Электрические печи
Краткое сожержание материала:
Размещено на
Размещено на
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования
«Выксунский металлургический техникум»
РЕФЕРАТ
По дисциплине: Теплотехника
на тему: «Электрические печи»
Выполнил: студент гр. П-09 Коноплев А.Д.
Преподаватель: Бондарь Е.М.
2011
Оглавление
- Особенности электрического нагрева
- Классификация электрических печей
- Печи с теплогенерацией в газообразном (или парообразном) рабочем теле при приложении к нему разности потенциалов
- Печи с теплогенерацией в твердом (или жидком) электропроводном рабочем теле при приложении к нему разности потенциалов
- Печи с теплогенерацией при ударе ускоренного потока электронов о поверхность нагреваемого тела
- Список литературы
Особенности электрического нагрева
Электрические печи широко применяются в металлургии. Они используются для расплавления металлов и сплавов, восстановления металлов из руд, нагрева различных изделий и заготовок.
Электрические печи позволяют в ряде случаев осуществить процессы, которые невозможно было бы провести в топливных печах, не говоря о многих других существенных достоинствах электрического нагрева. Так, получению качественных сталей в электропечах способствует возможность более точного регулирования температуры в рабочем пространстве, что позволяет обеспечить требуемую технологию плавки и снизить угар дорогих легирующих элементов. Очень важную роль играет здесь также возможность создания малоокислительной или слабовосстановительной атмосферы. Легированные стали некоторых марок вообще можно получать исключительно в электрических печах.
Ферросплавы, широко применяющиеся в современном сталеплавильном производстве, имеют высокую температуру плавления и их производство наиболее эффективно осуществляется в мощных дуговых печах, где концентрируется выделение большого количества тепла в сравнительно малом объеме. Плавка высокореакционных и тугоплавких, металлов (титан, молибден, вольфрам и др.) и сплавов на их основе ведется исключительно в электрических дуговых вакуумных печах или в электронно-лучевых установках в глубоком вакууме.
При использовании электрических печей для нагрева деталей и заготовок существенно облегчается регулирование теплового режима, заметно возрастает точность соблюдения заданной температуры в печи и создаются возможности равномерного подвода тепла к поверхности всех» изделий, находящихся в печной камере. Кроме того, электронагрев позволяет осуществить при необходимости местный нагрев отдельных участков изделия, а также нагрев поверхности (для поверхностной закалки). Рабочая камера электрической печи может быть сравнительно легко герметизирована, что позволяет при необходимости применять нагрев в защитных или специальных атмосферах или в вакууме.
Отсутствие отходящих дымовых газов значительно повышает тепловую эффективность работы электрических печей и упрощает их конструкцию по сравнению с топливными. Чистота и хорошие условия труда в цехах, оборудованных электрическими печами, также являются существенными преимуществами электрического нагрева.
Все эти достоинства предопределяют большую роль и растущее распространение электротермических процессов в производстве и обработке металлов и сплавов.
Однако электронагреву свойственны и определенные недостатки, сдерживающие его применение: стоимость единицы тепла, полученной за счет электроэнергии, значительно выше стоимости единицы тепла, генерируемой в рабочих пространстве топливных печей за счет сжигания топлива, что влечет за собой более высокие эксплуатационные расходы; капитальные затраты на сооружение электрических печей также обычно заметно больше в связи с их сравнительной сложностью и использованием более дорогих материалов, надежность и долговечность электрических печей ниже, а их эксплуатация находится в жесткой зависимости от обеспеченности предприятия электроэнергией и работы энергосистемы.
Таким образом, все отмеченные раньше несомненные достоинства электрических печей не означают, что электрификация термических процессов в черной металлургии является целесообразной абсолютно во всех случаях. Во многих процессах, когда применение электрической энергии не вызывается технологической или теплотехнической необходимостью, технико-экономические показатели оказываются лучшими при использовании топливных печей. Следовательно, использование электротермических установок должно быть технически и экономически обоснованно, а также учтены народнохозяйственные соображения (месторасположение предприятия, сравнительная доступность различных энергетических ресурсов), потребность в металлах или сплавах, получаемых только в электрических печах, качество продукции и т. д.).
Классификация электрических печей
В основу классификации электрических печей положены признаки, оказывающие наибольшее влияние на их конструкцию и работу. К этим признакам в первую очередь относится способ генерации тепла в печи из электроэнергии. Исходя из этого, печи разделяют на следующие группы.
Печи с теплогенерацией в газообразном (или парообразном) рабочем теле при приложении к нему разности потенциалов
К этим установкам относятся все дуговые и плазменные печи. Различают дуговые печи прямого и косвенного действия.
Дуговой разряд в печах прямого действия (с зависимой дугой) протекает между электродами и нагреваемым металлом. Благодаря тому, что электрическая дуга приближается здесь к поверхности металла, эти печи позволяют развить высокую температуру в зоне технологического процесса. Они используются обычно для выплавки металлов и сплавов с высокой температурой плавления (ферросплавы, сталь).
К печам с зависимой дугой относятся и вакуумные дуговые печи (ВДП), широко используемые для рафинирующего переплава жаропрочных сплавов на железной и никелевой основе, шарикоподшипниковых, нержавеющих, инструментальных и высокопрочных конструктивных сталей. Наибольшее распространение для этих целей получили ВДП с так называемым расходуемым электродом, выполненным из подлежащего переплаву материала. Дуга в таких печах горит между концом электрода и поверхностью лунки, находящейся в верхней части кристаллизующегося слитка. По мере плавки весь электрод расходуется и переплавляется в слиток.
В печах косвенного действия (с независимой дугой) разряд протекает между двумя электродами, расположенными на некотором расстоянии от металла. Печи такого типа используются для плавления чугуна и цветных металлов.
Во всех дуговых печах преобладает теплопередача излучением к нагреваемому металлу.
В плазменных печах высокая температура и большая скорость потока плазмы, вытекающего из дугового плазматрона, обеспечивает чрезвычайно интенсивный перенос тепла к металлу путем излучения и конвекции. Эти печи позволяют развить высокую температуру в рабочем пространстве без опасности загрязнения выплавляемого металла газами и материалом электрода (используемых в обычных дуговых печах). Поэтому такие печи начинают получать применение для производства высококачественных сталей, несмотря на их более сложную конструкцию по сравнению с обычными дуговыми печами.
электрический теплогенерация электрон газообразный
Печи с теплогенерацией в твердом (или жидком) электропроводном рабочем теле при приложении к нему разности потенциалов
Эти установки известны как печи сопротивления. Различают печи сопротивления прямого и косвенного действия.
Если проводником служит нагреваемое изделие, то такая печь называется печью сопротивления прямого действия и в ней отсутствует внешний (по отношению к металлу) теплообмен: тепло выделяется внутри нагреваемого тела.
Если проводником, включенным в электрическую цепь, является специальный нагревательный элемент, от которого тепло передается к поверхности нагреваемого тела, то это группа установок представляет собой печи сопротивления косвенного действия. В зависимости от уровня температуры в рабочем пространстве этих печей преобладает передача тепла либо конвекцией, либо излучением.
Печи сопротивления прямого и косвенного действия нашли применение в качестве нагревательных устройств в прокатных и термических цехах.
Плавильными устройствами, основанными на принципе печи сопротивления косвенного действия, являются установки электрошлакового переплава (ЭШП) Переплавляемый металл в виде штанги (расходуемого электрода) опускают в шлаковую ванну, нагреваемую пропускаемым через нее электрическим током, подводимым через этот электрод. Конец электрода оплавляется при нагреве от жидкого шлака; капли металла проходят через химически активный шлаковый расплав, подвергаясь рафинированию; металл' затвердевает в кристаллизаторе, формируя слиток. Эти установки получили широкое распространение для переплава качественных сталей, в том числе шарикоподшипниковых, инструментальных и других.
Пени с теплогенерацией в проводнике, помещенном в переменное электромагнитное поле.
Как отмечалось выше, в этом случае в проводнике индуктируется электрический ток и такие...
Электрические печи сопротивления и дуговые печи
Освещены вопросы конструирования электрических печей сопротивления и дуговых печей, вопросы расчета этого оборудования и особенности эксплуатации. Мат...
Проектирование дуговой сталеплавильной печи ДСП-3
Конструкция, электрические и рабочие характеристики дуговой сталеплавильной печи. Технология производства стали в ДСП. Расчет параметров плавильного п...
Расчет обжарочной печи
Классификация и принцип действия обжарочной печи при обжаривании овощей. Устройство механизированной паромасляной печи. Методика расчёта обжарочной пе...
Электродуговые печи
Механическое оборудование печи. Форма и размеры плавильного пространства электродуговой печи. Футеровка основной электродуговой печи. Электрооборудова...
Индукционные печи
Назначение и особенности индукционной тигельной печи, индукционной канальной печи, вагранки с копильником. Основные узлы печи: индуктор, каркас, магни...