeki oksit filmin kırılmaması sağlanır.

Geçici durmalar sırasında, kanal fırını, içinde yalnızca kanalların doldurulmasını ve her birinde kapalı bir metal halkasının korunmasını sağlayacak miktarda metal kaldığında boş moda geçer. Bu metal kalıntısı sıvı halde tutulur. Bu moddaki güç, fırının nominal gücünün %10-15'idir.

Fırın uzun süre durdurulduğunda, katılaşma ve ardından soğutma sırasında sıkıştırma nedeniyle kanallarda yırtıldığı ve ardından fırının çalıştırılması imkansız hale geldiği için içindeki tüm metalin boşaltılması gerekir. Boş bir fırını başlatmak için içine erimiş metal dökülür ve astarın çatlamasını ve kanallardaki metalin katılaşmasını önlemek için banyo ve ocak taşının eriyik sıcaklığına yakın bir sıcaklığa ısıtılması gerekir. Astarın ısıtılması uzun bir işlemdir çünkü hızı saatte birkaç dereceyi geçmemelidir.

Yeni bir alaşım bileşimine geçiş, ancak astarın sıcaklık özellikleri ve kimyasal özellikleri açısından yeni alaşıma uygun olması durumunda mümkündür. Eski alaşım fırından tamamen boşaltılır ve içine yenisi dökülür. Önceki alaşım, yeni alaşım için izin verilmeyen bileşenler içermiyorsa, ilk eritme sırasında uygun bir metal elde edilebilir. Bu tür bileşenler mevcutsa, her biri metal boşaltıldığında kanallarda ve banyonun duvarlarında kalan istenmeyen bileşenlerin içeriğinin azaltıldığı birkaç geçiş eritmesinin gerçekleştirilmesi gerekir.

Çıkarılabilir endüksiyon ünitelerine sahip bir kanallı fırının normal çalışması için, derhal değiştirilmeye hazır, yedekte tam bir ısıtmalı ünite setinin bulunması gerekir. Değiştirme, değiştirilen ünitenin soğutmasının geçici olarak kapatılmasıyla sıcak bir fırında gerçekleştirilir. Bu nedenle soğutma suyu ve hava beslemesindeki kesinti süresinin 10 - 15 dakikayı aşmaması için tüm değiştirme işlemlerinin hızlı bir şekilde yapılması gerekir, aksi takdirde elektrik yalıtımı bozulacaktır.

Banyo kaplamasının çalışma sırasındaki durumu görsel olarak izlenir. Denetim için erişilemeyen kanalların izlenmesi, dolaylı bir yöntemle, her bir indüktörün kilovat metre ve faz ölçer okumalarından belirlenen aktif ve reaktif direncinin kaydedilmesiyle gerçekleştirilir. Aktif direnç, ilk yaklaşımla ters orantılıdır.

kanalın kesit alanına dayanır ve reaktif olan, kanaldan indüktöre olan mesafeyle orantılıdır. Bu nedenle, kanalın düzgün genişlemesi (erozyonu) ile aktif ve reaktif dirençler azalır ve kanalın eşit şekilde aşırı büyümesiyle artar; Kanal indüktöre doğru kaydırıldığında reaktans azalır, kasaya doğru kaydırıldığında artar. Ölçüm verilerine dayanarak, dirençteki değişimlerin diyagramları ve grafikleri oluşturularak kanal astarının aşınmasının değerlendirilmesine olanak sağlanır. Kanal fırın astarının durumu aynı zamanda birçok kontrol noktasında düzenli olarak ölçülen muhafazanın sıcaklığına göre de değerlendirilir. Muhafazanın sıcaklığındaki yerel bir artış veya soğutma sisteminin herhangi bir dalındaki suyun sıcaklığındaki bir artış, astarın tahribatının başladığını gösterir.

İndüksiyon kanallı elektrikli fırınların astarı aynı anda elektrik ve ısı yalıtımı işlevlerini yerine getirir. Bununla birlikte, nemlendirildiğinde (soğuk fırın) veya elektriksel olarak iletken malzemelerle (eriyik veya gazlı ortamdan) doyurulduğunda, astarın elektrik direnci keskin bir şekilde düşer. Bu elektrik çarpması riski yaratır.

Arıza nedeniyle elektrikli fırının gerilim taşıyan kısımları ile diğer metal kısımları arasında elektrik teması meydana gelebilir; bunun sonucunda personelin çalışma sırasında temas ettiği çerçeve gibi montaj ünitelerine enerji verilebilir.

Tesisatlarda bulunan elektrikli fırınları, cihazları ve elektrikli ekipmanları (kontrol panelleri, transformatörler vb.) Çalıştırırken, elektrik çarpmasına karşı koruma sağlamak için geleneksel araçlar kullanılır: metal parçaların topraklanması (fırın çerçeveleri, platformlar vb.), koruyucu yalıtım araçları ( eldivenler, kulplar, standlar; platformlar ve diğerleri), kurulum kapatılıncaya kadar kapıların açılmasını engelleyen kilitler vb.

Patlama tehlikesinin kaynağı su soğutmalı bileşenlerdir (kristalizatörler, indüktörler, mahfazalar ve elektrikli fırınların diğer elemanları). Arıza durumunda sızdırmazlıkları bozulur ve fırının çalışma alanına su girer; yüksek sıcaklığın etkisi altında su yoğun bir şekilde buharlaşır ve hava geçirmez şekilde kapatılmış bir fırında artan basıncın bir sonucu olarak bir patlama meydana gelebilir; Bazı durumlarda su ayrışır ve fırına hava girdiğinde patlayıcı bir karışım oluşabilir. Bu tür kazalar, indüksiyonlu eritme fırınlarındaki astarın aşındırılmasıyla meydana gelir.

Patlama, teknolojik işlem sırasında oluşan kolayca yanıcı maddelerin (sodyum, magnezyum vb.) Fırında birikmesinin yanı sıra ıslak şarjdan da kaynaklanabilir. Patlamanın kaynağı elektrikli fırın elemanlarındaki kusurlar olabilir.

Fırının çalışması sırasında kesintisiz soğutma suyu ve hava beslemesini ve bunların soğutma sistemlerinin çıkışındaki sıcaklıklarını sürekli izlemek gerekir. Su veya hava basıncı düştüğünde ilgili röleler devreye girer, arızalı endüksiyon ünitesinin güç beslemesi kapatılır, ışıklı ve sesli sinyaller verilir. Su şebekesindeki basıncın düşmesi durumunda fırın, yangın suyu kaynağından veya acil durum tankından yedek soğutmaya aktarılır.

Fırın soğutma sistemlerine 0,5 - 1 saat süreyle yerçekimi suyu beslemesi. Kesintisiz soğutma suyu ve hava beslemesinin durdurulması acil bir duruma yol açar: endüktör sargısı erir.

Kristalizatörlerin su soğutmalı ceketlerine su beslemesinin durdurulması, transfer kutusundan kristalizatöre dökülen metalin kristalizatörde katılaşmasına neden olur, bu da kristalizatörün arızalanmasına ve teknolojik sürecin bozulmasına yol açar.

Elektrik kesilirse fırının içindeki metal donabilir, bu da ciddi bir kazadır. Bu nedenle kanal fırınları için güç kaynağı sistemlerinde yedeklilik sağlanması arzu edilir. Yedek güç, metali fırında erimiş halde tutmak için yeterli olmalıdır.

Fırın astarının ihlali (görsel olarak veya aletlerle tespit edilmemiştir), fırının banyosundan veya kanal kısmından metalin fırın transformatörüne girmesine neden olur, bu da fırın transformatörünün arızalanmasına ve patlayıcı bir duruma yol açabilir.

Patlama güvenliği, proses ilerlemesinin güvenilir bir şekilde izlenmesi, rejim ihlallerinin sinyallenmesi, anında sorun giderme ve personel eğitimi yoluyla sağlanır.

2.7. Dökümhane ekipmanının yeri

Fırın kurulumu, bir devirme mekanizmasına sahip kanal fırınının kendisini ve normal çalışmasını sağlamak için gerekli bir dizi ekipman elemanını içerir.

Nispeten düşük güce sahip fırınlar, atölyenin aşağı inen trafo merkezinin alçak gerilim veri yollarından güç alır. Birkaç fırın varsa, üç fazlı ağın mümkün olduğu kadar eşit şekilde yüklenmesi için bunlar fazlar arasında dağıtılır. Gerilim regülasyonu için bir ototransformatör bazen birkaç fırın için tek başına sağlanabilir; bu durumda anahtarlama devresi bunun herhangi bir fırının devresine hızlı bir şekilde dahil edilmesine izin vermelidir. Bu, örneğin dökümhanelerde pirinç ve çinkonun sabit bir çalışma ritmiyle eritilmesi sırasında, bir indüksiyon ünitesinin değiştirilmesinden sonra bir fırının ilk kez çalıştırılması sırasında veya metali yerinde tutmak için ara sıra kesintiler sırasında voltajın düşürülmesinin gerekli olabileceği durumlarda mümkündür. fırın ısıtılmış durumda.

1000 kW'ın üzerinde güce sahip fırınlar, genellikle dahili voltaj adım anahtarlarıyla donatılmış ayrı güç düşürücü transformatörler aracılığıyla 6 (10) kV'luk bir ağdan beslenir.

Dengeleyici bir kapasitör bankası, kural olarak, fırın kurulumunun bir parçasıdır, ancak düşük güce ve nispeten yüksek güç faktörüne (0,8 veya daha yüksek) sahip bir fırın buna sahip olmayabilir. Ele-

Her fırın kurulumunun bileşenleri, akım besleme ve koruma ve alarm ekipmanı, ölçüm ve anahtarlama ekipmanıdır.

Fırın kurulum ekipmanının yeri farklı olabilir (Şekil 2.13). Özellikle kanal fırınının diğer eritme fırınları ve döküm tesisleri ile birlikte çalışması durumunda, esas olarak sıvı metalin taşınmasının kolaylığı ile belirlenir.

Pirinç. 2.13. Kanal indüksiyon ocağı ILK-1.6 için ekipmanın yeri

Fırının kurulduğu işaret, metal yükleme veya dökme ve boşaltmanın yanı sıra indüksiyon ünitelerini takma ve değiştirme kolaylığına göre seçilir. Kural olarak, küçük kapasiteli fırınlar atölyenin zemin seviyesine, orta ve büyük kapasiteli devirme fırınları - yükseltilmiş bir çalışma platformuna, bakım platformlu büyük tamburlu fırınlar - ayrıca zemin seviyesine monte edilir. İndüksiyon kanallı fırınların banyo türlerinin açıklaması bölüm 3.3'te verilmiştir.

50 Hz kapasitörler havayla soğutulduğundan, kapasitör bankası fırına yakın bir yerde, genellikle çalışma platformunun altında veya bodrum katında, cebri havalandırmalı bir odada bulunur. Kondenser odası kapısı açıldığında ünite bir güvenlik kilidi ile kapatılır. Eğim mekanizmasının hidrolik tahriki için bir ototransformatör ve bir yağ basınç ünitesi de çalışma platformunun altına monte edilmiştir.

Fırına ayrı bir güç transformatöründen güç verirken, akım beslemesindeki kayıpları azaltmak için hücresi fırına mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir.

Fırınların yakınında, indüksiyon ünitelerinin astarlanması, kurutulması ve kalsinasyonu için bir alan bulunmalıdır.

Örnek olarak, Şekil 2.13, bakır alaşımlarının eritilmesi için 1,6 ton kapasiteli kanal fırınına sahip bir izabe tesisini göstermektedir. Yüksek gerilim anahtarlama ekipmanı ve korumasına sahip 1000 kV A transformatörünü barındıran transformatör hücresi 6, başka bir konuma yerleştirilebileceğinden kesikli çizgilerle gösterilmiştir. Çalışma platformunda (7), ön panelinde ölçüm cihazları, sinyal lambaları, ısıtmayı açıp kapatmak için düğmeler ve voltaj aşamalarının anahtarlanmasını kontrol eden bir kontrol paneli (4) bulunmaktadır. Fırının (8) eğimi, metal drenajının izlenmesi için uygun bir yere monte edilen uzaktan kumanda (9) ile kontrol edilir. Çalışma platformunun seviyesi, kepçenin fırının tahliye ağzının altına getirilmesini kolaylaştırır. Fırınla birlikte eğilen Platform 7, ana çalışma platformundaki açıklığı kapatır ve fırının eğim ekseni etrafında serbestçe dönmesini sağlar. Çalışma platformunun altına, elektrikli ekipmana sahip bir güç paneli (1) ve fırın (2) için bir hidrolik devirme mekanizması monte edilmiştir; Fırına esnek kablolarla bağlanan bir akım kaynağı da (3) buraya monte edilmiştir. Çalışma platformunun altında bir kapasitör bankası ve bir yağ basınç ünitesi de bulunmaktadır.

3. İNDÜKSİYON KANALI OCAĞININ ELEKTRİKSEL HESAPLANMASI

Kanal indüksiyon fırınlarının hesaplanmasında iki ana yöntem vardır. Bunlardan biri, elektromanyetik dalgaların metalde soğurulması teorisine dayanmaktadır. Bu yöntem A.M. Weinberg tarafından önerilmiş ve “İndüksiyon Kanallı Fırınlar” monografisinde ana hatları verilmiştir. İkinci yöntem, kısa devre modunda çalışan bir transformatörün teorisine dayanmaktadır. Bu yöntemin yazarlarından biri S.A. Fardman ve I.F. Kolobnev'dir. Bu yöntem, indüksiyon kanallı fırınların hesaplanmasına yönelik bir mühendislik yöntemi olarak geniş uygulama alanı bulmuştur.

Bu bölümde, bir endüksiyon kanallı fırın için hesaplama unsurları ve bireysel aşamalar için hesaplama örnekleri ile birlikte bir dizi mühendislik elektrik hesaplamaları sunulmaktadır.

Bir indüksiyon kanallı fırın için bir mühendislik hesaplama şeması gösterilmektedir

FORM SEÇİMİ			ORİJİNAL	SEVİYE
FIRIN. FAYDALI HESAPLANMASI			REFERANS	VERİMLİLİK
VE BOŞALTILMIŞ KONTEYNER
ISI ENERJİSİNİN HESAPLANMASI				FIRIN GÜCÜNÜN HESAPLANMASI
	TİPİ VE HESAPLANMASI			MİKTARIN BELİRLENMESİ
ENİNE				İNDÜKSİYON ÜNİTELERİ VE
				FIRIN FAZ SAYISI
TRAFO
				ELEKTRİKLİ FIRIN TİPİNİN SEÇİMİ
				TRANSFORMATÖR.
	TOKA,		İNDÜKTÖR GERİLİMİNİN SEÇİMİ
GEOMETRİK			İNDÜKTÖR GERİLİMİNİN SEÇİMİ
GEOMETRİK
ÖLÇÜLER
VE DÖNÜŞ SAYISI				GEOMETRİK HESAPLANMASI
VE İNDÜKTÖR.				GEOMETRİK HESAPLANMASI
				BOYUTLAR VE MEVCUT KANAL
GEOMETRİK				İNDÜKSİYON PARÇALARI
ÖLÇÜLER
MANYETİK ÇEKİRDEK
				ELEKTRİK HESAPLANMASI
				FIRIN PARAMETRELERİ
HESAP DÜZELTME
				GÜÇ HESAPLAMA
				KONDANSATÖR PİLİ,
			PROMOSYON İÇİN GEREKLİ
	SOĞUTMA HESABI			çünkü
	SOĞUTMA HESABI
		BOBİN
FIRININ ISI HESAPLANMASI

Kural olarak, hesaplama için başlangıç verileri olarak aşağıdakiler alınır:

Eritilen metal veya alaşımın özellikleri:

erime ve döküm sıcaklığı;

katı ve erimiş haldeki yoğunluk;

alaşımın döküm sıcaklığındaki ısı içeriği veya entalpisi (entalpinin sıcaklığa bağımlılığı Şekil 3.1'de gösterilmiştir) veya ısı kapasitesi ve gizli füzyon ısısı;

katı ve erimiş haldeki direnç (bağlı olarak)

Direncin sıcaklığa bağımlılığı Şekil 2'de gösterilmektedir. 3.2);

evlenmek

- fırın özellikleri:

fırının amacı;

fırın kapasitesi;

fırın performansı;

erime süresi ve yükleme ve döküm süresi;

- güç kaynağı özellikleri:

şebeke frekansı;

fırını besleyen elektrikli fırın transformatörünün sekonder sargısının şebeke voltajı veya voltajı.

3.1. Fırın kapasitesinin belirlenmesi

Fırının toplam kapasitesi G, faydalı (boşaltılmış) kapasite Gp ve artık kapasiteden (bataklık kapasitesi) Gb'den oluşur.

burada k b, artık kapasiteyi (bataklığın kütlesi) hesaba katan bir katsayıdır. Bu

katsayı 0,2 – 0,5'e eşit alınır; kapasitesi 1 tondan fazla olan fırınlar için daha küçük değerlerle, 1 tondan az kapasitesi olan fırınlar için ise daha büyük değerlere sahiptir.

Kullanılabilir kapasite (boşaltılabilir kapasite)


G p =
G p =

burada A p ton (t/gün) cinsinden fırının günlük verimliliğidir; m p - günlük yüzme sayısı.

Günlük yüzme sayısı

	m p =

burada τ 1, sıvı metalin saat cinsinden erime ve ısınma süresidir, τ 2 ise döküm, yükleme, temizleme vb. süresidir. Saatlerde.

Üretkenliğin değerinin oldukça göreceli olduğu unutulmamalıdır. Referans literatürde verimlilik değerleri yaklaşık olarak verilmektedir (Tablo 3.1).

Sıvı metalin erime ve ısınma süresi (τ 1) fiziksel

erimiş metallerin ve alaşımların kimyasal özellikleri (ısı kapasitesi ve gizli füzyon ısısı). Artan verimlilik, düşüşle ilişkilidir

fırına sağlanan gücün artmasına neden olan ve fırının tasarımını etkileyen τ 1 değerleri, yani. tek fazlı bir fırın yerine geliştirilmesi gerekecek

Üç fazlı bir fırın inşa etmek için, bir endüksiyon ünitesi yerine birden fazla endüksiyon ünitesi vb. kullanılması gerekecektir.

Öte yandan τ 1'deki artış teknolojik süreci bozabilir

Örneğin bir metalin veya alaşımın eritme işlemi sırasında alaşım katkı maddeleri döküm işleminden önce buharlaşabilir.

Yüklenen şarjın türüne, döküm hızına, döküm külçenin kesit boyutuna vb. bağlı olarak. τ 2'nin değeri de şu kadar değişebilir:

serbestçe geniş aralık.

Bu nedenle hesaplamalar yapılırken hem metallerin veya alaşımların eritilmesi teknolojisi hem de geliştirilmekte olan fırının tasarım özellikleri dikkate alınarak verimlilik değerinin değerlendirilmesi gerekmektedir.

Fırının faydalı kapasitesi verilmişse toplam kapasite şu ifadeyle belirlenir:

burada γ mj metalin sıvı haldeki yoğunluğudur, kg m3.

Masada Tablo 3.2 bazı metal ve alaşımların yoğunluk değerlerini göstermektedir.

Fırın banyosunun kesiti S vp, fırın kanalı hesaplandıktan sonra belirlenir. Fırın banyosunun yüksekliği h vp ifadesi ile belirlenir.

		V ch

		S ch
		S ch


	Kapasite, ton

	Kullanışlı
	güç, kWt
	Üretici firma-
	uygunluk (yönelim)
	günlük), t/gün
	İndüksiyon sayısı
	son birimler
	Aşama sayısı
	Katsayı
	iletişim olmadan güç
	emeklilik
	Fırın ağırlığı, toplam
	metal ile, t

Tamburlu fırının amacı

Bu döner fırının amacı besleme malzemesini maksimum 950 °C sıcaklığa kadar ısıtmaktır. Ekipmanın tasarımı, döner fırında aşağıda belirtilen proses koşullarına dayanmaktadır.

İşlenmemiş içerikler Hammadde İlerleme hızı Hammadde nemi Hammadde sıcaklığı Hammaddelerin özgül ısı kapasitesi Hammaddelerin yığın yoğunluğu	uranyum peroksit (UO 4. 2H 2 O) 300 kg/saat ağırlıkça 30 % 16 °C 0,76 kJ/kg·K 2,85 gr/cm³
Ürün Ürün malzemesi Ürün besleme hızı Ürünün nem içeriği (ıslak kütle) Ürün sıcaklığı: fırının boşaltma tarafında soğutucunun boşaltma tarafında Ürünün özgül ısı kapasitesi Ürün malzemesinin yığın yoğunluğu Parçacık boyutu	uranyum oksit (U3O8) 174,4 kg/saat ≈ ağırlıkça %0 650 – 850°C 60°C 0,76 kJ/kg·K 2,0 g/cm³ 8 – 20 µm
Fırın güç tüketimi	206 kW
Tambur hızı menzil normal	1-5 rpm 2,6 dev/dak

Malzeme, artan önem sırasına göre sıralanan aşağıdaki ısı transfer modlarında ısıtılır:
1. Radyasyonun ısısı.
2. Tamburun iç yüzeyi ile doğrudan temastan kaynaklanan ısı.

Gerekli ısı miktarı aşağıdaki gereksinimler dikkate alınarak belirlenir:
1. Katı bileşenlerin sıcaklığını artırmak için ısıtın.
2. Islak besleme malzemesini buharlaşma sıcaklığına ısıtmak için ısıtın.
3. Islak besleme malzemesini buharlaştırmak için ısıtın.
4. Hava akışının sıcaklığını artırmak için ısıtın.

Tamburlu fırın işleminin açıklaması
Islak kek (UO 4. 2H 2 O) fırın yükleme konveyörüne yerleştirilir. Tamburun yükleme tarafı, malzemeyi tamburun bu tarafından yüksek hızda çıkaran vida plakaları ve bir besleme yastığı ile donatılmıştır. Malzeme, vida plakalarını terk ettikten hemen sonra, yerçekiminin etkisi altında tamburun uzunlamasına ekseni boyunca aşağı doğru akar. Fırının fırın bölümünde, fırının elektrikli ısıtma elemanları kullanılarak hidratlanmış uranyum peroksit (UO 4 . 2H 2 O) ısıtılır. Elektrikli fırın, esnek sıcaklık kontrolü sağlayan üç sıcaklık kontrol bölgesine ayrılmıştır. İlk iki bölgede uranyum peroksit (UO4.2H2O) kademeli olarak yaklaşık 680 °C'ye kadar ısıtılır. Üçüncü bölgede sıcaklık yaklaşık 880 °C'ye yükselir ve uranyum peroksit (UO4.2H2O) uranyum okside (U3O8) dönüştürülür.

Tamamen reaksiyona giren sarı uranyum keki (U3O8) tamburun soğutma bölümüne beslenir. Isı, yüksek ısı iletkenliği nedeniyle katı bileşenlerden fırın tamburunun duvarı yoluyla uzaklaştırılır ve tamburun dışına püskürtülen soğutma suyu ile uzaklaştırılır. Malzeme sıcaklığı yaklaşık 60 °C'ye düşürülür, ardından malzeme boşaltma boru hattına beslenir ve buradan yerçekimi ile taşıma sistemine girer. Tahliye borusu aracılığıyla, prosesin ısıtma aşamasında oluşan su buharını uzaklaştırmak için tamburun içinden malzeme akışına doğru geçerek döner fırına güçlü bir hava akışı sağlanır. Nemli hava, havalandırma kullanılarak yükleme borusundan çıkarılır.

Döner Fırın Bileşenleri

Döner fırın tamburu

Tamburun kaynaklı bölümleri birbirine 90° ve 180° açılarla dönüşümlü olarak yerleştirilmiş ve ana metalin tamamen nüfuz etmesiyle kaynak yapılmasıyla elde edilen dikişlere sahiptir. Lastikler ve halka dişliler, radyal termal genleşmedeki farklılıklara uyum sağlamak için ara parçalarla tamburdan ayrılan işlenmiş yüzeylere monte edilir. Tambur tasarımı her türlü termal ve mekanik yükü dikkate alır ve bu nedenle güvenilir çalışma sağlar. Tamburun yükleme tarafında, malzemenin boru hattına ters akışını engelleyen malzeme tutucu kaplamalar ve ısıtılan bölümlere malzeme beslemek için vida plakaları bulunmaktadır.
Tamburun yükleme ve boşaltma taraflarındaki açık bölümleri personel için termal koruma ekranlarıyla donatılmıştır.

Bandaj
Tamburun kaynaksız iki lastiği ve dövme çelikten yapılmış bağlantıları vardır. Her bant sağlam bir dikdörtgen kesite sahiptir ve uzun hizmet ömrü için güçlendirilmiştir.

Destek tekerlekleri
Fırın tamburu, dövme çelikten yapılmış dört destek tekerleği üzerinde dönmektedir. Destek tekerlekleri servis ömrünü uzatmak için güçlendirilmiştir. Tekerlekler, en az 60.000 saatlik hizmet ömrüne sahip iki yatak arasına monte edilmiş yüksek mukavemetli bir şaft üzerine gerilimli olarak monte edilmiştir. Dingil mesafesi, yatay tekerlek hizalaması ve ayarı için itme vidalarıyla donatılmıştır.

İtme silindirleri
Ünite, en az 60.000 saatlik hizmet ömrüne sahip, sızdırmaz oynak makaralı rulmanlara sahip iki çelik tekerlekten oluşan iki itme silindiri içerir. İtme silindirleri servis ömrünü uzatmak için güçlendirilmiştir.

Tahrik ünitesi

Tambur, 380 V voltajlı üç fazlı bir alternatif akım şebekesinden çalışan, 1425 rpm dönme hızına sahip bir elektrik motorundan 1,5 kW güçle 1-5 rpm frekansta dönecek şekilde tasarlanmıştır. 50 Hz'dir ve hava soğutmalı sızdırmaz bir tasarımda yapılmıştır. Elektrik motorunun mili, esnek bir kaplin aracılığıyla doğrudan ana dişli kutusunun giriş miline bağlanır.

Sikloidal ana dişli kutusu, bir redüksiyon kademesi ile 71:1'lik hassas bir redüksiyon oranına sahiptir. Düşük hızlı şanzıman mili, gerekli tork ve maksimum yükler için tasarlanmıştır.

Fırın Tamburu Deformasyonunun Önlenmesi

Elektrik motoru güç kaynağı sistemindeki arızalar sırasında fırın tamburunun deformasyonunu önlemek için, tamburun dönmeye devam etmesi için ek bir dizel motor sağlanmıştır. Dizel motor değişken bir hıza (1500-3000 rpm) ve 1,5 - 3,8 kW nominal çıkış gücüne sahiptir. Dizel motor manuel olarak veya bir DC elektrikli marş motoruyla çalıştırılır ve bir kaplin aracılığıyla doğrudan elektrik motorunun miline bağlanır.

Tamburlu fırın">

Dişli halka
Halka dişlisi karbon çeliğinden yapılmıştır. Her bir dişlinin 96 sertleştirilmiş dişi vardır, bir tambur üzerine monte edilmiştir ve kolay çıkarılması için konektörlere sahiptir.

Tahrik dişlisi
Karbon çeliğinden yapılmıştır. Her dişlinin 14 sertleştirilmiş dişi vardır ve düşük hızlı bir dişli kutusu miline monte edilmiştir.

Tahrik zinciri
Fırın tamburunun dönüşünü sağlamak için eğimli zincir kullanılır.

Fırın sistemi

Fırın muhafazası tamburu çevreler ve karbon çeliğinden yapılmıştır. Kasaların duvarları ve zemini tek bir bölüm halinde yapılmıştır. Fırın tavanı, her bir ısıtma bölgesi için bir tane olmak üzere üç bölümden oluşur ve fırın veya tambur bakımı için çıkarılabilir.

Odanın/ısıtma elemanlarının özellikleri:

Meme su soğutucusu
Meme suyu soğutucusu - fırın ürününün sıcaklığını azaltır. Soğutucu gövdesi karbon çeliğinden yapılmıştır ve iç yüzeyleri epoksi reçineyle kaplanmıştır (korozyonu azaltmak için). Muhafaza, püskürtme nozulları, giriş ve çıkış döner labirent contaları, bir üst buhar çıkış nozulu, bir alt drenaj nozulu, bir yan baypas nozulu, erişim kapıları ve inceleme delikleri bulunan üstten monte edilmiş iki boru ile donatılmıştır. Su, bir boru hattı yoluyla püskürtme memelerine beslenir ve alt drenaj flanşı yoluyla yerçekimi ile boşaltılır.

Vida besleyici

Kavurma fırını, uranyum peroksit kekini tambura beslemek için bir yükleme vidalı konveyörü ile donatılmıştır; yatay olarak sıfır açıda bulunan ve son işleme tabi tutulan bir vidadır.

Fırın termokuplları
Fırın bölgelerindeki sıcaklığı ve tahliye edilen ürünün sıcaklıklarını sürekli olarak izlemek için termokupllar bulunmaktadır.

Sıfır hız anahtarları
Fırın, biri tamburun dönüşünü, diğeri ise yükleme vidası hattının dönüşünü sürekli olarak kontrol eden iki sıfır hız anahtarıyla donatılmıştır. Dönme frekansı şalteri düzenekleri millerin uçlarına monte edilir ve ölçüm cihazı tarafından kaydedilen alternatif bir manyetik alan oluşturan disk puls üreteçleri tipindedir.