yandex.metrica
Термическая обработка

Классификация печей по назначению и способу нагрева

Основной отличительной особенностью дуговых печей является использование энергии электрических дуг, позволяющих нагреть за­груженные материалы до температур, превышающих температуру их плавления. По способу нагрева дуговые печи подразделяются на сле­дующие три группы.

  • Печи прямого нагрева загруженных материалов энергией дуг, го­рящих между каждым электродом и металлом. В печах такого типа выплавляют стали и сплавы.
  • Печи косвенного нагрева загруженных материалов за счет излуче­ния дуг, горящих между электродами над металлом и шлаком. Такие печи  применяют для выплавки металлов с относительно низкой температурой плавления (цветные металлы и сплавы, ковкий чугун и др.). Кожух этих печей снабжен устройством для вращения вокруг горизонтальной оси на определенный угол. В торцевые стен­ки кожуха вставлены графитизированные электроды с электрододержателями.
  • Печи комбинированного нагрева с закрытой дугой. Загруженная шихта нагревается за счет энергии дуг, горящих между электродами и материалами под слоем шихты, и тепла, выделяюще­гося в шихте при прохождении через нее тока от электрода к электроду.

Комбинированный нагрев в печах с закрытой дугой применя­ют для руднотермических процессов, в частности, при производстве ферросплавов, требующих высоких температур для восстановления металлов из оксидов; их оборудуют непроводящими подинами. В пе­риод создания дуговых печей их строили с проводящей подиной. Од­нако практика показала неприемлемость такого технического реше­ния, так как футеровка подины сильно перегревалась и быстро разру­шалась. Подовый электрод в настоящее время используют в стале­плавильных плазменных дуговых печах с керамическим тиглем, ра­ботающих на постоянном токе.

2

Современные дуговые сталеплавильные печи имеют непроводя­щую подину и электрическая цепь переменного тока в них замыкает­ся между электродами через дуги, металл и шлак. Нагрев и расплав­ление металлошихты и шлакообразующих материалов происходят в основном за счет тепла электрических дуг. Доля тепла, выделяюще­гося непосредственно в металле и шлаке, весьма мала.

Современные рудовосстановительные электрические печи для производства ферросплавов, чугуна, карбида кальция и других мате­риалов являются комбинированными агрегатами, работающими как дуговые печи и как печи сопротивления. При использовании для фу­теровки подин ферросплавных печей угольных блоков, нагрев их от прохождения электрического тока незначителен. В отличие от дуго­вых, в данных сталеплавильных печах доля мощности, а следователь­но, и тепла, выделяющегося в шлаке, весьма значительна и иногда превышает мощность, выделяющуюся в дугах. Это объясняется отно­сительно большим количеством шлака и его высоким электрическим сопротивлением. При значительных погружениях электродов в жид­кий шлак почти все тепло выделяется в шлаке. Этот принцип исполь­зуют в печах электрошлакового переплава, где электропроводный шлак нагревают до температуры плавления металлического расходу­емого электрода.

Печи сопротивления применяют, в основном, для нагрева метал­ла под горячую деформацию (ковка, штамповка, прокатка) и терми­ческую обработку (закалка, обжиг, обезуглероживание, отпуск), а также в металлургии цветных металлов. В этих печах тепло выделяет­ся в нагревательных элементах, размещенных в корпусе печи. Нагре­вательные элементы изготовляют из проволоки или ленты из сплавов высокого омического сопротивления.

Печи сопротивления для выплавки стали были впервые созданы русскими учеными Штейнбергом и Грамолиным. Эти печи не полу­чили распространения из-за низкого качества угольных электродов, повышенного расхода электроэнергии и малой производительности.

Однако принцип электронагрева с помощью графитизированных элементов используют широко и в настоящее время, в частности для разогрева футеровки вакуумных камер порционных и циркуляцион­ных вакууматоров.

В индукционных печах тепло выделяется в металле за счет возни­кающих токов электромагнитной индукции.

В электронно-лучевых и плазменных печах тепло выделяется в металле под воздействием соответственно пучка электронов высокой мощности от накаленного катода в глубоком вакууме и пучка плазмы от плазматрона.