21. Принцип действия и конструкция дуговой печи постоянного тока

1 - подовый электрод; 2- дуга; 3- сводовый электрод; 4- штанга; 5- электродержатель; 6- футеровка; 7- каркас; 8 -экономайзер

По сравнению с дуговыми печами, работающими на переменном токе, эти печи имеют ряд преимуществ: более низкий уровень шума, меньшую загазованность окружающей среды, отсутствие толчков и помех в питающую энергосистему, более высокий коэффициент мощности, более низкий удельный расход электродов (в 2 раза при обычной атмосфере и в 8—10 раз при нейтральной атмосфере).

Дуговая печь постоянного тока имеет один графитированный электрод (катод), расположенный по центру свода, и один охлаждаемый металлический электрод (анод), устанавливаемый в подине печи. Верхняя часть этого электрода соприкасается с расплавленным металлом, а к противоположной части присоединяется токоподвод.

Сводовый электрод может вводиться в печь на водоохлаждаемом держателе 4 через экономайзер 5, расположенный в центре свода. Подовый электрод 1 представляет собой систему металлических стержней, расположенных в набивной магнезитовой подине. Одним концом (верхним) стержни контактируют с расплавленным металлом в печи, а противоположные концы стержней заделаны в общую охлаждаемую (водой или воздухом) плиту, к которой присоединен токоподвод. Для нормальной эксплуатации подового электрода в печи при выпуске оставляют немного жидкого металла, закрывающего электрод при последующей загрузке шихты. Электрическая дуга 2 между сводовым электродом и металлом в печи имеет форму спирали, радиус витков которой увеличивается по направлению от сводового электрода к расплавляемому металлу. Взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем приводит к интенсивному вращению столба дуги вокруг центральной оси спирали, так что дуга визуально воспринимается в виде усеченного конуса.

22. Принцип действия и конструкция индукционной тигельной печи

Печь состоит из подины 1, тигля 2, верхнего кольца 4 и крышки 3.

Принцип действия тигельной печи состоит в том, что расплавляемый металл помещают в пространство, пронизываемое переменным магнитным потоком. Под действием возникающей ЭДС в металле течет ток, металл нагревается и плавится. Внутри индуктора расположен тигель из огнеупорного материала. Внутреннее пространство тигля заполняется расплавленным металлом. Тигель защищает индуктор от воздействия жидкого металла. Толщина стенки тигля, т. е. расстояние между индуктором и жидким металлом, влияет на электрические параметры печи чем толще стенка, тем большее количество магнитных силовых линий, пронизывающих катушку, не участвует в нагреве металла.

Индуктор. Индуктор представляет собой цилиндрическую катушку из медной трубки. Индуктор изготовляют из меди потому, что ею поглощается меньше энергии электромагнитного поля, чем сталью и другими материалами. Профиль медной трубки разнообразен: круглый, квадратный, прямоугольный. Толщину стенки медной трубки выбирают в зависимости от частоты питающего тока.

Магнитопровод. Во избежание нагрева металлических частей печи полями рассеяния вокруг индуктора устанавливают внешний магнитопровод из листовой трансформаторной стали. Магнитопровод состоит из отдельных пакетов, расположенных равномерно по периметру индуктора. На печах промышленной частоты магнитопроводы изготовляют из стали толщиной 0,5 мм, а на печах повышенной частоты — толщиной 0,35 мм.

Каркас. Каркасы печей небольшой вместимости выполняют из дерева и абсбоцемента, а также из немагнитных металлов. Каркасы печей большой вместимости должны иметь большие жесткость и прочность, поэтому их изготовляют из профильной стали, т. е. швеллера, уголка, балки.

Футеровка. Условия работы индукционной печи предъявляют определенные требования к ее футеровке. Футеровка должна выдерживать механическое воздействие жидкого металла, что особенно важно для печи большой вместимости (свыше 10 т). Футеровка со стороны жидкого металла должна иметь плотную спекшуюся поверхность, через которую он не сможет просочиться. Со стороны индуктора футеровка должна быть неспекшейся. Это предупреждает образование в ней сквозных трещин. Стойкость футеровки определяет срок службы печи до очередного ремонта. В зависимости от металлургического процесса применяют кислые или основные огнеупорные материалы. Как правило, при изготовлении футеровки печи применяют огнеупорные массы и для подины — фасонные огнеупорные изделия. Индукционные тигельные печи для плавки чугуна футеруют сухой кварцитовой массой. Вначале из фасонных огнеупорных изделий выполняют подину печи, затем на внутреннюю поверхность индуктора наносят слой густой кварцитовой обмазки толщиной 10 мм, который после затвердевания обклеивают или листовым асбестом, или плитками из теплоизоляционного материала.

Футеровку тигля изготовляют методом уплотнения вибрацией с использованием ручных или механических вибраторов. Для изготовления тигля применяют сухие кварцитовые массы. Вначале выполняют нижнюю часть тигля. Затем на под тигля устанавливают металлический шаблон и в пространство между индуктором и шаблоном засыпают огнеупорную массу. Во избежание разделения фракций массы ее подают в печь по матерчатому или резинотканевому рукаву.