Основные признаки, характерные для печей и
принятые за основу их классификации
Классификация плавильных печей
Классификация нагревательных печей
Классификация сушильных печей
Классификация печей по принципу действия и
конструктивному исполнению
Классификация печей по форме рабочего пространства
Схемы ванных плавильных печей:
а – стационарных (пламенных или электросопротивления);
б – поворотных (электрических или пламенных)
Схемы тигельных печей:
а – стационарных с постоянным тиглем;
б – поворотных с постоянным тиглем;
в – стационарных с выемным
тиглем
Схема шахтной чугуноплавильной
печи - вагранки
Схемы шахтно-ванных печей:
а – чугуноплавильной с
водоохлаждаемыми колосниками;
б – для плавки алюминиевых сплавов с
разделением ванны на зоны плавки и доводки
Схемы барабанных печей:
а – вращающихся наклонных
одноходовых;
б – вращающихся конусных многоходовых;
в – поворотных
плавильных (топливных или электрических)
Схемы горизонтальных печей камерного типа:
а – тупиковых
периодического действия;
б – проходных периодического или непрерывного
действия;
в – колпаковых периодического действия
Схемы вертикальных (шахтных) печей камерного типа:
а – с верхней загрузкой изделий периодического действия;
б – с нижней загрузкой изделий периодического действия;
в – конвейерные непрерывного действия
КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ИСТОЧНИКУ
ТЕПЛОГЕНЕРАЦИИ
Топливные печи в зависимости от способа сжигания топлива
подразделяются:
- на пламенные с четко выраженным факелом;
- на печи с горением топлива в слое кускового материала (пористой
среде).
Пламенные печи контактного (прямого) действия:
а – ванные;
б – барабанные;
в – камерного типа;
1 – горелка; 2 – нагреваемый
материал
Электрические печи
Электрические печи широко применяются в литейных цехах. Они
используются для плавки сплавов, термообработки отливок, сушки литей-
ных форм, стержней и т.п. В электропечах значительно легче производить
регулировку температуры в рабочем пространстве с достаточно высокой
точностью В электропечах намного легче создать требуемую печную ат-
мосферу. Рабочее пространство электропечей легче герметизировать. Это
позволяет осуществить нагрев материала в защитных атмосферах, в том
числе и в вакууме.
Электрические печи периодического действия с конвективным ре-
жимом теплообмена могут работать в замкнутом цикле рециркуляции печ-
ной атмосферы, что значительно повышает к.п.д. печей и создает условия
тепловой обработки материала (изделий) в неизменной печной атмосфере
заданного состава.
Превращение электрической энергии в тепловую в электропечах
производят следующим образом:
- в твердых, жидких или газообразных проводниках электрического тока
(резисторах) при приложении к ним внешней Э.Д.С.;
- в рабочем теле при помещении его в переменное электромагнитное по-
ле и индуцировании в нем Э.Д.С.;
93
- в поверхностном слое рабочего тела при его бомбардировке потоком
электронов, ускоренных в вакууме;
- в поверхностном слое рабочего тела при воздействии на него светового
электромагнитного потока сверхвысокой плотности;
- в газе при его ионизации и изменении кинетической энергии воздейст-
вием внешних электрических сил (Э.Д.С., электромагнитного поля и
т.д.).
Классификация электрических печей по способу преобразования электрической энергии в тепловую
Классификация дуговых печей
Дуговые печи используют в качестве плавильных. Тепловая энергия
в этих печах генерируется в газообразном проводнике при приложении к
нему разности электрических потенциалов. При воздействии разности по-
тенциалов возникает интенсивная термоэлектронная эмиссия. Электроны
ускоряются и производят ударную ионизацию молекул газа. Газ частично
ионизируется, его электросопротивление резко падает. Все это приводит к
«загаранию» дуги в данной зоне.
При атмосферном давлении температура кратера дуги достигает
значений 3000-4000 К, а температура в канале электрической дуги – 5000-
6000К.
Схемы дуговых плавильных печей:
а – барабанной поворотной с независимой дугой;
б – ванной поворотной с зависимой дугой переменног тока;
в – ванной поворотной с зависимой дугой постоянного тока;
1 – электрод;
2 – сплав; 3 – анод
Преимущества дуговых электропечей
по сравнению с индукционными печами заключаются:
- в использовании горячего активного шлака для десульфурации,
дефосфорации и других металлургических процессов;
- в более либеральных требованиях к используемой шихте по влажности
и химсоставу;
- в высоком КПД при расплавлении (80-85%);
- в возможности проведения металлургических процессов в
восстановительной и нейтральной атмосферах, что часто необходимо
для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом;
- в осуществлении более быстрого подъема температуры;
- в большей производительности (на 23-30%) и меньшей стоимости при
одинаковой емкости;
- в более высокой стойкости футеровки (срок службы подины,
водоохлаждаемого свода и стеновых панелей – 2000 плавок и более);
- в исключении из плавильной кампании создания "болота";
- в использовании однородной загрузки всей шихты без сортировки по
размеру.
96
Недостатки:
- более низкий к.п.д. при перегреве (не более 20%);
- значительное выделение дыма и шум во время работы (до 105 дБ);
- большой угар шихты (3,%-5,0);
- большая неравномерность температуры металла
Плазменно-дуговые печи
Схематичное устройство плазмотронов:
а – дуговых постоянноготока прямой полярности;
б – дуговых переменного тока;
в – дуговых комбинированных;
г – индукционных высокочастотных
Схемы плазменно-дуговых печей:
а – ванных;
б – с переплавомрасходуемого слитка в кристаллизатор;
в – с переплавом расходуемого слитка вгарнисажный тигель;
1 – плазмотрон; 2 – водоохлаждаемый медный анод; 3 – рас-
ходуемый слиток; 4 – кристаллизатор; 5 – гарнисажный тигель
Основными преимуществами индукционных печей являются:
- генерирование тепловой энергии непосредственно в нагреваемом мате-
риале, что значительно снижает потери энергии;
- достижение температуры расплава лимитируется только стойкостью
огнеупорной футеровки печи;
- циркуляция расплава в печи, ускоряющая процессы плавки и стабили-
зации свойств;
- незначительный угар легирующих элементов;
- малые габариты печей;
- пониженное содержание газов в расплаве (незначителен процесс их по-
глощения).
Основными недостатками индукционных печей являются:
- низкая температура шлака и, соответственно, малая его активность, т.е.
шлак не обладает эффективным рафинирующим свойством;
- малая стойкость футеровки, особенно основной.
