Устройство печи
Печь состоит из рабочей камеры, образованной футеровкой из слоя огнеупорного кирпича, несущего на себе изделия и нагреватели и изолированного от металлического кожуха теплоизоляционным слоем (рис. 1). Работающие в камере печи детали и механизмы, а также нагревательные элементы выполняются из жаропрочных и жароупорных сталей и других жароупорных материалов. Для нагрева больших партий одинаковых деталей применяют печи непрерывного действия (методические), в которых изделия непрерывно перемещаются от одного торца к другому. Производительность таких печей больше, нагрев изделий более однороден, расход энергии меньше; как правило, они в высокой степени механизированы.
3
3
2
2
1
1
4
4
4
Рис. 1. Схема устройства камерной печи сопротивления периодического действия: 1 – нагревательные элементы; 2 – огнеупорная часть кладки; 3 – теплоизоляция; 4 – жароупорная подовая плита
В электрических печах сопротивления рабочими температурами до 700 °С (как периодического действия, так и в методических) широко используется принудительная циркуляция газов с помощью вентиляторов, встраиваемых в печь или вынесенных из печи вместе с нагревателями в электрокалориферы. ЭПС косвенного действия для расплавления легкоплавких металлов (свинец, баббит, алюминиевые и магниевые сплавы) конструируются либо в виде печей с металлическим тиглем и наружным обогревом, либо в виде отражательных печей с ванной и расположенными над ней в своде нагревателями. К лабораторным ЭПС относятся небольшие трубчатые, муфельные и камерные печи, а также термостаты и сушильные шкафы.
В печах прямого действия изделие (пруток, труба) непосредственно нагревается протекающим через него током (рис. 2), что позволяет сосредоточить в нём большую мощность и обеспечить очень быстрый нагрев (секунды, доли минуты).
Почти все промышленные и лабораторные печи снабжаются автоматическим регулированием температурного режима.
3
1
Р
Р
4
2
Рис. 2. Схема устройства печи сопротивления прямого действия: 1 – нагреваемое изделие; 2 – понизительный трансформатор; 3, 4 – контакты
Электропечи сопротивления классифицируют:
по своему режиму работы, в частности, имеются установки периодического и непрерывного действия;
по способам применения: лабораторные ЭПС и ЭПС промышленные, предназначенные для постоянной и объемной термообработки;
по имеющейся атмосфере в рабочей камере: с атмосферой контролируемой (вакуумной и т. д.) и атмосферой, имеющей воздушную среду (окислительной);
по видам обрабатываемых изделий: печи, воздействующие на керамику, стекло, фарфор и т. д., и печи, которые предназначены для термической металлообработки;
по типу конструкции, включая камерные и шахтные печи, колпаковые, конвейерные и плавильные печи;
по температуре рабочей: низко и среднетемпературные, высокотемпературные печи, печи особо высоких температур и сверхвысоких температур.
Электропечи сопротивления, как правило, характеризуются:
номинальной мощностью – общей мощностью, которую способны выделить все нагреватели электропечи, а также мощностью электродвигателей всех механизмов печи при расчетном напряжении сети;
мощностью холостого хода – мощностью, потребляемой печью в установившемся тепловом режиме при рабочей температуре, без учета мощности нагрева садки и мощности печных механизмов;
размерами рабочей камеры – расчетным максимальным размером садки, которая может быть загружена в печь, и нагрета по используемой технологии;
рабочей температурой – температурой, которая может быть получена в рабочем пространстве печи при обеспечении достаточного срока службы печного агрегата;
производительностью печи – количеством обрабатываемого материала в единицу времени;
разновидностью атмосферы в печи – потребляемая мощность всегда меньше установленной и зависит от коэффициента использования печи, что связано со старением нагревателей и износом футеровки.
Нагревательные элементы
Изготавливаются нагревательные элементы зигзагообразные: из проволоки (рис. 3, а, поз. 1); из ленты (рис. 3, а, поз. 2), (рис. 3, б, поз. 3) и спиралеобразные из проволоки (рис. 3, в, поз. 4). Зигзагообразные, спиралеобразные нагревательные элементы, имеющие большое сечение и механическую прочность, устанавливаются на стенках и своде печи при помощи специальных креплений, например, керамических каркасах различной формы (рис. 3, б, поз. 5), (рис. 3, в, поз. 6), изготовленных из жаропрочных материалов.
Подовые нагревательные элементы различной формы (рис. 3, г, поз. 7) укладываются непосредственно на подовый камень или кирпичи. На рис. 3, г, поз. 8 нагревательные элементы уложены в пазы футеровки.
1
2
5
3
4
8
7
а)
б)
в)
г)
6
Рис. 3. Виды нагревательных элементов:
а, б – зигзагообразные; в – спираль;
г – различной формы