Piec oporowy
Piec oporowy to piec elektryczny, który jako źródło ciepła wykorzystuje ciepło Joule'a generowane przez prąd przepływający przez przewodnik. Zgodnie z metodą ogrzewania elektrycznego piece oporowe dzielą się na dwa typy: ogrzewanie bezpośrednie i ogrzewanie pośrednie. W piecu oporowym do bezpośredniego ogrzewania prąd przepływa bezpośrednio przez materiał. Ponieważ elektryczna moc grzewcza skupia się na samym materiale, materiał ten szybko się nagrzewa, dzięki czemu nadaje się do procesów wymagających szybkiego nagrzewania, takich jak nagrzewanie kutych kęsów. Ten typ pieca oporowego może podgrzewać materiały do bardzo wysokich temperatur, takich jak piec elektryczny do grafityzacji materiału węglowego, który może podgrzewać materiały do temperatury ponad 2500 stopni. Piec oporowy do bezpośredniego ogrzewania może być stosowany jako piec oporowy do ogrzewania próżniowego lub piec do ogrzewania oporowego z gazem ochronnym. W metalurgii proszków jest powszechnie stosowany do spiekania wolframu, tantalu, niobu i innych produktów. Stosując tego typu piec do ogrzewania należy zwrócić uwagę na:
① Aby zapewnić równomierne nagrzewanie materiału, wymagane jest, aby przekrój przewodzący i przewodność każdej części materiału były spójne;
Przemysłowy piec oporowy
Przemysłowy piec oporowy
② Ze względu na stosunkowo małą rezystancję samego materiału, aby osiągnąć wymaganą moc grzewczą elektryczną, prąd roboczy jest dość wysoki. Dlatego kontakt między elektrodą nadawczą a materiałem jest dobry, aby uniknąć wyładowania łukowego i spalenia materiału. Ponadto rezystancja szyny nadawczej powinna być mała, aby zmniejszyć straty w obwodzie;
Większość pieców oporowych to piece oporowe z ogrzewaniem pośrednim, które są wyposażone w elementy oporowe zaprojektowane specjalnie w celu uzyskania elektrycznej transformacji termicznej, zwane elektrycznymi elementami grzejnymi, które przekazują energię cieplną do materiałów w piecu (Rysunek 1: Piece oporowe z ogrzewaniem pośrednim).
Przetapianie elektrożużlowe
Tego typu płaszcz pieca elektrycznego wykonany jest z blachy stalowej, a piec wyłożony jest materiałami ogniotrwałymi, takimi jak włókna ceramiczne, z materiałami umieszczonymi wewnątrz.
Najczęściej stosowanymi elementami grzejnymi są elementy grzejne żelazowo-chromowo-aluminiowe, elementy grzejne niklowo-chromowe, pręty z węglika krzemu i pręty z dwukrzemku molibdenu, a także pręty z węgla krzemowego i ceramiczne kompozytowe elementy grzejne z diborku cyrkonu. W zależności od potrzeb atmosferę wewnątrz pieca może stanowić atmosfera zwykła, atmosfera ochronna lub próżnia. Ogólne napięcie zasilania wynosi 220 woltów lub 380 woltów, a jeśli to konieczne, należy skonfigurować transformator pośredni z regulowanym napięciem. Mały piec (<10 kW) single-phase power supply, large furnace three-phase power supply. For materials with a single variety and large batch size, continuous furnace heating is recommended. Resistance furnaces with furnace temperatures below 700 □ are mostly equipped with blowers to enhance heat transfer inside the furnace and ensure uniform heating. A resistance furnace used for melting fusible metals (lead, lead bismuth alloys, aluminum, magnesium and their alloys, etc.), which can be made into a crucible furnace; Alternatively, it can be made into a reflective furnace with a molten pool, and an electric heating element can be installed on the top of the furnace. An electric slag furnace is a resistance furnace that converts slag into electric heating.
Wprowadzenie do pieca indukcyjnego
Piec elektryczny, który wykorzystuje efekt nagrzewania indukcyjnego materiałów do ich podgrzewania lub topienia. Podstawowym elementem pieca indukcyjnego jest cewka indukcyjna nawinięta rurkami miedzianymi. Na oba końce cewki indukcyjnej przykładane jest napięcie przemienne, aby wytworzyć zmienne pole elektromagnetyczne. W cewce indukcyjnej umieszczone są materiały przewodzące, w których na skutek indukcji elektromagnetycznej powstają prądy wirowe. Pod wpływem oporu energia elektryczna przekształca się w energię cieplną w celu ogrzania materiałów; Można zatem uznać, że piec indukcyjny jest piecem oporowym z bezpośrednim ogrzewaniem.
Cechą charakterystyczną pieca indukcyjnego jest to, że elektryczna moc grzewcza (rozkład prądu) przekształcana w nagrzanym materiale jest bardzo nierównomierna, ma największą powierzchnię i najmniejszy środek, co nazywa się efektem naskórkowości. Aby poprawić efektywność ogrzewania elektrycznego w procesie nagrzewania indukcyjnego, częstotliwość zasilania powinna być odpowiednia. Małe piece do topienia lub ogrzewanie powierzchniowe materiałów powinny wykorzystywać energię elektryczną o wysokiej częstotliwości, podczas gdy duże piece do topienia lub głębokie ogrzewanie materiałów powinny wykorzystywać energię elektryczną o średniej częstotliwości lub częstotliwości sieciowej. Cewki indukcyjne są obciążeniami o znacznej indukcyjności, a ich współczynnik mocy jest na ogół bardzo niski. Aby poprawić współczynnik mocy, cewki indukcyjne są zazwyczaj połączone równolegle z kondensatorami pośredniej lub wysokiej częstotliwości, znanymi jako kondensatory rezonansowe. Szczelina między cewką indukcyjną a materiałem powinna być niewielka. Cewka indukcyjna powinna być wykonana z kwadratowej rurki miedzianej, z chłodzeniem wodnym wewnątrz rury. Szczelina międzyzwojowa cewki indukcyjnej powinna być jak najmniejsza, a izolacja powinna być dobra. Indukcyjne urządzenie grzewcze służy głównie do nagrzewania i odlewania stali, miedzi, aluminium, cynku itp. Charakteryzuje się szybkim nagrzewaniem, niskimi stratami spalania, wysoką mechanizacją i automatyzacją oraz nadaje się do konfiguracji na automatycznych liniach operacyjnych.
Piec indukcyjny rdzeniowy
Indukcyjne piece do topienia stosowane w przemyśle obejmują piece tyglowe (bezrdzeniowe piece indukcyjne) i piece rowkowe (indukcyjne piece z rdzeniem), jak pokazano na rysunku 2 przedstawiającym schematyczny diagram korpusu pieca indukcyjnego. Tygiel wykonany jest z materiału ogniotrwałego lub stali i ma pojemność od kilku kilogramów do kilkudziesięciu ton. Charakterystyka topienia polega na tym, że roztopiony metal w tyglu poddawany jest działaniu siły elektrycznej, co powoduje wysunięcie się poziomu cieczy w roztopionym jeziorku, a roztopiony metal przepływa ze środka poziomu cieczy do otaczających obszarów, powodując przepływ cykliczny. Zjawisko to nazywane jest efektem elektrycznym, które może ujednolicić skład stopu. Wadą jest to, że żużel ma tendencję do skupiania się na obrzeżach i ma słabe pokrycie. W porównaniu z piecem rowkowym piec tyglowy charakteryzuje się elastyczną pracą, wysoką temperaturą topnienia, ale niskim współczynnikiem mocy i dużym zużyciem energii. Czujnik pieca rowkowego składa się z żelaznego rdzenia, pierścienia indukcyjnego i wykładziny pieca rowkowego. Rowek stopionego materiału składa się z jednego lub dwóch pierścieniowych rowków w kształcie paska, które są wypełnione stopionym materiałem połączonym z jeziorkiem stopionego materiału. W zasadzie piec kanałowy można uznać za transformator z rdzeniem żelaznym, posiadający tylko jeden zwój cewki w obwodzie wtórnym i zwarcie. Prąd indukcyjny przepływa w stopionym rowku, powodując przemianę ogrzewania elektrycznego.
W produkcji po zakończeniu każdego pieca do topienia metalu nie można opróżnić basenu ze stopionym materiałem, w przeciwnym razie łatwo jest go wyschnąć. Należy zachować część wytopu jako wytop wyjściowy dla następnego pieca. Temperatura rowka wytopu jest wyższa niż jeziorka wytopu, a także powoduje erozję przepływu stopionego materiału, w związku z czym wykładzina pieca z rowkiem wytopu jest podatna na uszkodzenia. Dla wygody konserwacji nowoczesne czujniki pieca wykonano w formie łatwo wymiennych zespołów. Pojemność pieca do topienia waha się od kilkuset kilogramów do ponad stu ton. Piec do topienia dostarcza energię do częstotliwości sieciowej, a dzięki zastosowaniu żelaznych rdzeni wykonanych z blach ze stali krzemowej jako ścieżek magnetycznych, zarówno sprawność elektryczna, jak i współczynnik mocy są wysokie. Piec do topienia służy głównie do topienia żeliwa, miedzi, cynku, mosiądzu itp. Może być również stosowany jako piec mieszający do przechowywania i ogrzewania stopionych materiałów.
piec łukowy
Piec elektryczny wykorzystujący efekt termiczny łuku do topienia metali i innych materiałów (Rysunek 3 Typ pieca łukowego). Istnieją trzy rodzaje metod ogrzewania: Ogrzewanie pośrednie w elektrycznym piecu łukowym.
piec łukowy
Łuk powstaje pomiędzy dwiema elektrodami, bez dotykania materiału, a materiał jest podgrzewany przez promieniowanie cieplne. Ten typ pieca charakteryzuje się wysokim poziomem hałasu, niską wydajnością i jest stopniowo wycofywany. Bezpośrednie ogrzewanie elektrycznego pieca łukowego.
Pomiędzy elektrodą a materiałem powstaje łuk, który bezpośrednio nagrzewa materiał;
Trójfazowy elektryczny piec łukowy do produkcji stali jest najczęściej stosowanym elektrycznym piecem łukowym do bezpośredniego ogrzewania. Piec z łukiem krytym, znany również jako piec redukcyjny lub piec z łukiem krytym. Jeden koniec elektrody jest zanurzony w warstwie materiału, tworząc łuk wewnątrz warstwy materiału i podgrzewając materiał wykorzystując opór samej warstwy materiału; Powszechnie stosowany do wytapiania żelazostopów.
Próżniowy piec łukowy
Jest to piec elektryczny, w którym łuk elektryczny bezpośrednio podgrzewa i topi metale w korpusie pieca próżniowego. Gaz wewnątrz pieca jest rzadki i do wytworzenia łuku wykorzystuje się głównie parę roztopionego metalu. Aby ustabilizować łuk, zwykle dostarczany jest prąd stały. Zgodnie z charakterystyką wytapiania dzieli się go na piece do przetapiania metali i piece do odlewania. W zależności od tego, czy elektrody ulegają zużyciu (stopieniu) w procesie wytapiania, dzieli się je na piece samozużywające i piece niezużywające się na własny użytek. Większość zastosowań przemysłowych to piece na własny użytek. Próżniowy piec łukowy służy do topienia stali specjalnych, metali aktywnych i ogniotrwałych, takich jak tytan, molibden i niob.
Ogrzewanie łukowe można uznać za ogrzewanie oporowe łuku. Stabilna odporność na łuk jest warunkiem koniecznym normalnej produkcji pieca. Piece łukowe prądu przemiennego zwykle wykorzystują energię elektryczną o częstotliwości sieciowej. W celu stabilizacji łuku należy zapewnić odpowiednią indukcyjność w obwodzie zasilania pieca. Jednakże obecność indukcyjności może zmniejszyć współczynnik mocy i sprawność elektryczną. Zmniejszenie częstotliwości prądu jest sposobem na rozwój pieców łukowych prądu przemiennego. Wartość rezystancji łuku jest dość mała, a aby uzyskać niezbędne ciepło, piec wymaga znacznego prądu roboczego. Dlatego rezystancja krótkiej sieci pieca powinna być jak najmniejsza, aby uniknąć nadmiernych strat w obwodzie. W przypadku trójfazowych pieców łukowych należy upewnić się, że impedancja trzech faz jest zbliżona, aby uniknąć niezrównoważonych obciążeń trójfazowych.
Piec plazmowy
Piec elektryczny wykorzystujący plazmę wytwarzaną podczas jonizacji gazu roboczego do ogrzewania lub topienia. Urządzenie generujące plazmę nazywa się zwykle pistoletem plazmowym i istnieją dwa typy: łukowe pistolety plazmowe i indukcyjne pistolety plazmowe o wysokiej częstotliwości. Gaz roboczy wprowadzany jest do pistoletu plazmowego, który wyposażony jest w urządzenie generujące łuk lub pole elektryczne o wysokiej częstotliwości (5-20 MHz). Gaz roboczy jest jonizowany w wyniku działania, wytwarzając plazmę składającą się z elektronów, jonów dodatnich oraz mieszaniny atomów i cząsteczek gazu. Równoodległy
Piec elektronowy
Po wyrzuceniu korpusu córki z dyszy pistoletu plazmowego tworzy on szybki i wysokotemperaturowy płomień łuku plazmowego, który ma znacznie wyższą temperaturę niż typowy łuk. Najczęściej stosowanym gazem roboczym jest argon, który jest gazem jednoatomowym, który łatwo ulega jonizacji i jest gazem obojętnym, który może chronić materiały. Temperatura pracy może osiągnąć nawet 20000 □; Stosowany do topienia stali specjalnej, tytanu i stopów tytanu, materiałów nadprzewodzących itp. Typy pieców obejmują chłodzony wodą piec do krystalizacji miedzi, piec z katodą wnękową, piec plazmowy z ogrzewaniem indukcyjnym i piec plazmowy z wyłożeniem ogniotrwałym.