1 Основные технологические и энергетические задачи печей.

Постановка технологических задач, которые должна выполнять печь, зависит от вида тепловой обработки материала. Так для сушильных печей основной технологической задачей является удаление из него влаги и других летучих соединений (иногда обеспечение полимеризации связующих в песчаных литейных формах и стержнях). Нагрев материалов в данном случае необходим для осуществ­ления этих процессов или ускорения их. Для решения технологической за­дачи тепловой сушки в сушильных печах существенную роль приобретают печные газы.

Основной технологической задачей термических печей является обеспечение ими требуемых техпроцессом термообработки изменений в структуре сплава отливок, с целью получения заданных механических или иных свойств сплава в отливках. Решение этой задачи возможно только при нагреве отливок с заданной температурной скоростью до четко опре­деленных конечных температур (температурный график нагрева). Часто решение данной задачи связано с наведением специальных атмосфер в пе­чи (химически - активных, нейтральных, безокислительных и т.п.), или с введением в нее специальных твердых или газообразных реагентов.

Главной технологической задачей плавильных печей является про­изводство жидкого сплава определенных температуры и химического со­става. Для решения этой задачи одного переплава шихты в жидкое состоя­ние недостаточно. При производстве сплавов плавильные печи должны обеспечивать решение ряда металлургических задач (окисления, раскисле­ния, легирования, рафинирования, модифицирования, наведения шлаков, перемешивания расплава, температурной выдержки и пр.). Для

производ­ства высококачественных литейных сплавов в плавильных печах создают­ся специальные печные атмосферы (нейтральные, безокислительные, ваку­ум и пр.).

Решение технологических задач всегда сопровождается присутст­вием каких-то печных газов или вакуумом. Поэтому конструкция печи должна иметь устройства и механизмы для наведения, передвижения, ути­лизации и удаления печных газов.

Решение технологических задач в печах часто связано с образова­нием различных побочных продуктов (например, шлаков при плавке спла­вов или отработанных реагентов при термообработке). В связи с этим лю­бая конструкция печи должна иметь устройства для удаления и утилизации данных побочных продуктов.

ОСНОВНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ

Для обеспечения определенного (назначенного) температурного графика нагрева материала в пространстве печи необходимо создать:

• определенную температуру теплоносителя в печи (Т„);

• определенный тепловой поток от теплоносителя к поверхности обрабатываемого материала (Q_noe).

Так как температурный график нагрева материала может преду­сматривать различную температурную скорость нагрева или охлаждения, то печь, соответственно, должна иметь возможность изменять теплоты условия нагрева в своем рабочем пространстве. Т.е. печь также должна обеспечивать изменения значений температуры источника теплоты и теп­лового потока от него к материалу во времени.

Изменения во времени в рабочем пространстве печи температуры

теплоносителя (дТ / дт) и теплового потока (dQпов / дт) называются

температурным и тепловым режимами работы печи соответственно. А обеспечение соответствующих теплового и температурного режимов работы является самой главной энергетической задачей печи.

Для обеспечения данной задачи необходимо постоянно вносить те­пловую энергию. Поэтому второй, не менее важной, энергетической зада­чей печи является генерация определенного количества теплоты. Для ре­шения этой задачи печь должна иметь устройства для генерации тепловой энергии из других ее видов.

Любой тепловой процесс не обходится без тепловых безвозвратных потерь, которые определяют его экономичность. Исходя из этого третьей энергетической задачей печи является обеспечение минимальных энерге­тических затрат при ее работе. Для решения этой задачи печь, как высо­котемпературный агрегат, должна быть:

в первую очередь изолирована от окружающей среды специаль­ной теплоизолирующей и огнеупорной оболочкой, обладающей мини­мальной теплопроводностью и высокой огнеупорностью внутренних сло­ев;

во вторую очередь обеспечена специальными устройствами (теп­лообменниками), которые бы позволяли производить утилизацию теплоты отходящих печных газов (это уменьшает потери теплоты, связанные с вы­бросами печных газов в атмосферу).

Следует отметить, что весь комплекс тепловых явлений, которые происходят в печи при ее работе для обеспечения заданного графика теп­ловой обработки материала, называется тепловой работой печи.