Проектирование электрической схемы управления и выбор оборудования печи сопротивления типа СНО-6.12.4 / 10 И2

3

ВВЕДЕНИЕ

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, 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 печи и устройства для термообработки изделий из металлов, нагрева материалов под пластическую деформацию, сушки изделий и т.д. По способу преобразования электрической энергии в тепловую различают, в частности, печи и устройства сопротивления, дуговые печи, индукционные печи и устройства.   

В электропечах и электротермических установках сопротивления используется выделение тепла электрическим током при прохождении его через твёрдые и жидкие тела. Электропечи этого вида преимущественно выполняются как печи косвенного нагрева. Превращение электроэнергии в тепло в них происходит в твёрдых нагревательных элементах, от которых тепло путём излучения, конвекции и теплопроводности передаётся нагреваемому телу, либо в жидком теплоносителе – расплавленной соли, в которую погружается нагреваемое тело, и тепло передаётся ему путём конвекции и теплопроводности. Печи сопротивления – самый распространённый и многообразный вид электропечей.         

Плавильные печи сопротивления применяют преимущественно при производстве литья из легкоплавких  металлов и сплавов. Электротермические устройства сопротивления работают по принципу прямого нагрева: подлежащее нагреву тело непосредственно служит проводником тела и в нём выделяется тепло. 

4

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1.1  Конструкции и технические данные печи сопротивления

типа СНО-6.12.4/10-И2

На конструкцию печей сопротивления существенно влияют характер работы и особенности загрузки и выгрузки нагреваемых материалов, а также температурные условия, наличие или отсутствие искусственной атмосферы в рабочем пространстве печи.

По способу загрузки и характеру работы во времени различают печи периодического (садочные) и непрерывного (методические) действия. В печи периодического действия после загрузки нагреваемое тело не изменяет своего положения в течение всего времени тепловой обработки, т. е. до момента выгрузки. В печи непрерывного действия нагреваемые изделия загружаются с одного конца печи, постепенно перемещается по её длине, прогреваясь до заданной температуры, и выдаётся с другого конца печи. Такие печи используются, в частности, в автоматических технологических линиях.

Плавильные печи сопротивления для легкоплавких металлов (олово, цинк и т. п.) представляют собой стальную литую или сварную ванну либо котелок, помещённый в футеровку. Нагревательные элементы обычно укладываются в футеровке. В некоторых случаях трубчатые нагревательные элементы опускаются непосредственно в ванную. Крупные печи снабжают механизмом наклона для разлива металла.

По рабочей температуре печи сопротивления разделяют на низкотемпературные (до 600…700°С), среднетемпературные (от 600…700 до 1200…1250°С) и высокотемпературные (от 1250 до 2500°С). Температурные условия также накладывают отпечаток на конструкцию печи, нагревательных элементов, вспомогательных механизмов и на применяемые для них материалы.

Для электропечей сопротивления нагреватели изготовляются из жаропрочных материалов, стойких к окислению кислородом воздуха при высоких температурах, с высоким удельным электросопротивлением и малым температурным коэффициентом электросопротивления. Они не должны обладать заметным старением, т. е. изменением электрических свойств во времени.

5

Наибольшее распространение получили проволочные и ленточные нагреватели из хромоникелевых и хромоалюминиевых сплавов, изготовляемые в виде секций. Проволочные нагреватели выполняют зигзагообразными и спиральными, ленточные – зигзагообразными. Проволочные зигзагообразные нагреватели навешивают на стенках и своде печи на жаропрочных крючках, подовые нагреватели укладывают свободно фасонные кирпичи. Спиральные нагреватели в низкотемпературных печах подвешивают на фасонных керамических втулках, на керамических трубках или на полочках футеровки. В среднетемпературных печах спиральные нагреватели укладывают также в пазах футеровки. Ленточные нагреватели крепят на стенках и своде обычно на специальных керамических крючках; на поду их укладывают на керамических опорах.       

1.2 Технические данные печи сопротивления типа СНО-6.12.4/10-И2

Технические данные печи сопротивления СНО-6.12.4/10-И2 приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 – Технические данные   

6

2  РАСЧЁТНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Предварительное размещение нагревателей

1. Предполагаем, что нагреватели будут находиться на боковых стенках и в поду печи.

Площадь боковых стенок найдём по формуле 2.1 с. 2, (6)

     2Fст = 2а · h                    (2.1)

где а – длина рабочего пространства, м

h – высота рабочего пространства, м

2Fст = 2 · 2,8 · 2,4 = 13,44 м

Площадь пода

    Fпод = а · в                    (2.2)

где в – ширина рабочего пространства, м

Fпод = 2,8 · 1,8 = 5,04 м

2. Произведём распределение мощности между боковыми стенками и подом

     рст = Рн / (Fст + 0,7 · Fпод)                    (2.3)         

где Рн – номинальная мощность печи, кВт

рст = 58 / (13,44 + 0,7 · 5,04) = 3,4 кВт / м

остальная мощность разместиться по поду

       Рпод = Рн – рст · Fст = 116 – 3,4 · 13,44 = 70 кВт                   (2.4) 

7

2.2 Выбор материала нагревателя

Выбираем материал нагревателя по рст и t = 970°С определим