Справочник энергетика цеха - Электрические печи

Печи сопротивления и ванны

Чистка нагревательных элементов производится сжатым воздухом; запрещается чистка стальными щетками, до блеска, с удалением оксидной пленки. При чистке следует соблюдать осторожность и не деформировать элементы.
Элементы, особенно расположенные на своде, должны быть, тщательно закреплены (но не жестко и иметь свободу для продольного расширения) таким образом, чтобы не было значительного их провисания и коробления (на величину не более 20%. от нормальных расстояний между элементами или от элементов до основания); 
при провисании и короблении элементы ни в коем случае не должны выходить за пределы сделанных для них углублений в кладке. Элементы должны быть защищены от повреждения обрабатываемыми деталями; подовые элементы защищаются жароупорными плитами.
Заменяются элементы только после полного износа при наличии следующих признаков: большая хрупкость и невозможность надежного соединения, наличие многочисленных мест соединения (на каждый метр число соединений одно и более), уменьшение сечения на 20% и более от окалины, оплавлений и растяжения при провисании, снижение мощности печи на 20% и более и невозможность обеспечения заданного технологического режима. При этом необходимо учитывать, что нормальный срок службы нагревательных элементов составляет не менее 2 лет. Снятые элементы сдаются на склад.
Соединение элементов выполняется только сваркой, внахлестку, причем длина соединения принимается равной не менее двойной ширины полосы или 5-кратного диаметра проволоки.
Укорочение элементов в процессе эксплуатации допускается при условии, что поверхностная удельная нагрузка (таблица 42) и температура нагревания элементов (см. первый раздел) не превзойдут наибольших допустимых величин.
Необходимо учитывать, что температура печного пространства (измеряется термопарой), как правило, на 100—150°С меньше температуры нагревательного элемента. Термопары должны устанавливаться в непосредственной близости от нагревательных элементов, в местах с наибольшей температурой и выполняться из материалов, указанных в таблице 43.

Таблица 42
Таблица 43

Соединение головок термопар с холодными спаями осуществляется компенсационными проводами, причем холодные спаи располагаются в земле на глубине 2—3 м в закопанных газовых трубах или на панелях приборов, имеющих автоматические устройства для компенсации температуры холодных спаев. Несоблюдение указанных условий может привести к погрешности до 50—100°С.

Все печи должны иметь автоматические регуляторы температуры, установленные на самостоятельных щитах и конструкциях, а в случае наличия толчков и вибрации, кроме того, на амортизатоpax. На печах мощностью более 100 кВт устанавливаются амперметры на каждую зону.
При эксплуатации нельзя допускать попадания воды и пара на элементы; также недопустимо резкое охлаждение элементов сжатым воздухом и прочими способами.
Напряжение сети не должно отличаться более чем на +5% от номинального значения как при полном, так и позонном включении печи. Характеристика нагревательных элементов должна со. ответствовать паспортным данным печи; эксплуатация печей с пониженной мощностью нагревательных элементов не разрешается. Коэффициент использования мощности (относительная продолжительность включения), обусловливаемый действием терморегуляторов в процессе эксплуатации должен быть не менее 0,5 (за исключением специальных печей — азотации, газовой цементации и проч., где он обусловлен технологическим процессом и может иметь меньшие значения), а потери холостого хода — не выше номинальных, приведенных в первом разделе.
Распределение нагревательных элементов в печи и схема их соединения должны обеспечивать: правильное распределение мощности в печи (например, наибольшую удельную мощность на входе) с учетом наиболее равномерного распределения температуры в печи, равномерную загрузку сети и достаточность изоляционных расстояний между концами отдельных фаз.
Сопротивление изоляции нагревательных элементов должно быть не менее 1 000 Ом на 1 в рабочего напряжения.

Особенности эксплуатации железохромоалюминиевых нагревательных элементов (из сплавов № 1, 2 и фехраля).

Элементы изготовляются из подогретого до 300—400°С, но не выше 600°С материала. Крепление элементов выполняется настолько часто, чтобы совершенно исключалось их свободное провисание. После пребывания при высоких температурах элементы становятся очень хрупкими, механически непрочными и при незначительном сгибании ломаются. Поэтому в эксплуатации элементы нельзя деформировать. Соединение элементов выполняется посредством электродуговой или кислородно-ацетиленовой сварки. Выводы и места сварки утолщаются в три раза накладками. Места сварки провариваются со всех сторон. В качестве флюса применяется состав: хлористого калия — 50%, фтористого кальция — 50%. Элементы в местах сварки имеют повышенную хрупкость и требуют особо осторожного обращения. До и после сварки места соединения нагреваются до 500—600°С.
У соляных электродных ванн трансформаторы устанавливаются в непосредственной близости. Расстояние между электродами (от 12 до 30 мм) регулируется в зависимости от необходимой температуры и состава солей. При эксплуатации ванн необходимо соблюдать следующие правила предосторожности: а) переключение ступеней трансформатора производить только без нагрузки;
б)   опускать в расплавленную соль изделия, приспособления и инструмент совершенно сухими, во избежание взрывов и выброса соли; в) строго выдерживать режим работы ванн с взрывоопасными заполнителями в соответствии с местными инструкциями, согласованными с органами техники безопасности и противопожарной охраны; не допускать эксплуатацию при отсутствии или неисправности специальной контрольно-измерительной и регулировочной аппаратуры, предусмотренной проектом.
Напряжение, подводимое к карборундовым нагревателям, регулируется по мере увеличения их сопротивления (старения) переключением обмотки трансформатора. Нагреватели работают без заметного увеличения сопротивления не менее 1 000 час, дальнейшая их эксплуатация возможна (при пониженной мощности) за счет повышения напряжения. При частичной замене сопротивление новых нагревателей должно быть примерно одинаковым с ранее установленными.
Теплоизоляция печи выполняется так, чтобы температура наружной поверхности кожуха нормально была равна 40—45°С и ни в коем случае не превосходила 60°С. Кожух окрашивается алюминиевой краской. Все места выводов нагревательных элементов и термопар, а также загрузочные и разгрузочные отверстия тщательно уплотняются.
Печи могут устанавливаться без фундамента (кроме конвейерных) на полу цеха; при непрочном полу устраивается бетонный настил толщиной 200—250 мм, площадью несколько большей основания печи.
Для каждой печи определяется экономическая производительность, которая должна указываться в технологической карте; использование печей с одновременной загрузкой менее 70% емкости запрещается.

2. Дуговые печи.

Соединения шин, кабелей с шинами и шин с электрододержателями выполняются надежно, с применением пружинных шайб. Шины, особенно алюминиевые, тщательно обрабатываются напильником под слоем вазелина. Целесообразно омеднение алюминиевых шин в местах соединения шоопированием или надежным гальванопокрытием. При наличии резкого увеличения нагревания шин в месте соединения производится немедленная переборка и ремонт контакта. Полная переборка контактных соединений вторичного контура должна производиться не реже 1 раза в год. Чистка поверхностей электрододержателей от окислов производится стальными щетками, а при надобности напильником. Падение напряжения в местах контактов вторичного контура в общей сложности не должно превышать 5 в для малых печей и 10 в для больших. Крепления шин не должны ослабевать от толчков и вибраций. Для изоляции шин рекомендуется применение пропитанных асбоцементных или деревянных колодок, но не фарфора. Крепящие колодки металлические конструкции должны иметь достаточные зазоры или выполняться (частично или полностью) из немагнитного материала, во избежание их чрезмерного нагрева от магнитного потока шин. Расстояние между креплениями гибких кабелей и самими кабелями выбирается так, чтобы не имело места значительное перемещение кабелей от электродинамических усилий.
На основании снятия и анализа рабочих характеристик печи (Л. 79, 137, 140) для различных схем соединения и напряжений трансформатора, всех реактивностей дросселя устанавливаются оптимальные режимы для всех стадий плавки (расплавления, кипа и восстановления). Работа печи в режиме правой части характеристики не допускается. Данные оптимального режима (схема соединения трансформатора, ток, величина садки) указываются на табличке перед пультовщиком.
Автоматические регуляторы печей, установка которых при мощностях 500 кВА и выше обязательна и желательна при меньших мощностях, должны быть настроены на оптимальные режимы работы и так отрегулированы, чтобы их чувствительность лежала в пределах до 3% номинального тока печи, отсутствовало непрерывное колебание электродов (вследствие перехода по инерции через нормальное положение), за период расплавления средневзвешенный коэффициент мощности был не ниже 0,85 и печь отключалась от действия защиты не более 2 раз.
Теплоизоляция печей выполняется с таким расчетом, чтобы наружная температура боковой стенки кожуха не превышала 150—180 °С, а температура свода 250—300 °С. Кожухи печей окрашиваются алюминиевой краской (это требование необязательно для печей емкостью более 2 т).
Отверстия между электродами и экономайзерами устанавливаются величиной не более 7—12 мм и уплотняются при помощи шлаковой ваты или асбеста с глиной. Температура воды, охлаждающей экономайзеры, должна быть не более 10—15 °С на входе и 40—60 °С на выходе.
Печи должны иметь блокировочные устройства, запрещающие производить: включение двигателя наклона печи при включенном масляном выключателе (или автоматически отключающие выключатель при наклоне пени на 15°), наклон печи при незапертом механизме передвижения свода или корпуса и откат последних при не поднятом своде; двигатель должен автоматически отключаться при предельном угле наклона печи.