Тигельная печь

Печь для плавки и удерживания температуры, в которой расплавленный или горячий металл или сплав помещают в тигель.

В зависимости от рабочей температуры и типа металла, который должен быть расплавлен и поддерживается горячим, тигли используются следующие:
• графитовые тигли (дополнительное покрытие для остекления и содержащие глину)
• тигли карбида кремния (тигли кремния)
• тигли из чугуна, специальные литые железа, литой стали или листовой стали (особенно для магния и цинковых сплавов)

Тигельные печи классифицируются по их типу конструкции и способу нагрева:
• Мобильные и стационарные тигли
Последние являются неотъемлемой частью печи и преимущественно используются в индукционных печах с тиглем (с индукционной плавильной печью). Эти печи разогреваются, наклоняя всю печь.
• Тигельные печи, работающие с помощью сопротивления тепла или топлива
В этом случае тигель представляет собой отдельный блок и вставляется в печь. При необходимости он может быть заменен. Топливные нагретые тиглевые печи сжигаются с использованием газа или масла. Тогда, как газовое обжигание является предпочтительным в настоящее время.
• Наклонные и неподвижные тиглевые печи
Нагревательные печи с термическим нагревом или топливные тепловые печи разработаны таким образом, что плавильный тигель остается в печи, и расплавленный металл опорожняется путем опрокидывания всей печи, либо путем удаления материала с помощью заливочного ковша, например, в слитках или литье под давлением.

На рисунку схематично показано газовую или масляную тигельную печь.

Тигель (1) поддерживается цилиндрическим огнеупорным основанием (6). Отверстие в нижней части печи (5) обеспечивает возможность постукивания печи в случае разрыва тигля и заливки расплавленного металла, например, в яму для аварийного накопления.

Газовая или масляная горелка прикреплена со стороны оболочки печи вместе с нагнетателем (4). Отсек для обжига (3) облицован огнеупорным материалом (2) и обычно закрыт кверху с помощью поворотной крышки (10). Поворотная крышка также приводит к экономии энергии во время операции удержания и минимизации потерь на рассеивание головки через поверхность расплавленной ванны.

Газовые дымоходы, циркулирующие в тигле, выпускаются в атмосферу или к стопу (8) через выхлопной канал сбоку (также называемый дымоходом (7)), так что только минимальное количество опасных веществ на рабочем месте обеспечено.

Горелки с выхлопными газами, выходящими через кромку тигля, редко используются сегодня. В этих печах дымовые газы выходят через капот над тиглем. При таком механизме существует риск того, что дымовые газы соприкасаются с расплавом, что может отрицательно повлиять на качество расплава и, кроме того, загрязнение на рабочем месте намного больше.

Удаление расплава из печи обычно происходит при транспортировке или наливном ковше. Наклонные печи могут использоваться, как для плавки готовых металлов, так и для предварительного плавления. Однако их основная область применения в литейных цехах для литья цветных металлов.

Фиксированные тиглёвые печи, используемые в качестве плавильного устройства в литейных цехах из алюминиевого литья, обычно имеют ёмкость до 1000 кг, имеются наклонные печи с производительностью до 1500 кг. Для тяжёлых металлов имеются также печи с ещё большей производительностью. Выход плавления составляет 250 кг с электрическим нагревом и приблизительно 400 кг с моделями нагрева топлива.

Фиксированные, не наклоняемые тигель-печи зачастую используются в качестве удерживающих и выпекающих печей в литейных цехах литья и литья под давлением. Хотя они также подходят для плавления холодного материала, но их следует использовать исключительно в качестве удерживающих печей, поскольку это единственный способ предотвратить температурные колебания при непрерывной работе.

В частности, при слитке и литье под давлением чрезвычайно важно поддерживать температуру литья и выдержки расплава на постоянном уровне. Последующее добавление металлов холодного заряда в готовый к действию горячий расплав в любом случае приведёт к падению температуры, что может оказать пагубное влияние на литье.

Следовательно, удерживающие печи обычно загружаются предварительно расплавленным металлом и оснащены автоматическим контролем температуры. Отдельно расположенные наклонные тигель-печи, оснащенные рекуператорной горелкой. Лучше всего они подходят для предварительного плавления.

Рекуперативный предварительный нагрев воздуха для горения обеспечивает большую экономию топлива в диапазоне от 25 до 38% в отличие от систем горелки холодного воздуха. Печи такого типа также используются для предварительного плавления больших количеств металла.

Потребление энергии

При сжигании топлива потребление энергии на тонну плавильного материала зависит не только от конструкции печи и размеров тиглей. Точная настройка тигля на размер печного отсека, правильные настройки горелки и условия старения тигля также играют важную роль. С холодными горелками, ок. От 130 до 150 м3 газа требуется для плавки 1 т алюминия до температуры 720 С, в зависимости от размера тигля. Для плавки тиглевых тиглей с энергией около 400 кВт / ч требуется для таяния того же количества того же материала. На фиг.5 показана тиллизированная тигельная печь, включая наклонную раму и гидравлический узел, обдуваемые электрическим сопротивлением. Термоэлемент (на рис. 5 он может быть виден в верхнем правом углу) для измерения температуры в расплаве и контроля за ее температурой оснащен защитной трубкой из графита внутри ванны. Эта конструкция также распространена в топках с топливом.

Время плавления

Для практического плавления время, необходимое для плавки полного заряда тигля, также очень важно в дополнение к значениям потребления энергии при непрерывном плавлении.

Например, время плавления в газовом тигле объёмом 350 кг, который предварительно нагревается и заполняется (при этом 20% расплавленного металла ─ это жидкий каблук), составляет 85 минут.
С тиглем 800 кг время плавления составляет 130 минут, что незначительно больше, чем для небольшого количества. Если используется холодный тигель, то время, необходимое для плавки, может увеличиться на 50%. Печи, работающие на электросварке, требуют удвоенного времени плавления по сравнению с газовыми печами.

Преимущества и недостатки тигельных печей

Преимущества, обеспечиваемые тигельными печами, включают простоту эксплуатации и обслуживания, низкие инвестиционные затраты. Благодаря концепции эксплуатации, основанной на этих типах печей, литейный цех также способен расплавлять небольшие партии различных сплавов. Практически нет ограничений по типу сплава. Раствор можно обрабатывать непосредственно в тигле, и сплав можно быстро и легко заменить при необходимости.

Однако для больших объёмов производства применение тигельных печей уже неэффективно. Основными причинами этого являются относительно высокое удельное потребление энергии, ручное управление.

Ручная зарядка вызывает очень высокие эксплуатационные расходы. Кроме того, для последующей зарядки необходимо использовать только полностью сухой металл, поскольку влажный материал заряда вызывает выброс металла, что приводит к большим рискам для персонала.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *