Вакуумні дугові печі

У дугових вакуумних печах з електродом, який витрачається, виплавляють жароміцні сплави на залізній і нікелевій основах, корозійностійкі (нержавіючі) і шарикопідшипникові сталі, тугоплавкі і спеціальні сплави. Плавка відбувається при робочому вакуумі до 0,1 Па. Довжина дуги в печах підтримується автоматично. Сталеві електроди, які витрачаються, виготовляють прокаткою, куванням чи литвом.

Принципова схема вакуумної дугової печі з електродом, який витрачається, показана на мал. 6.28. При плавці електрод, який витрачається, 3 опускають до водоохолоджувального піддона 1, при цьому запалюється дуга, і в міру розплавлювання електрода наращувається злиток на піддоні. Гази, що виділяються при розплавлюванні електрода, який витрачається, відкачують з камери 4 вакуумними насосами. Відсутність футерівки забезпечує одержання особливо чистих сплавів. Після розплавлювання електрода, який витрачається, плавку припиняють, піч зупиняють і з кристалізатора 2 виймають отриманий злиток.

Кристалізатор інтенсивно прохолоджується при пропущенні через нього води. Внутрішню його частину, що стикається з рідким металом, виконують з міді. При плавці довжина дуги 20 - 30 мм.

6. Плазміні печі

При плазмовому нагріванні джерелом теплоти в печі є потік іонізованого газу (плазми), що має температуру до 20000^ос. У якості плазмоутворюючого середовища застосовують гази: аргон, гелій, азот і водень. Для одержання плазми служать плазмотрони, у яких потік газу під впливом електричної дуги чи електромагнітного полю розігрівається до необхідної температури. Теплообмін випромінюванням плазми з пічним простором чи безпосередньо з нагріваємим (розплавленим) металом визначає температуру в печі й інтенсивність процесу нагрівання металу.

Переваги:

1) виключається забруднення металу вуглецем з електродів, як у звичайних дугових печах,

2) можна підтримувати в печі захисну атмосферу, тому що плазмовий струмінь складається із суміші необхідних газів,

3) можуть мати ванну як з вогнетривкої футерівкою так і без її, тобто ванна – кристалізатор.

Схема плазмовій печі з вогнетривкою футерівкою зображена на мал.6.29. Водоохолоджуємий мідний анод 5 знаходиться в контакті з рідким металом 4. Плазмотрон, що складається з електрода 1 і сопла 2, розташований на зводі печі. Електрод виготовляють з вольфраму, а сопло роблять водоохолоджуємим. Електрична дуга 3 горить між електродом плазмотрона і розплавленим металом. Печі з одним сводовим плазмотроном виготовляють потужністю до 6 Мвт.

На мал.6.30 показана плазміна піч місткістю 45 т, що працює на сталеливарному заводі в Австрії. Піч має чотири плазмотрони, розташованих у причілку печі. Плазмоторони встановлені на спеціальних площадках, що дозволяє змінювати кут нахилу їх до середини печі.

Потужність кожного плазмоторна близько 6 Мвт.

Установлена потужність печі 29 МВ А.

Максимальна напруга струму 800 В.

Середня продуктивність печі 30 т/год.

Час розплавлювання шихти 1,3-1,5 ч.

Витрата енергії на розплавлюванн 480 кВт год/т

Термін служби вогнетривкої кладки складає: - стін 150 плавок - зводу 120

- подини 450.

ТЕМА 6.3.Нагрівальні печі

1. Класифікація нагрівальних печей

Печі класифікують по наступним ознаках:

1) по технологічному призначенню печі:

гартівні, відпускні, відпальні і т.д.

2) по способі переміщенню виробів через піч:

штовхальні, конвеєрні, з роликовим подом і т.д.

3) по тепловому режимі:

камерні, методичні безупинна і періодична дії.

4) по способі обігріву:

полум'яні, електричні, радіаційні і т.д.

У печі безупинної дії одночасно завантажують кілька виробів. В міру нагрівання виробу виймають з печі, а в неї завантажують інші вироби. Таким чином, піч працює безупинно. Якщо в печі знаходиться велике число виробів, то видалення і завантаження одного виробу практично не змінюють її теплового режиму, тобто температура грубного простору залишається постійної протягом усього часу роботи печі.

Печі періодичної дії мають перемінний у часі температурний режим. До них відносяться, наприклад, піч з викатним подом. По закінченні процесу термообробки викатний під видаляють з печі. У цей момент температура печі значно знижується. Після завантаження нової партії виробів піч знову розігрівається до робочої температури і так далі. Графік температурного режиму такої печі аналогічний графіку температурного режиму печей, що працюють по методичному режимі.

У печах, що працюють по методичному режиму, температура змінюється по їх довжині чи в часі. До таких печей відносяться прохідні печі безупинної дії, наприклад, піч для відпалу ковкого чавуна. На мал. 6.33 приведений графік відпалу ковкого чавуна. Виріб завантажують у піч, що має в місці завантаження порівняно невисоку температуру, яка залежить від властивості матеріалу виробу і технології нагрівання і відповідну оптимальним умовам нагрівання без трещинообразования, короблення і т.д. Температурний режим нагрівання залежить від вимог, пропонованих технологією і технічними умовами на виготовлення виробу.

Як правило, у ливарному виробництві застосовують печі безупинної дії штовхального типу.

Штовхальники, застосовувані для переміщення виробів через печі, можуть бути пневматичними, електромеханічними і гідравлічними. Пневматичні штовхальники працюють за рахунок енергії стиснутого повітря і відрізняються простотою конструкції й обслуговування. Їх широко застосовують у пічебудуванні для невеликих штовхальних печей. До недоліків цих штовхальників варто віднести їхню малу потужність через невисокий тиск стиснутого повітря.

В електромеханічних штовхальниках приводом служать електродвигун, редуктор і система механічних передач. Штовхальники такого типу широко поширені на різних печах. Гідравлічні штовхальники мають ряд переваг у порівнянні з пневматичним і електромеханічним. Вони більш компактні, тому що працюють при тиску олії до 600 кПа. У системі гідроприводу можна регулювати швидкість ходу штовхальника. Робота гідравлічних штовхальників відрізняється плавністю ходу, відсутністю ривків.

Різні механізми пічного обладнання також мають гідравлічний привід. Широке застосування гідроприводу обумовлене наступними перевагами: відносно малі розміри, великі зусилля, що розвиваються, надійність в експлуатації і простота обслуговування. До недоліків гідроприводу можна віднести нагрівання олії внаслідок тертя. Гідравлічне обладнання печі складається зі станції гідроприводу, панелі з апаратурою дистанційного керування, гідравлічних циліндрів і сполучних трубопроводів. У гідроприводах печей як робочу рідину застосовують очищені мінеральні олії, що володіють великою хімічною стійкістю і гарними антикорозійними якостями.

Гідравлічні циліндри використовують для підйому заслінок печей, проштовхування деталей через піч, переміщення транспортних пристроїв печі і т.д. Для герметизації штоків гідроциліндрів застосовують гумові манжети, а для герметизації поршнів - чавунні поршневі кільця.

2. Газові печі

2.1. Штовхальна двоколійна піч прохідного типу для нормалізації сталевих виливків у трьох температурних зонах, розділених перегородками (Мал.6.31).

КОНСТРУКЦІЯ:

1,19 – пальльники,

2,18 – напрямні,

3,9,12 – механізм повернення

піддонів,

4 – димові канали,

5,16 – заслінки,

6 – штовхальник,

7 – механізм підйому, опускання

піддонів,

8,10,11 – температурні зони,

13 – перекидач піддонів, 14 – підйомник,

15 – витягувач, 17 – перегородки.

РОБОТА ПЕЧІ.

Привід механізмів печі гідравлічний, виливка на піддонах штовхальником проштовхуються через піч по двох рядах напрямних при піднятих заслінках. У піч заштовхуються два піддони одночасно. Витягаються вони з печі витягувачем також одночасно. Знаходячись на столі виштовхувателя, деталі прохолоджуються. Розвантаження деталей із двох піддонів виробляється перекидачем. Деталі висипаються в тару, яка підставляється, а піддони повертаються механізмом повернення, розташованим над піччю. До механізму повернення піддони подають підйомником. Повернення піддонів роблять спеціальним механізмом. Піч має три температурні зони, які відділені друг від друга перегородками. Газ спалюють пальниками: нижніми в підподових топках, верхніми в зводі печі. Продукти горіння з робочого простору печі віддаляються через димові канали.

2.2.Штовхальна піч безупинної дії для відпалу чавуну з контрольованою атмосферою й обігрівом газом, який спалюється в радіаційних трубах, розташованих зверху і знизу печі (Мал.6.32).

КОНСТРУКЦІЯ:

1 – штовхач,

2,6 – підйомники,

3 – перегородки,

4,5,11 – радіаційні труби,

7 – механізм фіксації,

8 – камера охолодження,

9,12 – платформи,

10 – штовхач,

13 – накопичувач.

РОБОТА:

Піддони з виливками проштовхуються через піч по напрямних з жаростійкої сталі за допомогою штовхальника і на стороні розвантаження фіксуються механізмом. Піч працює з контрольованою атмосферою й опалюється газом, який спалюється в радіаційних трубах, розташованих зверху і знизу піддонів. Завантажують і вивантажують піддони платформами з підйомниками. Піддони з виливками подають на завантажувальну платформу механізмом, який одночасно служить накопичувачем піддонів, призначених до завантаження в піч. Піч має кілька температурних зон і працює по методичному режимі. Для проміжного охолодження виливків у процесі термообробки використовують радіаційні труби, через які продувається холодне повітря. Ці труби розташовані в зоні охолодження, обмеженої перегородками. Після вивантаження з печі піддони механізмом передаються в камеру повітряного охолодження. Графік відпалу чавуну показаний на мал.6.33.

2.3. Агрегат для отжига ковкого чугуна непрерывного действия с контролюємою атмосферой, состоит из высокотемпературной (до 980ºС) и низкотемпературной (до 800ºС) печей.

На мал. 156 зображений автоматизований агрегат для відпалу перлітного і феритного ковкого чавунів. Агрегат (див. мал. 156) складається з наступних основних вузлів: високотемпературної печі 10, вузла повітряного охолодження 3, низькотемпературної печі / і різних механізмів. Високотемпературна піч — штовхального типу, чотирирядна в герметичному виконанні. Опалення печі — газове за допомогою тупикових радіаційних труб 7, розташованих горизонтально в два ряди зверху і знизу. Труби виготовляють із хромонікелевої сталі, кожна труба має рекуператор. Напрямні рейки 12, по яких проштовхують піддони, виконані з карбіду кремнію.

На мал. 6.35 приведені графіки відпалу. Крива 1 відповідає режиму одержання перлітного, крива 2 — режиму одержання феритного , ковкого чавуна; крива 3 — охолодженню виливків поза агрегатом.

Піч підрозділена на п'ять температурних зон, відділених друг від друга вогнетривкими розділовими стінками //, і заповнена контрольованою атмосферою для попередження окислювання й обезвуглецьовування виливків.

Щоб уникнути влучення повітря в пічний простір у момент завантаження застосовують пристрій, що шлюз-тамбур9 завантаження, розрахований на один піддон. Поперечний штовхальник 8 переміщає піддон з тамбура завантаження в піч на один з рядів. На розвантажувальному кінці печі піддони за допомогою поперечного штовхальника 13 виштовхують у тамбур вивантаження 5, що також призначений для шлюзування піддонів, що видаляються з печі, і має пристрій, аналогічний тамбуру завантаження. Для компенсації втрат контрольованої атмосфери печі в неї безупинно подають захисний газ, одержуваний із природного газу в спеціальних генераторах.

З печі в розвантажувальний тамбур видають по одному піддоні. За допомогою штовхальника 6 і рольганга 4 піддони по одному з розвантажувального тамбура печі подають до вузла повітряного охолодження 3. Піддон встановлюють у вихідне положення 14 і підйомником 18 піднімають у камеру 15 для охолодження. Після цього включають охолоджувальний вентилятор 2, і холодне повітря по трубопроводу 17 подається в камеру 15. Охолоджене повітря, проходячи з великою швидкістю через камеру (зверху вниз), прохолоджує піддон з виливками. По закінченні охолодження вентилятор 2 відключають, а піддон опускають у вихідне положення. Охолоджений піддон за допомогою рольганга 16 установлюють перед одним зі штовхальників низькотемпературної печі.

Низькотемпературна піч 1 — також штовхального типу, чотирирядна; максимальна її температура 800 °С. Напрямні рейки виготовлені з карбіду кремнію. Піч має п'ять температурних зон, розділених стінками 19.

Першу зону обігрівають газовими радіаційними тупиковими трубами. При одержанні феритного ковкого чавуна в радіаційні труби подають повітря, і ця зона з нагрівальної перетворюється в охолоджувальну. Інші зони мають електричний обігрів. Нагрівальні елементи опору розташовані на подині 21 і зводі печі 20.

З боку завантаження і вивантаження піч обладнана заслінками. Піддони, що видаляються з печі по похилих рольгангах 22, направляють до транспортного конвеєра, по якому їх транспортують до установки остаточного охолодження.

2.4. Штовхальна газова піч безперервної дії для нагріву литих деталей перед заваркою тріщин показана на мал. 6.36. Деталі подають до печі на піддонах за допомогою механізованого візка 1 і переміщають на завантажувальний стіл гідравлічного штовхальника 2. Перед завантаженням у піч піддона з деталями піднімають заслінки 3 і 9 назавантажувальному і розвантажувальному кінцях печі. Кулачки каретки штовхальника захоплюють піддон і проштовхують його в грубний простір. Одночасно з цим останній піддон виштовхують на позицію вивантаження, відкіля його витягають гідравлічним виштовхувачем 10. Зі столу виштовхувача піддон передають на механізований візок 11 ітранспортують на ділянку заварки. Піддони через піч проштовхують по складеним направляючої 7 із хромонікелевої сталі, що спираються на кладку печі.

Щоб уникнути місцевих перегрівів деталей газові пальники 6 розташовані в підподових топках. Пальники встановлені з двох сторін печі в шаховому порядку. Піч має три теплові регульовані зони. Максимальне теплове навантаження несе перша по ходу руху виробів теплова зона, тому що в неї надходять холодні піддони з деталями. Термопари, що замірять температуру в зонах печі, встановлюють у зводі печі в отворах 5.

Піч працює при температурі до 1000 °С. Продукти горіння газу видаляють з печі через канали 4 і 8 нагору за допомогою вентиляційних парасолів, установлених над піччю.

2.5. На мал. 6.37 зображена штовхальна газова піч безупинної дії для прожарювання форм перед заливанням їх металом із механізованим розвантаженням. Піч обладнана гідравлічним штовхальником 5. Перед початком циклу піднімають заслінки 6 і 9 на завантажувальному і розвантажувальному кінцях печі. Піддон, що завантажується, 7 е формою, установлений на стіл штовхальника, проштовхують у піч. Одночасно останній піддон, що знаходиться в печі, проштовхують на ланцюзі витаскувача 10 і витягають з печі. Після цього заслінки 6 і 9 закривають. У печі піддони переміщаються по металевим направляючої 4, виготовленим із хромонікелевої сталі. Напрямні спираються на елементи вогнетривкої кладки печі, їх виготовляють складеними по довжині. При нагріванні довжина напрямних збільшується, що передбачено конструкцією печі. Ланцюг витаскувача виготовляють із хромонікелевої сталі; вал зірочок, розташований у печі, має водяне охолодження.

Піч опалюють природним газом. Газ спалюють е допомогою пальників 2 і 3, розташованих у два ряди — знизу і зверху. Нижній ряд пальників спрямований у підподові топки /; верхній ряд — під звід печі. Таке розташування пальників виключає можливість прямого удару смолоскипа у вироби, що нагріваються, і, створюючи циркуляцію продуктів горіння в пічному просторі, забезпечує рівномірний прогрів виробів. Продукти горіння газу,* вихідні з печі, відсмоктують двома вентиляційними парасолями 8 і видаляють з цеху через вентиляційну систему. Передбачено автоматичне регулювання температури в печі. Форми, що прожарюються, нагрівають до 850˚С.

2.6. Печі періодичної дії з викатним подом застосовують для відпалу великих виливків при дрібносерійному виробництві (Мал.6.38). Під 6 печі викочується на ковзанках по рейках до місця завантаження і розвантаження. При цьому заслінка піднімається і опускається за допомогою приводного механізму 4. Обігрів печі комбінований - газовий і електричний. Панельні газові пальники 2 установлені на стінах печі і на заслінці 3. Панельні пальники забезпечують рівномірне нагрівання виливків без місцевих перегрівів. Подина обігрівається електричними нагрівачами опору 5, покладеними в її кладці. Наявність нижнього підігріву зменшує різницю температур між верхом і низом садки і забезпечує гарну якість термообробки. Застосування електричних нагрівачів для обігріву подини замість газових пальників спрощує конструкцію печі і збільшує корисний обсяг камери нагрівання. Продукти горіння газу через вікна 1, які розташовані рівномірно в стінах печі, і канали 7 віддаляються димовим боровом до димаря чи димососу.

2.7. У ковпакових печах періодичної дії відпалюють чавун у захисній атмосфері(Мал.6.39). Виливки укладають на стаціонарний стенд 8, закривають вогнетривким муфелем 4. Зверху мостовим краном установлюють футерований ковпак 3. Ковпак центрують за допомогою нерухомо встановлених чотирьох направляючих 2 і втулок 1, змонтованих на знімному ковпаку 3. Виливки нагрівають за допомогою газових пальників 5, установлених на ковпаку. Продукти горіння газу контактують з муфелем 4 і розігрівають його, футерівка ковпака розжарюється і також передає теплоту муфелю випромінюванням. Теплота від стінок муфеля до виливків також передається випромінюванням. Продукти горіння віддаляються з простору печі через канали 10, розташовані в підставі стенда, і димососом 11 викидаються в атмосферу. У простір під муфель, де розташовані виливки, подається захисний газ по патрубку 7. Місце стикування ковпака і стенда ущільнено піщаними затворами 6 і 9. У такий же спосіб ущільнений зазор між стендом і муфелем 4. Цеховий газопровід підключають до газопроводу ковпака після його установки на стенд за допомогою гнучкого шланга. Звичайно один ковпак обслуговує кілька стендів.

2.8. На мал.6.40 показана універсальна камерна піч для термообробки невеликих партій виливків у контрольованому газовому середовищі чи без нєї. Піч об'єднана з тамбуром 8 і гартівним баком 3. Камера нагрівання має герметичний сталевий каркас, вогнетривку кладку, заслінку 9, механізм завантаження і вивантаження деталей, вентилятор для перемішування атмосфери 12 печі і радіаційні труби 13 для обігріву печі газом.

Виливки на піддоні переміщаються по жаростійким литим направляючим 18. Заслінка піднімається й опускається за допомогою зірочки 10. Привід механізму завантаження і розвантаження розташований на задній стінці печі. При обертанні зірочки 16 переміщається ланцюг, на кінці якої закріплений штовхальник-захоплювач 15, який має можливість переміщатися з камери нагрівання в тамбур. Зворотна галузь ланцюга розташована під камерою нагрівання в герметичному кожусі 17. Інтенсивна циркуляція газів у камері нагрівання забезпечує рівномірний прогрів виливків. У камері нагрівання розташовані чотири газові пітлеподібні радіаційні труби.

Гартівний бак розташований безпосередньо перед камерою нагрівання. Бак має піднімальний стіл із двома платформами 1 і 2. При нижнім положенні столу платформа 1 з деталями знаходиться в гартівному баці, при верхнім положенні столу платформа 2 розташована у верхній частині тамбура. Гартівний бак обладнаний теплообмінником для охолодження гартівного середовища й електричних нагрівачів для підігріву. Температуру гартівного середовища регулюють. Завантажувальне вікно тамбура перекрите заслінкою 6. У заслінці є отвір 5, через яке виходить контрольована атмосфера. При підйомі заслінки з колектора 4 надходить газоповітряна суміш, яка загорається, утворює плоский смолоскип, який перекриває завантажувальне вікно тамбура. У такий спосіб забезпечується згоряння вихідного з печі газу і виключається влучення в тамбур повітря з навколишнього простору. Продукти горіння газу віддаляються зонтом 7. Контрольована атмосфера надходить у камеру нагріву через канал 11. Температуру в камері нагрівання визначають термопарою 14.

Порядок роботи печі наступний. Піддон з виливками встановлюють на завантажувальний столик перед тамбуром. Піднімається заслінка тамбура, загоряється газова завіса, і піддон зштовхується на платформу столу гартівного бака. Заслінка тамбура опускається, смолоскип газової завіси гасне. Піднімається заслінка камери нагрівання, включається привід механізму завантаження, і ланцюг виходить з печі в тамбур. При русі ланцюга назад піддон штовхальником-захоплювачем перештовхується в камеру нагрівання, заслінка опускається, і починається процес нагрівання виливків. Після цього піддон передається в тамбур і прохолоджується в ньому в газовому середовищі чи опускається в гартівний бак.

Універсальні камерні печі з радіаційними трубами з хромонікелевої сталі застосовують до температури 950ºС, а з керамічними радіаційними трубами до 1200ºС.

2.9. Усе більше поширення одержують печі зі штучною рециркуляцією продуктів горіння в робочому просторі печі. Вироби нагрівають за рахунок випромінювання і конвекції.

У печах звичайного типу основна частина теплоти передається виробу за рахунок випромінювання і тільки 10-20 % за рахунок конвекції. Для надходження інтенсивного променистого теплового потоку на виріб необхідний значний перепад температур між ним і пічним простором. Однак цей перепад небезпечний через можливість виникнення місцевих перегрівів виробів. Перепад температур може бути значно знижений збільшенням частки конвективної складової в загальному тепловому потоці за рахунок збільшення швидкості переміщення нагрітих продуктів горіння, які омивають вироби. Швидкість, у свою чергу, може бути збільшена за рахунок інтенсивної багаторазової циркуляції продуктів горіння в пічному просторі.

Циркуляція газу забезпечується енергією повітряних струменів, які роблять підсос з робочого простору печі відпрацьованих пічних газів і змішують їх з високонагрітими продуктами горіння газу з топок.

Суміш газів, що утвориться, викидають у робочий простір печі. Гази, що виходять у робочий простір, створюють інтенсивну циркуляцію продуктів горіння.

Завдяки посиленій циркуляції частка конвективної складової в загальному потоці теплоти, переданої виробам, збільшується. Зростає рівномірність і швидкість нагрівання виробів.

Багаторазова циркуляція забезпечує підтримку заданої температури в печі, яка однакова у всьому обсязі робочого простору (з мінімальним перепадом температур між газами і виробами); при цьому може бути автоматизований тепловий режим і знижена питома витрата палива.

Багаторазова циркуляція в порівнянні зі звичайним способом нагрівання дозволяє на 20-25 % підвищити продуктивність печей і приблизно в 1,5 рази зменшити витрату палива.

На мал. 6.41 показана схема печі з викатним подом 4 і рециркуляцією газів у пічному просторі. Пальники 1 розташовані так, щоб між ними і подом залишався простір для про­ходи газів. Через сопла 2 подають повітря, що створює розрідження у вертикальних каналах печі, що забезпечує підсмоктування газів із грубного простору і з топок. Пічні гази багаторазово циркулюють через робочий простір печі навколо виробу 3.

Важливим конструктивним вузлом будь-якої газової печі є система газо- і воздухопроводов для опалення печі.

Сучасні газові печі обладнані автоматикою регулювання температури в печі. Температурний режим печі підтримується на необхідному рівні регулюванням процесу горіння газу.

Схематично автоматичне регулювання температури в печі виглядає в такий спосіб. Температура в пічному просторі виміряється термопарою, термометром опору чи іншим приладом. Отриманий імпульс передається на вторинний прилад — автоматичний потенціометр чи автоматичний міст. Вторинний прилад, в свою черга, видає команду виконавчому механізму на чи збільшення зменшення подачі газу і чи повітря електроенергії.

Комплект автоматичного регулятора складається з наступних основних елементів: перетворювача, установлюваного безпосередньо на регульованому об'єкті; у даному випадку перетворювачем є термопара, а регульованим об'єктом — піч; пристрою, що задає — задатчика (задає температуру, яку необхідно підтримувати в печі); вимірювального пристрою, що вимірює відхилення регульованої величини (температури) від заданої і впливає на керуюче пристрій; керуючого пристрою, на котре діє вимірювальний пристрій і яке, у свою чергу, дає команду на виконавчий механізм; виконавчого механізму, що, одержуючи сигнал від керуючого пристрою, діє на регулювальний орган (клапан, засувку і т.д.).

На мал. 164 (Л10) приведена найпростіша схема автоматичного регулювання температури в газовій печі. Перетворювачем служить термопара 1. Що задає, вимірювальне і керують пристрої сконцентровані у вторинному приладі 2, що являє собою потенціометр із пневматичним виходом. Виконавчим механізмом і регулювальним органом є регулювальний клапан 4 з мембранним приводом. Клапан регулює подачу газу в інжекційний пальник 5. Значення заданої температури встановлюється на потенціометрі. При чи зниженні перевищенні температури в печі чи нижче вище заданої вторинний прилад дає команду на виконавчий механізм, що відповідно чи збільшує зменшує подачу газу в інжекційний пальник. Команда на мембрану виконавчого механізму передається стисненим повітрям по трубці 3

3. Електричні печі

Електричні печі принципово відрізняються від газових наявністю системи електрообігрівання на відміну від пальників для спалювання газу і відсутністю каналів і пристроїв для відводу продуктів горіння газу.

Розглянемо конструкції деяких електричних печей.

3.1.Конвеєрна піч для світлого відпалувиливків у захисній атмосфері з електронагрівниками показана на мал.6.42.

Робота:

На стрічку конвеєра в завантажувальному тамбурі з одного торця завантажують виливка і через канал подають ендогаз, що згоряє з утворенням продуктів горіння. На бічних стінках печі розміщені електричні нагрівальні елементи опору, що нагрівають виливка випромінюванням до заданої температури. Виливка з робочої камери попадають в охолоджувальний коридор, у подвійних стінках якого циркулює вода. Деталі остигають до нормальної температури в захисній атмосфері ендогазу. Щоб запобігти поверхня виливків від окислювання, весь грубний простір повинний бути заповнене ендогазом і для його економії коридори розташовані нижче робочої камери. Для витяжки продуктів горіння і ендогазу передбачені витяжні парасолі.

3.2. Елеваторна піч для відпалу чавунних деталей періодичної дії показана на мал.6.43.

Робота:

Виливки завантажують на візок, що закочують під піч на платформу. Гідравлічний підйомник піднімає платформу з візком і виливком у верхнє положення і фіксується в печі упорами. Підйомник опускається, включаються електричні нагрівачі опору, що розташовані на стінах печі і на візку і перекриті жаротривкими плитами для захисту. Для застосування контрольованої атмосфери печі герметізована за допомогою піщаного затвора. Після заданого режиму термообробки передбачений прискорений процес охолодження за допомогою водяного холодильника, через який пропускають гази й охолоджені повертають у піч.

Вітчизняна промисловість виготовляє елеваторні печі типу СЕ0 і СЕ3. Маса садки 400 кг – 20 т.

3.3. Ковпакова чотиристопна піч показана на мал.6.44.

Ковпакові печі, що випускаються вітчизняною промисловістю, розділяють по конструктивному виконанню на циліндричні і прямокутні, одностопні і багатостопні. На мал.6.44 зображена ковпакова чотиристопна піч. Точну посадку ковпака на стенд здійснюють за допомогою направляючий стійкий 3. нагрівальні елементи опору 2 поміщають на причілках футерованого ковпака 1. Виробу, розташовувані на стенді 7, закриті муфелями 5 з пісковими затворами. Знизу стенда розташовані вентилятори 6 для забезпечення циркуляції грубної атмосфери у внутрімуфельному просторі. Місце посадки ковпака на стенд також ущільнено пісковим затвором 4. Електроживлення нагрівачів забезпечує електроконтактний пристрій 8.

Вітчизняна промисловість виготовляє Ковпакові печі типу СГЗ циліндричної і прямокутної форми. Маса садки 4—26 т.

3.4. На мал. 6.45 зображена піч для відпалу блоків циліндрів автомобіля з пересувною камерою нагрівання. Пересувну камеру / перекочують за допомогою ковзанок 2 з позиції А на позицію Б. Піч має заслінки 4 з пісковими затворами. Обігрів печі здійснюють електричними елементами опору, розміщеними на стінах печі і на нерухомому поду 3. Потужність печі 300 квт. Маса деталей, що завантажуються, до 10 т.

3.5. Піч аеродинамічних втрат (ПАВ) застосовується для термообробки литих деталей показана на мал.6.46.

Піч аеродинамічних втрат (ПАВ) забезпечує температуру 200-500ºС за рахунок нагрівання повітря, що розганяється в замкнутому просторі ротором. Механічна енергія, затрачувана на обертання ротора, переходить у теплоту. Для підвищення ККД установки трубопроводи теплоізолюють.

Піч з використанням аеродинамічних утрат працює в такий спосіб: на візку деталь подають у камеру з дверцятами, що герметично закривається. Включають привід ротора, через канал подають повітря, що проходить по камері, проникає через отвір в екрані і контактує з нагрітим ротором. Екран направляє гаряче повітря на деталь, нагріваючи її, і забезпечує циркуляцію.

Для розуміння сутності роботи печі ПАП розглянемо роботу вентиляторної установки з замкнутою системою трубопроводів (мал. 6.46). Вентилятор / переміщає по замкнутій системі трубопроводів 2 той самий обсяг чи газу повітря, укладеного в трубопроводах і в самому вентиляторі. При русі газу в замкнутій системі трубопроводів маються втрати тиску на подолання опорів. Ці втрати компенсуються за рахунок енергії обертового ротора вентилятора. У вентиляторі також маються свої втрати і визначена витрата енергії на обертання ротора.

На установці після пуску двигуна вентилятора спостерігається нагрівання трубопроводів. Повітря усередині замкнутої системи нагрівається. Нагрівання стає більш інтенсивним, якщо систему теплоізолювати. У цьому випадку механічна енергія, затрачувана на обертання ротора, переходить у теплоту. Втрати у вентиляторі, а також у трубопроводах переходять у теплоту. У звичайних вентиляторних установках ККД дуже низок, а в установках типу ПАП ККД стає дуже значним, тому що майже вся енергія, витрачена на обертання ротора вентилятора, переходить у теплоту.

Ефект теплотворення залежить в основному від параметрів вентилятора, що має спеціальну конструкцію ротора. Утрати тиску усередині системи, що виникають при русі повітря, також переходять у теплову енергію і сприяють підвищенню ККД установки. Таким чином, якщо в закритому теплоізольованому обсязі обертати ротор відцентрового вентилятора визначених параметрів і створити замкнутий цикл потоку чи повітря газу, те велика частина електричної енергії приводу перетвориться в теплоту. На цьому принципі створені різні типи нагрівальних установок ПАП для різних технологічних процесів термообробки, а також нагрівання і сушіння матеріалів.

Установки типу ПАП відрізняє висока рівномірність температурного полючи по обсязі робочого простору. Температурав установках ПАП регулюється такими способами: зміною частоти обертання ротора вентилятора; періодичним включенням і відключенням обертання ротора; зміною величини потоку газів шляхом зміни площі перетину усмоктувального чи нагнітаючого отвору вентилятора.

ТЕМА 6.4. Сушарки

Сушарки застосовують у ливарних цехах для сушіння вихідних формувальних матеріалів і виготовлених з них стрижнів і форм. Основними формувальними матеріалами є пористі тіла - пісок і глина. Ці матеріали значно відрізняються по своїх властивостях, що необхідно враховувати при проведенні процесу сушіння.

Пісок є тендітним гелем. Після видалення з нього вологи він практично не має свого об’єму, він стає тендітним і розсипається в порошок, якщо його зерна не скріплені сполучними добавками (глина, рідке скло, деякі органічні речовини). Властивості піску не обмежують режим його сушіння ні за рівнем температури, ні по тривалості.

Піщані форми і стрижні сушать найбільше швидко і при відносно високій температурі, тому що ці вироби дають при сушінні малу усадку і, отже, не розтріскуються.

Глина є капілярною колоїдною речовиною. Стінки капілярів, що пронизують глину, еластичні, набухають при усмоктуванні вологи і стискуються при її видаленні. Цим порозумівається значна усадка глини при її сушінні. Якщо глину сушити як формувальний матеріал з наступним здрібнюванням, то швидкість сушіння і температуру не обмежують. Коли сушать глиняні форми і стрижні, то для запобігання їхнього розтріскування при сушінні швидкість і рівень підйому температури обмежують.

Органічні зв'язувальні речовини - декстрин, патока, рослинні олії й інші впливають на режими сушіння, обмежуючи швидкість підйому і рівень температури.

Для матеріалів, що просушуються, у залежності від їхнього складу, доданих їм форм і розмірів існують оптимальні режими сушіння.

При перевищенні оптимальної температури і швидкості сушіння форми і стрижні утрачають свої властивості внаслідок розкладання і зникнення зв'язувальних речовин.

Температура сушіння стрижнів і форм знаходиться в межах 350-600ºС, піску 700-850ºС, глини 650-800ºС.

1. ТЕПЛОТЕХНІЧНІ ОСНОВИ СУШИЛЬНОГО ПРОЦЕСУ

Тепловий процес звільнення матеріалів від вологи, яка в них міститься, шляхом випару називається СУШІННЯМ. При сушінні матеріалів протікають три основних процеси:

1) випар вологи з поверхні матеріалу,

2) переміщення матеріалу пари, що утвориться на поверхні, у навколишнє середовище,

3) переміщення вологи усередині матеріалу від центральних шарів до поверхні випару.

Інтенсивність процесу випару вологи з поверхні залежить від різниці парціальних тисків пари на поверхні матеріалу і навколишнього середовища. Чим більше ця різниця, тим інтенсивніше протікає випар, який залежить від руху газів. Рух може бути природним і штучної. ШТУЧНИЙ, змушений рух сушильного агента здійснюється за допомогою спеціальних вентиляторів і інших пристроїв. При штучному режимі сушіння характер руху ТУРБУЛЕНТНИЙ.

Швидкість сушіння в сушарках зі штучним рухом значно вище, ніж у сушарках із природним рухом, тому такі сушарки знайшли більш широке застосування в ливарних цехах. Тому що випар супроводжується поглинанням теплоти, те його інтенсивність залежить від теплового потоку, спрямованого на поверхню випару матеріалу.

Завдяки випару вологи її концентрація на поверхні зменшується. При цьому створюється різниця концентрацій вологи на поверхні й у центральних шарах матеріалу, що обумовлює безупинний рух вологи від центра до поверхні.

Теплота до матеріалу, що нагрівається, може передаватися ТРЬОМА СПОСОБАМИ: конвекцією, випромінюванням і теплопровідністю. По способі передачі теплоти процес сушіння підрозділяється на ТРИ ВИДИ:

1) КОНВЕКТИВНЕ СУШІННЯ - теплота від сушильного агента передається за рахунок конвекції (гаряче повітря, продукти горіння палива і т.д.) до поверхні матеріалу, що нагрівається;

2) РАДІАЦІЙНЕ СУШІННЯ - теплота до поверхні матеріалу передається за рахунок випромінювання від нагрітих поверхонь;

3) КОНТАКТНЕ СУШІННЯ - теплота передається в результаті зіткнення поверхні матеріалу з нагрітою поверхнею.

Існують КОМБІНОВАНИЙ РАДІАЦІЙНО-КОНВЕКТИВНИЙ ВИД СУШІННЯ

і ЕЛЕКТРИЧНІ СПОСОБИ СУШІННЯ: струмами високої частоти (ТВЧ) і контактним електросушінням. Сутність сушіння діелектриків ТВЧ полягає в тім, що коливання ТВЧ викликають нагрівання матеріалів. При контактному електросушінні по виробу пропускають електричний струм. Завдяки опору, що робиться виробом при проходженні струму, у ньому виділяється теплота.

Рух вологи усередині матеріалу має місце тільки в тому випадку, якщо є різниця вологості і температур усередині матеріалу.

Відповідно переміщення вологи відбувається за рахунок вологопровідності і термовологопровідності.

ВОЛОГОПРОВІДНОСТЮ називається процес переміщення вологи за рахунок різниці вологості (концентрації) усередині матеріалу.

ТЕРМОВЛАГОПРОВОДНОСТЬЮ називається процес переміщення вологи під дією різниці температур усередині матеріалу.

За рахунок вологопровідності волога по порах матеріалу переміщається від місць з більшою вологістю до місць з меншою вологістю чи до границі випару. На границі випару вологість зменшується, пари переходять до сушильного агента чи в навколишнє середовище.

При нагріванні матеріалу в ньому виникає різниця температур, унаслідок якої з'являється різниця тисків у капілярах матеріалу. У цьому випадку переміщення вологи спрямоване від місць більш нагрітих до місць менш нагрітим. Коли матеріал нагрівається с поверхні, волога завдяки вологопровідності переміщається до поверхні матеріалу; при цьому термовологопровідність перешкоджає переміщенню вологи. Навпаки, при електросушінні температура центра завжди вище температури поверхні, на якій теплота витрачається на випар у навколишнє середовище; при цьому термовологопровідність сприяє переміщенню вологи до поверхні і підвищує швидкість сушіння.

Сушіння протікає в три періоди:

I-прогрів; II-постійна швидкість сушіння; III-зниження швидкості сушіння.

Період I характеризується підйомом температури й інтенсивності сушіння.

У періоді II інтенсивність сушіння постійна. Температура поверхні також практично постійна.

Вологопровідність у періоді II- величина постійна і визначає інтенсивність сушіння. Термовологопровідність у цих умовах дорівнює нулю.

У періоді III у міру прогріву поверхневих шарів матеріалу границя випару переміщається усередину. Інтенсивність сушіння і вологість матеріалу падають. Температура поверхні зростає.

Вона визначається, з одного боку, вологопровідністю і термовологопровідністю і, з інший, - інтенсивністю підведення теплоти до границі випару з моменту, коли ця границя починає переміщатися усередину. Порозумівається це тим, що зі зниженням вологості матеріалу вологопровідність зменшується, а з підвищенням температури - збільшується. Ці два явища компенсують один одного. У теж час термовологопровідність зростає і протидіє переміщенню вологи до границі випару.

У цьому випадку градієнти вологості і температури мають різнойменні знаки, одночасно зменшується підведення теплоти через збільшення просушеного шару. У результаті зазначеного інтенсивність сушіння падає. З розглянутого видно, що інтенсивність сушіння знаходиться в складній залежності від багатьох факторів, тому в кожнім конкретному випадку установлюється свій визначений режим сушіння.

ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК СУШАРОК

Інтенсивність сушіння знаходиться в залежності від багатьох факторів, тому в кожнім конкретному випадку установлюється свій визначений режим сушіння.

У ливарному виробництві найбільше часто застосовують конвективний вид сушіння. Як сушильного агента використовують нагріте повітря, продукти горіння чи палива їхня суміш. Стрижні і форми сушать здебільшого продуктами горіння, дерево для моделей, як правило, нагрітим повітрям.

У процесі сушіння повітря омиває вологий матеріал, передає йому теплоту і насичується вологою. Таким чином, температура повітря знижується, а вологість збільшується. З іншого боку, вологість матеріалу зменшується, а його суха маса залишається постійної. Повітря, застосовуване для сушіння, являє собою суміш повітря і парів води. Вологість повітря характеризується змістом в ньому парів води. (Дод.13 с.296 Л10).

Розрізняють абсолютну вологість, відносну вологість і вологовміст повітря.

АБСОЛЮТНА ВОЛОГІСТЬ повітря характеризується масою водяної пари, що містить у 1 м³ вологого повітря (кг/м³). Абсолютна вологість насиченого повітря залежить від температури. Та температура, при якій настає повне насичення повітря парами води, називається КРАПКОЮ РОСИ.

ВІДНОСНА ВОЛОГІСТЬ повітря - це відношення маси водяної пари, що міститься в 1 м³ вологого повітря, до маси водяної пари, що відповідає повному насиченню вологого повітря при тій же температурі.

ВОЛОГОВМІСТ вологого повітря характеризується масою водяного пару, який міститься в 1 м³ вологого повітря (суміші сухого повітря і пари), віднесеної до маси 1 м³ сухого повітря:

2. КОНСТРУКЦІЯ СУШАРОК

У сучасних сушарках для ливарного виробництва характер руху сушильного агента (у даному випадку продуктів горіння газоподібного палива в суміші з повітрям) примусовий. Для збільшення кількості сушильного агента застосовують багаторазову циркуляцію. При цьому топку, у якій відбувається горіння газу, роблять виносною або вбудовують її в сушильну камеру. В обох випадках топка ізольована, у ній підтримують температуру 1000 - 1100ºС, що забезпечує ефективне горіння газу. У топці, як правило, підтримують невелике розрідження, що перешкоджає вибиванню з неї продуктів горіння.

2.1. Сушарка рециркуляційна газова

Сушарки опалюють газом, що спалюється за допомогою пальника 1 у топці 2, відкіля продукти горіння надходять у камеру змішування 3 під дією розрідження, створюваного в цій камері рециркуляційним вентилятором 4 (мал. 177 Л10). Продукти горіння, нагріті до високої температури, виходять з топки 2, змішуються з газами, що засмоктуються з робочої камери 8 по коробу 11. Отримана в такий спосіб суміш нагнітається вентилятором 4 через короб 7 у робочу камеру 8. Кількість газів, подаваних у камеру 8, регулюють заслінкою 6. Нагріті гази проходять повз вироби 9, нагріваючи їх. Охолоджені в такий спосіб гази через прийомний і відсмоктуючий короби 10 і 11 надходять у камеру змішування 3. Надлишки газів скидають із системи через регульовану заслінку 5.

Аналогічна схема роботи електричної сушарки з виносним калорифером (мал.6.47). Вентилятор 1 нагнітає повітря в калорифер 3 і далі нагріте повітря в сушильну камеру 2. Надлишки повітря скидають через шибер 4 в атмосферу. Повітря із сушильної камери повторно направляються в калорифер і т.д. Свіже повітря підсмоктується у рециркуляційну систему через шибер 4.

За принципом роботи сушарки можна підрозділити на дві великі групи: періодичної і безупинної дії.

6.2.Сушарки з конвективним теплообміном періодичної дії

6.2.1. КАМЕРНА ГАЗОВА СУШАРКА ПЕРІОДИЧНОЇ ДІЇ

На мал. 6.48 показана камерна газова сушарка періодичної дії для сушіння індукторів канальних печей. Сушарка постачена знімним ковпаком 5, стінки якого мають шар теплоізоляції. Газ підводиться до інжекційного змішувача 1, у якому він змішується з повітрям. Газоповітряна суміш подається в колектор 2 з отворами, спрямованими нагору. Виходячи з колектора, газоповітряна суміш згоряє. Нагріті продукти горіння надходять у сушильну камеру 4 через розподільну стінку 3 з отворами і виходять через отвори 6 .

Рідкий метал розливають у розливальні ковші різних ємностей і конструкцій. Перед використанням ковші повинні бути висушені.

6.2.2. УСТАНОВКА ДЛЯ СУШІННЯ КОВШІВ

На мал.6.49 показана установка для сушіння ковшів малої місткості. Ківш 1 після футерівки встановлюють навпроти інжекційного пальника 4. Пальник закріплюють на стенді 3 і запалюють за допомогою газового запальника 2, до якого газ підводиться гнучким шлангом 10. Подача газу до пальника регулюється краном 5. Продукти горіння газу відсмоктуються витяжним коробом 8. Манометр 9 служить для виміру тиску газу. При непрацюючій установці крани 5 і 7 закриті, а кран 6 на продувному газопроводі на свічу відкритий. Газ, який проходить через нещільності крана 7, викидається в атмосферу через продувний газопровід. Футерівку ковша сушать і прожарюють до температури 900 - 1000ºС.

6.2.3. ПЕРЕНОСНІ СУШАРКИ

Для сушіння великогабаритних форм застосовують переносні сушарки, опалювальні в основному газоподібним паливом. На мал.6.50 показана переносна газова сушарка для поверхневого підсушування форм. Газ спалюють за допомогою інжекційного пальника 4. Вентиляторне повітря для розведення продуктів горіння газу, нагрітих до високих температур, подають через патрубок 3. Струмінь повітря при виході з патрубка 3 створює розрідження в камері 2. Завдяки цьому продукти горіння газу надходять у камеру 2 і, змішуючись з холодним повітрям, направляються в роздавальний короб 1. З короба 1 суміш газів через отвори 6 надходить на поверхню форми 5, над якою встановлена сушарка. Газ до пальника підводять гнучким шлангом. Повітря в патрубок 3 надходить від вентилятора, який звичайно встановлюють на коробі 1. Температура сушіння 250 - 450ºС. Сушарку можна переносити з місця на місце мостовим краном чи іншим підйомно-транспортним механізмом.

6.2.4. СТЕНД ДЛЯ СУШІННЯ ШИХТИ

На мал.6.51 зображений стенд для сушіння шихти перед завантаженням у тигельну індукційну плавильну піч. Шихту просушують для виключення влучення льоду, снігу і вологи в піч. Крім того, шихту попередньо підігрівають для зниження витрати електроенергії на плавку. Стенд опалюється газом. Баддя 2 має цапфи 5 для транспортування її краном. У робоче положення баддя закочується за допомогою роликової транспортної лінії 1. Камера спалювання газу 11 має гідравлічні циліндри 7, що піднімають камеру в момент установки бадді в робоче положення. Між камерою спалювання і баддею передбачене ущільнення. Спалювання здійснюється пальником 10. Продукти горіння проходять через шихту 14, поміщену у вогнетривкому муфелі 13, і нагрівають її. Потім продукти горіння відсмоктуються в короби димовідводу 3. Короба димовідводу з'єднуються з баддею за допомогою фланців 4. Між фланцями мається зазор, що забезпечує вільне переміщення бадді по транспортній лінії.

У початковий момент роботи стенда після установки бадді на місце включається запальний пальник 9 і потім включається основний пальник. Підведення повітря 6 здійснене так, що воно проходить по щілинному каналі і прохолоджує зовнішні стінки камери спалювання. Передбачено автоматику контролю факела. Баддя має теплоізоляцію 12. Після нагрівання баддя спеціальним краном установлюється над тигельною піччю, затвор 15 відкривається, і шихта опускається в тигель печі.

6.3. Сушарки з конвективним теплообміном безупинної діїпідрозділяють у залежності від способу переміщення матеріалу на барабанні, конвеєрні і т.д. Широко поширені в ливарному виробництві конвеєрні сушарки для сушіння стрижнів.

Сипучі матеріали (пісок і глину) сушать у барабанних сушарках, а також у сушарках із сушінням у киплячому шарі. Горизонтальні конвеєрні сушарки мають горизонтально розташовані робочі камери. Вироби в них переміщаються конвеєром з підвісними вантажними етажерками і сушаться нагрітими продуктами горіння палива. Продукти горіння рівномірно подають і відводять по довжині сушарки, що забезпечує необхідний режим сушіння. Іноді конвеєр усередині сушарки робить два - чотири обороти.

6.3.1. ОДНОХОДОВА КОНВЕЄРНА ГОРИЗОНТАЛЬНА ГАЗОВА СУШАРКА (Мал.6.52) для підсушування стрижнів після фарбування. Температура в сушарки 200 -250ºС. Вироби переміщаються через сушарку по конвеєрі з електромеханічним приводом 1 і механізмом натягу 10. Сушильна камера 3 являє собою горизонтальний коридор, зібраний з металевих панелей, що заповнені шлаковою ватою. Газ спалюють у виносній топці 5 за допомогою інжекторного пальника 4. Рециркуляцію газів у сушарки здійснюють водоохолоджувальним вентилятором 6, розташованим разом з топкою на площадці 7. Циркулюючі гази рухаються по системі коробів 8. Надлишок газів викидається в атмосферу через патрубки 2 і 9. Гарячі гази, багаторазово проходячи по виробу, передають їм свою теплоту конвекцією. Конвеєр сушарки завантажують з боку приводу 1.

6.3.2. ГАЗОВА СУШАРКА для сушіння піску в киплячому шарі показане на мал.6.53. Газ за допомогою двопровідного пальника 9 спалюють у топці 8. Для зниження температури горіння газу в топку через сопла вдмухують повітря. Суміш продуктів горіння і повітря подають під вогнетривку подину 4 з рівномірно розподіленими соплами для проходу газу в сушильну камеру 5; сирий пісок подається в сушильну камеру 5 по трубопроводу 7 назустріч гарячому газовому потоку, який піднімається. Тому що газовий потік рухається з великою швидкістю, то пісок не попадає на подину 4, а знаходиться в зваженому стані в камері 5. таким чином, створюється киплячий шар.

Процес теплопередачі між газовим потоком і зваженими в ньому піщинами протікає дуже інтенсивно. Тривалість сушіння піску в киплячому шарі набагато менше тривалості сушіння в звичайних сушарких. Пісок у сушильну камеру подається безупинно. Сухий пісок із сушильної камери віддаляється через отвір 3 по трубопроводу 2. Гази, що ідуть із сушильної камери, по трубопроводу 6 направляються на очищення від пилу. Пісок, що провалився в топку через отвір сопів подини, віддаляється через люк 1. Газ до пальника подають по газопроводу 12. Установку постачають повітрям від вентилятора 11. Співвідношення газу і повітря, що надходять у пальник, підтримують постійним за допомогою регулятора співвідношення 10.

7.ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ І ПРОТИПОЖЕЖНИЙ ЗАХИСТ

У ливарних цехах, де мається у великій кількості рідкий метал, особливо гостро коштує питання про безпечну експлуатацію печей для плавки і витримки рідкого металу, а також його транспортування в ковшах і розливання.

При влученні рідкого металу на чи воду іншу рідину, чи на вологу поверхню відбувається миттєвий випар рідини і викид рідкого металу. Тому приямки плавильних печей і печей витримки повинні бути сухими, щоб при влученні в них рідкого металу не було його викидів. Транспортувальні ковші для рідкого металу повинні бути попередньо висушені і прожарені. Форми для заливання рідкого металу також попередньо просушують.

У конструкціях плавильних печей і міксерах є елементи, охолоджувані водою. Це індуктори, сводові кільця дугових електропечей, заслінки і т.д. Для охолодження цих елементів використовують спеціально підготовлену воду. При цьому практично не відбувається випадання накипи.

Для нормальної роботи водоохолоджувальних елементів необхідно постійне надходження і злив води з температурою, яка не перевищує 50-60ºС. Контроль за надходженням і температурою зливу води здійснюють за допомогою автоматики чи вручну. Печі і сушарки обігрівають електроенергією чи газом.

Найбільшу небезпеку представляють печі і сушарки з газовим обігрівом і печі з захисною атмосферою, що містить СО, Н2 і СН4.

ВИМОГИ ДО ГАЗОВОГО ОБЛАДНАННЯ І ПЕЧЕЙ

Природний газ і продукти його неповного горіння отрутні й у суміші з повітрям утворять гарячу і вибухонебезпечну суміш. Подібним чином поводяться й інші пальні гази. Газове паливо, продукти неповного горіння і контрольовані атмосфери часто не мають запаху, кольори і здатні проникати через дрібні нещільності і навіть через фільтри протигазів. У стані розглянутих газів можуть бути оксиди вуглецю, сірчисті з'єднання, метан, ацетилен, этан, этилен, аміак і т.д. Ці гази мають отруйні властивості.

Ці особливості газів палива обумовлюють правила техніки безпеки при роботі на устаткуванні з газовим обігрівом.

Газопроводи дозволяється кріпити до каркасів печей на чи кронштейнах на підвісках з хомутами. Приварювати хомути і кронштейни до газопроводів не дозволяється.

Не допускається прокладка газопроводів у тих місцях, де вони можуть омиватися гарячими продуктами горіння чи стикатися з розплавленим металом. При рівнобіжній прокладці газопроводів і електропроводів чи кабелів відстань між ними повинно бути не менш 250 мм, а в місцях перетинань - не менш-100 мм.

Перетинання газопроводами вентиляційних шахт, повітроводів і т.п. не допускається.

На печах повинні бути встановлені прилади для виміру тиску газу в пальників; тиск повітря в пальників; розрідження в пічному просторі димовіводячому борові. Це дає можливість контролювати процес спалювання газу. При падінні тиску газу чи повітря вище припустимої межі пальник необхідно погасити щоб уникнути її загасання.

Регулярний відвід продуктів горіння газу - необхідна умова протікання процесу згоряння газу. При зникненні розрідження в пічному просторі чи в димовідводячих боровах процес згоряння газу порушується з можливим загасанням пальника й утворенням вибухонебезпечної газоповітряної суміші в просторі печі.

На печах варто встановлювати пальники, яки пройшли державні іспити і виготовлені підприємствами, яки мають на те право. Державні іспити передбачають перевірку основних показників: продуктивності, оптимального тиску газу і повітря, коефіцієнта інжекції, меж регулювання, повноти горіння газу.

При роботі пальників на дуттевому повітрі забезпечується автоматичне припинення подачі газу у випадку падіння тиску дуттевого повітря нижче припустимої межі. Подача газу припиняється як при падінні, так і при підвищенні його тиску вище норми, у противному випадку пальник чи ряд пальників можуть згаснути і газоповітряна суміш заповнить пічний простір, що може привести до вибуху.

При установці пальників необхідно, щоб відстань від виступаючих частин пальників чи арматури до стін інших частин будинку чи обладнання була не менш 1 м.

У залежності від конструкції на печах можуть бути установлені вибухові клапани, яки розміщають таким чином, щоб при їхньому спрацьовуванні була забезпечена безпека обслуговування персоналу.

Труби з'єднують зварюванням. Різьбові і фланцеві з'єднання допускаються тільки в місцях установки пристроїв, яки відключаються, регуляторів тиску, контрольно-вимірювальних приладів і іншої арматури. Різьбові сполучення допускаються також при монтажі газопроводів низького тиску усередині будинку, Усі знову споруджені і капітально відремонтовані газопроводи випробують на міцність і щільність.

На кожен газовий грубний агрегат складають інструкцію з експлуатації і схему газопроводів агрегату з указівкою всього газового устаткування. Інструкції повинні бути вивішені в агрегатів. Перед пуском у роботу топки і грубний простір агрегатів провітрюють. Час провітрювання зазначений в інструкції в залежності від провітрюваного обсягу.

Перш ніж приступити до розжигу пальників, варто перевірити тиск газу в газопроводі перед піччю, а при подачі повітря від пристроїв — тиск повітря, наявність розрідження в грубному просторі і при необхідності відрегулювати його.

Запірний пристрій на газопроводі перед пальником можна відкривати тільки після піднесення до пальника запаленого запальника, смолоскипа чи іншого засобу. При запалюванні пальника до неї повинне подаватися мінімальна кількість повітря, що забезпечує повне згоряння газу і виключає відрив полум'я.

Вентилятора подачі повітря включаються до запалювання пальників. Якщо при чи запалюванні в процесі регулювання пальника відбувається відрив, чи проскакування загасання полум'я, то перед повторним запалюванням після усунення несправностей грубний простір необхідно знову провітрити.

Забороняється залишати без нагляду працюючі газові печі, а також експлуатувати їх при наявності несправностей і при відсутності тяги. У випадку припинення подачі газу необхідно негайно перекрити пристрій, що відключає, на введенні газопроводу в цех і в агрегатів.

При тривалій зупинці печей газопроводу повинні відключатися з установкою заглушки після запірного пристрою, а продувні свічі після відключення газопроводу повинні залишатися у відкритому положенні. Заглушки повинні мати виступаючі за межі фланців хвостовики.

При аваріях чи пожежі в цеху подача в цех газу повинна бути негайно припинена. Навантажувати газопроводи усякого роду вагами, а також використовувати їх як опорні конструкції заборонено. Забороняється також використовувати газопроводи як заземлення.

Вимоги до пристрою й установки електропечей. Всі апарати і прилади на печах варто мати у своєму розпорядженні такий образ, щоб було забезпечено безпечне обслуговування і щоб виникаючі в апаратах при їхній експлуатації чи іскри електричні дуги не могли заподіяти шкоди обслуговуючому персоналу, викликати коротке замикання чи замикання на землю. Від відкритих частин, що знаходяться під напругою, до огородження повинні бути забезпечені відстані: не менш 100 мм при сітках і 50 мм при суцільних знімних огородженнях.

Електричні апарати (пускачі, контактори і т.д.) і пірометричні прилади рекомендується встановлювати на роздільних щитах. Не допускається прокладка в одній трубі проводів пірометричних ланцюгів із проводами електроживлення.

Необхідно цілком виключити можливість випадкового дотику обслуговуючого персоналу до нагрівальних елементів, що знаходиться під напругою вище 36 В. З цією метою застосовують блокування, що відключають печі від мережі при відкриванні їхніх вікон.

Зазначені вимоги поширюються на печі, що працюють при напрузі до 1 кв. До печей, що працюють при напрузі вище 1 кв, пред'являються більш тверді вимоги, що обмовляються в правилах пристрою електроустановок. У печах із примусовою циркуляцією робочої атмосфери, у яких не виключається викид гарячого газу через відкритий проріз печі, повинна бути передбачена блокування, що відключає харчування електродвигунів грубних вентиляторів, що забезпечують циркуляцію грубної атмосфери перед відкриттям чи заслінки кришки.

У печах з механізованим підйомом і опусканням заслінок повинна бути виключена можливість мимовільного опускання заслінок при чи відключенні поломці механізму. Пристрою, що створюють полум'яні завіси, а також продувні свічі й отвори печей повинні бути обладнані запальниками, що забезпечують запалення вихідних газів.

Електроопір між електронагрівниками і корпусом холодної печі з просушеної футерівкою повинно бути не менш 0,5 МОм.

Додаткові вимоги до індукційних печей: Електроопір ізоляції між індуктором і корпусом печі повинне бути не менш значення, отриманого з розрахунку 1 кому на 1 В номінальної напруги індуктора. Опір ізоляції між окремими частинами кожуха печі, а також між усіма стяжними болтами і кожухом повинне бути не менш 0,5 МОм.

Протипожежні заходи.Правила пожежної безпеки при роботі з газовими й електричними печами в кожнім конкретному випадку передбачають порядок проведення робіт, що виключає виникнення пожежі. Найбільшу небезпеку в пожежному відношенні представляють газові печі. Дуже небезпечні виплески олії з гартівних баків, що приводять до того, що олія, яка розлилася, має високу температуру, загоряється на великій площі.

Протипожежні заходи в основному зводяться до профілактичних мір: підтримка в справному стані газопроводів і газового устаткування, системи мастилопроводів і гартівних баків, системи гідроприводу, що виключає текти олії в гідроциліндрах і трубопроводах; підтримка в порядку систем електронагріву, запобігання виплесків і витоків рідкого металу і шлаку і т.д.

У цехах підприємства повинні бути встановлені протипожежні посади, де повинна знаходитися протипожежний інвентар (сокири, лопати, багри, цебра) і засобу гасіння пожежі (вогнегасники, шухляди із сухим піском).