Электрические тигельные печи сопротивления предназначены для плавки, выдержки (раздачи) латуней, алюминиевых, магниевых, цинковых и других сплавов при производстве цветного литья в относительно небольших объемах (емкость тигля печи обычно не превышает 1800 кг по Al). Производятся 2-х типов: стационарные и поворотные.
Принцип действия электрических печей сопротивления базируется на способности материала (проводника), через который пропускают электрический ток, сопротивляться его прохождению, в результате чего в проводнике выделяется тепло, которое по закону Джоуля-Ленца описывается уравнением:
Q=0,24·I2·R·τ дж (кал)
где:
I — сила тока;
R — сопротивление проводника;
τ — время прохождения тока.
Разогрев тигля печи обычно ведут косвенным методом нагрева, при котором электрическая энергия преобразуется в тепловую, за счет прохождения электрического тока через металлические или неметаллические нагревательные элементы электросопротивления, расположенные вокруг тигля печи, которые нагреваясь до высоких температур, в свою очередь, отдают теплоизлучением накопленную тепловую энергию, нагревая тигель печи.
Рис. 1: Стационарная электрическая тигельная печь сопротивления типа САТ
С середины минувшего столетия в Украине нашли широкое применение электрические печи сопротивления типа САТ стационарные (рис. 1) и поворотные (рис. 2), технические характеристики которых приведены в Табл. 1.
Корпус печи САТ (рис. 1) выполнен из стального проката в виде цилиндрического кожуха 1, внутренняя часть которого выложена теплоизоляционным материалом 3 и футерована фасонным легковесным шамотным кирпичем 2. Нагрев чугунного тигля 6, установленного на литом чугунном кольце 5, производится нихромовыми нагревателями 4, которые уложены на полочках фасонных шамотных кирпичей и укреплены металлическими крючками. В донной части печи имеется отверстие 8 для аварийного слива расплава в случае прогорания тигля печи. Температура печи автоматически регулируется прибором управления с помощью хромель-алюмелевой термопары 7.
Печи сопротивления обладают рядом неоспоримых достоинств: низкий угар элементов; отсутствие печных газов; возможность получать высококачественные сплавы, с минимальной степенью загрязнения неметаллическими включениями; возможность проведения в них операций рафинирования, дегазации и модифицирования; высокий КПД; простота регулировки мощности и температуры расплава в печи; компактная конструкция; простота и удобство обслуживания.
Рис. 2: Поворотная электрическая тигельная печь сопротивления типа САТ
Таблица 1: Технические характеристики тигельных печей электросопротивления
Примечание: технологические параметры приведены исходя из плавки алюминиевых сплавов.
К недостаткам электрических тигельных печей сопротивления, которые ограничивают область их применения, следует отнести относительно низкую скорость плавления шихты и максимальную рабочую температуру эксплуатации. Ведущие мировые печестроители и, в том числе, отечественные компании за последнии годы добились заметных успехов в расширении технических возможностей печей сопротивления.
За счет использования нагревательных элементов из новых современных сплавов сопротивления; замены тяжелой огнеупорной футеровки на волоконные теплоизоляционные материалы; замены тяжелых и инерционных, с коротким сроком службы, чугунных и стальных тиглей на графито-шамотные или карбид-кремниевые тигли, удалось построить печи с максимальной температурой использования 1200°С и производительностью до 240 кг/ч (по алюминию).
