Плавка в печах сопротивления

Тема №5. Плавильные печи и плавка сплавов

Плавка в электрических печах наиболее прогрессивный метод плавки металлов и сплавов. По сравнению с методами плавления в топливных печах, метод плавки в электрических печах обладает следующими основными преимуществами:

1) возможность получения высоких температур (до 5000 °С);

2) простотой регулирования мощности и, следовательно, температурой печи;

3) отсутствие воздействия печных газов на поверхность металла;

4) возможностью производить нагрев в любой газовой среде, а также в вакууме;

5) возможностью быстрого расплавления и нагрева металла => высокая производительность печи;

6) минимальным угаром металла;

7) высоким коэффициентом полезного действия печи;

8) м получения высококачественного сплава с минимальной степенью загрязненности неметаллическими включениями;

9) компактностью, чистотой, удобством обслуживания.

Широкому производственному применению плавильных электропечей обычно препятствует высокая стоимость, а в некоторых случаях дефицит электроэнергии.

При электрическом методе плавки нагрев и плавление шихтовых материалов производится благодаря преобразованию электрической энергии в тепловую.

В настоящее время известны следующие способы превращения электрической энергии в тепловую:

а) способ электросопротивления:

Сущность этого способа превращения электрической энергии в тепловую основан на способности материала, через который пропускают электрический ток, сопротивляться его прохождению, в результате чего в материале – проводнике выделяется тепло, которое по закону Джоуля-Ленца пропорционально квадрату силы тока (I²), сопротивлению проводника (R) и времени прохождения тока (τ).

Q = 0,24 ·I²·R·τ, Дж

б) Индукционный способ:

Этот способ основан на том, что материал помещенный в переменное магнитное или электрическое поле, нагревается индукционными в нем токами.

в) Способ электрической дуги:

Этот способ основан на возникновении горячей электрической дуги в газообразной среде. Электрическая дуга, образуемая между электродом и нагреваемым материалом (прямой нагрев) или между электродами (косвенный нагрев), представляется собой одну из разновидностей газового разряда.

В зависимости от способа преобразования электрической энергии в тепловую плавка металлов и сплавов в электрических печах имеет следующие разновидности:

1. плавка в печах сопротивления;

2. плавка в индукционных печах;

3. плавка в дуговых печах;

4. плавка электронным лучом.

 

 

Плавка в печах сопротивления

Этот метод электроплавки может осуществляться в печах тигельного и ванного типа с металлическими и неметаллическими нагревателями. Наибольшее промышленное применение нашли печи с металлическими нагревателями. В качестве металлических нагревателей в тигельных электропечах сопротивления для плавки цветных металлов с температурой нагрева до 1000 °С применяют лучшие сорта нихрома, фехраля, молибдена, которые выполняются в виде спирали, лент, полос. Рабочая температура – до 1000 °С. Применяются для плавки алюминиевых и магниевых сплавов.

Рис. 5.1. Печь электросопротивления тигельная:

1 – кожух; 2 – футеровка; 3 – нагреватели; 4 – раздвижная крышка; 5 – металл; 6 – тигель

 

Недостаток этих печей заключается в сравнительно медленном нагреве шихты, а также в ограниченной температуре максимального нагрева.

Тигельные электропечи сопротивления с неметаллическими нагревателями обеспечивают более быстрый нагрев и плавление шихты. Они просты в наладке и эксплуатации. В качестве нагревателей для печей рассматриваемого типа применяют уголь, графит, криптон (графитовый кокс) и силит, основой которого служит карборунд.