Печь с внутренними нагревателями

Изобретение относится к плавильным или раздаточным печам, связанным с переплавом металлов. Сущность: плавильная печь включает кирпичный корпус с внутренней плавильной полостью, внутри которой расположены нагреватели, которые проходят через кирпичную кладку наружу, где охлаждаются для создания условий кристаллизации расплава внутри кирпичной кладки, обеспечивая тем самым герметичность печи, при этом минимальная толщина кирпичной кладки определяется эмпирическим соотношением:

d_min=а+b(Т_п-Т_пл)/Т_пл+С[Т_н/(Т_пл-Т_н)]²,

где d_min - минимальная толщина стенки;

Т_п - температура металла внутри печи;

Т_пл - температура плавления металла;

Т_н - температура наружных торцов нагревателей;

а, b, с - эмпирические коэффициенты, равные 10, 25 и 2,2 см соответственно. Изобретение обеспечивает повышение производительности печи. 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к плавильным или раздаточным печам и может быть применено в различных отраслях промышленности, связанных с переплавом металлов. Конструктивно печь может работать от электроэнергии или от газообразного или жидкого топлива (газ, мазут и т.д.).

Известна печь [1] с внутренним расположением нагревателя, предназначенная для переплава металлов. Недостатком этой печи является то, что по мере накопления в печи металла изменяются ее электрические характеристики, поэтому печь требует постоянного удаления избытка переплавляемого металла.

Также известна печь [2] (прототип) с внутренними нагревателями, предназначенная для нагрева и перекачки расплавленного алюминия. Недостатком этой печи является необходимость наличия жидкого металла для ее запуска в работу и технические трудности герметизации нагревателей, полностью расположенных в расплаве.

Печь (чертеж) состоит из металлического каркаса (1), кирпичной кладки (2), образующей плавильную полость (3), через заднюю стенку кладки, внутрь печи проходят нагреватели (4), передними своими концами закрепленные в передней стенке. Кольцевая полость между кирпичной кладкой и нагревателем заполнена футеровкой (5), которая снаружи прижата кольцом (6).

К наружным торцам нагревателей подводится электропитание или устанавливаются отопительные горелки. Наружные торцы нагревателей имеют водяное или воздушное охлаждение.

Сверху печь закрывается крышкой (7), а спереди может иметь летку (8). При необходимости печь может иметь шарниры и наклоняться для слива металла.

Печь работает следующим образом: в плавильную полость печи загружается переплавляемый металл, подается вода для охлаждения наружных торцов нагревателей, включается электропитание или зажигаются отопительные горелки. Нагреватели разогреваются и передают тепло переплавляемому металлу. После расплавления металла и достижения необходимой температуры расплава металл выливается из печи.

В процессе разогрева между кирпичной кладкой, футеровкой и нагревателями неизбежно образуются трещины из-за разницы коэффициентов термического расширения, через которые возможно протекание расплавленного металла.

Для предотвращения протекания металла необходимо создать условия для его застывания в этих трещинах, что и достигается путем охлаждения внешних торцов нагревателей. Кроме перепада температуры для осуществления процесса застывания металла, также необходима достаточная толщина задней стенки, чтобы металл успел охладиться ниже температуры плавления. Толщина стенки, как показали эксперименты, зависит от температуры металла, температуры плавления металла, температуры наружных торцов нагревателей, практически не зависит от уровня металла в печи и его теплопроводности. Минимальная толщина стенки, при которой металл не протекает из печи, выражается следующей эмпирической формулой:

где d_min - минимальная толщина стенки;

Т_п - температура металла внутри печи;

Т_пл - температура плавления металла;

Т_н - температура наружных торцов нагревателей;

а, в, с - эмпирические коэффициенты, равные 10, 25 и 2,2 см соответственно.

Наиболее полные технические характеристики были получены на печи, построенной для переплава алюминиевого лома.

Печь с квадратным сечением 1390×1390 и высотой 1100 мм с толщиной стенок 345 мм и плавильной полостью 700×700×600 мм сложена из шамотного кирпича с двумя графитовыми нагревателями диаметром 150 мм. Спереди печь имеет летку, сверху закрывается теплоизоляционной крышкой. В качестве источника электропитания используется понижающий трансформатор ОСУ - 100 с рабочим напряжением 24 В, мощностью 100 кВА и тиристорной регулировкой мощности.

Масса загружаемого металла (алюминия) 500 кг.

Производительность печи при непрерывной работе составила 140-150 т в месяц, потребляемая мощность 70-80 кВт.

КПД печи - 80-85%.

Достоинства заявляемой конструкции следующие:

- дешевизна постройки и дальнейшей эксплуатации;

- отсутствие дорогостоящих комплектующих (тигли, нихром и пр.);

- высокий кпд;

- электрическая безопасность.

Источники информации

1. А.С. SU №741029 от 18.06.80. F 27 В 17/00.

2. А.С. SU №1116286 от 30.09.84. F 27 В 19/00.

Плавильная печь, включающая кирпичный корпус с внутренней плавильной полостью, внутри которой расположены нагреватели, отличающаяся тем, что нагреватели проходят через кирпичную кладку наружу, где охлаждаются для создания условий кристаллизации расплава внутри кирпичной кладки, обеспечивая тем самым герметичность печи, при этом минимальная толщина кирпичной кладки определяется эмпирическим соотношением

где d_min - минимальная толщина стенки;

Т_п - температура металла внутри печи;

Т_пл - температура плавления металла;

Т_н - температура наружных торцов нагревателей;

а, b, с - эмпирические коэффициенты, равные 10, 25 и 2,2 см соответственно.