Г лава первая. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ УСТАНОВОК ЭЕКТРО -НАГРЕВА

1-1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИХ УСТАНОВ-КАХ

Электронагрев широко применяется на предприяти­ях электромашиностроения при производстве фасонного литья из металлов и сплавов, нагрева, заготовок перед обработкой давлением, термической обработки деталей и узлов электрических машин, сушки изоляционных ма­териалов и т. д.

Электротермической установкой (ЭТУ) называют комплекс, состоящий из электротермического оборудо­вания: электрической печи или электротермического устройства (отсутствует камера нагрева), в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую, и электрического, механического и другого оборудования, обеспечивающего осуществление рабочего процесса в установке.

Электротермическое оборудование весьма разнооб­разно по принципу действия, конструкции и назначению. В наиболее общей форме все электрические печи и элек­тротермические устройства можно разделить по назна­чению на плавильные печи для выплавки или перегрева расплавленных металлов и сплавов и термические (на­гревательные) печи и устройства для термообработки изделий из металла, нагрева материалов под пластиче­скую деформацию, сушки изделий и т. д. По способу преоб-разования электрической энергии в тепловую разли­чают, в частности, печи сопротив-ления, ду­говые печи, индукционные печи и устройства.

В электропечах и электротермических устройствах сопротивления используется выделение тепла электриче­ским током при прохождении его через твердые и жид­кие те-ла. Электропечи этого вида преимущественно вы­полняются как печи косвенного нагрева. Превращение электроэнергии в тепло в них происходит в твёрдых на­гревательных элемен-тах, от которых тепло путем излучения, конвекции и теплопроводности передается нагре-ваемому телу, либо в жидком теплоносителе - расплав ленной соли, в которую погру-жается нагреваемое тело, и тепло передается ему путём конвекции и теплопровод­ности. Печи сопротивления - самый распространенный и многообразный вид элек-тропечей.

Плавильные печи сопротивления применяют преиму­щественно при произ-водстве литья из легкоплавких ме­таллов и сплавов. Термические печи исполь-зуются для термообработки металлов и сушки материалов и изде­лий. Электротер-мические устройства сопротивления ра­ботают по принципу прямого нагрева: под-лежащее на­греву тело непосредственно служит проводником тока и в нём выде-ляется тепло.

Работа плавильных дуговых электропечей основана на выделении тепла в дуговом разряде. В электрической дуге концентрируется большая мощность и раз-вивается температура свыше 3500° С. В дуговых печах косвенного нагрева дуга горит между электродами, а тепло передается расплавляемому телу в основном из-лучением. Печи такого рода используют при производстве фасонного литья из цвет-ных металлов, их сплавов и чугуна. В дуго­вых печах прямого нагрева одним из электродов служит само расплавляемое тело. Эти печи предназначены для выплавки стали, тугоплавких металлов и сплавов. В ду­говых печах прямого нагрева, в час-тности, выплавляют большую часть стали для фасонного литья.

В индукционных печах и устройствах тепло в элек­тропроводном нагреваемом теле выделяется токами, ин­дуктированными в нем переменным электромагнитным полем. Таким образом, здесь осуществляется прямой на­грев, Индукционную печь или устройство можно рас­сматривать как своего рода трансформатор, в котором первичная обмотка (индуктор) подключена к источнику переменного тока, а вто-ричной обмоткой служит само нагреваемое тело. Индукционные плавильные печи при­меняют при производстве литья, в том числе фасонного, из стали, чугуна, цвет-ных металлов и сплавов. Нагрева­тельные индукционные печи используют для наг-рева за­готовок под пластическую деформацию и для проведения разного рода тер-мообработки. Индукционные термиче­ские устройства применяют для поверхност-ной закалки и других специализированных операций.

Серийно выпускаемое отечественной промышленностью электро­термическое оборудование имеет обозначения, отражающие способ нагрева, конструктивные признаки и особенности технологического характера. Такое обозначение состоит из трех основных букв, нескольких цифр и вспомогательных букв. Первая основная буква указывает на способ нагрева, например: Д — дуговой, И — индукци­онный, С — сопротивлением.

У плавильных печей вторая основная буква обозначения опреде­ляет основной металл, для плавки которого предназначена печь А — алюминий и его сплавы; М — медь и ее сплавы (кроме латуни); Л — латунь; О — олово, свинец, баббит; С — сталь и жаропроч­ные сплавы; Ч — чугун и др. Третья основная буква характеризует важ-нейший конструктивный признак плавильной печи, например, для дуговых печей: П — с поворотным сводом; Б — барабанная; для индукционных печей: К — канальная, Т — тигельная; для печей сопротивления: Т — тигельная, К — камерная, Б — бара-банная. Может добавляться и четвертая (вспомогательная) буква, например бук­ва М, для обозначения миксера. Цифра после буквенного обозначе­ния для большинства плавильных печей означает емкость печи в тоннах.

У термических печей сопротивления вторая основная буква характеризует основной конструктивный признак; А — карусельная; Б — барабанная; В – ванная; Д — с выдвижным подом; К — конвейерная; К — камерная; Р — рольганговая; Т — толкательная; III — шахтная и др. Третья основная буква для этих печей пока-зывает характер среды в печном пространстве: А — азотирующая; 3 —защитная; О — окислительная (воздух); С — соль, селитра; Ц — цементационная и т. д. После букв, следуют размеры рабочего пространства в дециметрах. У всех печей через, дробь указывается максимальная температура в сотнях градусов.Для агрегатов из нескольких печей обозначение агрегата соответствует обозначению первой печи с добавлением, буквы А, знаменатель соот­ветствует температуре последней печи агре-гата. К обозначениям пе­чей с камерами охлаждения добавляется буква X и цифра, опреде­ляющая длину камеры в дециметрах.

У индукционных устройств вторая основная буква определяет технологичес-кое назначение: Н — нагревательное; 3 — закалочное; третья буква характеризует вид нагреваемого изделия или харак­тер нагрева: М —- мерные заготовки; П — прут-ки; У — участковый (местный) нагрев и т. д. После букв ставятся цифры, пока-зываю­щие мощность устройства в десятках киловатт, и последняя цифра (буква) указывает на частоту тока, например: 1 — 1000 Гц; 0 — 8000 Гц; П — 50 Гц («про-мышленная» частота).

Примеры обозначений электропечей: СКЗ-4.30.1/9 конвейерная электропечь сопротивления с защитной атмосферой, размерами рабочего пространства 0,4X3X0,1 ми температурой 900° С; СНО-З.6,5.2/7 — камерная электропечь сопротивления с воздушной ат­мосферой, размерами рабочего пространства 0,3X0,65X0,2м и тем-пературой 700° С; ИЛК-1 — индукционная канальная электропечь для плавки лату-ни, емкость 1 т; ДСП-1,5 — дуговая сталеплавиль­ная печь с поворотным сводом, ём-кость 1,5 т.

Электротермические установки, как правило, пита­ются переменным током (кроме установок вакуумных дуговых печей для которых необходим постоянный ток). В отношении обеспечения надежности электроснабжения ЭТУ согласно ПУЭ преимущественно принадлежат к электроприемникам 2-й или 3-й категории.

К комплектующему электрооборудованию ЭТУ отно­сятся: печные транс-форматоры и автотрансформаторы; преобразовательные агрегаты (для установок печей и электротермических устройств в которых преобразова­ние электрической энергии в тепловую происходит при частоте, отличной от 50 Гц); коммутационные и защит­ные аппараты на вводе ЭТУ; токопроводы ЭТУ — силовые электрические цепи, соединяющие печи (электротер­мические устройства) с другим электро-оборудованием; автоматические регуляторы теплового режима печи (устройства); электроприводы вспомогательных меха­низмов ЭТУ; щиты, пульты и станции уп-равления. Ниже кратко рассмотрены основные виды ЭТУ.