Отоплителна пещ с електрическо съпротивление

Съпротивлението на пещта е облицована камера. Топлината се отделя в нагревателя, след което се отделя на стоката, която трябва да се нагрее.

Електрическите съпротивителни пещи, съгласно метода за преобразуване на електрическа енергия в топлина, се разделят на непреки пещи и инсталации за директно отопление.

Класификация на пещи за отопление с устойчивост по технологично предназначение

Според технологичното предназначение на пещта, непрякото отоплително съпротивление може да бъде разделено на три групи:

1) термични пещи за различни видове термична и термохимична обработка на черни и цветни метали, стъкло, керамика, металокерамика, пластмаси и други материали;

2) топилни пещи за топене на ниско топими цветни метали и химически активни огнеупорни метали и сплави;

3) сушилни фурни за сушене на бои и лакови покрития, леярски форми, покрития от заваръчни електроди, металокерамика, емайли и др.

Класификация на отоплителни пещи с електрическо съпротивление по естеството на работа

Електрическите съпротивителни пещи обикновено се използват за термична обработка на продукти, които трябва да променят температурата си в съответствие с даден режим на обработка. Съгласно първия метод, продуктът се поставя в камерата на фурната и температурата вътре в камерата се променя в съответствие с графика за обработка, след това продуктът се освобождава, зарежда се нов, цикълът се повтаря. Този метод е приет в партидни пещи (седлови пещи). Има два вида седлови пещи — камерни и шахтни.

Партидната пещ (клетка) се характеризира с постоянно положение на нагрятото тяло (клетка) през целия период на престой в пещта. Цикълът на пещта включва зареждане, топлинна обработка според даден режим и разтоварване. Фурната може да работи денонощно (след това циклите се следват непрекъснато) или периодично — на една или две смени.

Съгласно втория метод, пещите за съпротивление на камерата създават няколко температурни зони в съответствие с необходимия график за обработка на продукта. Заготовката, която ще се обработва, се движи с определена скорост от зареждащия прозорец към разтоварващия. При такава организация на процеса е възможно движението на продуктите в непрекъснат поток. Това са непрекъснати пещи (методически).

Тези пещи се използват в партидното производство, автоматизирането на технологичния процес включва осигуряване на:

1. Автоматично движение на продукта с предварително определена скорост във фурната.

2. Автоматично подаване на непреработени продукти и почистване на преработени.

3. Автоматично стабилизиране на t ° в температурните зони на пещта.

Непрекъснатите пещи са особено удобни за работа в производствени линии с металообработващи машини и други възли и устройства.

Класификация на отоплителни пещи с електрическо съпротивление по температура

Пещите за непряко нагряване се разделят според температурния режим на ниски, средни и високи температури.

В първия горната граница на температурата е в диапазона 600–650 ° C, а процесите на топлопреминаване протичат със значителна или дори преобладаваща роля на конвекция. Фурни с ниска температура често се наричат ​​конвекционни фурни.

В средно- и високотемпературни пещи топлообменът вътре в пещта се осъществява главно чрез радиация, а делът на конвективния топлопренос е незначителен.Пещи с преобладаващо лъчезарен топлообмен понякога се наричат ​​лъчисти.

Пещите със средна температура имат горна температурна граница 1200-1250 ° C, определена от възможността за използване на специални сплави за устойчивост за нагревателни елементи. Технологичните приложения на тези пещи са много обширни: процесите на втвърдяване, нормализиране, отгряване, термохимична обработка на черни метали, нагряване под налягане под налягане на черни и цветни метали и др.

Посочените групи пещи се различават както по структура, така и по механизма на топлопреминаване от нагревателя към продукта. Така в нискотемпературните пещи основният механизъм на топлопредаване е конвекцията, т.е. в такива фурни топлината се предава от поток от циркулиращ въздух. За да се подобри процеса на пренос на топлина, нискотемпературните пещи обикновено са оборудвани с вентилатор, а нагревателят понякога е разположен в отделна камера. Тази камера е свързана с основната камера чрез канали за циркулация на въздуха. В пещите със средна и висока температура основната топлина от нагревателя към продукта се предава чрез радиация. По този начин в тези пещи не се изисква инсталирането на вентилатор, но е необходима оптична връзка между нагревателя и продукта, т.е. те трябва да бъдат поставени в обща клетка.

Други дизайнерски разлики са свързани с подреждането на облицовката и материала на нагревателните елементи. При нискотемпературни пещи облицовката съдържа само топлоизолационен слой, а твърдостта на облицовката се осигурява от две взаимосвързани външни и вътрешни рамки.

При пещи със средна температура в облицовката се появява огнеупорен слой, изработен от лекото им тегло. Този слой има механична връзка с външната рамка на пещта и следователно елиминира необходимостта от вътрешна рамка.

При високотемпературни пещи огнеупорният слой е направен от шамот. Между огнеупорния слой и топлоизолационния слой се въвежда допълнителен лек слой за намаляване на температурата на топлоизолацията до допустимата.

В пещи с ниска и средна температура металните нагреватели на Fechral и Constantan се използват при t ° до 800 ° C и нихром до 100 ° C.

При високотемпературни пещи обикновено се използват неметални нагреватели (карбурунд, графит, въглища). Такива нагреватели могат значително да променят съпротивлението си по време на нагряване и по време на работа. Освен това, за надеждна работа, такива нагреватели трябва да се затоплят постепенно при ниска мощност (в противен случай те ще се напукат).

Отчитането на тези специфични характеристики води до необходимостта да се използват във високотемпературни пещи определени средства за регулиране на захранващото напрежение (автотрансформатор, регулируем трансформатор).

Много технологични процеси изискват вакуум или инертни газове в работното пространство на пещта, поради което в някои случаи пещите с устойчивост се правят вакуумни, пълни с газ или вакуумно компресиране.

Видове и конструкции на пещи за непряко нагряване

Пещи за групово съпротивление

Електрическите пещи с периодично съпротивление са разнообразни по дизайн, те се използват в индивидуално или дребно производство. От тях най-широко разпространени са камбанови, асансьорни, камерни и шахтни пещи.

Камбанова пещ — пещ от партиден тип с отварящ се повдигащ се нагревателен капак в долната част и неподвижна стойка. Нагрятите части (клетка) 5 се поставят на стойка 1 с помощта на повдигащи и транспортни устройства.Върху тях първо се монтира топлоустойчива капачка — муфел 3, а след това основната капачка 2 на камерата на пещта, изработена от метална рамка с огнеупорна подплата. Нагревателните елементи 4 са разположени по страничните стени на абсорбатора и в зидарията на стойката. Нагревателните елементи се захранват от гъвкави кабели и щепселни съединители.

Пещи за групово съпротивление: а — камбанен тип; б — асансьор; в — камера; g — мой; 1 — стойка; 2 — пещна камера; 3 — топлоустойчива муфела; 4 — нагревателни елементи; 5 — отопляем артикул (такса); 6 — спускане под; 7 — повдигащо устройство; 8 — свод; 9 — механизъм за повдигане на арката

В края на отоплението захранването на аспиратора се изключва и то се прехвърля на съседна стойка, където вече е инсталиран следващият товар за отопление. Зареждането се охлажда на стойка под топлоустойчива муфела, което осигурява необходимата скорост на охлаждане.

В камбановите пещи при всеки цикъл се губи само топлината, запазена в муфела и зидарията на стойката, което е 10–15% от топлината, съхранявана в зидарията на камбаната.

Мощността на камбановите пещи достига няколкостотин киловата. Поради факта, че звънецът и муфелът могат да бъдат запечатани, нагряването и охлаждането на заряда може да се извършва в защитна атмосфера.

Асансьорна електрическа пещ — партидна пещ с фиксирана отоплителна камера 2 с отворено дъно и низходящо огнище 6. Това е цилиндрична или правоъгълна камера, монтирана на колони на височина 3-4 m над нивото на пода на цеха.

Под пещта се повдига и спуска чрез хидравличен или електромеханичен асансьор, който е монтиран под отоплителната камера. Нагрятите продукти — клетката 5 се зарежда върху количката, след това с помощта на лебедка се премества под пещта и се повдига с подемник 7, като се избутва в камерата. В края на технологичния процес долната част се спуска и продуктът се отстранява.

В нискотемпературните пещи нагревателите 4 са разположени по стените. При пещи с висока температура нагревателите са разположени по стените и в огнището.

Асансьорните пещи се използват за отгряване, емайлиране, карбуризиране, изпичане на керамични продукти, синтероване и метализиране на части.

Пещите са оборудвани с многоетапни трансформатори.

Камерна електрическа пещ — партидна пещ с нагревателна камера, чието зареждане и разтоварване на клетките се извършва в хоризонтална посока. Камерната пещ се състои от правоъгълна камера 2 с огнеупорна облицовка и топлоизолация, покрита с покрив 8 и поставена в метален корпус. Фурната се зарежда и разтоварва през отвор, затворен от вратата отпред.

В огнището на камерна пещ обикновено има огнеупорна плоча, върху която са разположени нагреватели 4. В пещи до 1000 К топлообменът се осигурява чрез радиация или принудителна конвекция, осигурена от затворената циркулация на атмосферата на пещта.

Шахтна пещ е кръгла, квадратна или правоъгълна шахта. Тялото на пещта е заровено в земята и покрито отгоре с капак с капак и електрическо задвижване. Нагревателните елементи в него обикновено се монтират по страничните стени.

Електрически пещи с непрекъснато съпротивление (методически пещи)

В процес на стационарна термична обработка се предпочитат непрекъснати пещи за увеличаване на производителността. В зависимост от изискванията на технологичния процес в такива пещи, освен загряване на продуктите до зададени температури, е възможно те да се държат при тази температура, както и да се охлаждат. В този случай пещите се изработват от няколко зони, чиято дължина зависи от специфичните условия на технологичния процес.

Непрекъснатите пещи често се комбинират в една напълно механизирана и автоматизирана единица, състояща се от няколко пещи. По -специално, такава линия може да включва пещ за закаляване и закаляване, резервоар за охлаждане, шайба и сушилня.

Конструкциите на непрекъснати пещи се различават главно по механизмите за преместване на нагрятите продукти в работното пространство на пещта.

Конвейерна фурна — непрекъсната пещ с движение на заряд върху хоризонтален конвейер.

Схема на конвейерна електрическа пещ: 1 — топлоизолиран корпус; 2 — прозорец за зареждане; 3 — загрят продукт; 4 — нагревателни елементи; 5 — конвейер

Под пещта има конвейер — платно, опънато между две шахти, които се задвижват от специални двигатели. Нагрятите продукти се поставят върху конвейер и се транспортират по него през работното пространство на пещта. Конвейерната лента може да бъде изработена от плетена нихромова мрежа, щамповани плочи и пръти, които ги свързват, както и за тежки нагрети продукти — от щамповани или отлити връзки на веригата.

Конвейерът е поставен изцяло в камерата на фурната и не се охлажда. Конвейерните валове обаче са в много трудни условия и изискват водно охлаждане. Затова често краищата на конвейера се изнасят извън фурната. В този случай условията на работа на шахтите са значително улеснени, но топлинните загуби се увеличават поради охлаждането на конвейера в краищата на изпускане и натоварване. Нагревателите в конвейерните фурни най -често са разположени на покрива или в огнището под горната част на транспортната лента, по -рядко по страничните стени.

Конвейерните отоплителни пещи се използват главно за загряване на относително малки части до температури от около 1200 K.

Схема на изтласкваща пещ: 1 — тласкач със задвижващ механизъм; 2 — отопляеми продукти; 3 — топлоизолиран корпус; 4 — нагревателни елементи; 5 — огнище на пещта; 6 — вана за гасене

За високи температури (над 1400 K) се използват непрекъснати пещи с изместване на заряда чрез натискане по работното пространство — изтласкващи пещи. Те се използват за нагряване както на малки, така и на големи части. Върху огнището на такива пещи се монтират водачи под формата на тръби, релси или ролково огнище от топлоустойчив материал, а нагрятите продукти се движат по тях в заварени или отлити специални палети.

Палетите се преместват чрез електромеханични или хидравлични бутащи устройства. Основното предимство на такива пещи пред други видове е тяхната относителна простота, липсата на сложни части, изработени от огнеупорни материали. Техните недостатъци са наличието на палети, чието използване води до увеличаване на топлинните загуби и до увеличен разход на електрическа енергия, ограничен експлоатационен живот на палетите.

Изтласкващи пещи, предназначени за нагряване на големи детайли с правилна форма, се изпълняват без палети. В този случай загрятите продукти се поставят във фурната близо до директно върху водачите.

Топливните водородни пещи са предназначени за различни технологични процеси, които изискват загряване във водород или дисоцииран амоняк. Те се използват широко в производството на електрически лампи, в производството на металокерамични части и твърди сплави, за изпичане и синтероване на керамика, за отгряване и запояване на метални части и др.

Когато като защитен газ се използва водород или дисоцииран амоняк, в зареждащите и разтоварващите камери на пещта се осигуряват „свещи“ за контрол на пълненето му с работния газ. Съставът на работния газ на всяка пещ се регулира независимо и дебитът му се контролира с помощта на разходомери за водород и азот. Разтоварващите камери на пещите имат предпазни клапани, които ги предпазват от разрушаване в случай на образуване на експлозивна смес в тях.

Разтегателна електрическа пещ — непрекъсната пещ за нагряване на тел, пръти или ленти чрез непрекъснато издърпване през отоплителната камера. Представлява муфел с нагреватели, през които се прекарва нагрятия продукт.

Разтегателна електрическа пещ: 1 — топлоизолационен корпус; 2 — нагревател; 3 — заглушаване; 4 — загрят продукт

В пещите за разтягане се използва и смесен метод на нагряване; директно чрез контактни задвижващи ролки и индиректно чрез нагревател.Непрякото нагряване осигурява термична обработка на краищата на лентата в началото и края на процеса, когато директно нагряване не може да се извърши.

Камерна електрическа пещ

Шахтна пещ

Пещ с огнище на колелце