Что такое плавильная печь?

Плавильные печи

Плавильные печи – это специальное оборудование для плавки различных материалов, чаще всего металлов. Нередко в различных сферах производства и в промышленной деятельности необходимым действием является плавление. В основном это плавка различных металлов. Если речь идет не о металлургической промышленности, где плавление металла происходит посредством большой мартеновской печи, тогда наиболее востребованными печами для плавления металлов являются индукционные плавильные печи. Разберемся подробнее, в чем их преимущества, каковы их рабочие характеристики и качества.

Устройство плавильной печи

Плавильные печи, которые функционируют посредством индукции, способны плавить такие виды металлов, как сталь, чугун, нержавейка. Преимущество данного вида печей заключаются в том, что плавильные печи, которые работают на индукторах, имеют способность розлива жидкого металла в специальную ковшовую емкость. Эта операция обеспечивается посредством работы гидравлической либо механической системы. А именно специальным подъемником, который работает за счет гидравлики, либо за счет электромеханической системы.

Рассмотрим более детально принцип работы плавильной печи на индукторах. Сама печь осуществляет работу за счет водоохлаждаемых катушечных редукторов, то есть подобно трансформаторной установке. Корпус данной печи выполняется из такого материала как асбоцемент, а именно выкладывается из плит данного материала. Сам индуктор выполняется в виде катушки состоящей из множества витков, которая основана на медной трубке, с прямоугольным сечением.

Посредством возникновения потоков, имеющих вихревой тип, происходит накаливание и плавка металла, который закладывается в специальный тигель, выполненный из графита. В данном тигле и происходит весь плавильный процесс и перемешивание массы металла, которое происходит под действием электродинамических сил.

Плавильные печи – основные характеристики

Весь состав плавильной индукционной печи основан на таких главных элементах, как узел для осуществления плавки, шинопроводов, батареи компенсирующих конденсаторов, и наконец, преобразователя частоты. Электрическая энергия выдается на индукторную установку посредством специальных двух кабелей, которые используются как водоохлаждение. Питание всей конструкции осуществляется посредством работы специального устройства, такого как преобразователь частоты.

Управление печью для плавки металлов может осуществляться двумя способами. А именно механическим способом, либо посредством дистанционного управления. Однако и тот и другой способы должны осуществляться исключительно специалистами высокого уровня. Как и слежение за выполнением всех операций по настройке и наладке оборудования. данный вид плавильных печей является достаточно производительным и высококачественным оборудованием, которое способно выдавать большие объемы готовой продукции.

При выборе плавильной печи следует учитывать такие ее параметры, как размер самого тигель для плавки. Ее производительность, которая измеряется количеством выплавленного металла за один плавильный цикл. Следует заметить, что для печей небольшого и среднего размеров как правило, в оснащении всех элементов печи присутствуют крышки, которыми при плавке накрывается тигель. Тигель должен быть выполнен из очень толстого стройматериала, в противном случае данный элемент просто быстро придет в негодность и выйдет из строя.

Плюсы и минусы использования плавильных печей

Преимущества использования печей именно индукционного способа плавки состоят в том, что данный вид плавки металла, является еще и экономичным. Объясняется это тем, что при накаливании металл выделяет такое количество тепла, которое позволяет нагреть печь быстрее, затрачивая при этом малое количество мощности. Как правило широко распространены печи, с возможностью разогрева до температуры тысяча двести градусов в среднем. В зависимости от модели плавильной печи, данные величины могут быть разными.

Плавильная печь – устройство и принцип работы. Применение плавильных печей. Плавка металлов

Плавильная печь — это один из наиболее востребованных вакуумных агрегатов на рынке, за который некоторые люди готовы отдавать огромные деньги. Главной причиной такой популярности среди населения являются характеристики самого устройства, которые на самом деле выглядят просто потрясающе. Но не мене важным аспектом является широкий спектр применения плавильных печей, так как они нашли себе место чуть ли не во всех ключевых областях.

Плавильные печи привыкли разделять на несколько категорий по принципу работы. Именно об этой классификации мы сейчас и поговорим, дабы узнать какой вид плавильной печи лучше всего подходит под выполнение отдельных задач.

  • Муфельная печь — это одна из наиболее практичных разновидностей вакуумных печей, так как подобная категория установок нашла свое применение в большинстве ключевых отраслей. Главная особенность данной системы заключается в наличии муфеля, который служит не только в роли защиты внутренних элементов а и выполняет функцию нагрева и лишь с его помощью система достигает высочайшего уровня температуры, за максимально короткий срок. Но это еще далеко не все те преимущества, которыми может похвастаться данная система, так как кроме всего прочего, она еще и является максимально надежной и если верить официальным источникам, подобные установки реже всего поддаются поломкам, из-за чего их так часто и скупают различные предприятия.
  • Плавильная печь сопротивления — данная категория печей работает по принципу тепловой активности сопротивления электрического тока в проводнике. В подобных установках чаще всего используются крупные пластины из нихрома, которые способны демонстрировать максимальные показатели в плане производительности. Кроме этого, пластины также могут похвастаться и особой надежностью, что также играет далеко не последнюю роль.
  • Газовая плавильная печь — данная категория печей имеет несколько ключевых отличий от других, главной из которых является возможность определения точных показателей температуры. При этом, в панели управления можно регулировать практически все параметры, какими бы незначительными они не были. Стоит отметить также и отличную внутреннюю изоляцию, благодаря которой в системе удается выдерживать определенный уровень температуры, и она не теряется внутри механизма. В подобных системах внутри всегда есть оптимальная газовоздушная смесь, которая выделяется во время горения топлива и помогает достигать максимальных отметок температуры.

Такие установки чаще всего используют для плавки различных металлов, или же нагрева материалов до определенного показателя температуры. Газовые печи способны обрабатывать такие материалы, как:

Достигать плавки этих металлов удается при помощи высокого диапазона температуры, которую удается получить внутри системы. Максимальные показатели температуры, которых можно достичь в данной печи — это 1400 градусов, чего просто с головой хватит для выполнения всех этих задач.

  • Электрическая дуговая плавильная печь — в данной категории печей главным элементом является электрическая дуга, которая может быть как переменного тока, так и постоянного. Процесс обработки начинается после того, как ток появляться между графитовыми электродами и самим материалом, после чего они вступают в реакцию. Такой метод на данный момент еще не является столь востребованным, но как показывает практика, подобные установки могут быть более чем эффективными.

Такие установки можно использовать в самых разных направлениях, но все-таки чаще всего они используются при плавке таких материалов, как:

Но это лишь самые часто обрабатываемые материалы, и кроме них установки подобного типа способны справляться еще с огромным количеством различных материалов.

  • Индукционная плавильная печь — В отличие от других систем, такие печи используются немного иной принцип нагрева, который к слову показывает себя весьма неплохо. В данной категории печей нагрев происходит при прохождении тока через сам механизм, вследствие чего и возникает тепло.

Такие установки уже нашли огромное количество сфере применения, где они используются уже в штатном режиме.

Ключевые сферы применения:

  • Ювелирная промышленность
  • Плавка таких металлов, как: Цинк, латунь, алюминий, медь, чугун.
  • Использование при работе в литейных цехах

Это лишь три ключевые отрасли, где такие установки уже работают в штатном режиме. Но если учитывать огромное количество других отраслей, где подобные установки еще не стали основными, то можно в очередной раз убедиться в том, что индукционные печи действительно качественные, надежные и производительные, несмотря на то, что говорят другие.

Индукционные печи

Если же рассматривать вариант индукционных печей подробнее, то не трудно предположить, что у них, как собственно и у других установок, существую свои характерные преимущества и недостатки. Сейчас мы попытаемся узнать, чего же все-таки больше, дабы вы при покупке могли опираться на эти знания и покупать себе лишь качественные устройства.

Преимущества индукционных печей:

  • Метод передачи энергии, который построен на совершенно другой структуре и позволяет проводить процесс обработки металла, не поддавая его воздействию окружающего мира
  • Отсутствие концентрации в ключевом источнике тепла, что позволяет проводить максимально качественные и быстрые процессы обработки.
  • Отсутствие больших шумов, что также можно записать как преимущество, ведь огромное количество подобных установок жутко шумят во время обработки, что довольно неприятно.
  • Максимальное регулирование рабочего процесса, благодаря чему удается достигать максимально точных результатов в производстве.
Читайте также:  Воздушный компрессор

Недостатки индукционных печей:

  • Чрезмерный нагрев шлака, из-за чего время от времени в системе могут происходить определенные сбои.
  • Долгое начало работы, что обусловливается сложной структурой механизма, для запуска которой требует около 40 минут чистого времени.

Муфельные печи

Ранее мы уже кратко затрагивали тему муфельных печей, где собственно и выяснили ключевые преимущества подобного рода систем. Никому не секрет, что такой элемент, как муфель служит настоящим преимуществом. Так как именно он защищает всю систему от различных загрязнений и в то же время является ключевым элементом при нагреве. Единственным недостатком муфельной системы, является одноразовость самого муфеля, что в определенных рядах является одной из самых главных причин не покупать себе муфельных печей.

Но если рассмотреть это дело с другой стороны, то можно понять, что замена муфеля — это далеко не самый сложный процесс и денег на это практически не требуется. Но зато взамен на небольшие неудобства, вы сможете получить агрегат, который показывает действительно высокие показатели производительности, так еще и при этом является максимально качественным.

Так что если вы решили покупать себе муфельную печь, но боитесь это делать из-за наличия муфеля, то можете даже не беспокоиться на эту тему. Замена муфеля не отберет у вас много времени, но зато этот агрегат сможет проводить огромное количество полезных процессов, которые вам уж явно пригодятся.

Вакуумная печь

Что касается этой категории печей, то сюда можно отнести огромное количество устройств, которые работают на вакуумном принципе. В эту категорию можно отнести огромное количество различных установок, которые имеют свои характерные особенности в принципе работы. Но все-таки ключевой задачей всей вакуумных печей является плавка металлов, с чем они справляются действительно очень хорошо.

Если брать установки подобного типа и ставить их в сравнение даже с более инновационными агрегатами, этой ценовой категории, то можно и самому убедиться в том, что вакуумный принцип работы действительно эффективнее, и что немаловажно, надежнее.

Сейчас вакуумные установки уже набрали огромной популярности, и большинство крупных предприятий давным-давно используют именно вакуумные печи, так как они способны выдавать более высокие показатели производительности, нежели какие-то другие агрегаты. Конечно, в подобных системах есть и определенные недостатки, но если сопоставить их со всеми преимуществами данной системы, то становится понятно, что плюсом намного больше.

Климатические камеры

Такая разновидность камер, как климатические — это вообще отдельная категория, так как они выполняют лишь несколько функций, но при этом все равно являются очень востребованными. Зачастую, задача этих печей состоит в том, чтобы поддерживать определенный уровень температуры в системе, при этом, не позволяя воздействию окружающей среды, как-то влиять на внутренние элементы системы.

Климатические печи делятся на несколько категорий по своему назначению:

  • Камера холода
  • Камера тепла
  • Камера тепло холод влага
  • Камера соляного тумана

Это четыре ключевые разновидности климатических камер, каждая из которых предназначена для выполнения определенных задач. Даже по самому названию можно понять, какая именно цель у каждой из этих камер. К слову, подобные установки сейчас активно используются на производствах и самой распространенной из них, является комбинационная климатическая камера тепло холод влага, которая способна одновременно выполнять несколько функций. Такая установка намного дороже других, но и функционал у неё намного шире, что позволяет проводить все процессы одновременно, при этом, делать это в одной системе.

Что такое плавильная печь?

Ещё в древние времена люди старались переплавлять, обжигать или закалять металлы, используя самостоятельно изготовленные горны. Тогда они начали находить там блестящие комочки и интересоваться, что же это могло бы быть. Так и появилась современная металлургия. Однако сейчас наступили времена, когда процесс изготовления изделий из металла стал упрощённым и лёгким, т. к. современные плавильные печи дают возможность в автоматическом режиме делать из металлического твёрдого предмета жидкий сплав.

Виды плавильных печей

Плавильные печи – оборудование, разработанное для переплавки, закалки, отпуска и отжига металлических предметов. Такие устройства требуются предприятиям как крупного, так и мелкого размера, например литейным цехам для переработки цветных металлов. Тогда в цехах могут перерабатывать в сутки от нескольких тонн и до нескольких килограммов сырья (в зависимости от вида обрабатываемого металла).

Самыми популярными плавильными печами в современной промышленности являются:

  • Термические. Работают от теплоносителя – раскалённого воздуха или газа.
  • Потоковые. Функционируют, благодаря электронно-лучевому излучению или плазме.
  • Электрические. Вмещают в себя несколько разновидностей печей, работающих от электросети. Они бывают индукционными, муфельными, дуговыми и сопротивления.
  • Муфельные печи выполняют поставленную задачу, благодаря мощным ТЭНам, накаляющим содержимое до сверхъестественной температуры. Печи сопротивления характеризуются воздействием тока на обрабатываемые материалы. Индукционные расплавляют металлы, путём воздействия вихриевых токов на перерабатываемое сырьё, а дуговые используют для работы электрическую дугу, вырабатываемую самим устройством.

По сути, электрические печи работают от единого источника питания, но при этом по-разному воздействуют на помещённое внутрь сырьё. Каждый из этих видов печей имеет вакуумную систему, благодаря которой металлические конструкции расплавляются быстрей и качественней. Рассмотрим особенности вакуумных печей и индукционных устройств, которые рационально применять при небольших суточных плавильных работах.

Индукционная печь

Плавка латуни и других сортов металла в индукционных печах выполняется, путём воздействия вихриевых токов, возникающих в проводнике. Чаще всего электроники это явление расценивают, как негативное, ведь токи могут достигать высоких величин, что приводит к ненужной потере энергии. Однако в результате разработки индукционной печи, это явление стало полезным.

В данном случае индуктор играет роль короткозамкнутого трансформатора, имеющего 2 обмотки. Первая вырабатывает тепло, а вторая является камерой, перерабатывающей сырьё. В результате взаимодействия 2 обмоток лом подвергается плавке, но в такой печи можно переплавить исключительно металлические предметы, ведь под действием нагревателя диэлектрики, не проводящие электричество накаляться не будут.

Сегодня широко известны кухонные плиты, работающие по такому же принципу. Они воздействуют исключительно на кастрюли, изготовленные из любого сорта металла, но на ледяной кубик абсолютно не воздействуют.

Особенности печей индукционного типа

Сегодня индукционные печи разделяются на несколько видов:

  • Канальные. Имеют такое название из-за наличия короткозамкнутого кольцевого канала с расплавленным металлом на 2 витке. Конструкция представляет собой трансформатор с высокой рабочей частотностью, работающий на основе промышленного тока переменного происхождения.
  • Обычно такие конструкции приобретают, ведь они обладают высоким КПД, в них удобно беспрерывно подавать и изымать расплавленный металл из рабочей камеры, но прежде чем приступить к работе, специалистам требуется наполнить канал раскалённым металлом, что усложняет запуск индукционной плавильной печи.
  • Тигельные. Основным элементом данной конструкции является тигель, внутрь которого помещают подвергаемое плавке сырьё. Он расположен непосредственно внутри самого индуктора. По достижению поставленной задачи, металл сливают и наполняют тигель новой партией лома. Такая конструкция удобна тем, что устройство способно работать в широком диапазоне кГц, вырабатывающимся высокочастотным генератором. Также, тигельные индукционные печи востребованы по причине малых теплопотерь, что способствует быстрому нагреванию термопечи и достижению желаемых результатов.

Каждый из этих видов печей хорошо справляется с расплавкой металлических конструкций чёрного и цветного типа. Выбирая данную конструкцию для собственного предприятия, следует определить наиболее подходящий тип тигля и режим плавки.

Вакуумные печи

Практически все современные печи оснащены вакуумной системой, которая способствует качественной обработке сырья. Основным элементом данной системы является вакуумный насос, нагнетающий вакуум и создающий давление внутри рабочей камеры. Вспомогательным устройством, помещённым внутрь вакуумной печи для термообработки, является вентилятор, благодаря которому жар равномерно циркулирует по всей камере и способствует равномерному накалу всего содержимого вакуумной печи.

Следовательно, каждая промышленная индукционная печь (или любая другая вакуумная печь) по-своему будет полезна металлургическому предприятию или литейному цеху, поэтому выбирая себе такое устройство следует определить, какие материалы будут подвергаться обработке и, какое количество сырья нужно перерабатывать ежедневно. Однако многие предприятия устанавливают сразу несколько установок, работающих по разным принципам, чтобы в случае необходимости можно было выполнять объём работы больше или меньше запланированного.

Плавильные печи

ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ – это литейная печь c индуктором для плавки металла. Преимущество в том, что плавильная масса отлично перемешивается до однородного состава, если используется индукционная плавильная печь. Индукционная технология ускоряет процесс плавки металла (время плавки 45 минут), такие печи имеют хорошие характеристики! ZAVOD RR – плавильные печи для стали, алюминия, меди от профессионалов!

Читайте также:  Какое электрооборудование используется у лифтов?

Содержание

Как устроены плавильные печи?

Плавильные печи представляют собой рабочую камеру, в которую помещается исходное сырьё (шихта), материалы и интенсифицирующие образование расплава. Камера отделяется от внешнего корпуса с помощью огнеупорной футеровки, а также теплоизолирующего слоя. В зависимости от вида применяемого энергоносителя или способа нагрева (метод индукции, графитовые электроды, газовые горелки), зависит устройство камеры, а так же время и качество материала на выходе. Давайте рассмотрим устройство плавильных печей.

– В дуговых плавильных печах устройство для слива расплава и отделения шлаковых масс расположено в нижней части печи. Электроды помещаются сверху их количество от 1 до 4 штук. В качестве источника питания выступает трансформатор. Недостатком этого способа может быть спекание металла.

– Индукционная плавильная печь состоит из индуктора, внутри которого находится тигель с огнеупорной футеровкой. Оборудование оснащено механизмами загрузки шихты, системами, обеспечивающими полный слив готового расплава, системами управления и регулировки. В индукционных плавильных печах металл сливается сверху. В качестве источника питания выступают тиристорные или транзисторные преобразователи. Качество переплавленного металла таким способом самое лучшее, ведь метод индукции – это постоянное равномерное перемешивание шихты во время плавки; Устройство плавильных печей зависит от их вида.

– Газовые плавильные печи имеют самую простую и дешевую конструкцию. В плавильный узел в нижней части подключена газовая горелка, которая работает от обычного магистрального газа (метана). Как правило, эти печи используют для переплавки металлов с небольшой удельной теплотворной способностью, таких как алюминий или медь.

Плавильные печи – преимущества

При выборе плавильной печи, нужно знать ее недостатки и преимущества. Основное преимущество газовых плавильных печей – это минимальные затраты при плавки металла, ведь газ является самым дешевым энергоносителем. Индукционные плавильные печи позволяют получить отличное качество расплава на выходе. Электродуговые – достичь максимальную температуру плавки, для тугоплавких материалов или сплавов. Все виды печей имеют хорошую автоматизацию процесса и небольшой объём вредных атмосферных выбросов.

Преимущества использования индукционных печей очевидны:

  • технология производства позволяет получать высококачественные расплавы с однородным химическим составом,
  • есть возможность введения дополнительных легирующих элементов,
  • печи обладают высоким КПД около 95%,
  • сравнительно малый угар,
  • безопасная для здоровья персонала технология производства,
  • экономичность производства, достигаемая за счет выделения большого количества тепла металлом, что позволяет потреблять меньшую мощность.

Плавильные печи – характеристики

Основными характеристиками тепловых установок является вместимость рабочей камеры, которая предопределяет производительность, тип материала, для выплавки которого она предназначена и номинальная мощность нагревательного элемента, задающая максимальную рабочую температуру, а также энергоёмкость процесса.

Обращая внимание на характеристики оборудования при выборе индукционных печей, стоит уделить особое внимание качеству тигля. В среднем тигель рассчитан на количество плавок от 20 до 60. Комплект индукционной печи, кроме тигля, включает в себя:

  • преобразователь частоты (транзисторный или тиристорный),
  • конденсаторные батареи,
  • плавильные узлы,
  • водоохлаждаемые кабели,
  • системы охлаждения и пульты управления.

Управление и контроль над процессом плавки должен осуществлять специально обученный персонал.

Плавильные печи для плавки металла

Нагревательный элемент таких установок может работать как в промышленных, так и в средних частотах. Преимуществами такого решения является полный контроль над окислительными процессами, а также полный слив расплава. В качестве футеровочных могут быть использованы как кислые, так и основные материалы.

Плавильные печи для плавки металла являются самым востребованным оборудованием для металлургических предприятий. Индукционные плавильные печи делают процесс плавки более экономичным и качественным. В зависимости от типа металла и объема шихты процесс плавки металла в индукционной печи занимает в среднем от 30 минут до 1,5 часов. Индукционные печи позволяют проводить термическую обработку черных, цветных и даже драгоценных металлов.

Плавильные печи для стали

Плавка стали происходит при температуре 1500-1600 градусов Цельсия. В процессе плавки необходимо снизить содержание веществ, ухудшающих качество стали, таких как сера, фосфор и кислород. Выбор футеровки зависит от состава желаемого расплава. Индукционные печи идеально подходят для производства легированных сталей. Время плавки стали в среднем занимает около 1 часа.

Эти печи работают, преимущественно, на промышленных частотах в 50 Гц и оснащаются высокоточной автоматикой, позволяющей контролировать как температуру, так и интенсивность ликвации. Величина угара в них едва достигает 2%, кроме того, они не требовательны к качеству подготовки шихтовых материалов.

Плавильные печи для алюминия

Температура плавления алюминия составляет 660 градусов Цельсия, поэтому важно, чтобы тиристорный преобразователь не был слишком мощным. Плавильный узел для плавки алюминия не стоит использовать для плавки других металлов. Использование индукционной печи для плавки алюминия и его сплавов позволит получить однородный расплав высокого качества.

Отличительной особенностью таких печей является низкая температура разогрева и. как следствие, малое энергопотребление. В качестве основного материала для тигля распространён графит, кроме того, для интенсификации процесса, может быть использован и металлический сердечник, подключаемый к среднечастотной сети через понижающий трансформатор. Максимальная температура нагрева, как правило, не превышает 750 ºС.

Плавильные печи для меди

Плавка меди в индукционной печи занимает не более 40 минут. Процесс получения расплава происходит при температуре 1000-1300 градусов Цельсия. Плавить можно в вакууме, в среде защитных газов или в открытой среде. Благодаря высокой тепло- и электропроводности и гибкости медь широко используется в различных отраслях промышленности.

При производстве медного расплава очень важно обеспечить химическую чистоту, поэтому, печи, в ряде случаев, имеют герметичную рабочую камеру, а индукционный нагрев осуществляется в мягком режиме. Существенных конструктивных отличий от индукционных печей для цветных металлов здесь нет, основное же требование – отсутствие непосредственной реакции между материалом тигля и расплавом.

Электрические плавильные печи

Электрические печи используют для нагрева вихревые наведённые электромагнитные поля. Электрическая плавильная печь осуществляет нагрев металла при прохождении тока, возникшего под действием электромагнитного поля индуктора, через металл в тигле. В таких печах можно переплавлять как черные, так и цветные металлы. Печи имеют несложное устройство и оснащены надежными системами контроля и управления, что облегчает работу с ними. Невысокая стоимость, надежность, экономичность, высокая производительность делают индукционные печи особенно привлекательными для современных предприятий.

Плавильные печи – транзисторные

Для расплавления шихты на небольших литейных предприятиях используются транзисторные печи. В таких печах используется среднечастотный индукционный нагреватель. Плавка металлов осуществляется в графитовом тигле. В транзисторных печах происходит динамическая циркуляция металлического расплава внутри тигля, благодаря чему происходит выравнивание температуры по всему объему тигля, что способствует получению однородного химического состава многокомпонентного сплава. В таких печах возможен быстрый переход со сплава одной марки на другой.

Транзисторные индукционные печи отличает универсальность и крайне высокий КПД, который может достигать 99%, вместо привычной медной обмотки, в них применяется нагреватель индукционного типа, собранный на системе взаимосвязанных транзисторов. Преимуществом является и электродинамическая циркуляция, обеспечивающая равномерное перемешивание расплава.

Плавильные печи – тиристорные

Тиристорные печи оптимальны для средних и крупных производств. Такие печи успешно работают с разными типами комплексов непрерывного литья. Тиристорные печи обладают высокой производительностью при сравнительно малых эксплуатационных расходах. Применение таких печей возможно для получения различных по составу сплавов, при этом отмечен низкий угар легирующих элементов.

Ещё одной разновидностью индукционных печей являются установки. В которых для стабилизации процесса нагрева и обеспечения возможности его регулирования применяются тиристорные частотные преобразователи тока, обеспечивающего образование электромагнитного поля.

Шихтовые материалы

Металлы, сплавы, специальные лигатуры, шлакообразующие присадки и другие материалы, которые используют для приготовления различных сплавов, в литейном производстве называют шихтовыми материалами или шихтой. В состав шихты входят: свежие материалы (доменные чугуны различных марок, медь, алюминий, цинк, никель и др.), которые поступают в литейные цехи с металлургических заводов; лом черных сплавов и лом цветных сплавов, представляющие собой переработанные промышленные отходы; специальные ферросплавы и лигатуры (промежуточные сплавы более тугоплавких элементов с легкоплавкими), поступающие с металлургических заводов; отходы литейного производства и механических цехов (литники, прибыли, бракованные детали и брикетированная стружка). Количественное соотношение различных материалов в шихте зависит от качества исходных материалов и от требований, которые предъявляют к изготовляемым сплавам.

Основные типы плавильных печей

В литейном производстве используются плавильные печи, работающие на твердом, жидком или газообразном топливе (коксе, нефти, мазуте, газе), и печи электрические. К первому типу печей относят вагранки и тигельные печи, ко второму типу — дуговые электрические печи и электрические индукционные печи. Наибольшее распространение для плавки чугуна получили печи шахтного типа—вагранки. Серый чугун, получаемый в этих печах, используют для отливок различных по сложности деталей. В электрических печах плавится сталь, легированный чугун, а также белый чугун, перерабатываемый затем в ковкий чугун. Схема вагранки приведена на рис. 35. Вагранка представляет собой шахтную печь, основой которой является сварной металлический кожух 1, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом 2. Щель между кожухом и футеровкой засыпается сухим кварцевым песком 3. В верхней части вагранки находится загрузочное окно 4. Часть шахты вагранки, расположенная ниже загрузочного окна, футеруется чугунными пустотелыми кирпичами 5, которые предохраняют ее от разрушения при загрузке шихты 7.

Читайте также:  Как установить мобильный кондиционер

Загружают вагранку с помощью скипового подъемника или консольного крана. Верхняя часть вагранки заканчивается искрогасителем 6.

Для поддержания горения в вагранке через специальные отверстия 8, называемые фурмам и, подается воздух (дутье), нагнетаемый вентилятором. Расплавленный чугун по поду 9, расположенному в нижней части шахты, стекает через специальное отверстие и желоб в копильник 10. В начале работы в вагранку загружают слой кокса высотой 500—1500 мм и поджигают его. Этот слой кокса называется холостой колошей. Затем на холостую колошу загружают рабочую коксовую колошу, флюс и первую порцию металлической шихты. После загрузки материалов через фурмы подают воздух, необходимый для горения топлива. В плавильном поясе чугун и шлаки расплавляются и стекают в горн вагранки. Образующиеся газы, поднимаясь вверх, нагревают металлическую шихту и топливо, а затем уходят в трубу.

По мере сгорания кокса и плавления чугуна загружаемая в вагранку шихта опускается вниз, а на ее место загружают новые порции шихтовых материалов. В процессе плавки жидкий чугун скапливается в горне вагранки. Шлак всплывает на поверхность чугуна и периодически выпускается через шлаковую летку. Накопившийся чугун сливается через летку по желобу в специальный копильник, а затем в ковш. Производительность вагранок 0,5—30 т чугуна в час.

В целях пожарной безопасности и предохранения от загрязнения окружающей местности вагранки снабжают искрогасителями, которые одновременно являются и пылеуловителями.

Для плавки стали в литейных цехах используют мартеновские и электродуговые печи с основной и кислой футеровкой, а также индукционные тигельные печи.

На рис. 36 показана схема дуговой электропечи. Источником тепла в этой печи является электрическая дуга, возникающая между расплавом 3, находящимся в ванне печи 4, и тремя графитовыми электродами 1 (проходящими через свод печи 6), по которым подается электрический ток. Вместимость таких печей составляет 1,5—10 т. Длительность плавки 1,5—4 ч. Приготовленный металл выливается при наклоне печи, осуществляемом специальным механизмом, через желоб 5. Загрузка шихты в печь производится через окно 2 или через свод печи, поднимаемый и поворачиваемый специальным механизмом.

Плавка стали в дуговой электрической печи состоит из следующих операций: заправки электропечи, завалки шихты, расплавления шихты и разливки готовой стали.

Индукционная печь (рис. 37) состоит из каркаса 6, сделанного из немагнитного материала, внутри которого находится индуктор (катушка), выполненный из витков 7 медной трубки, по которым протекает охлаждающая вода. Витки отделены друг от друга изоляцией ‘8. Плавильный тигель 5 в этой печи выполнен из набивной футеровки. Верхние части футеровки 1 и 3 и ее нижняя часть 4 делают из фасонных огнеупорных кирпичей, слой 2 выполняется огнеупорной обмазкой. Источником тепла в этих печах является индукционный ток, возбуждаемый в загруженной в тигель шихте при пропускании по индуктору переменного тока повышенной частоты.

Рис. 38. Дуговая однофазная электропечь для плавки медных сплавов

Плавка цветных сплавов производится в тигельных печах с мазутным или газовым отоплением, в электрических печах сопротивления, а также в дуговых или индукционных электрических печах.

Медные сплавы плавят в тигельных, пламенных и электрических печах. Наиболее широко применяют дуговые однофазные электрические печи типа ДМК (рис. 38). Печь представляет собой металлический барабан 1, футерованный огнеупорным кирпичом 2. Тепло, необходимое для расплавления меди, создается электрической дугой, возникающей между двумя горизонтально расположенными электродами 3. Установленный на роликах 4 барабан 1 может поворачиваться на определенный угол двигателем и зубчатой передачей.

Шихтовые материалы загружают через рабочее окно, снабженное желобом, по которому выпускают готовый расплав. Для выплавки медных сплавов шихтовыми материалами служат чушки, машинный лом, отходы собственного производства и т. д. В процессе плавки меди, цинка и свинца выделяются вредные газы и пары, поэтому плавильные печи снабжают мощной вытяжной вентиляцией.

Алюминиевые сплавы плавят в тигельных и пламенных печах, электрических печах сопротивления и индукционных печах. На рис. 39 показана тигельная печь с газовым обогревом для
плавки алюминиевых сплавов. Печь имеет огнеупорную футеровку 1, внутрь которой вставлен чугунный тигель 2. Газ подводится в горелку 4 и сгорает в пространстве между футеровкой и тиглем. Отверстие 3 предусмотрено для выпуска металла при прогорании тигля. Продукты горения и газы из сплава отводятся вытяжным колпаком 5. Печь подвешена цапфами на боковых опорах и может наклоняться с помощью штурвала и червячной передачи.

Виды плавильных печей: отличия и сферы применения

Современные плавильные печи представлены большим модельным рядом, различаются по размеру и набору функций. Общие характеристики данного оборудования – это высокие плавильные свойства, экономичность, точность регулирования и соответствие требованиям безопасности. В ходе производства элементов для плавильных печей используются прочные листы стали, эффективные теплоизоляционные и огнеупорные материалы (кирпич, бетон с высоким содержанием оксида алюминия).

Индукционная плавильная печь

В индукционной печи нагревание осуществляется посредством выделения тепла от прохождения тока через металл в тигле. Ток возникает под действием электромагнитного поля индуктора. Индукционные печи используются в ювелирном производстве, в литейных цехах для плавки чугуна, стали, меди, алюминия, латуни, цинка и др.

Электрическая дуговая плавильная печь

В печах этого типа источником тепла служит электрическая дуга постоянного или переменного тока, которая возникает между металлом и графитовыми электродами. В процессе плавки в печи начинает выполняться покачивание металла в целях его равномерного перемешивания. Дуговая печь применяется для плавления чугуна, стали, цветных металлов, сплавов железа (так называемые «ферросплавные» печи) и др. Дуговая печь довольно сложна в эксплуатации, на ее строительство требуются значительные затраты. Чугун, выплавляемый в дуговых печах, является более дорогим, чем ваграночный.

Газовая плавильная печь

Газовые плавильные печи позволяют точно регулировать температуру внутри нагревательной камеры и снижать тепловые потери благодаря качественным изоляционным материалам. Внутри газовой печи создается оптимальная газо-воздушная смесь, выделяющая при горении максимум энергии. Эта смесь нагревает плавильный тигель из особого жаростойкого сплава. Такие печи используются не только для плавления, но и для нагревания металлов (алюминия, меди, свинца, олово, драгоценных металлов) до 1400°C.

Плавильная печь сопротивления

Данная разновидность электрической печи работает по принципу теплового действия электрического тока в проводнике. В качестве проводника можно использовать нагреватель, передающий тепло нагреваемому телу (печи сопротивления косвенного действия), или нагреваемое тепло (печи сопротивления прямого действия). В печах сопротивления применяются толстые нихромовые пластины. И хотя такие пластины часто выходят из строя и требуют замены, себестоимость плавления при помощи такого оборудования является сравнительно низкой.

Муфельная печь

Как и газовые, муфельные печи подходят для выплавки и нагревания металла. Такая печь содержит муфель, который защищает нагреваемый материал и предохраняет его от контакта с продуктами сгорания и топлива. Решившие купить муфельные печи должны иметь в виду, что уровень нагревания данного оборудования ограничен – не более 950°C из-за невысокой стойкости муфеля.

Читайте также:

Лазерная маркировка металлов
В наши дни лазер из экзотической лабораторной установки превратился в точный, мощный и высокопроизводительный промышленный инструмент. В сочетании с современным компьютером он стал незаменимым в автоматизированном производстве.

CIB UNIGAS
В 1972 году была создана компания CIB UNIGAS. С момента ее создания прошло 30 лет, фирма стала одной из популярных производителей горелок по всему миру. Номенклатура производимых горелок довольно обширная.

Фрезерные станки и российская промышленность
Статья описывающая роль фрезерных станков в российской промышленности.

Выбор листогибочного станка: важные нюансы
К основным преимуществам ручного листогибочного станка относят его минимальную стоимость и хорошую работоспособность. Вес его составляет около 100 кг, и это позволяет перевозить его без всяких проблем на то место, где проводятся работы.

Cтанки для перфорирования металлических листов
Многие мастера сравнивают металлические заготовки с чистым листом бумаги. Однако нанести разметку на металл – значительно сложней, чем провести карандашом по бумаге и, тем более сложней добиться от листового железа нужной формы, чем свернуть бумажный самолётик.

Ссылка на основную публикацию