2014-02-05
4637
Контрольные вопросы.
1. Какие конструктивные особенности имеют печи с выдвижным подом?
2. Назначение печей с выдвижным подом.
3. Для какого вида изделий и для каких видов термообработки используются печи с выдвижным подом?
4. Как различаются по температуре нагрева печи с выдвижным подом?
5. Какие используются нагреватели в электрических печах с выдвижным подом и в каких местах рабочей камеры они размещаются?
6. Как маркируются печи с выдвижным подом?
Стремление к понижению потерь тепла на аккумуляцию кладкой в печах периодического действия привело к разработке колпаковых печей, широко применяющихся в настоящее время для термообработки разнообразных изделий. Колпаковая печь состоит из колпака и нескольких футерованных стендов. Колпак представляет собой цилиндрическую или прямоугольную футерованную камеру, открытую снизу. Стенд выполняет роль неподвижного пода, установленного на фундаменте на полу цеха. На стенд устанавливаются нагреваемые изделия, а затем – основной колпак-камера печи, выполненная из металлического каркаса с огнеупорной и теплоизоляционной кладкой. Нагреватели располагаются по боковым стенкам колпака, а часто также и в кладке стенда. Питание нагревателей колпака осуществляется при помощи гибких кабелей и штепсельного контакта /2 – Свенч, с.115/.
|
|
|
По окончании нагрева электропитание колпака отключается и краном переносится на соседний стенд, на котором уже установлена очередная загрузка. Остывание садки осуществляется на стенде под жароупорным муфелем, что обеспечивает необходимую скорость процесса.
Таким образом, в печах этого типа при каждом цикле теряется лишь тепло, аккумулированное кладкой стенда и жароупорным муфелем, а это тепло составляет лишь 10…15 % тепла, аккумулированного кладкой колпака. Колпак теряет лишь небольшую часть своего тепла через нижнее отверстие во время переноса со стенда на стенд, но такой перенос при надлежащей организации можно осуществить за 3…5 минут.
Количество стендов на один колпак рассчитывается в зависимости от соотношения времени нагрева и остывания. Если они одинаковы, то требуется два стенда на один колпак, если время остывания в два раза больше, то три стенда и т. д.
Печь снабжается внутренним нагревателем для ускорения нагрева, если садка пустотелая и имеет малый средний коэффициент теплопроводности (бунты, проволоки).
Потери холостого хода колпаковых печей невелики и составляет 10…20 % номинальной мощности. Этому способствует хорошее уплотнение колпака, устанавливаемого на стенд очень точно, благодаря направляющим, и уплотняемого песочным затвором.
|
|
|
Эти печи применяются для отжига тонкого места в рулонах или пакетах. Мощность - несколько сот киловатт. Можно осуществлять нагрев и в защитной среде, а также в вакууме.
Колпак, несущий основную часть нагревательных элементов печи, может перемещаться с одного стенда на другой мостовым краном. Нагрев, выдержка и охлаждение изделий ведутся в атмосфере защитного газа или в вакууме, поэтому загрузка закрывается жароупорным муфелем. Форма колпака, стенда и муфеля в зависимости от конфигурации загрузки может быть цилиндрической или прямоугольной.
Колпаковые печи чаще всего применяются для процессов безокислительного отжига металлов: тонколистового проката в пакетах, рулонов ленты, бунтов проволоки. Так как при процессах отжига требуется длительное охлаждение под муфелем, то на один колпак приходится 2…4 стенда.
На рис. 3.26 /Свенч/ изображена прямоугольная колпаковая электропечь для отжига пакетов тонколистовой стали.
Большинство конструкций этого вида общепромышленных ЭППД предназначено для термообработки стали и цветных металлов в виде ленты в рулонах и проволоки, прутков, труб в бунтах. Получение высокого качества обработки здесь особенно связано с обеспечением равномерности температуры при нагреве данных изделий, имеющих значительную анизотропию теплопроводности /11-Аренд/.
Конструкция цилиндрической колпаковой муфельной печи, рассчитанной на садку в виде стопы рулонов или бунтов, позволяет организовать эффективную направленную циркуляцию газа защитной атмосферы внутри муфеля с интенсивным и равномерным обдувом садки. Это обеспечивает выравнивание температуры по толщине рулонов (бунтов) в ходе нагрева и охлаждения с получением однородности свойств обрабатываемого материала при достаточно высокой для процессов со сравнительно низкими рабочими температурами производительности установок.
|
Выпускается несколько типоразмеров колпаковых электропечей, в том числе с диаметром и высотой рабочего пространства, равными 1600 мм, на номинальную температуру 700 °С, а также с диаметрами 1000 и 1600 мм и высотой соответственно 1600 и 2500 мм на температуру 1000 ° С. Печи поставляются в составе одного колпака и двух стендов (оснований печи) и муфелей. Сокращение количества стендов до двух при одном нагревательном колпаке связано с применением системы ускоренного охлаждения садки, которое осуществляется циркуляцией газа под муфелем после снятия колпака по завершении нагрева.
Футерованный стенд электропечей имеет опоры для установки загрузки, по оси стенда расположен центробежный вентилятор. Рабочее колесо вентилятора диаметром 500…600 мм установлено в направляющих, выполненных из листовой жаропрочной стали. В стенде имеются патрубки для подвода и отвода защитного газа — азота с добавкой водорода (до 4 %), трубы для частичного отвода циркулирующего внутри муфеля газа в систему его охлаждения, скомпонованную в приямке под печью.
Система включает трубчатый холодильник 10, через который прокачивается газ. Регулирование расхода отводимого газа осуществляется с помощью ручного привода изменением положения направляющих или дроссельной заслонки (рис. 3.27 /Аренд/). С помощью вентилятора и направляющих газ проходит по периферии внутримуфельного пространства, омывает муфель, обогреваемый нагревателями колпака или охлаждающийся после снятия колпака, и затем проходит через загрузку. Эффективное распределение газового потока в садке обеспечивается за счет зазоров, которые создаются установкой между рулонами прокладок — конвекторных колец или брусков; бунты устанавливаются на приспособлениях, позволяющих иметь равномерный обдув загрузки.
|
|
|
 
|
Заполнение рабочего пространства печи и всего газового тракта защитным газом производится путем холодной продувки перед началом процесса нагрева. Нижний край герметичного, сваренного из листовой жаропрочной стали муфеля входит в песочный затвор, расположенный на стенде; этот же затвор служит и для уплотнения колпака, на нижнем торце которого имеется нож.
К футеровке колпака предъявляются требования повышенной прочности в связи с его периодическим переносом. Нагреватели в данных печах размещаются лишь на боковой стенке с учетом условий теплопередачи в печи.
Для надежного крепления нагревателей - проволочных зигзагов с установкой на штырях — огнеупорный слой стенки, а также сферического свода печи выполняются из легковесного шамотного кирпича. В модернизированных конструкциях печей предусмотрено выполнение свода из формованных волокнистых изделий, а также применение волокнистых футеровочных материалов в стенде, что обеспечивает сокращение продолжительности нагрева и охлаждения.
В электропечах фирмы Еbner (Австрия) для отжига цветных металлов, в частности латуни, используется защитная атмосфера с содержанием водорода до 25 %; применяется вакуумная откачка рабочего пространства и газового тракта до и после окончания процесса, что способствует более полному газообмену внутри бунтов, в частности бунтов труб, но обходится несколько дороже, чем продувка азотом.
Воздушно-водяное охлаждение садки производится под специальным комбинированным колпаком; за счет охлаждения воздушным потоком температура муфеля снижается до 200 °С, после чего вступает в действие охлажение его водяным потоком. Продолжительность остывания стальных рулонов примерно до 160 °С в центре садки при этом короче времени отжига при температуре (700…750) ± 10 °С, что позволяет иметь в среднем менее двух стендов для одного колпака.
Футеровка стенда заключена в цельнометаллический кожух; муфель, как и фланец двигателя вентилятора, имеет резиновое уплотнение. Это позволяет достигать высокой чистоты атмосферы и в результате избегать обезуглероживания или появления сажи на поверхности обрабатываемого металла. Применение атмосфер с повышенным содержанием водорода (до 100 %) увеличило интенсивность теплопередачи при нагреве и охлаждении рулонов стальной ленты примерно на 25 % и улучшило равномерность распределения температуры, которая может достигать в этих печах ± 5 °С.
|
|
|
Введение водорода перед нагревом производится после продувки азотом, удаление его после окончания процесса — путем продувки также азотом. Муфель в водородных печах прижимается гидравлическими устройствами; герметичность уплотнения, давление газа в печи контролируются автоматически.
Фирма Еbner выпускает ряд типоразмеров колпаковых печей с интенсивной циркуляцией атмосферы, имеющих размеры рабочего пространства: диаметр от 1000 до 4000 мм, высота от 1600 до 5000 мм.
Размерно-параметрический ряд колпаковых электропечей приведен в таблице /Альтгаузен, с. 138/.
Таблица
| Тип печи | Масса загрузки, кг | Габаритные размеры, мм | ||
| ширина | длина | высота | ||
| Печи цилиндрические | ||||
| СГЗ -16.37,5/5 | ||||
| СГЗ -16.37,5/5 | ||||
| СГЗ -16.37,5/5 | ||||
| СГЗ -10.16/10 | ||||
| СГЗ -16.25/10 | ||||
| Печи прямоугольные | ||||
| СГЗ -8.50.8/10 | ||||
| СГЗ-10.56.10/10 | ||||
Таблица
Колпаковые электропечи
| Условное обозначение | Установленная мощность, кВт | Рабочая среда |
| СГЗ-16.16/7 | Защитная | |
| СГЗ-10.16/10 |
