2.Проаналізуйте особливості та область застосування електричних печей опору.

Принцип работы этих печей основан на том, что при прохождении тока по проводнику в нем выделяется тепло. В соответствие с законом Джоуля – Ленца,

Количество выделившегося в проводнике тепла пропорционально квадрату силытока, электрическому сопротивлению проводника и времени прохождения тока:

Q = I 2Rt (1)

Подбирая определенные материалы с известным сопротивлением и соответствующий источник электрического тока. Можно получить достаточнуюмощность для расплавления металлов. Если элементом сопротивления в такой печи служит специальный проводник, такая печь называется печью сопротивления косвенного нагрева. Например, печи для плавки цветных металлов с нагревателями из нихрома илилабораторные печи Таммана.

У становки, в которых элементом сопротивления служит само нагреваемое тело, называют печами сопротивления прямого нагрева. Например, печи для получения карборунда или печи электрошлакового переплава – в первом случае источником тепла служит керн из готового карборунда рис. 2, во втором -расплавленный шлак рис. 3.

Рисунок 2 Схема печи для получениякарборунда:

1 - керн; 2 - электроды; 3 – футеровка печи; 4 – гарниссаж.

Рисунок 3 Схема печи электрошлакового переплава

1 - расходуемый электрод,

2 - кристаллизатор;

3 - слиток;

4 - жидкая металлическая ванна;

5 - шлаковая ванна.

При прохождении электрического тока через шлак, обладающий высоким электрическим сопротивлением, последний сильно разогревается. За счет тепла шлака происходит нагрев и плавление расходуемого электрода, погруженного в шлак. Электрод с торца оплавляется и металл электрода каплями перетекает через слой шлака в кристаллизатор.

3.Проаналізуйте принцип дії, типи та особливості застосування індукційних плавильних печей.

В индукционных печах металл нагревается токами, возбуждаемыми в нем переменным полем индуктора. По существу индукционные печи также являются печами сопротивления, но отличаются от них способом передачи энергии нагреваемому металлу. В отличие от печей сопротивления электрическая энергия в индукционных печах превращается сначала в электромагнитную, затем снова в электрическую и только потом в тепловую.

При индукционном нагреве тепло выделяется непосредственно в нагреваемом металле, поэтому использование тепла оказывается наиболее полным. С этой точки зрения индукционные печи - наиболее совершенный тип электрических печей.

Рисунок 2.10 Схематическое изображение индукционных печей: А) с сердечником: 1 - индуктор; 2 - сердечник; 3 - кольцевой желоб с металлом. Б) тигельная печь 1 - индуктор; 2 - тигель; 3 - металл.

Индукционные печи бывают двух типов: с сердечником и без сердечника— тигельные (рис.10).

В печах с сердечником металл находится в кольцевом желобе вокруг индуктора, внутри которого проходит сердечник. В тигельных печах внутри индуктора располагается тигель с металлом. Применить замкнутый сердечник в этом случае невозможно.

В силу ряда электродинамических эффектов, возникающих в кольце металла вокруг индуктора, удельная мощность канальных печей ограничивается определенными пределами. Поэтому эти печи используют преимущественно для плавления легкоплавких цветных металлов и лишь в отдельных случаях применяют для расплавления и перегрева чугуна в литейных цехах.

Удельная мощность тигельных печей может быть достаточно высока, а силы, возникающие в результате взаимодействия магнитных печей металла и индуктора, оказывают в этих печах положительное воздействие на процесс, способствуя перемешиванию металла. Бессердечниковые печи применяют для выплавки специальных, особенно низкоуглеродистых сталей и сплавов на основе никеля, хрома, железа, кобальта.

Важным достоинством тигельных печей являются простота конструкции и малые габариты печи. Благодаря этому индукционная тигельная печь может быть полностью помещена в вакуумную камеру и в ней возможно по ходу плавки обрабатывать металл вакуумом. Как вакуумные сталеплавильные агрегаты индукционные тигельные, печи получают все более широкое распространение в металлургии качественных сталей.