Rodzaje i budowa urządzeń elektrotermicznych

578. Jakie urządzenia zaliczamy do urządzeń elektrotermicznych?

Do urz¹dzeń elektrotermicznych zalicza siê:

• piece oporowe i nagrzewnice oporowe oraz suszarki,

• piece i nagrzewnice indukcyjne,

• piece elektrodowe,

• piece łukowe pośrednie i bezpośrednie,

• urz¹dzenia grzejne pojemnościowe,

wraz z urz¹dzeniami: sterowniczo-pomiarowymi, regulacji temperatu-ry, wytwarzania i regulacji atmosfer ochronnych oraz liniami techno-logicznymi.

579. Jakie urządzenia grzejne mają duże znaczenie przemysłowe?

Duże znaczenie przemysłowe maj¹ urz¹dzenia grzejne oporo-we, urz¹dzenia grzejne indukcyjne, urz¹dzenia grzejne elektrodowe i urz¹dzenia grzejne łukowe.

580. Jak zbudowane są urządzenia grzejne oporowe?

Źródłami ciepła w urz¹dzeniach grzejnych oporowych s¹ elementy grzejne wykonane w postaci spiralnych skrêtek z drutu oporowego, ułożone na ceramicznych kształtkach i umieszczone w ścianach bocznych, stropie i na dnie komory grzejnej, lub w inny sposób zależny od typu urz¹dzenia.

W kraju spotyka siê nastêpuj¹ce urz¹dzenia grzejne oporowe:

• piece elektryczne oporowe komorowe typu POK (rys.

4.69) przeznaczone do obróbki cieplnej w zakresie tempe-ratur do 1000°C, w atmosferze powietrza jak: nagrzanie przed hartowaniem i wyżarzanie,

• uniwersalne piece elektryczne komorowe z atmosfer¹ re-gulowan¹ typu PEKAT przeznaczone do obróbki cieplnej w atmosferach regulowanych w zakresie temperatur od 750°C do 950°C, jak: jasnego hartowania, nawêglania, wêgloazotowania,

• piece elektryczne wgłêbne z atmosfer¹ regulowan¹ typu PEGAT przeznaczone do obróbki cieplnej metali w zakre-sie temperatur 750°C do 950°C, w szczególności do: na-wêglania, wêgloazotowania, nagrzewania przed hartowa-niem, wyżarzania jasnego (rys. 4.70).

Rys. 4.69. Piec oporowy ko-morowy typu POK. [87]

316 317

Rys. 4.70. Piec oporowy wgłêbny typu PEGAT.

[87]

• piece tyglowe przeznaczone do topienia aluminium ("rys 4.71),

Rys. 4.71. Piec tyglowy przechylny do topienia aluminium. [87]

• piec do wypalania ceramiki - zakres temperatury 1320°C (rys. 4.72),

Rys. 4.72. Piec do wypalania ceramiki [87]

suszarki komorowe typu SEL przeznaczone do podgrze-wania i suszenia różnego rodzaju wsadów do temperatury 250°C (rys. 4.73),

Rys. 4.73. Suszarka komorowa tvpuSEL[871

• piec taśmowy do podgrzewania przed hartowaniem,

• piece komorowe do pracy z atmosfer¹ regulowan¹ typu B-EN przeznaczone do obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej

wsadów metalowych, głównie ze stopów żeliwa w tempera-turze do 1000°C (rys. 4.74),

Rys. 4.74. Piec komorowy z atmosfer¹ regulowan¹. [87]

• piece próżniowe typu VDN stosowane do hartowania stali szybkotn¹cych, stali nierdzewnej, wyżarzania i odgazowa-nia, maksymalna temperatura pracy 1320°C.

581. Jaki jest podział urządzeń grzejnych indukcyjnych?

Urz¹dzenia grzejne indukcyjne dziel¹ siê na:

• piece indukcyjne rdzeniowe,

• piece indukcyjne bezrdzeniowe,

• nagrzewnice indukcyjne.

582. Jak zbudowany jest piec indukcyjny rdzeniowy?

Zasadê budowy pieca indukcyjnego rdzeniowego pokazano na rys. 4.75. Piec indukcyjny rdzeniowy zasilany jest napiêciem prze-miennym, o czêstotliwości sieciowej, działa na zasadzie transformatora pracuj¹cego w stanie zwarcia. Uzwojenie pierwotne zwane wzbudni-kiem zasilane jest napiêciem 220, 380 lub 500 V, a uzwojenie wtórne stanowi metal topiony (wsad) znajduj¹cy siê w zbiorniku.

W skład urz¹dzenia grzejnego wchodzi transformator służ¹cy do regulacji mocy za pomoc¹ zmiany napiêcia (autotransformator) oraz

320

bateria kondensatorów do poprawy współczynnika mocy. Wzbudnik chłodzony jest wod¹. Piece te stosuje siê do topienia metali kolorowych.

3 2, ±

Rys. 4.75. Zasada działania in-dukcyjnego pieca rdzeniowego:

1 - rdzeń, 2 - wzbudnik (uzwoje-nie pierwotne), 3 — korytko ogniotrwałe, 4 - wsad (uzwojenie wtórne).

583. Jak zbudowany jest piec indukcyjny bezrdzeniowy?

Zasadê budowy pieca indukcyjnego bezrdzeniowego pokazano na rys. 4.76. We wzbudniku umieszczony jest tygiel pieca. Wzbudnik zasila-ny jest napiêciem przemienzasila-nym o czêstotliwości 50 Hz. Ciepło użyteczne powstaje dziêki indukowaniu we wsadzie pr¹dów wirowych. Piece budo-wane s¹ jako jednofazowe zasilane napiêciem (500 - 3000) V. W skład urz¹dzenia grzejnego wchodzi transformator i bateria kondensatorów do poprawy współczynnika mocy. Wzbudnik chłodzony jest wod¹.

Piece indukcyjne bezrdzeniowe stosowane s¹ do topienia stali stopo-wych metali szlachetnych, metali trudnotoplistopo-wych i żeliwa oraz do topienia metali w próżni.

Rys. 4.76. Piec indukcyjny ty-glowy bezrdzeniowy: I — tygiel, 2 - wsad, 3 - płyta izolacyjna cieplna, 4 — wzbudnik.

584. Jak zbudowane są nagrzewnice indukcyjne?

W zależności od przeznaczenia budowane s¹ nagrzewnice in-dukcyjne do nagrzewania skrośnego, nagrzewnice inin-dukcyjne do

na-321

grzewania zbiorników stalowych i nagrzewnice jridukcyjne do harto-wania powierzchniowego.

Konstrukcje wzbudników do indukcyjnego nagrzewania skro-śnego i powierzchniowego pokazano na rys. 4.77 i rys. 4.78. Nagrzew-nice indukcyjne skrośne stosuje siê do nagrzewania kêsów stalowych, aluminiowych, miedzianych i mosi¹dzu przed obróbk¹ plastyczn¹.

Nagrzewnice indukcyjne s¹ stosowane do hartowania powierzchnio-wego czêści maszyn na głêbokość 0,1+0,3 cm niekiedy 1+3 cm. Tem-peratura powierzchni hartowanych wynosi 800+I000°C. Stosowane czêstotliwości 500-10000 Hz i 60+500 kHz. Źródłami pr¹du podwyż-szonej i wielkiej czêstotliwości s¹ najczêściej stosowane obecnie tyry-storowe przekształtniki czêstotliwości.

Rys. 4.77. Konstrukcje wzbudników do indukcyjnego nagrzewania skrośne-go: a) wzbudnik cylindryczny, b) wzbudnik przelotowy, c) wzbudnik szczeli-nowy przelotowy z przenośnikiem wsadu. 1 - wzbudnik, 2 - wsad, 3 - izolacja cieplna, 4 ~ rdzeń magnetyczny, 5 —przenośnik.

Rys. 7.78. Nagrzewnice do hartowania powierzchniowego: a) jednoczesnego, h) posuwowego wałów, c) posuwowego otworów, I - wzbudnik.

Na rys. 4.79 pokazano tyrystorowy przekształtnik czêstotliwo-ści produkcji Instytutu Elektrotechniki o nastêpuj¹cych parametrach technicznych:

- napiêcie wyjściowe 800 V, - czêstotliwość 8-10 kHz, - pr¹d wyjściowy 400 A,

- zasilanie transformatora z transformatora, napiêciem 3 x 3 80 V, 50 Hz, - szafa przekształtnika wyposażona w zamkniêty obieg chłodzenia

wodnego z wymiennikiem ciepła woda-woda i pomp¹ wodn¹.

Rys. 4.79. Tyrystorowy przekształtnik czêstotliwości, a) schemat zasilania przekształtnika z sieci energetycznej. [106] • •

585. Jak zbudowane są piece elektrodowe?

Zasadê budowy pieca elektrodowego pokazano na rys. 4.80.

Działanie pieców elektrodowych polega na przepływie pr¹du miêdzy elektrodami zanurzonymi w roztopionych mieszaninach soli. Rozgrza-na przepływem pr¹du k¹piel solRozgrza-na przekazuje swe ciepło umieszczo-nemu w niej wsadowi. Moc pieców elektrodowych z zasady nie prze-kracza 150 kW, a wymiary tygli - średnica 50 cm i wysokość 60 cm.

Do zasilania pieców stosuje siê napiêcie przemienne regulowane trans-formatorem zasilaj¹cym.

Rys. 4.80. Piec elektrodowy symetrycz-ny: 1 - elektrody robocze, 2 — elektrody rozgrzewcze, 3 — szamotowa obudowa tygla, 4 - izolacja cieplna, 5 — obudowa zewnêtrzna, 6 — k¹piel solna.

napêdowymi, tor wielkopr¹dowy, transformator piecowy, układ samo-czynnej regulacji elektrod, elektrody. Piece s¹ wyposażone w zestaw przyrz¹dów pomiarowych po stronie wn i po stronie nn.

Piece łukowe stosuje siê do topienia stali i stopów żelaza. Moce pieców łukowych w odniesieniu do ich pojemności wsadowych zawie-raj¹ siê w granicach 300+600 kVA/tonê. Zasilanie pieców jest trójfazo-we. Ze wzglêdu na duż¹ moc transformatory zasilane s¹ z sieci wyso-kiego napiêcia (110 kV). Napiêcie strony wtórnej nie przekracza 600 V.

Rys. 4.81. Piec łukowy bezpośredni trójfazowy: 1 - obudowa i izolacja, 2 - elektroda, 3 - uszczelnienie i przepust izolacyjny chłodzone wo-d¹ 4 - otwór wsadowy, 5 - lej spu-stowy, 6 - wsad bêd¹cy przeciwn¹ elektrod¹.

586. Jaki jest podział urządzeń grzejnych łukowych?

Urz¹dzenia łukowe dziel¹ siê na:

• piece łukowe o działaniu pośrednim,

• piece łukowe o działaniu bezpośrednim.

587. Jak zbudowane są piece łukowe o działaniu pośrednim?

Tego typu piece wykonane s¹ głównie jako jednofazowe o mo-cach do 500 kW przy napiêciu ok. 100 V. Elektrody wykonywane s¹ z wêgla lub grafitu. Piece pośrednie stosuje siê głównie do wytopu metali nieżelaznych.

588. Jak zbudowane są piece łukowe o działaniu bezpośrednim?

Zasadê budowy pieca łukowego bezpośredniego trójfazowego pokazano na rys. 4.81. Podstawowymi elementami pieca łukowego o działaniu bezpośrednim s¹: kadź wytopowa wraz z mechanizmami

324