1.5. Автоматическое регулирование печей сопротивления.

Механизация и автоматизация работы термических электропечей, повышение их производительности осуществляются по трем основным направлениям: I) механизация загрузки и выгрузки печей; 2) автоматическое управление вспомогательными механизмами печи; 3) автоматическое регулирование теплового режима печи.

Регулирование температуры печи достигается ступенчатым или плавным изменением электрической мощности, подводимой к печи. При ступенчатом регулировании используют: переключение нагревателей в трехфазных печах с треугольника на звезду с уменьшением мощности в 3 раза; применение регулировочного трансформатора (автотрансформатора); периодическое включение и отключение нагревателей – двухпозиционное регулирование рис. 2.4. Последний способ стал самим распространенным как наиболее простой и в то же время позволяющий автоматизировать процесс регулирования. При плавном (непрерывном) регулировании мощности используют тиристорные регуляторы напряжения - управляемые источники питания нагревателей печи. Их применение дает очень высокое качество автоматического регулирования. Основная задача устройства автоматического регулирования температуры печи состоит в обеспечении заданного температурного режима нагрева во времени t.

Рис. 1.4 Процесс двухпозиционного регулирования температуры

Рис. 1.5 Электрическая схема установки печи сопротивления.

1.6. Индукционные электротермические установки.

Индукционные электротермические установки включают в себя плавильные и нагревательные установки, а по частоте питающего тока охватывают широкую полосу от промышленной частоты (50 Гц), до средней (0,5—10 кГц) и высокой (сотни и тысячи килогерц).

Конструктивное исполнение индукционных плавильных печей. Для рабочего процесса индукционных плавильных печей характерно электродинамическое и тепловое движение жидкого металла в ванне или тигле, способствующее получению однородного по составу металла и его равномерной температуры по всему объему, а также малый угар металла (в несколько раз меньше, чем в дуговых печах). Эти факторы обусловили широкое применение индукционных плавильных печей при производстве фасонного литья из черных и цветных металлов. Рабочие температуры печей: для стали 1600° С, чугуна 1200—1400° С, меди 1200° С и алюминия 750° С.

Индукционные плавильные печи можно разделить на канальные печи промышленной частоты и тигельные печи промышленной, средней и высокой частоты.

Особенности конструкции индукционной канальной печи (печи со стальным сердечником) иллюстрирует рис. 1.6, а. Здесь схематически изображена однофазная печь. Она представляет собой футерованную ванну 3, заключенную в металлический кожух 2 и снабженную в данном случае одной однофазной индукционной единицей. Последняя состоит из индуктора 8, шихтованного магнитопровода 6 (сердечника) из трансформаторной стали и подового камня 7 с охватывающими индуктор плавильными каналами 4. Камень 7 заключен в металлический кожух. Индукционные единицы часто делают отъемными, чтобы можно было их заменять без охлаждения футеровки ванны.

Для слива металла 1 через сливной носок 9 печь наклоняется обычно при помощи гидропривода (в некоторых печах ванна и кожух выполнены в виде барабана по типу дуговой печи косвенного нагрева, а слив металла производится через отверстие в торцевой стенке печи при повороте барабана с помощью электропривода). Загрузку печи ведут сверху через проём, закрытый во время плавки футерованной крышкой 10.

Рис. 1.6 Индукционные плавильные печи.

Подъем крышки производится при помощи гидро - или электропривода.

Индуктор печи изготовляют из профилированной медной трубки с водяным охлаждением. Подовый камень охлаждается воздухом при помощи вентилятора 5 через зазор между индуктором и подовым камнем. Ток к индуктору подводится по гибким кабелям.

Замкнутый контур — вторичную «обмотку» трансформатора, первичной обмоткой которого является индуктор, образует жидкий металл в каналах. Поэтому необходимо, чтобы в них всегда оставалось некоторое количество металла, поддерживаемого в расплавленном состоянии, для чего печь должна быть постоянно подключена к питающей сети. Следовательно, канальные печи предназначены для непрерывной работы с редкими переходами с одной марки металла на другую.

В своем большинстве канальные печи выполняются однофазными с одной или несколькими индукционными единицами. Отдельные конструкции имеют трехфазное исполнение.

Канальные печи в основном применяют для плавки алюминия и его сплавов, а также меди и некоторых ее сплавов. Емкость печей от 0,4 до 16 т (печи серий ИАК и ИЛК). Другие серии печей специализированы как миксеры для выдержки и перегрева жидкого чугуна, цветных металлов и сплавов перед разливкой в литейные формы (например, серии ИЧКМ, ИЛКМ -и др.).

Устройство индукционных тигельных печей (печей без сердечника) показано на рис. 2.6, б и в. Внутри индуктора 8 помещен огнеупорный набивной тигель 3, в котором находится расплавляемый металл 1. В печах промышленной частоты и в некоторых крупных печах средней частоты, устанавливается внешний магнитопровод 6, который экранирует стальной кожух печи (не показанный на рисунках) от полей рассеяния индуктора. Кожух небольших печей (до 1 т) средней частоты изготовляют из немагнитной стали, дерева, асбоцемента. Сверху печь закрывается футерованной крышкой.

Нагрев и расплавление садки происходят за счет вихревых токов, наводимых в ней при подключении индуктора к источнику питания. Плотность тока в садке неравномерна. Наименьшая плотность тока получается в центральной части тигля, наибольшая - в слое, прилегающем к стенкам.

И ндуктор тигельной печи представляет собой многовитковую водоохлаждаемую катушку из медной трубки круглого, овального или прямоугольного сечения. Токопровод к индуктору выполняется гибким водоохлаждаемым кабелем или шинопроводами из медных или алюминиевых полос и разъемным соединением.

Механизмы наклона печи и подъема крышки снабжаются гидро- или электроприводом. Загрузка печей производится вручную (малые печи) либо при помощи подвесной электротележки или мостового крана. производится вручную (малые печи) либо при помощи подвесной электротележки, мостового крана и т.п.

Тигельные печи используют преимущественно для плавки металлов на фасонное литье при периодическом режиме работы, а также вне зависимости от режима работы - для плавки некоторых сплавов, например бронз, которые пагубно влияют на футеровку канальных печей. На частоте 50 Гц работают печи емкостью от 0,4 - 1,0 до 10 т (например, печи серий ИЧТ, ИЛТ, ИАТ). Печи серий ИСТ ёмкостью от 0,06 до 10 т имеют рабочие частоты в пределах 500 - 2575 Гц, серии ИАТ (на 0,4 и 2,5 т) - частоту 500 Гц.