Typy a konstrukce nepřímých elektrických odporových pecí

Způsoby nakládání a vykládání zahřátých výrobků, stejně jako způsoby jejich pohybu elektrické odporové pece do značné míry určují jak jejich konstrukční, tak provozní vlastnosti. Na Obr. 1 ukazuje hlavní typy elektrických odporových pecí, jak přerušované (článkové), tak kontinuální (metodické), ilustrující vývoj způsobů jejich mechanizace.

Číslo I označuje typy vsázkových pecí, ve kterých výrobek během procesu ohřevu stojí a pouze nakládání a vyjímání je mechanizováno.

Index 1 se týká komorové pece s bočními dvířky, kterými se obvykle ručně vkládají drobné předměty do komory. Jedná se o univerzální pec bez mechanizace.

Index 2 — šachtová pec s otevíracím víkem. Zde se nakládání a vykládání výrobků provádí horním otvorem pece a lze je tedy mechanizovat pomocí dílenského jeřábu nebo kladkostroje umístěného nad pecí.Zvedání a zasouvání krytu do strany lze provádět ručně (pákou) nebo pomocí jeřábu či kladkostroje nebo nakonec pomocí speciálního hydraulického nebo elektromechanického mechanismu.

Index 3 odpovídá zvonové peci. Jeho stavebnice obsahuje několik lemovaných stojanů, na které lze pomocí jeřábu nainstalovat zvonek (zvonek) s topidly. Nakládání a vykládání se provádí pomocí mostového jeřábu s odstraněným uzávěrem (instalovaným na jiném stojanu). Přesouvání kapoty z jednoho stojanu na druhý se také provádí pomocí okraje mostu.

Index 4 – podvozková komorová pec. Tyto pece jsou určeny k ohřevu velkých kusů, které nelze ručně vložit. Samotná komora pece stojí na sloupech (nebo základech) a jejím dnem je vyložený vozík, který se pomocí navijáku nebo na něm umístěného pohonu (samohybem) může pohybovat po kolejnicích zpod pece. Nakládka a vykládka vozíku se provádí mostovým jeřábem.

Index 5 označuje pec výtahu. Komora pece stojí na vysokých sloupech, její dno lze zvedat do pece nebo spouštět břemenem pomocí hydraulického zdvihu. Ve spodní poloze se spodek pece stává jejími válečky na kolejnicích a lze je nakládat a vykládat zpod pece v dílně pod mostovým jeřábem. Konstrukce pecí 2, 3 a 5 mohou být utěsněny a provozovány ve speciální atmosféře nebo vakuu.

Rýže. 1. Hlavní typy sedlových a vsázkových pecí

V číslech II a III jsou označeny průběžné pece, ve kterých se ohřáté výrobky pohybují z jednoho konce pece na druhý, a jejich číslo II jsou označeny pece, ve kterých se pohyb výrobků provádí periodicky, v kopcích a obr. III označuje pece, ve kterých tento pohyb probíhá nepřetržitě.

Index 6 – tunelová pec, ve které jsou výrobky umístěny na stohovaných vozících, procházejí tunelovou pecí. Po určité době se všechny vozíky posunou na délku rovnající se délce jednoho vozíku, z nichž jeden opustí vykládací pec, zatímco z opačného konce pece vjede do její komory další naložený vozík.

Index 7 ukazuje vytlačovací pec Na nakládacím stole (vpravo) je namontována tepelně odolná paleta produktů. Dvířka na koncích pece se periodicky otevírají a posunovač (hydraulický nebo elektromechanický) tlačí paletu do pece, čímž nutí k pohybu celé řady palet umístěných v peci na žáruvzdorných kolejnicích topeniště. V tomto případě se z trouby vysune úplně levý plech, načež se dvířka zavřou.

Index 8 označuje pec pro pěší topeniště. Na dně pece jsou podle její délky instalovány žáruvzdorné nosníky, které pomocí pohonu dostávají vratný pohyb vpřed. V tomto případě se trámy před pohybem z nakládacího konce pece zvednou z drážek na dně, spodní části pece a posunou je podél pece. Než se zpětný pohyb nosníku spustí do drážek dna, výrobky sedí na dně a nepodílejí se na zpětném pohybu nosníků. Tímto způsobem se produkty periodicky v krocích pohybují pecí od nakládacího konce k vykládacímu konci.

Index 9 pro dopravní pec.V komoře pece je na dvou hřídelích natažen řetězový dopravník, jehož pletivo je tvořeno tkanou sítí nebo lisovanými či litými řetězovými články. Jak se hnací hřídel (na výtlačné straně) otáčí, dopravník se hladce pohybuje a nese s sebou produkty naložené na nakládacím (pravém) konci pece. Konstrukce dopravníku může být velmi odlišná.

Index 10 se týká rotační pece. Šnek je umístěn v komoře pece - žáruvzdorný buben s Archimedovou spirálou. Jak se buben otáčí, produkty se valí do bubnu a postupně se pohybují od jeho nakládacího konce k jeho vyprazdňovacímu konci.

Index 11 ukazuje pulzující pec s pecí. Na dně komory je pec na válečkových žáruvzdorných topeništích v podobě žlabu, na kterém je uspořádán topný konec pece (vpravo) s vyhřívanými díly. Pomocí excentrického pohonu dostává pod vratný pohyb a jeho zpětný pohyb (směrem k zatížení) je plynulý a směrem k vyložení je prudký, působením pružiny s rázem na tlumiče. Z tohoto důvodu výrobky při zpětném pohybu sledují stejnou dráhu jako níže, zatímco při pohybu vpřed se pohybem nárazu posouvají dopředu vzhledem k ohništi. Výsledkem je, že produkty jsou postupně přesouvány impulsy od vsázkového konce pece k vypouštění.

Index 12 označuje pec s válečkovými stoly. Žáruvzdorné válečky jsou namontovány ve spodní části komory, pomalu se otáčejí proti směru hodinových ručiček. Z tohoto důvodu je produkt umístěný na válcích vpravo (na rozdíl od předchozích tří typů pecí je tato pec určena pro ohřev velkých výrobků) postupně dopravován po peci na její výstupní konec.

Index 13 se týká rotační pece. Je to v podstatě dopravníková pec navinutá na prstenci. Kruhová rotační nístěj způsobí, že výrobek umístěný na ní přes nakládací dvířka (v boční stěně neznázorněné na obrázku) dokončí celý kruh v peci k vykládacím dvířkům umístěným vedle vkládacích dvířek.

Index 14 pro tažnou pec používanou pro ohřev drátů nebo pásů. Na koncích pece jsou bubny s drátem nebo páskou nataženou mezi nimi. Jak se cívky otáčejí z jedné z nich, páska (nebo drát) se navíjí a omotává kolem druhé.

Konstrukce nízkoteplotních pecí

Nízkoteplotní pece nemohou být vysoce účinné, protože koeficienty přenosu tepla přirozenou konvekcí jsou nízké. Proces lze zlepšit zavedením umělé cirkulace instalací sacího ventilátoru na střechu pece nebo skříně, a aby se snížila spotřeba tepla na ohřev vzduchu, může být uspořádán kruhově. V tomto případě ventilátor nasává vzduch v horní části pece, pohání jej po bočním tepelně izolovaném kanálu a vyfukuje jej ve spodní části pece.

Pokud je potřeba výrobky vysušit a odstranit tak odpařenou vlhkost z vyhřívaných částí, pak je organizována smíšená cirkulace, při které je část vzduchu nasávána ventilátorem ze skříně a část z místnosti (obr. 2). Maximální teplota ohřevu produktů v tomto typu pecí a sušiček obvykle nepřesahuje 200 – 300 °C.

Rýže. 2. Pec s přirozeným oběhem: 1 — topná tělesa, 2 — vnější rám, 3 — vnitřní rám, 4 — tepelná izolace, 5 — police na díly, 6 — klapka pro regulaci vzduchu.

Konstrukce pece s uzavřenou smyčkou pro ohřev malých kovových výrobků ve vrstvě nebo dlouhých výrobcích je znázorněna na Obr. 3.

Rýže. 3. Komorové pece s nuceným oběhem atmosféry a elektrickým ohřívačem

Jedná se o šachtovou pec pro zušlechťování ocelových výrobků, do které se vkládají koše ze žáruvzdorného materiálu s mřížkovým nebo děrovaným dnem a plní se ohřívanými výrobky.

Topidla jsou umístěna na boku trouby, kolem koše, ale jsou od něj oddělena žáruvzdornou clonou, aby nedocházelo k přímému sálání a s tím spojenému přehřívání produktů přiléhajících ke stěnám koše. Ve spodní části je trouba vybavena ventilátorem, který žene ohřátý vzduch skrz koše. Tento vzduch je pak radiálně vychylován do prstencového prostoru mezi košem a stěnami pece a je ohříván, čímž se omývá topná tělesa.

Na Obr. 4 ukazuje pec na sušení svařovacích elektrod při teplotě 400 °C. Výkon pece 210 kW, elektrody jsou umístěny na vozících, rámech a pomocí hydraulického tlačníku a stahováku jsou vedeny pecí. Pec má vnitřní ventilátor 6 a také externí ventilátory 10.

Topidla jsou umístěna na bočních stěnách pece. V této peci jsou tedy proudy vzduchu směrovány kolmo k linii pohybu produktů. Takové pece mohou být postaveny vícezónové.

Rýže. 4. Elektrická vysouvací sušicí pec: 1 — posunovač, 2 — vozík, 3 — stůl, 4 — rámy pro umístění elektrod, 5 — topná komora, 6 — ventilátor pece, 7 — vzduchové potrubí, 8 — bagr, 9 — hydraulický zdvih dveří pohon, 10 — externí ventilátor

Konstrukce pecí pro střední teplotu

Středoteplotní pece pro tepelné zpracování jsou extrémně rozmanité. Nejjednodušší a zároveň univerzální pecí je pec komorová (obr. 5). Skládá se z obdélníkové komory s ohnivzdornou výstelkou a tepelnou izolací, zastřešené stříškou a uložené v kovovém plášti.

Pec se nakládá a vykládá otvorem v přední stěně, krytý dvířky. Topidla jsou umístěna v topeništi a na bočních stěnách pece, méně často na střeše. U velmi velkých pecí jsou topná tělesa umístěna jak na zadní straně trouby, tak na dvířkách, aby bylo zajištěno rovnoměrnější rozložení teploty v komoře trouby. Spodní ohřívače jsou obvykle pokryty žáruvzdornými deskami, na které jsou umístěny ohřívané výrobky.

Dveře komorových pecí jsou zpravidla vyrobeny zvedací, v malých pecích s ručním nebo nožním pohonem (s nožním pohonem zůstává ruka pracovníka volná), ve větších - s elektromechanickými. Ve druhém případě jsou v horní a dolní poloze vrat instalovány koncové spínače, které v koncových polohách vypínají elektromotor.

Rýže. 5. Komorová elektrická pec s kovovými topnými tělesy a plamenovou clonou: 1 — dvířka, 2 — zdvihací mechanismus dvířek, 3 — výstup z ohřívače, 4 — plášť, 5 — obložení, 6 — boční ohřívače, 7 — střešní ohřívače, 8 — ohniště, 9 — topidla, 10 — zařízení plamenové clony.

Komorové pece na vozících slouží k žíhání nebo jinému tepelnému zpracování rozměrných dílů, které nelze ručně vložit do pece.Jsou komorové bez dna a zpravidla bez přední stěny stojící na sloupech (obr.6) a vozík na válečcích, na kterých je namontováno topeniště a přední stěna pece, pohybující se po kolejnicích pomocí elektrického pohonu nebo elektromechanického navijáku. Vozík vyjede zpod pece, díly se na něj naloží jeřábem, poté se přesune pod komoru a pec se zapne na ohřev.

Rýže. 6. Komorová pec s podvozkovým topeništěm: 1 — topidla, 2 — žáruvzdorné zdivo, 3 — tepelná izolace, 4 — termočlánek, 5 — zásuvka, 6 — dvířka, 7 — klec

Po skončení cyklu žíhání vozík opět opustí pec a je vyložen. Ohřívače pece jsou obvykle umístěny na bocích, zadní a přední stěně a v ohništi a někdy také k zajištění rovnoměrnějšího vytápění podél klenby. Ohřívače spodní a přední stěny jsou napájeny flexibilními kabely nebo nožovými kontakty. Takové pece jsou ekonomické pouze s velkou vsázkou, dosahující kapacity 100 tun a více a výkonu 3000 — 5000 kW.

Druhou obecnou skupinou vsázkových pecí jsou šachtové pece. Vyrábějí se ve formě kulatých, čtvercových nebo obdélníkových šachet, nahoře otevřených a zakrytých víkem (obr. 7).

Rýže. 7. Šachtová elektrická pec: 1 — ohřívače, 2 — žáruvzdorné zdivo, 3 — tepelná izolace, 4 — kryt pece, 5 — výstup ohřívače, 6 — termočlánek.

Ohřívače v šachtových pecích se obvykle instalují na boční stěny (zřídka se instalují spodní ohřívače, spíše v plochých pravoúhlých pecích). Někdy v kulatých pecích určených k ohřevu duté válcové vsázky (svazky drátů, role cínu) je navíc podél osy umístěn vertikální ústřední ohřívač. Speciální žáruvzdorná vodítka chrání topná tělesa před poškozením, když jsou předměty vkládány do trouby nebo vyjímány z trouby nebo košů s předměty.

Šachtové pece se někdy vyrábějí velmi hluboké pro tepelné zpracování šachet a potrubí (hloubka 10 m nebo více) s několika tepelnými zónami pro zajištění rovnoměrného ohřevu po celé výšce. Současně je dávka trubek shromažďována mimo pec, upevněna ve speciálním zavěšení a spuštěna do pece pomocí jeřábu.

Tyto pece jsou méně flexibilní než pece komorové, ale v některých případech mají významné výhody. Nakládání a vykládání těžkých výrobků do pece lze snadno provést běžným mostovým jeřábem v dílně, nebo pokud není k dispozici, tak kladkostrojem nebo špalíkem. Zabírají méně místa, protože jsou obvykle zakopány v zemi, aby se usnadnila údržba. Snadno se těsní a snižují tak oxidaci produktu vytvořením pískového, olejového nebo vodního těsnění pro víko.

Vzhledem k větší kompaktnosti a lepšímu utěsnění poklopů oproti dvířkům jsou ztráty u těchto pecí menší než u komorových a dosahují 15 až 25 % jmenovitého výkonu.

Konstrukce metodických pecí se liší především v závislosti na použití toho či onoho mechanismu pro pohyb ohřátých výrobků uvnitř pece. Dopravníkové pece tedy mají dopravník — nekonečnou síť napnutou mezi dvěma hřídeli, z nichž jedna je vedena a poháněna k otáčení speciálním motorem. Díly jsou na dopravník pokládány ručně nebo pomocí speciálního podavače a posouvány po něm z nakládacího konce pece na vykládací konec.

Rýže. 8. Elektrická dopravníková kalící pec

Dopravní pás je vyroben z pletené nichromové sítě (pro nejlehčí části) nebo z lisovaných desek a tyčí, které je spojují, a pro těžké díly - z lisovaných nebo litých řetězových článků. V druhém případě je hnací hřídel dopravníku ozubená a hraje roli ozubených kol, jejichž zuby přicházejí mezi články řetězu.

Dopravník lze umístit v komoře pece jako celek spolu se dvěma hřídeli, přičemž se neustále ohřívá a tím se ukládá teplo v něm naakumulované.

Nevýhody tohoto provedení jsou: velmi obtížné provozní podmínky dvou dopravníkových hřídelí ve vysokoteplotní zóně, obtížnost jejich opravy (nízká dostupnost) a nepohodlné nakládání dílů na horký povrch dopravníku. ta musí šachty ochlazovat vodou, což vede k poměrně značným tepelným ztrátám, proto jsou konce dopravníku a jeho spodní větev často odstraněny z vyzdívky. Přirozeně se v tomto případě dopravník přibližuje k vsázkovému konci pece ochlazené, a proto jím nahromaděné teplo mizí. Tyto tepelné ztráty jsou větší než u chladicí vody v uzavřených dopravníkových pecích.

Ohřívače v dopravníkové peci jsou umístěny většinou na střeše a v topeništi, pod horní větví dopravníku, méně často na bočních stěnách komory. Dopravníkové pece se používají k ohřevu pouze relativně malých dílů do 900 °C, protože při vyšší teplotě se stává provoz mechanicky zatěžovaných částí dopravníku nespolehlivý.

Zvláštní skupinu tvoří tzv. protahovací pece, které se používají k ohřevu drátů nebo pásů z oceli a barevných kovů.Jsou to komora s topnými tělesy, kterými prochází pás nebo svazek drátů vysokou rychlostí (až 0,5 m/s) (obr. devět). V napínacích pecích je dosaženo velmi rovnoměrného ohřevu a vady tepelného zpracování mohou být sníženy na nulu.

Rýže. 9. Napínací pásová pec: 1 — vyhřívaný pás, 2 — ohřívače pece, 3 — opěrné válce.

Konstrukce vysokoteplotních pecí

Nejběžnější je skupina pecí s karburundovými ohřívači. Karborundové ohřívače mohou pracovat až do 1450 °C, proto pece s karborundovými ohřívači pokrývají rozsah 1200 — 1400 °C. Liší se od středoteplotních pecí silnější vyzdívkou skládající se alespoň ze tří vrstev.

Protože se odpor tyčí během ohřevu výrazně mění a navíc, aby nedošlo k jejich poškození, je vyžadován relativně pomalý ohřev na 850 °C při sníženém napětí, pak jsou vysokoteplotní pece s karburundovými ohřívači dodávány s regulačními transformátory, které umožňují změnu napájecí napětí po malých krocích alespoň v poměru 2:1.

To je také nutné, protože během provozu tyče stárnou, čímž se zvyšuje jejich odpor, v důsledku čehož je nutné zvýšit napětí, které je do ní přiváděno, aby se zachoval předchozí výkon pece.

Z důvodu stárnutí, ke kterému u jednotlivých tyčí dochází s různou intenzitou, se nedoporučuje zapojovat je do série z důvodu možných rozdílných změn jejich odporu při ohřevu.Na druhou stranu, pokud jedna z paralelně zapojených tyčí selže, nelze ji vyměnit za novou, protože odpor ostatních tyčí se již zvýšil, je nutné je všechny vyměnit za nové, nebo vzít ze starých , již fungující tyče, každá s odolností vhodnou pro tyto podmínky.

Rýže. 10. Komorová vysokoteplotní pec. Spodní komora s kovovými topnými tělesy se používá pro ohřev, horní pro vysokou teplotu s topnými tělesy z karbidu křemíku.