Применение электропечей допускается только с разрешения энергоснабжающей организации.
Для повышения качества термообработки и уменьшения расхода энергии электрические печи необходимо оборудовать автоматическими регуляторами температуры, действующими от термопар, устанавливаемых в печах. Цепи пирометрии должны прокладываться отдельно от силовых цепей и цепей управления.
Автоматизация управления температурным режимом электропечей обеспечивает снижение удельных расходов электроэнергии за счет точного соответствия потребляемой мощности заданному температурному режиму. Экономия энергии за счет установки автоматических регуляторов температуры достигает 20—30%.
Технические характеристики наиболее распространенных электротермических печей и нагревательных установок приведены в табл. 4.38.
Нагрев электрических печей сопротивления происходит при пропускании тока через нагревательные элементы, изготовленные из специальных прецизионных высоколегированных сплавов с заданным электрическим сопротивлением, достаточной механической прочностью, устойчивых против окисления при высокой температуре. Наиболее распространены жаростойкие сплавы, содержащие железо и легирующие элементы — хром, никель, алюминий. Сплавы на базе хрома и никеля называются нихромовыми. Железохромоалюминиевые сплавы раньше назывались «фехраль».
Наименование марок сплавов состоит из обозначения легирующего металла (никель — Н, хром — X, алюминий — Ю) и цифр после букв, указывающих его процентное содержание. Для изготовления нагревательных элементов применяют проволоку диаметром 0,2—7,5 мм и ленту толщиной от 0,2 до 3,2 мм и шириной от 6 до 250 мм.
Физические свойства сплавов высокого сопротивления и рекомендуемые максимальные температуры указаны в табл. 4.39 и 4.40.
Трубчатые электронагреватели
Для нагрева жидкостей, газов, солей, пресс-форм и т. п. применяют трубчатые электронагреватели (ТЭН), представляющие собой металлическую трубку из меди, латуни, нержавеющей стали или алюминиевых сплавов, в которую запрессована нагревательная спираль из нихрома. Спираль изолирована от корпуса специальным наполнителем — периклазом, кварцевым песком или корундом. Выводы спирали герметизированы. ТЭНы надежно работают, имеют большой срок службы и более безопасны, чем другие виды нагревателей.
Трубчатые нагреватели изготавливают разной формы — прямые, U-образные, спиральные и др. ТЭН можно сгибать до нужной формы в холодном состоянии после предварительного отжига. Радиус изгиба не менее 2,5 диаметра трубки.
Технические данные трубчатых нагревателей приведены в табл. 4.41. Область применения трубчатых нагревателей указана в табл. 4.42.
Таблица 4.38. Электропечи сопротивления, калориферы, водонагреватели
Продолжение табл. 4.38
Калорифера
Окончание табл. 4.38
СНЗ, СШЗ, СШЦМ — нагрев в защитной атмосфере. СНО, СШО — нагрев в окислительной атмосфере (воздух). Камерные печи оборудованы блокировкой безопасности, отключающей питание нагревательных элементов во время открывания дверцы. Калориферы оборудованы блокировкой, не допускающей работу нагревателей при неработающем вентиляторе.
Таблица 4.39. Физические свойства сплавов высокого сопротивления для нагревательных элементов электропечей
Таблица 4.40. Максимальные рекомендуемые рабочие температуры нагревательных элементов, работающих в воздухе
Структура условного обозначения трубчатых нагревателей:
ТЭН — трубчатый электронагреватель; две цифры — развернутая длина нагревателя, см; буквы А... З — условное обозначение длины контактных стержней в заделке (см. каталог Информэлектро 12.15.04—77); двузначное число — наружный диаметр оболочки, мм; после разделительной дробной черты — номинальная мощность, кВт; буква — условное обозначение нагреваемой среды (см. каталог Информэлектро 12.15.04—77); двух- или трехзначное число — номинальное напряжение, В.
Таблица 4.41. Трубчатые нагреватели
Для нагрева воды, слабых растворов щелочей и кислот
Нагреватели длиной 240—735 см, мощностью 1—8 кВт см. каталог Информэлектро 12,15.04—77.
Для воздуха и газов
Нагреватели длиной 240—1720 см, мощностью 0,32—5 кВт см. каталог Информэлектро 12.15.04—77.
Для пищевых жиров и минеральных масел
Нагреватели длиной 120—840 см мощностью 0,63—3,5 кВт см. каталог Информэлектро 12.15.04—77.
Нагреватели длиной 280—475 см мощностью 3,5—5 кВт см. каталог Информэлектро 12.15.04—77.
Для нагрева литейных форм и пресс-форм
Таблица 4.42. Область применения трубчатых нагревателей
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПЕЧЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Электромонтеры, обслуживающие электропечи, должны иметь квалификацию не ниже II группы по технике безопасности. Рабочие, обслуживающие технологическую печь, проходят проверку на 1 группу.
КПД печей сопротивления с температурой нагрева 800—900°С составляет 60—70%. Экономичная работа электропечей достигается путем улучшения теплоизоляции печи и соответствующего снижения тепловых потерь через стенки.
Температура наружной поверхности печи не должна превышать 45—60°. При более высокой температуре печь необходимо вывести в капитальный ремонт и усилить ее теплоизоляцию. Для сокращения потерь в термических печах сопротивления следует применять дополнительную изоляцию. Поверх кожуха печи накладывается слой шлаковаты толщиной 40—50 мм, который закрывается легким дополнительным кожухом из кровельной стали. Наружная поверхность кожуха электропечей окрашивается алюминиевой краской для уменьшения потерь тепла и защиты кожуха от коррозии.
Не допускается работа неуплотненных электрических печей. Через один квадратный дециметр в час теряется до 1 кВт-ч электрической энергии, поэтому следует тщательно следить за плотностью футеровки, тщательно закрывать дверцы электропечи и уплотнять асбестом отверстия, через которые вставляются термопары.
Необходимо обеспечивать полную загрузку электропечей, не допуская неполновесных садок.
Для каждой печи необходимо иметь не менее одного запасного нагревателя.
Осмотр печей сопротивления проводится каждую смену. При осмотрах обращают внимание на состояние контактов силовой цепи, работу блокировки дверей, наружную температуру кожуха печи, целость зануления, состояние трансформаторов.
Текущий ремонт печей сопротивления для термообработки рекомендуется проводить раз в 6 месяцев, плавильных — раз в 2 месяца. В процессе текущего ремонта проводится наружный осмотр и проверка электрического оборудования, подтяжка клеммных кон» тактов, проверка нагревательных элементов, чистка, проверка мегомметром изоляции электрических цепей.
Средний ремонт выполняется раз в год. При среднем ремонте проводятся работы, выполняемые при текущем ремонте, а также вскрытие печи, разборка схемы, частичная замена нагревательных элементов, ремонт электрооборудования и пусковой аппаратуры, частичный ремонт футеровки.
Капитальный ремонт термических печей выполняется раз в 3 года, а плавильных — раз в 2 года. При капитальном ремонте проводится полная замена футеровки и нагревательных элементов.
