Typy a konštrukcie nepriamych elektrických odporových pecí

Spôsoby nakladania a vykladania vyhrievaných výrobkov, ako aj spôsoby ich pohybu elektrických odporových pecí do značnej miery určujú ich konštrukčné aj prevádzkové vlastnosti. Na obr. 1 sú znázornené hlavné typy elektrických odporových pecí, a to ako prerušované (článkové), tak aj kontinuálne (metodické), ilustrujúce vývoj spôsobov ich mechanizácie.

Číslo I označuje typy vsádzkových pecí, v ktorých výrobok počas procesu ohrevu stojí a iba nakladanie a vykladanie je mechanizované.

Index 1 sa vzťahuje na komorovú pec s bočnými dvierkami, cez ktoré sa zvyčajne ručne vkladajú malé predmety do komory. Ide o univerzálnu rúru bez mechanizácie.

Index 2 — šachtová pec s otváracím vekom. Tu sa nakladanie a vykladanie výrobkov vykonáva cez horný otvor pece, a preto je možné ich mechanizovať pomocou dielenského žeriavu alebo kladkostroja umiestneného nad pecou.Zdvíhanie a sťahovanie krytu do strany je možné vykonať ručne (pákou) alebo pomocou žeriavu či kladkostroja alebo nakoniec pomocou špeciálneho hydraulického alebo elektromechanického mechanizmu.

Index 3 zodpovedá zvonovej peci. Jeho stavebnica obsahuje niekoľko lemovaných stojanov, na ktoré je možné pomocou žeriavu nainštalovať zvonček (zvonček) s ohrievačmi. Nakládka a vykládka sa vykonáva pomocou mostového žeriavu s odstráneným uzáverom (nainštalovaný na inom stojane). Presun kapoty z jedného stojana na druhý sa vykonáva aj pomocou okraja mostíka.

Index 4 – podvozková komorová pec. Tieto rúry sú určené na ohrievanie veľkých kusov, ktoré sa nedajú vložiť ručne. Samotná komora pece stojí na stĺpoch (alebo základoch) a jej dnom je lemovaný vozík, ktorý sa pomocou navijaka alebo na ňom umiestneného pohonu (samohybne) môže pohybovať po koľajniciach spod pece. Nakladanie a vykladanie vozíka sa vykonáva mostovým žeriavom.

Index 5 označuje výťahovú pec. Komora pece stojí na vysokých stĺpoch, jej dno je možné zdvihnúť do pece alebo spustiť pomocou bremena pomocou hydraulického zdvihu. V spodnej polohe sa spodok pece stáva jej valcami na koľajniciach a je možné nakladať a vykladať spod pece v dielni pod mostovým žeriavom. Konštrukcie pecí 2, 3 a 5 môžu byť utesnené a prevádzkované v špeciálnej atmosfére alebo vo vákuu.

Ryža. 1. Hlavné typy sedlových a vsádzkových pecí

V číslach II a III sú označené kontinuálne pece, v ktorých sa ohrievané produkty pohybujú z jedného konca pece na druhý, a ich číslo II je vyznačené pece, v ktorých sa pohyb produktov vykonáva periodicky, v kopoch a obr. III označuje pece, v ktorých tento pohyb prebieha nepretržite.

Index 6 – tunelová pec, v ktorej sú výrobky umiestnené na stohovaných vozíkoch, prechádzajú tunelovou pecou. Po určitom čase sa všetky vozíky presunú na dĺžku rovnajúcu sa dĺžke jedného vozíka, jeden z nich opúšťa vykladaciu pec, zatiaľ čo z opačného konca pece vchádza do jej komory ďalší naložený vozík.

Index 7 ukazuje vytláčaciu pec Na nakladacom stole (vpravo) je namontovaná tepelne odolná paleta produktov. Dvierka na koncoch pece sa periodicky otvárajú a posúvač (hydraulický alebo elektromechanický) tlačí paletu do pece, čím núti pohybovať sa celý rad paliet umiestnených v peci na žiaruvzdorných koľajniciach ohniska. V tomto prípade vychádza z rúry úplne ľavý plech, po ktorom sa dvierka zatvoria.

Index 8 označuje pec pre pochôdzne ohniská. Na dne pece sú podľa jej dĺžky inštalované žiaruvzdorné nosníky, ktoré pomocou pohonu dostávajú vratný pohyb dopredu. V tomto prípade sa trámy pred pohybom z nakladacieho konca pece zdvihnú z drážok na dne, spodnej časti pece a posunú ich pozdĺž pece. Predtým, ako sa spätný pohyb nosníka spustí do drážok dna, výrobky sedia na dne a nezúčastňujú sa na spätnom pohybe nosníkov. Týmto spôsobom sa výrobky periodicky v krokoch pohybujú pecou od nakladacieho konca k vykladaciemu.

Index 9 pre dopravníkovú pec.V komore pece je na dvoch hriadeľoch natiahnutý reťazový dopravník, ktorého pletivo pozostáva z tkaného pletiva alebo lisovaných či liatych reťazových článkov. Keď sa hnací hriadeľ (na výstupnej strane) otáča, dopravník sa plynule pohybuje a nesie so sebou produkty, ktoré sú naň naložené na nakladacom (pravom) konci pece. Konštrukcia dopravníka môže byť veľmi odlišná.

Index 10 sa vzťahuje na rotačnú pec. Skrutka je umiestnená v komore pece - žiaruvzdorný bubon s Archimedovou špirálou. Keď sa bubon otáča, produkty sa valia do bubna a postupne sa pohybujú od jeho nakladacieho konca k vykladaciemu koncu.

Index 11 znázorňuje pulzujúcu pec s pecou. V spodnej časti komory je pec na valčekoch žiaruvzdorné ohnisko vo forme žľabu, na ktorom je usporiadaný vyhrievací koniec pece (vpravo) s vyhrievanými časťami. Pomocou excentrického pohonu dostáva kapsula vratný pohyb a jej spätný pohyb (smerom k zaťaženiu) je plynulý a smerom k vykladaniu je prudký, pôsobením pružiny s nárazom na tlmiče. Z tohto dôvodu výrobky pri spätnom pohybe sledujú rovnakú dráhu ako nižšie, zatiaľ čo pri pohybe dopredu sa hybnosťou nárazu posúvajú dopredu vzhľadom na ohnisko. Výsledkom je, že výrobky sa postupne presúvajú impulzmi z vsádzkového konca pece do výpustu.

Index 12 označuje pec s valčekovými stolmi. V spodnej časti komory sú namontované žiaruvzdorné valčeky, ktoré sa pomaly otáčajú proti smeru hodinových ručičiek. Z tohto dôvodu je produkt umiestnený na valcoch vpravo (na rozdiel od predchádzajúcich troch typov pecí je táto pec určená na ohrev veľkých výrobkov) postupne dopravovaný pozdĺž pece na jej výstupný koniec.

Index 13 sa týka rotačnej pece. Je to v podstate dopravníková pec navinutá na prstenci. Otočné ohnisko v tvare prstenca spôsobí, že výrobok umiestnený na ňom cez nakladacie dvierka (v bočnej stene neznázornenej na obrázku) dokončí celý kruh v peci k vykladacím dvierkam umiestneným vedľa nakladacích dvierok.

Index 14 pre ťažnú pec používanú na ohrievanie drôtov alebo pásov. Na koncoch pece sú bubny s drôtom alebo páskou natiahnutou medzi nimi. Keď sa cievky otáčajú z jednej z nich, páska (alebo drôt) sa navíja a ovíja okolo druhej.

Návrhy nízkoteplotných pecí

Nízkoteplotné pece nemôžu byť vysoko účinné, pretože koeficienty prenosu tepla prirodzenou konvekciou sú nízke. Proces môže byť posilnený zavedením umelej cirkulácie inštaláciou sacieho ventilátora na strechu pece alebo skrine, a aby sa znížila spotreba tepla na ohrev vzduchu, môže byť organizovaný kruhovo. V tomto prípade ventilátor nasávajúci vzduch v hornej časti pece ho poháňa po bočnom tepelne izolovanom kanáli a vyfukuje ho v spodnej časti pece.

Ak je potrebné výrobky vysušiť a teda odstrániť odparenú vlhkosť z vyhrievaných častí, potom je organizovaná zmiešaná cirkulácia, pri ktorej je časť vzduchu nasávaná ventilátorom zo skrine a časť z miestnosti (obr. 2). Maximálna teplota ohrevu produktov v tomto type pecí a sušičiek zvyčajne nepresahuje 200 – 300 °C.

Ryža. 2. Rúra s prirodzeným obehom: 1 — vykurovacie telesá, 2 — vonkajší rám, 3 — vnútorný rám, 4 — tepelná izolácia, 5 — polica dielov, 6 — klapka na reguláciu vzduchu.

Konštrukcia pece s uzavretou slučkou na ohrev malých kovových výrobkov vo vrstve alebo dlhých výrobkoch je znázornená na obr. 3.

Ryža. 3. Komorové pece s núteným obehom atmosféry a elektrickým ohrievačom

Ide o šachtovú pec na temperovanie oceľových výrobkov, do ktorej sa vkladajú koše zo žiaruvzdorného materiálu s mriežkou alebo perforovaným dnom a plnia sa výrobkami určenými na ohrev.

Ohrievače sú umiestnené na boku rúry, okolo koša, sú však od neho oddelené žiaruvzdornou clonou, aby sa zabránilo priamemu vyžarovaniu a s tým spojenému prehrievaniu produktov priľahlých k stenám koša. V spodnej časti je rúra vybavená ventilátorom, ktorý poháňa ohriaty vzduch cez koše. Tento vzduch je potom radiálne odchyľovaný do prstencového priestoru medzi košom a stenami pece a je ohrievaný, pričom sa umývajú ohrievače.

Na obr. 4 je znázornená sušiareň na sušenie zváracích elektród pri teplote 400°C. Výkon pece 210 kW, elektródy sú umiestnené na vozíkoch, rámoch a pomocou hydraulického posúvača a sťahovača sú vedené cez pec. Pec má vnútorný ventilátor 6, ako aj vonkajšie ventilátory 10.

Ohrievače sú umiestnené na bočných stenách pece. V tejto peci sú teda prúdy vzduchu smerované kolmo na líniu pohybu produktov. Takéto pece môžu byť postavené viaczónové.

Ryža. 4. Elektrická prítlačná sušiaca pec: 1 — tlačná, 2 — vozík, 3 — stôl, 4 — rámy na umiestnenie elektród, 5 — vykurovacia komora, 6 — ventilátor pece, 7 — vzduchové potrubie, 8 — bagr, 9 — hydraulický zdvih dverí pohon, 10 — externý ventilátor

Dizajn pecí pre strednú teplotu

Stredne teplotné pece na tepelné spracovanie sú mimoriadne rozmanité. Najjednoduchšou a zároveň univerzálnou pecou je komorová pec (obr. 5). Pozostáva z obdĺžnikovej komory s ohňovzdornou výstelkou a tepelnou izoláciou, prekrytej strechou a uloženej v kovovom plášti.

Pec sa nakladá a vykladá cez otvor v prednej stene, zakrytý dvierkami. Ohrievače sú umiestnené v ohnisku a na bočných stenách pece, menej často na streche. Vo veľmi veľkých rúrach sú ohrievače umiestnené na zadnej strane rúry aj na dvierkach, aby sa zabezpečilo rovnomernejšie rozloženie teploty v komore rúry. Spodné ohrievače sú zvyčajne pokryté žiaruvzdornými doskami, na ktorých sú umiestnené ohrievané výrobky.

Dvere komorových pecí sú spravidla vyrobené zo zdvíhacích, v malých peciach s ručným alebo nožným pohonom (s nožným pohonom zostáva ruka pracovníka voľná), vo väčších - s elektromechanickými. V druhom prípade sú v hornej a dolnej polohe brány inštalované koncové spínače, ktoré v koncových polohách vypínajú elektromotor.

Ryža. 5. Komorová elektrická pec s kovovými ohrievačmi a plameňovou clonou: 1 — dvere, 2 — zdvíhací mechanizmus dvierok, 3 — výstup z ohrievača, 4 — plášť, 5 — obloženie, 6 — bočné ohrievače, 7 — strešné ohrievače, 8 — ohniská, 9 — ohrievače, 10 — zariadenie plameňovej clony.

Komorové pece na vozíkoch slúžia na žíhanie alebo iné tepelné spracovanie veľkých dielov, ktoré nie je možné ručne vkladať do pece, sú komorové bez dna a spravidla bez prednej steny stojacej na stĺpoch (obr.6) a vozík na valcoch, na ktorých je namontované ohnisko a predná stena pece, pohybujúce sa po koľajniciach pomocou elektrického pohonu alebo elektromechanického navijaka. Vozík začína spod pece, diely sa naň naložia pomocou žeriavu, potom sa presunie pod komoru a pec sa zapne na ohrev.

Ryža. 6. Komorová pec s podvozkovým ohniskom: 1 — ohrievače, 2 — žiaruvzdorné murivo, 3 — tepelná izolácia, 4 — termočlánok, 5 — zásuvka, 6 — dvere, 7 — klietka

Po ukončení cyklu žíhania vozík opäť opustí pec a vyloží sa. Ohrievače pece sú zvyčajne umiestnené na bokoch, zadnej a prednej stene a v ohnisku a niekedy aj na zabezpečenie rovnomernejšieho ohrevu pozdĺž klenby. Ohrievače spodnej a prednej steny sú napájané flexibilnými káblami alebo nožovými kontaktmi. Takéto pece sú ekonomické len s veľkou vsádzkou, dosahujúcou kapacitu 100 ton a viac a výkon 3000 — 5000 kW.

Druhou všeobecnou skupinou vsádzkových pecí sú šachtové pece. Vyrábajú sa vo forme okrúhlych, štvorcových alebo obdĺžnikových hriadeľov, otvorených v hornej časti a pokrytých vekom (obr. 7).

Ryža. 7. Šachtová elektrická pec: 1 — ohrievače, 2 — žiaruvzdorné murivo, 3 — tepelná izolácia, 4 — kryt pece, 5 — výstup ohrievača, 6 — termočlánok.

Ohrievače v šachtových peciach sú zvyčajne inštalované na bočných stenách (spodné ohrievače sú inštalované zriedka, skôr v plochých pravouhlých peciach). Niekedy v kruhových peciach určených na ohrev dutej valcovej vsádzky (zväzky drôtov, zvitky cínu) je navyše pozdĺž osi umiestnený vertikálny centrálny ohrievač. Špeciálne žiaruvzdorné vodidlá chránia ohrievače pred poškodením pri vkladaní alebo vyberaní predmetov z rúry alebo košov.

Šachtové pece sa niekedy vyrábajú veľmi hlboké na tepelné spracovanie hriadeľov a rúr (hĺbka 10 m alebo viac) s niekoľkými tepelnými zónami na zabezpečenie rovnomerného ohrevu pozdĺž výšky. Súčasne sa dávka rúrok zhromažďuje mimo pece, upevňuje sa v špeciálnom zavesení a spúšťa sa do pece pomocou žeriavu.

Tieto pece sú menej flexibilné ako komorové pece, ale v niektorých prípadoch majú významné výhody. Nakladanie a vykladanie ťažkých výrobkov do pece je možné jednoducho vykonať bežným mostovým žeriavom v dielni, alebo ak nie je k dispozícii, tak pomocou kladkostroja alebo bloku. Zaberajú menej miesta, pretože sú zvyčajne zakopané v zemi, aby sa uľahčila údržba. Ľahko sa utesňujú a tým znižujú oxidáciu produktu vytvorením pieskového, olejového alebo vodného tesnenia pre veko.

Vzhľadom na ich väčšiu kompaktnosť a lepšie utesnenie krytov v porovnaní s dvierkami sú straty týchto pecí menšie ako u komorových pecí a dosahujú 15 až 25 % menovitého výkonu.

Konštrukcie metodických pecí sa líšia najmä v závislosti od použitia jedného alebo druhého mechanizmu na pohyb ohrievaných výrobkov vo vnútri pece. Dopravníkové pece teda majú dopravník – nekonečnú sieť natiahnutú medzi dvoma hriadeľmi, z ktorých jeden vedie a otáča sa pomocou špeciálneho motora. Diely sa na dopravník ukladajú ručne alebo pomocou špeciálneho podávača a presúvajú sa na ňom z nakladacieho konca pece na vykladací koniec.

Ryža. 8. Elektrická dopravníková vytvrdzovacia pec

Dopravný pás je vyrobený zo spletenej nichrómovej siete (pre najľahšie časti) alebo z lisovaných dosiek a tyčí, ktoré ich spájajú, a pre ťažké časti - z lisovaných alebo liatych reťazových článkov. V druhom prípade je hnací hriadeľ dopravníka ozubený a zohráva úlohu ozubených kolies, ktorých zuby prichádzajú medzi články reťaze.

Dopravník je možné umiestniť do komory pece ako celok spolu s dvomi hriadeľmi, pričom sa neustále ohrieva a teda sa v ňom akumulované teplo ukladá.

Nevýhody tejto konštrukcie sú: veľmi ťažké prevádzkové podmienky dvoch dopravníkových hriadeľov vo vysokoteplotnej zóne, náročnosť ich opravy (nízka dostupnosť) a nepohodlné nakladanie dielov na horúci povrch dopravníka. to musí šachty chladiť vodou, čo vedie k pomerne značným tepelným stratám, preto sa konce dopravníka a jeho spodná vetva často odstraňujú z obloženia. Prirodzene, v tomto prípade sa dopravník približuje k ochladenému koncu pece, a preto teplo ním nahromadené mizne. Tieto tepelné straty sú väčšie ako pri chladiacej vode v uzavretých dopravníkových peciach.

Ohrievače v dopravníkovej peci sú umiestnené väčšinou na streche a v ohnisku, pod hornou vetvou dopravníka, menej často na bočných stenách komory. Dopravníkové pece sa používajú na ohrev len relatívne malých dielov do 900°C, pretože pri vyššej teplote sa stáva chod mechanicky zaťažovaných častí dopravníka nespoľahlivý.

Špeciálnu skupinu tvoria takzvané naťahovacie pece, ktoré sa používajú na ohrev drôtov alebo pásov z ocele a farebných kovov.Sú to komora s ohrievačmi, cez ktoré prechádza pás alebo zväzok drôtov vysokou rýchlosťou (až 0,5 m/s) (obr. 9). V napínacích peciach sa dosiahne veľmi rovnomerný ohrev a chyby tepelného spracovania sa môžu znížiť na nulu.

Ryža. 9. Napínacia pásová pec: 1 — vyhrievaný pás, 2 — ohrievače pece, 3 — podporné valce.

Konštrukcia vysokoteplotných pecí

Najbežnejšia je skupina pecí s karburundovými ohrievačmi. Karborundové ohrievače môžu pracovať až do 1450 °C, preto pece s karborundovými ohrievačmi pokrývajú rozsah 1200 — 1400 °C. Líšia sa od strednoteplotných pecí s hrubšou výmurovkou pozostávajúcou aspoň z troch vrstiev.

Keďže odpor tyčí sa počas ohrevu výrazne mení a navyše, aby sa predišlo ich poškodeniu, je potrebný relatívne pomalý ohrev na 850 °C pri zníženom napätí, potom sú vysokoteplotné pece s karburundovými ohrievačmi dodávané s riadiacimi transformátormi, ktoré umožňujú zmenu napájacie napätie v malých krokoch aspoň v pomere 2:1.

To je tiež potrebné, pretože počas prevádzky tyče starnú, čím sa zvyšuje ich odpor, v dôsledku čoho je potrebné zvýšiť napätie, ktoré sa do nej dodáva, aby sa zachoval predchádzajúci výkon pece.

Z dôvodu starnutia, ktoré u jednotlivých tyčí nastáva s rôznou intenzitou, sa neodporúča zapájať ich do série z dôvodu možných rozdielnych zmien ich odporu pri zahrievaní.Na druhej strane, ak jedna z paralelne zapojených tyčí zlyhá, nie je možné ju nahradiť novou, keďže odpor ostatných tyčí sa už zvýšil, je potrebné ich všetky vymeniť za nové, alebo vziať zo starých , už fungujúce tyče, každá s odolnosťou vhodnou pre tieto podmienky.

Ryža. 10. Komorová vysokoteplotná pec. Spodná komora s kovovými ohrievačmi sa používa na ohrev, horná na vysokú teplotu s ohrievačmi z karbidu kremíka.