ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РУЧНОЙ СВАРКИ
Оборудование для термообработки электродов
Атмосферную сушку (подвяливание) электродов после опрессовки, позволяющую снижать содержание влаги в покрытии с 9-12 до 4-5%, часто применяют в электродном производстве, особенно при малых объемах выпуска и для электродов с большой толщиной покрытия. К ее преимуществам относят мягкий режим удаления влаги, обеспечивающий сохранность покрытия в технологическом процессе изготовления, а также заметное увеличение прочности покрытий (особенно основных) готовых электродов [92]. Недостатками атмосферной сушки являются низкая производительность, повышенная трудоемкость, необходимость дополнительных значительных площадей для размещения рамок с электродами и, главное, существенная разница в продолжительности сушки в зависимости от температуры и влажности в цехе.
Практически процесс подвяливания можно считать законченным при влажности покрытия не более примерно 4,5% (надавливание ногтем пальца не оставляет вмятин на поверхности покрытия). Интенсифицировать подвяливание можно, организовав побудительную циркуляцию подогретого воздуха с помощью осевых тепловентиляторов. Такой метод эффективен даже в условиях крупных производств. Например, в электродном производстве Ленинградского судостроительного завода им. А. А. Жданова (ныне ЗАО «Эсаб-СВЭЛ») много лет в составе поточной линии термообработки функционировала подвялочная камера — помещение размером 40x7,5 м, по длине которого располагалось пять параллельных цепных транспортеров. В начале и конце камеры находились поперечные перегружатели. В камере поддерживалась постоянная температура 25-35°С. Находясь в ней 4-6 ч, электроды подвяливались до влажности покрытия 4,0-4,5%. Теплый воздух с температурой 35 °С подавался калориферами, а увлажненный отбирался вытяжными вентиляторами. Одновременно в камере находилось до 50 т электродов (190 контейнеров). Контейнеры, загруженные электродами после опрессовки, попадали в камеру по входному перегружателю, перемещались на один из продольных транспортеров и, пройдя по нему через всю камеру, подавались выходным перегружателем к загрузочным дверям туннельной сушильно-прокалочной печи.
На предприятиях с небольшим объемом выпуска электродов могут быть оборудованы камеры интенсивного подвяливания, характеристики которых подбирают исходя из местных условий.
Важнейшим фактором является согласование скорости подачи, температуры подаваемого воздуха и количества удаляемого влажного воздуха. Использование таких камер, например модели Кр КИП - 59, обеспечивающей снижение влажности до 5 -6%, позволяет достаточно технологично проводить подвяливание электродов за короткое время и с малыми затратами электроэнергии [66].
Электрические печи. Одной из распространенных является методическая сушильно-прокалочная печь ОКБ-759 периодического действия (рис. 120). После опрессовки электроды вручную раскладывают на металлические рамки и помещают на тележки. В определенно заданное время входные двери печи автоматически открываются, толкатель вкатывает тележку с электродами по рельсам в печь. Одновременно открываются противоположные выходные двери, через которые выкатывается очередная тележка с покаленными электродами. В печи размещается 14 тележек с электродами.
Техническая характеристика печи ОКБ-759
Время термообработки общее, ч..................................................... 3,5
в т. ч. сушки.................................................................................... 2,25
прокалки............................................................................................. 1,0
охлаждения..................................................................................... 0,25
Количество тепловых зон, шт.:
сушка...................................................................................................... 2
прокалка................................................................................................ 1
охлаждение.......................................................................................... 1
Максимальная температура прокалки, °С................................... 400
Производительность для электродов диаметром 5 мм, т/ч:
рутиловых......................................................................................... 2,0
основных............................................................................................. 1,2
Общая мощность, кВт........................................................................ 220
Габаритные размеры, м..................................................... 24,6x2,2x3,8
Теплоносителем является воздух. Его нагрев производят электрические нагреватели, расположенные на боковых стенках печи. Вентиляторы осуществляют продольное и поперечное перемещение воздуха. Охлаждаются электроды цеховым воздухом вне печи.
К недостаткам печи следует отнести отсутствие возможности четкого разграничения тепловых зон по ее длине и высоте. Отставание температуры в центре контейнера от наружных слоев достигает 40-60 °С. Поэтому фактические режимы термообработки электродов в одной и той же садке различны и зависят от места расположения
Рис. 120. Методическая сушилъно-прокалочная печь ОКБ 759 периодического действия: 1 — толкатель; 2 — тележка с электродами; 3 — зоны (ушки; 4 — зона прокалки; 5 — зона охлаждения |
электродов в контейнере. Этот недостаток в определенной мере компенсирует значительное время (3,5 ч) пребывания электродов в печи.
Модернизированный вариант печи ОКБ-759 предусматривает механизацию операций загрузки и выгрузки электродов. В этом варианте электроды с зачистной машины поступают на загрузчик, который раскладывает их на горизонтальном участке конвейера, проходящего через контейнер. Сварной контейнер имеет 32 полки с шагом 32 мм. П-образная форма контейнера позволяет устанавливать его над горизонтальным участком конвейера загрузчика на столе подъемника контейнеров так, чтобы уровень электродов при этом совпадал с серединой расстояния между пол каші контейнера.
Цикл загрузки состоит из перемещения горизонтального конвейера загрузчика на определенную длину. При этом в пределы контейнера помещается 80 электродов с шагом раскладки (расстоянием между соседними электродами) 8 мм. Электроды поступают в контейнер с равными зазорами с обоих концов, что обеспечивает специальный выравниватель. С концов каждой полки остаются незагруженные участки длиной около 85 мм. Это предотвращает падение электродов с полок.
Затем контейнер поднимается на высоту 32 мм и своими полками снимает электроды с конвейера загрузчика. Всего загружается 2560 электродов. После заполнения всех полок контейнер снимается тельфером. Тельфер перемещается по подвешенному криволинейному монорельсу. Он имеет два фиксированных положения остановки: над подъемником контейнеров и над тележкой перед толкателем печи. Два контейнера с электродами устанавливают на тележку. Схемы механизации операций загрузки-выгрузки и собственно контейнера приведены на рис. 121 и 122.
Рис. 121. Схема |
||
у ^К- |
механизации загрузки- |
|
Jjr" х- |
выгрузки электродов: |
|
1 2 Д / |
5 1 — подающий |
|
/Л Jt V |
/ транспортер; |
|
/ А/Ан |
А. 2 — электроды; |
|
j-L^JгУ / ті |
і — промежуточный |
|
-fr-j-}- / |
6 |
У/ транспортер; |
3 4 |
I J// 4 — перекладчик; |
|
5 — раскладчик |
||
электродов; 6 — кассета |
Дальнейшие операции термообработки выполняют как в стандартной печи ОКБ-759. После охлаждения контейнеры переносят на снижатель и разгружают. Разгрузка устроена аналогично загрузке, но осуществляется при последовательном опускании контейнера на шаг 32 мм. Порожние контейнеры возвращаются самостоятельно на загрузку тележкой с цепным приводом без сопровождения персоналом.
За счет сокращения времени операций загрузки и вьпрузки электродов, равного для одного контейнера соответственно 3,1 и 3,0 мин, увеличения количества электродов на полке контейнера с 64 до 80 шт. или со 131 до 164 кг в контейнере (для электродов диаметром 4,0 мм) производительность модернизированной печи составляет 9 т/смену. Важно, что такая производительность соответствует возможностям электродообмазочных агрегатов ЛОЭ -3 и
Рис. 122. Схема контейнера для опресованных электродов
0(33-3, обеспечивая их полную загрузку. Удельный расход электроэнергии на термообработку электродов с рутиловым покрытием в такой печи составляет 122 кВт/т, тепловой КПД печи — 36%.
Тоннельная механизированная печь другой конструкции, разработанной ВНИПИТеплопроект, предназначена для термообработки электродов с основным покрытием. Механизация печи основана на транспортировке электродов на горизонтальных рамках, собираемых в стопы. С конвейера зачистной машины электроды попадают на разрежающий конвейер. Благодаря разнице скоростей этих конвейеров электроды транспортируются раздельно, что исключает их слипание. Затем порция электродов специальным перекладчиком переносится на пару неподвижных пластин, предназначенных для четкой ориентации электродов. Подъемно-опускным столом поднимается рамка. Она снимает с неподвижных пластин порцию электродов и продолжает движение к устройству для формирования стопы. Стопа, сформированная из 29 рамок, передается на печной
конвейер и поступает в камеру печи.
Техническая характеристика тоннельной печи
Размер электродов, мм:
длина.......................................................................................... 340-450
диаметр............................................................................................. 3-8
Время термообработки, мин............................................................ 220
Температура по участкам, °С.................................................... 40-500
Производительность, т/ч
(для электродов диаметром 5 мм и длиной 450 мм)....................... 2
Общая установленная мощность, кВт......................................... 1383
Удельный расход электроэнергии,
кВт-ч/т электродов.................................................................... 256-296
Длина печи, м.................................................................................... 30,14
Камера печи представляет собой тоннель, в поперечном сечении которого располагаются две, а по длине — 24 стопы с электродами. Печь имеет девять тепловых участков и зону охлаждения. Система циркуляции газов в каждом участке замкнутая. Воздух нагревают выносные электрокалориферы. Центробежный вентилятор его подает через распределительные короба в камеру печи, где он и отдает теплоту электродам. Короба установлены внутри печи по боковым стенкам. Равномерное распределение теплоты по сечению стопы создают металлические решетки, установленные на выходе из коробов. В боковых панелях камеры выполнены люки для отбо-
Таблица 68. Техническая характеристика тоннельной печи ВНИПИТеплопроект для специальных электродов |
||
Параметр |
Сушка |
Прокалка |
Размеры электродов, мм: |
||
диаметр |
4 и 5 |
|
длина |
330-450 |
|
Время термообработки, мин: |
||
нагрев |
90 |
67 |
охлаждение |
- |
22 |
Температура теплоносителя, °С: |
||
1 зона |
45-65 |
210 |
2 зона |
65-85 |
405 |
3 зона |
85-105 |
- |
4 зона |
45-65 |
- |
Общая установленная мощность, кВт |
159 |
199 |
Относительная влажность электродного покрытия, %: |
||
начальная |
11,5 |
4,65 |
конечная |
4,65 |
0,2 |
Количество стоп в печи, шт. |
10 |
5 |
Количество электродов в стопе, шт. |
1375 |
|
Габаритные размеры, м |
34x5x5,3 |
ра проб электродов во время работы печи. Имеются также двери для проведения ремонтных работ.
На выходе из печи стопу рамок снимает разгрузное устройство, которое содержит накопитель и подъемно-опускной стол, аналогичные установленным в загрузочной части. Разгружаются электроды аналогично загрузке, но в обратном порядке.
С рамок электроды поступают на сортировочно-упаковочный конвейер. Освободившиеся рамки опускаются на конвейер их возврата к месту загрузки. Цикл заканчивается.
Модификация такой печи для термообработки электродов специального назначения диаметром 4-5 мм позволила увеличить производительность до 6 т/смену (табл. 68).
Камера печи представляет собой тоннель прямоугольного сечения. Камера сушила имеет четыре тепловые зоны, прокалочная — две тепловые зоны и одну зону охлаждения (замкнутая система циркуляции воздуха в каждой из них). В тепловых зонах установлены индивидуальные вентиляторы и электрокалориферы. В четвертой зоне сушила калорифера нет. Нагрев воздуха аналогичен описанному выше. В зоне охлаждения два вентилятора. Зоны печи разделены между собой подъемными металлическими дверями.
Через всю камеру проходит технологический конвейер, который транспортирует стопы рамок с электродами. Стопы имеют размеры 1000x450x800 мм, в каждой стопе по 25 рамок.
Важным преимуществом печи является наличие между сушилом и прокалочной печью транспортера для выбраковки некондиционных электродов. Раздельное исполнение камер сушки и прокалки позволяет использовать в сушиле рамки с фетровой накладкой, что, как уже было отмечено, облегчает удаление влаги с опорных поверхностей.
Из конвейерных сушильно-нрокалочных печей наиболее распространены модели ОКБ-463 и ее модификации (А, Б, В, К), а также ОКБ - 830 (табл. 69). Раскладка электродов в этих печах
Таблица 69. Техническая характеристика конвейерных сушильно-прокалочных печей |
||||
Параметр |
ОКБ463 |
ОКБ-463А |
ОКБ-463Б |
ОКБ-830 |
Число проходов, шт. |
5 |
5 |
5 |
7 |
Время термообработки, мин |
98-140 |
73 155 |
73-155 |
33-220 |
Время термообработки, мин, по зонам: |
||||
1 |
8-12 |
6-13 |
6 13 |
- |
2 |
10-18 |
9 17 |
9-17 |
- |
3 |
20-25 |
13-27 |
13-27 |
- |
4 |
25-35 |
19-40 |
19-40 |
- |
5 |
35-50 |
26-58 |
26-58 |
- |
Максимальная температура прокалки, °С |
250 |
400 |
400 |
400 |
Общая мощность печи, кВт |
400 |
400 |
262 |
377 |
Диаметр термообрабатываемых электродов, мм |
3-8 |
3-8 |
3-8 |
4-8 |
Сменная производительность (для диаметра 5 мм), т |
13 |
16 |
16 |
24 |
Габаритные размеры, м |
43,4x2,55 хЗ,55 |
43,65x2,55 х2,92 |
43,65x2,55 х2,95 |
50,6x2,69 х2,76 |
поштучная в гнезда непрерывной цепи, проходящий через соответствующую нагревательную зону. Лишь в зоне прокалки электроды расположены слоем в 2 3 ряда. В печах типа ОКБ-463 пять проходов, в ОКБ-830 — семь, из них три для подвяливания, два для сушки, по одному для прокалки и охлаждения. С прохода на проход электроды перемещают барабанные перекладчики.
Обогрев электродов производится воздухом, наїретьім расположенными сбоку электрокалориферами, а в зоне прокалки — спиральными электронагревателями. В печи ОКБ-463А три верхние зоны объеденены в одну тепловую. Время разогрева у всех печей
2,5 ч, регулирование температуры автоматическое.
Для термообработки широкой гаммы электродов предназначены печи серии КСП (рис. 123). Печь КСП 2 Московского опытного сварочного завода рассчитана на электроды диаметром 4 и 5 мм длиной 330 -450 мм с толщиной покрытия до 1,25 мм на сторону.
Метод нагрева в зонах сушки — конвективный, что позволяет гибко изменять режимы термообработки. Теплоносителем является воздух, нагретый электрокалориферами. Средняя скорость воздуха в первой зоне сушки 2,5 м/с, во второй — 4,4 м/с. На двух верхних проходах первой зоны сушки электроды укладываются раздельно на полочки, покрытые фетром; на трех нижних — плотно в один ряд. Во второй зоне сушки электроды укладываются в два слоя.
В зоне прокалки использован нагрев трубчатыми электронагревателями (ТЭНами), размещенными в рабочей камере. Электроды в этой зоне раскладываются в четыре ряда.
Техническая характеристика печи КСП-2
Число тепловых зон, шт......................................................................... 4
Число проходов, шт.............................................................................. 11
в том числе: сушки 1.......................................................................... 5
сушки 2.......................................................................... 3
прокалки....................................................................... 2
охлаждения................................................................. 1
Максимальная температура, °С:..........................................................
зоны сушки 1.................................................................................... ЮО
зоны сушки 2.................................................................................... 160
зоны прокалки................................................................................ 400
Общее время термообработки, мин......................................... 85-131
в том числе в зонах: сушки 1.................................................... 13-21
сушки 2.................................................. 18-28
прокалки............................................... 36-55
охлаждения.......................................... 18-27
Установленная мощность, кВт........................................................ 304
Габаритные размеры, м........................................................ 12x3,8x3,3
Последняя модель печей серии КСП — КСП-21У предназначена для полной поточной термической обработки электродов диаметром 3-5 мм с рутиловым и ильменитовым покрытиями и электродов диаметром 3-4 мм с основным покрытием. Предшествующую модель КСП-21 отличали меньшая мощность, более узкий интервал температур (50-280)°С, что для электродов с основным покрытием не обеспечивало требуемую конечную влажность. Принцип работы печей описан ниже [95].
Техническая характеристика КСП-21 КСП-21 У
Габаритные размеры, м:
печи...................................................... 26,4x3,5x3,9.. 26,4x3,5x3,9
тепловой камеры............................. 21,6x1,2x3,3.. 21,6x1,7x3,3
Установленная мощность, кВт........................... 353.................... 437
Температура, °С................................................ 50-280............ 50-380
Сменная производительность
(для диаметра 4 мм), т, для покрытия:
рутилового............................................................ 9,6...................... 9,6
основного (только сушка)................................. 7,3.................... 7,3
Продолжительность термической
обработки (без охлаждения), мин.................. 85-95............... 85-95
Влажность покрытия, %:
начальная......................................................... 10-12................ 10-12
конечная для рутилового покрытия. 0,3-0,8.................... 0,3-0,8
конечная для основного покрытия... 1,2-1,8..................... 0,3-0,5
Опресованные электроды Э (см. рис. 123) после зачистной машины поступают на наклонный цепной конвейер 1, оборудованный ячейками для их поштучной раскладки. В верхней части этого конвейера электроды перекладываются на ремни промежуточного конвейера 2, скорость движения которого превышает скорость наклонного цепного конвейера, что предотвращает повреждения покрытия тыльной стороной ячеек поштучной раскладки.
С промежуточного конвейера электроды плавно переходят на цепной конвейер прохода I и поступают в печь 4. В печи электроды транспортируются на конвейерах, представляющих собой парные втулочно-роликовые цепи. Одиннадцать конвейеров (проходы I— XI) движутся в горизонтальных плоскостях, располагаясь один под другим.
Электроды последовательно проходят пять технологических зон (проходы): сушки 1 (I - V), сушки 2 (VI-'VIII), прокатки 1 (IX), прокатки 2 (X) и охлаждения (XI). Для минимизации возможности образования вмятин на покрытии цепи конвейеров проходов I, II снабжены специальными скобами с войлочными накладками. Конвейеры проходов Ш-ХІ выполнены из стандартных двухрядных втулочно-роликовых цепей. На конвейерах проходов I-V электроды укладываются в один ряд, на остальных — в несколько рядов. Передачу электродов с одного конвейера на другой производят перекладчиками 6, расположенными в конце каждого прохода печи (кроме одиннадцатого). Сбоку перекладчиков установлены торцевые выравниватели электродов, которые регулируют на длину термообрабатываемых электродов: от 350 до 450 мм.
Все конвейеры печи кинематически разделены на две группы, каждая из которых приводится в движение отдельным приводом 3 и 5. После того, как электроды проходят зоны сушки, прокатки и охлаждения, их выгружают с хвостовой части конвейера прохода XI. В зонах сушки, прокатки и охлаждения имеются двери для доступа внутрь печи. Печь оборудована антизаватьной системой, которая останавливает конвейеры при возникновении завала. Одновременно загорается световое табло с указанием номера секции, в которой произошел завал.
В зонах сушки 1 и 2 передача теплоты электродам происходит, в основном, конвективным способом от отопительных агрегатов (ЗА ( и ОА2. Каждый отопительный агрегат имеет нагреватель сопротивления и вентилятор. Отопительные агрегаты установлены на площадке сбоку печи. Воздух подается в среднюю часть зон сушки 1 и 2 и отсасывается с их концов, т. е. реализована противоточно - прямоточная схема движения теплоносителя. Кроме того, между конвейерами проходов IV, V зоны сушки 1 и конвейерами проходов VII, VIII зоны сушки 2 установлены трубчатые электронагреватели, которые вносят теплоту свободной конвекцией и лучистым теплообменом.
В зонах прокалки 1 и 2 теплоту передают электродам также лучистым теплообменом и свободной конвекцией от ТЭНов, расположенных над и под конвейерами проходов IX и X.
Конвейер прохода XI проходит через зону охлаждения. Для охлаждения электродов к средней части зоны подключен вентилятор 7, вытягивающий теплый воздух из зоны и одновременно подсасывающий цеховой воздух через торцевые отверстия. Вентилятор зоны охлаждения выбрасывает воздух за пределы цеха.
Печь КСП-2] У выполнена секционно, что облегчает ее монтаж. Ее тепловая часть состоит из шести секций длиной по 10,8 м каждая. При монтаже секции соединяют в длину попарно, образуя камеру длиной 21,6 м. Пара нижних секций (зона охлаждения) укреплена на фундаменте неподвижно. Пара средних секций (зоны прокалки 1 и 2) расположена над нижней на роликах, допускающих тепловые перемещения секций в горизонтальной плоскости. Пара верхних секций (зоны сушки 1 и 2) расположена над средней также на роликах.
Механизмы находятся в двух секциях по обе стороны тепловой части печи. Каждая из этих секций содержит по одной приводной станции и по пять перекладчиков с торцевыми выравнивателями.
Печь имеет щиты управления, в которых размещены системы антизавальной сигнализации, смонтированы электросхемы управления механизмами и температурным режимом.
Кривые изменения влажности покрытия электродов в процессе прохождения ими технологических зон печи показаны на рис. 124. Здесь приведены также аналогичные данные по электродам ЦЛ-11 при их термообработке в печи КСП-2. Видно, что в зонах сушки 1 и 2 влажность снижается от начальной (10-11,5%) до 4-5%. Далее, в зонах прокалки 1 и 2 влажность снижается до 0,2-0,7%. Для электродов МР-ЗМ с рутилово-ильменитовым покрытием приведено
КСП-21, МР-ЗМ, 04мм |
J160 170С, 13 мин |
110-115°С, 27 мин |
200-210-С, 24 мин |
0,2% - верх 0,5% - середина 0,7% - низ |
0,3% - верх |
65-75"С, 20 мин |
Рис. 124. Кривые влажности электродных покрытий при термообработке в печах КСП-21 и КСИ 2 |
распределение влажности покрытия по толщине слоя. Влажность распределяется неравномерно: 0,2% в верхней части слоя, 0,5% — в средней и 0,7% — в нижней, и электроды пересушены. Последнее можно устранить, отрегулировав режимы работы печи.
Преимуществом печей этой серии является конвейерность производства и обусловленные этим облегченные условия работы операторов, отсутствие рамок, тележек и потребности в площадях для их размещения. Недостатки — эпизодически возникающие завалы электродов и возможное их повреждение на перекладчиках.
Конвейерная печь КОЗ-12 для поточной термообработки электродов различного назначения диаметром 2-3 мм, длиной 280- 400 мм была создана с учетом опыта многолетней эксплуатации ее предшественницы — печи КОЗ-8 Московского опытного сварочного завода. По сравнению с аналогом в печи реализованы новые технические решения: индивидуальные привода с регулируемой частотой вращения на всех одиннадцати взаимосвязано работающих конвейерах, наличие антизавальной системы, использование тиристорных преобразователей для непрерывного плавного регулирования температуры, оснащение цепей конвейеров трех первых проходов печи войлочными накладками, возможность автоматической компенсации изменения длины цепей при работе [94].
Техническая характеристика печи КОЗ-12
Количество тепловых секций, шт....................................................... 6
Температура термообработки, °С........................................... 50-380
Размеры термообрабатываемых электродов, мм:
длина........................................................................................ 280. -400
диаметр....................................................................................... 2,0-3,0
Установленная мощность, кВт........................................................ 213
Производительность, т/смену............................................................ До 3
КПД печи, %.................................. '.................................................... 28-30
Габаритные размеры, м..................................................... 16,8x2,7x3,3
В печи принят способ транспортировки электродов на конвейерах, представляющих собой пару втулочно-роликовых цепей. Семь конвейеров (I—VII) движутся в горизонтальных плоскостях и расположены один под другим (рис. 125).
16800 U--------------------------------------------------------------------------------------------- 12200 |g| - тепловая изоляция © - привод конвейера Э - электроды - ф - перекладчик Рис. 125. Схема механизмов печи КОЗ 12: 1 — наклонный конвейер загрузки; 2 — промежуточный конвейер; 3 — печь; 4 и 11 — приемные конвейеры; 5-7, 9, 10, 12— перекладчики; 8 — наклонный конвейер выгрузки; I VII — проходы |
Свежеопресованные электроды с зачистной машины через промежуточный откидывающийся транспортер поступают на наклонный цепной конвейер загрузки 1, снабженный ячейками для по - шіучного размещения электродов. В верхней части этого конвейера электроды перекладываются на текстропные ремни промежуточного конвейера 2, скорость движения которого превышает скорость наклонного цепного конвейера. С промежуточного конвейера электроды плавно переходят на цепной конвейер прохода I и поступают в печь 3.
В печи электроды последовательно проходят семь проходов I—VII, из них пять располагаются в зоне сушки, один — в зоне прокалки и один проход — в зоне охлаждения.
Для предупреждения вмятин и слипания покрытия в начальный период сушки цепи конвейеров первых трех проходов оснащены войлочными накладками.
Конвейеры проходов IV-VII выполнены из стандартных втулочно-роликовых цепей. Перекладчики 5 и 12 проходов I и II оборудованы приемными конвейерами 4 и 11 с собственными приводами для регулирования плотности укладки электродов перед барабаном перекладчика. Остальные перекладчики движутся теми же приводами, что и конвейеры соответствующего прохода.
Пройдя зоны сушки, прокалки и охлаждения электроды выгружаются из печи наклонным цепным конвейером 8 с лопатками и подаются к участку сортировки, взвешивания и упаковки.
Конвейеры проходов I—VII снабжены устройствами для автоматической компенсации удлинения-сжатия цепей при нагреве - охлаждении. При нагреве до 370 °С верхняя и нижняя ветви конвейера удлиняются на 45 мм каждая.
Все одиннадцать электромеханических приводов имеют регулируемую частоту вращения. Возможна регулировка в широком диапазоне скорости конвейеров, а, следовательно, продолжительности пребывания электродов на каждом конвейере. Скорости конвейеров взаимосвязаны между собой и подобраны таким образом, чтобы не возникали дефекты при термообработке, а также механические повреждения электродов на перекладчиках.
В зоне сушки теплоту электродам передают радиационно-конвективным способом. Радиационную составляющую теплопередачи обеспечивают ТЭНы, расположенные над и под конвейерами, а конвективную — циркуляционные вен тиляторы, расположенные в потолочной части печи.
Воздух в печи движется по замкнутому циркуляционному контуру. Вентиляторы забирают его из рабочего пространства и направляют через боковые пазухи в нижнюю часть зоны сушки — под проход V; далее он омывает как электроды, так и ТЭНы и вновь поступает во всасывающие отверстия вентиляторов.
Зона сушки оборудована тремя автономными электрическими регулируемыми секциями. Непрерывное регулирование температуры осуществляется с помощью тиристорных однофазных регуляторов.
На конвейерах проходов I III электроды укладываются в один ряд без соприкосновения, на конвейерах проходов IV и V — в 1-1,5 ряда.
В зоне прокалки теплоту электродам передают ТЭНы, расположенные над и под рабочей ветвью конвейера прохода VI. На этом конвейере электроды расположены в 4 5 рядов. Зона прокалки оборудована также тремя автономными электрическими регулируемыми секциями. Непрерывное регулирование температуры осуществляется с помощью тиристорных трехфазных преобразователей напряжения.
В зоне охлаждения проходит конвейер прохода VII, на котором электроды также расположены в 4-5 рядов. Для охлаждения электродов к средней части подключен вентилятор, вытягивающий теплый воздух из зоны и одновременно подсасывающий цеховой воздух через торцевые отверстия. Вентилятор зоны охлаждения выбрасывает воздух за пределы цеха.
Зоны сушки, прокалки и охлаждения снабжены дверями для доступа внутрь печи. Печь оборудована антизавальной системой, которая останавливает конвейеры в случае возникновения завала. Одновременно подается звуковой сигнал и загорается световое табло с номером двери, в районе которой произошел завал. Потери рабочего времени на ликвидацию завалов, характерных для печей такого типа, колеблются от 2-3 до 6-7%.
Как видно из кривых убыли влаги и нагрева электродов (рис. 126), влажность покрытия в зоне сушки уменьшается от 10% в начале зоны до 3% — в конце, а в зоне прокалки — до 0,2% (верхняя часть слоя). Некоторое снижение температуры в конце зоны прокалки происходит из-за влияния открытого торца печи.
При ограниченной продолжительности прокалки электродов (30-40 мин) в слое возможна неравномерность термообработки — с наибольшей влажностью выходят из печи электроды, находящиеся в середине слоя, с наименьшей — в верхней части слоя. Кроме того, имеет место заметное вспухание покрытия — 0,02-0,04 мм на сторону.
10 20 Сушка |
Рис. 126. 320 Кривые влажности 240 и нагрева электродов в 160 печи КОЗ-12 (электроды 80 У ОНИ-13/45, 0 диаметр 90 t, мин Змм) |
Двухтуннельная печь Г-232 позволяет достаточно эффективно обрабатывать электроды с различными видами покрытий по гибкой технологической схеме, обеспечивающей одновременную загрузку электродов разных типоразмеров с питанием от двух прессов, работающих по системе «тандем» [95]. Транспортировку электродов осуществляют на узких металлических рамках, опорная поверхность которых покрыта термостойкой лентой, впитывающей при термообработке влагу из расположенной на ней части электродного покрытия.
Техническая характеристика печи Г-232
Установленная мощность, кВт........................................................ 295
Температура, °С............................................................................. 40-190
Сменная производительность по электродам
диаметром 4 мм, т.......................................................................... До. 14
Единовременная загрузка, т.......................................................... До 8,5
Диаметр электродов, мм..................................................................... 3-5
Длина электродов, мм................................................................. 280-450
Продолжительность термической обработки, ч 2,6-3,5
Количество стоп, шт.:
в одном тоннеле................................................................................ 50
в печи................................................................................................. 100
Цикл перемещения стоп, мин....................................................... 1,6-2,1
Масса электродов диаметром 4 мм в стопе, кг..................... 70-80
Удельный расход электроэнергии, кВт-ч/т.......................... 135-140
Тепловой КПД, %............................................................................... 40-42
Габаритные размеры, м................................................... 27,1x3,1x3,2
в т. ч. тепловой камеры............................................... 25,0x2,3x1,6
17 22 21 20 Рис. 127. Схема печи Г-232:1 — цеховая тележка; 2 — стопа; 3 и 9 — туннели; 4, 5, 7,8— отопительные агрегаты; 6, 11, 19 приводы перемещения садки; 10 — дверь; 12 — разгрузочная тележка; 13 — отсасывающий короб; 14 — вентилятор; 15 — электронагреватель; 16 нагнетающий короб; 17 — поддон; 18 — поперечная тележка; 20— подвижные рамы; 21 — зацепы; 22— колеса поддона; J-IV тепловые зоны |
Для сокращения габаритной длины конструкция печи принята двухтуннельной (рис. 127) с последовательным прохождением электродами первого 3 и второго 9 тоннелей. Электроды из первого туннеля во второй передаются с помощью поперечной тележки 18. На туннелях установлены четыре отопительных агрегата 4, 5, 7, 8, каждый из которых имеет вентилятор 14, электронагреватель 15, нагнетающие 16 и отсасывающие 13 короба. В первом туннеле расположены тепловые зоны I и 11, а во втором — III и IV. Каждый из отопительных агрегатов снабжен системой автоматического регулирования температуры. Непрерывное регулирование осуществляется с помощью тиристорных трехфазных преобразователей напряжения. Первый туннель, поперечная тележка и второй туннель имеют соответственно приводы 6, 11, 19 для перемещения садки. Приводы — электромеханические с червячно-винтовой парой. Приводы туннелей соединены с подвижными рамами 20, которые оборудованы зацепами одностороннего действия 21. Рамы совер-
шают шаговые возвратно-поступательные движения. На выходе из печи смонтирована подъемно-опускная дверь 10.
Вручную электроды снимают с конвейера зачистной машины и раскатывают на рамки в один слой без соприкосновения друг с другом. Рамки с электродами ставят на поддон 17 с колесами 22, расположенный на цеховой тележке 1, формируя стопу 2. После набора полной стопы тележку подвозят к печи и закрепляют специальными захватами на направляющих печи. Затем подвижная рама 20 с зацепами 21 сдвигает поддон вместе со стопой с тележки и устанавливает его на направляющие печи. Одновременно с продвижением первой стопы перемещаются на один шаг также все стопы, расположенные в первом туннеле, при этом последняя стопа передвигается из туннеля на поперечную тележку. С помощью этой тележки стопа перемещается к входу во второй туннель и останавливается. После этого привод 11 в комплекте с подвижной рамой и зацепами сдвигает стопу с поперечной тележки и помещает ее во второй туннель. Одновременно с этим все стопы второго туннеля продвигаются на один шаг в сторону разгрузки. Последняя стопа на выходном участке второго туннеля в процессе этого движения перемещается на разгрузочную тележку 12, предварительно закрепленную на направляющих печи. Механизмы работают в автоматическом режиме.
Конструкция печи рассчитана на раздельную сушку и прокалку электродов с основным покрытием, что позволяет по результатам сушки и полного контроля электродов производить их селекцию перед прокачкой.
Такая технология предпочтительна при изготовлении наиболее дорогостоящих электродов. После термической обработки в печи ру - тиловые и ильменитовые электроды направляют на контроль, сортировку и упаковку, а электроды с основным покрытием — на промежуточное хранение, контроль и далее на прокалку в другую печь.
Отличительной особенностью данной печи является обеспечение следующих факторов, положительно влияющих на качество покрытия: раскатка электродов на рамках исключает соприкосновение их друг с другом; рабочие поверхности рамок покрыты мягкой влагопроводной лентой с низким коэффициентом теплопроводности; конструкция рамок обеспечивает максимальную открытость электродов для воздушного потока; отсутствие перевалок электродов в печи; наличие зоны принудительного провяливания при 20-40 °С в течение 40-50 мин; наличие влажной атмосферы в зонах провяливания и сушки; небольшая скорость нагрева электродов (20-30 °С/ч вместо обычной 40-60 °С/ч), большая продолжительность сушки (2,6-3,5 ч вместо обычной 0,75-1,5 ч).
Главным недостатком печи является необходимость выгрузки всех электродов для ремонта и профилактического обслуживания ее механической части.
На рис. 128, а показаны кривые, отражающие процесс сушки и прокалки электродов с рутилово-ильменитовым покрытием МР-ЗМ
Время, мин Рис. 128. Кривые влажности электродов МР-ЗМ (а); УОНИ-13/55 (б) |
диаметром 3 и 4 мм. Температура воздуха, подаваемого в зоны, составляла 60, 90, 150 и 180 °С, общая продолжительность сушки и прокалки 3,5 ч. Видно, что быстрее всего сохнут электроды, расположенные в нижней части стопы, медленнее — в средней части, верхние слои электродов по интенсивности сушки занимают промежуточное положение — в конце зоны II влажность составляет 5,7; 6,2 и 5,3% для электродов диаметром соответственно 3,0 мм и 7,5; 9,0 и 6,7% — для электродов диаметром 4 мм. Однако на выходе из печи за счет достаточной продолжительности сушки влажность электродов выравнивается и становится равной 0,4-0,7%.
На рис. 128, б показаны кривые сушки электродов УОНИ - 13/55 с основным покрытием диаметром 3 и 4 мм. Характер распределения влажности такой же, как и для рутилово-ильменито - вых электродов, но отклонение от среднего значения по высоте стопы существенно меньше (7,5-7,2=0,3% в середине печи по сравнению с 9,0-6,7=2,3%, см. рис. 128, а). Это объясняется разным уровнем температур в сравниваемых случаях. При температуре в зонах 40-90 °С и продолжительности сушки 2 ч 50 мин конечная влажность покрытия составляет 4,5-5,1%.
Более глубокая сушка электродов с основным покрытием (до 1,9%) достигается за счет увеличения температуры до 110 °С и продолжительности процесса до 4.5 ч.
В ряде случаев по технико-экономическим соображениям, в первую очередь при изготовлении электродов специального назначения, термообработку производят по раздельной схеме с контролем качества электродов между операциями сушки и прокалки. В качестве прокалочных при этом используют камерные или туннельные печи.
Печь 1ІГІТК 15 (jmc. 129) предназначена для прокалки электродов диаметром 3-5 мм длиной 280-450 мм с любыми видами покрытий. По длине печи в теплоизолированном туннеле 1 прямоугольного сечения размещены участок загрузки, пять тепловых зон (I V), зона охлаждения и участок выгрузки. Каждая тепловая зона снабжена отопительным агрегатом (AOj-AOg), который включает вентилятор 2, трехфазный электронагреватель сопротивления 3, отсасывающий 4 и нагнетающий 6 короба, сбросный патрубок 5 с шибером, смонтированные на каркасе 8 и укрытые теплоизоляцией 7.
Для достижения равномерной тепловой обработки электродов тепловые зоны выполнены по различным аэродинамическим схемам с таким расчетом, чтобы входящий в туннель поток воздуха поочередно обтекал садку со всех сторон.
Загрузка |
/ ’ / ' / 7 7 7 / / |
Ч, *4, 'С •Сч"Сч"ч>я0^а0-'.0"£>- %. я4, 'V, 'Ч, 'ч, 4- / > 'Л' // ? » /. / |
I—А |
23 . / 24 / . |
|ZS^E |
'if |
тж |
ЗонаІ |
Зона IV |
Зона I |
18 |
загрузки зона | |
21 Д |
оа5 |_А 28 Д 15 16 |_г
v-s-s-.
U* I Ж_JL 25 !
Зона V |
‘u е> к, О Чт—о1 47 rJ Ц?—о* ‘u rrk; О Чт—гг ‘и «J4.* iXh?
Зона охлаждения Участок выгрузки
/ 1 Участок естественного охлаждения Участок активного охлаждения |
А-А |
Б-Б |
В-В |
Г-Г |
t'4.'4,'4,tr л-:, r^v-c^'1' !i is j
х />/ / / / / ; / 'г?-/ / у ; / > т~ ,' /// / / у / ; s ; ; / ?у/ / / / /
Рис. 129. Схема печи ППТК 15: 1 — туннель; 2 — вентилятор; 3 — электронагреватель; 4 — отсасывающий короб; 5 — сбросный патрубок; 6 — нагнетающий короб; 7 — теплоизоляция; 8 — каркас; 9 — нижний короб; 10 - потолочный короб; 11, 13, 14 — боковые короба; 12— отсасывающий короб; 15 и 16— вентиляторы; 17— конвейер загрузки; 18 — основной конвейер; 19 — конвейер выгрузки; 20 — привод; 21 — электроды; 22 — рамки; 23 — поддон; 24 — загрузочная тележка; 25 — стопа: 26 — рама выгрузки; 27 — разгрузочная тележка; 28 — дверь; I-V — тепловые зоны
В зонах I, III и V теплоноситель поступает в рабочее пространство через нижний короб 9 (сечение А-А), обтекает садку с электродами в направлении снизу вверх и собирается в потолочном коробе 10. В зону II воздух подают через боковой короб 11 (сечение
Б-Б), он обтекает садку горизонтальными струями и удаляется из рабочего пространства через боковой отсасывающий короб 12. В зону IV воздух также подают в рабочее пространство и удаляют из него через боковые короба 13 и 14 (сечение В-В) с горизонтальным движением через садку, однако направление обтекания садки противоположно имеющемуся в зоне II. Тепловые зоны работают по принципу многократной циркуляции воздуха с частичной его заменой — часть влажного воздуха удаляется через сбросный патрубок 5, а взамен через торцы печи поступает более сухой цеховой воздух. Температуру в зонах поддерживают автоматически.
Медленное охлаждение электродов происходит на участке естественного охлаждения на воздухе, а окончательное — на участке активного охлаждения потоком воздуха, создаваемого вентиляторами 15 и 16 и обтекающего электроды горизонтальными струями (сечение Г-Г).
Техническая характеристика печи ППТК-15
Установленная мощность, кВт........................................................ 368
Количество обогреваемых тепловых зон, шт.................................. 5
Температура, °С............................................................................. 80-380
Сменная производительность по электродам
диаметром 4 мм, т.......................................................................... До. 15
Единовременная загрузка по электродам
диаметром 4 мм, т......................................................................... 8,5 9,5
Диаметр электродов, мм................................................................. 3... 5
Продолжительность термообработки
(без охлаждения), мин................................................................ 135-240
Влажность покрытия, %: до печи................................................... 2-4
после печи..................................... 0,2-0,6
Длина, м: габаритная......................................................................... 23,5
тепловой камеры................................................................ 15
Ширина, м: габаритная..................................................................... 2,15
тепловой камеры.......................................................... 0,95
Высота, м: габаритная........................................................................ 4,0
теггловой камеры......................................................... 1,65
Печь имеет механизм перемещения садки, включающий конвейеры загрузки 17, основной 18 и выгрузки 19, которые кинематически связаны между собой и приводятся в движение приводом 20. Электроды 21, предварительно просушенные в сушильной печи, укладывают на рамки 22 в несколько слоев. Количество слоев (2-6) зависит от начальной влажности покрытия, диаметра электродов и толщины покрытия. Рамки ставят на поддон 23 с колесами, расположенный на загрузочной тележке 24, формируя стопу 25. После набора полной стопы тележку подвозят к печи и пристыковывают к ней специальными захватами. Затем оператор включает механизмы, настроенные на единичный цикличный режим работы. При этом конвейер загрузки сдвигает стопу с тележки и устанавливает ее на основной конвейер. Одновременно с продвижением первой стопы на один шаг перемещаются все стопы, находящиеся на основном конвейере, а последняя стопа передвигается конвейером разгрузки на раму выгрузки 26 и далее на разгрузочную тележку 27.
В процессе перемещения от загрузки к выгрузке электроды последовательно проходят стадии нагрева, окончательной сушки, прокалки, охлаждения на воздухе и в потоке вентиляторного воздуха. Температура электродов после зоны охлаждения составляет 40—50 °С.
Система загрузки и основной конвейер печи обеспечивают одинаковый зазор между стопами, который возможно регулировать в пределах, достаточных для размещения между стопами подъемноопускной двери 28, расположенной на выходе из зоны V. Однако и без двери в печи поддерживается необходимая температура.
К достоинствам печи можно отнести:
• высокую производительность (12-15 т за восьмичасовую смену);
• большую длительность нагрева и прокалки (2,25-4,0 ч), обеспечивающую использование режимов с малой скоростью нагрева электродов, повышающих прочность покрытия за счет снижения в нем внутренних напряжений;
• наличие зоны медленного охлаждения, в которой электроды охлаждаются без резких градиентов температур, что также снижает внутренние напряжения и повышает прочность покрытия;
• достаточно высокую равномерность термообработки за счет разнонаправленного теплового воздействия на стопу (имеющийся разброс влажности по высоте стопы нерегулярен).
Описанная печь [96] может также работать в режиме непрерывной сушки-прокалки электродов с рутиловым и ильменитовым покрытием.
При работе по раздельной схеме сушку электродов диаметром 3 мм и более можно производить в простом и надежном сушильном цепном конвейере (сушиле) МОСЗ рис. 130. Конвейер длиной 18,5 м имеет сушильную камеру сечением 15x1x0,85 м, обогреваемую воздухом. В конвейере три зоны сушки с температурой соот-
*
2 —* |
||||
1-= |
||||
□ |
Й 5 S=J йЛ~й?: !Ь й::В КЖ |
|||
1000 |
-------------------- ( |------------------------------ 15000 18500 |
|||
°ис. 130. Схема сушильного конвейера МОСЗ: 1 — стопки рамок с ыектродами; 2 — транспортерные цепи |
ветственно 20-50 °С, 50-90 °С, не выше 60 °С. Протяженность зон соответственно 2,5-3; 7-8 и 1,5-2 м. Регулировка температуры автоматическая, максимальная температура в печи составляет 100 °С. Установленная мощность сушила 65 кВт.
Электроды нагревают горячим воздухом из электрического калорифера, расположенного рядом с рабочей камерой. Вентилятор среднего давления подает горячий воздух в рабочую зону через отверстия каналов, расположенных под цепью конвейера. Отверстия имеют заслонки, регулирующие количество подаваемого воздуха. Забор воздуха происходит через отверстия каналов, расположенных над цепью. Нагревательные элементы калорифера выполнены в виде двух трехфазных секций из нихромовой проволоки диаметром 3 мм.
После опрессовки электроды вручную раскладывают на деревянные рамки. Раскладку необходимо производить тщательно, обеспечивая отсутствие соприкосновений электродов друг с другом. Набранные в стопу (не более 20 рамок) электроды помещают на цепь конвейера. Включение конвейера периодическое, по мере загрузки печи. Скорость движения цепей 1,8 м/мин. Разгрузка электродов по мере выхода рамок из сушильной камеры.
Сушильный конвейер обеспечивает хорошее качество сушки (влажность не превышает 5%). Для этого время нахождения электродов в печи должно быть не меньше 30, 40 и 60 мин для электродов диаметром соответственно 3, 4 и 5 мм. Конвейер обеспечивает сменную производительность 8 т электродов.
Электроды с повышенным коэффициентом массы (для диаметра 4 мм — более 70%, для диаметра 5 мм — более 60%) перед сушкой должны пройти предварительное подвяливание на воздухе в течение не менее 12 ч.
Такое сушило при соответствующем увеличении мощности нагревателей может быть трансформировано в сушильно-ирокалоч - ную (для электродов с рутиловым и ильменитовым покрытиями) печь с рабочей температурой до 180 °С.
На многих предприятиях прокалку электродов после подвялива - ния производят в камерных электропечах различных конструкций. Характеристика некоторых из них приведена в табл. 70 [971. Наиболее удобны в работе и обеспечивают меньшие потери теплоты при загрузке — выгрузке электродов печи с подъемом дверей. Внешний вид одной из них модели РкПК 450 показан на рис. 131, а схема модели ОСЗ-1 — на рис. 132. Печь ОСЗ-1 в течение многих лет положительно зарекомендовала себя, так как рациональная организация тепловых потоков в ней обеспечивает дос таточную равномерность прогрева каждого электрода при малом времени термообработки — обычно около 60 мин. В печи размещают две тележки, на каждой из которых установлено по две стопы из восьми металличе-
Таблица 70. Техническая характеристика камерных печей |
|||||
Параметр |
ОСЗ-1 |
ПК 5,0/450 |
сно 12.18.12/4 |
ППЭ-600 |
РкПК-450 |
Вместимость камеры, м3 |
1,3 |
5 |
2,6 |
5,6 |
2,35 |
Размеры рабочей камеры, м |
2,5x0,7 х0,75 |
- |
1,2x1,8 х1,2 |
2,5x1,5 х1,5 |
1.4x1,05 х1,6 |
Габаритные размеры печи, м |
- |
4,1x2,4 хЗ,2 |
1,97x2,4 х2,25 |
3,0x2,2 х2,0 (3,4) |
2,05x1,8 х4,5 |
Масса печи, кг |
- |
4700 |
1500 |
4000 |
1250 |
Максимальная масса загрузки, кг |
600 |
1500 |
1500 |
4000 (оптимум 3 т) |
800 |
У становленная мощность, кВт |
65 |
124 |
45 |
120 |
50,5 |
Диапазон рабочих температур, °С |
До 400 |
До 400 |
До 400 |
160-450 |
до 450 |
Максимальное время разогрева до номинальной температуры (без садки), мин |
- |
- |
60 |
180 “С/ч |
|
Вид дверей |
С подъемом |
Распаш ные |
Распашные или с подъемом |
С подъемом |
ских рамок с электродами. Возможна укладка электродов на рамках в 3-5 слоев. Охлаждение электродов проводят на воздухе в течение 30-40 мин.
Рис. 131. Внешний вид прокалочпой печи РкПК 450 |
На базе модернизированных печей типа ОСЗ-1, имеющих две торцевые вертикально открывающиеся двери, возможно создание проходных прокалочных печей. В отличие от базового варианта, в котором загрузку и выгрузку тележек с электродами производят вручную, в проходных прокалочных печах эти операции механизированы. Электроды укладывают на рамки, рамки ставят на специальную кассету, образуя две стопки рамок с электродами. С помощью кран-балки загруженную кассету устанавливают на загру-
Рис. 132. Камерная прокалочная электропечь т ипа ОСЗ 1: 1 — заслонка (дверь); 2 — электрокалориферы; 3 — вентилятор; 4 — тележка с электродами |
зонную часть конвейера печи. В печи одновременно находятся две кассеты, т. е. четыре стопы рамок с электродами. После прокалки электроды конвейером выгружают из печи и охлаждают на воздухе. Отметим, что прокалка электродов с основным видом покрытия требует жесткого соблюдения определенных условий эксплуатации (влажность покрытия перед прокалкой, количество слоев электродов, скорость нагрева и охлаждения). При влажности покрытия до печи 3,5-4,5% влажность после прокалки в течение 80-100 мин составляет для электродов диаметром 3-5 мм 0,3% — для основных и 0,6-0,8% — для рутиловых.
Современные камерные печи оснащают электронными приборами индикации и контроля температуры со специальным программным обеспечением, способными задавать ступенчатый режим сушки и прокалки электродов. Подключение приборов к компьютеру обеспечивает не только фиксацию данных в числовом и графическом видах, но и создание базы данных.
Для прокалки электродов с рутиловым и целлюлозным покрытиями возможно применение аэродинамических нагревательных установок. Для нагрева воздуха в таких печах используют эффект «аэродинамических потерь», создаваемый при вращении ротора специальной конструкции. Установка ПАП-ОЗЭИ тупикового типа с установленной мощностью электродвигателя до 55 кВт и единовременной загрузкой до 800 кг электродов обеспечивает за цикл 45-60 мин при максимальной температуре нагрева до 300 °С остаточную влажность покрытия 0,1-0,2%.
В индукционных печах использован нагрев электродов токами высокой частоты. Такие установки имеют несколько последовательных индукторов, через которые проходит главный транспортер. Транспортер представляет собой две параллельные бесконечные цепи. На удлиненные оси каждого звена цепи насажены изоляционные втулки-держатели электродов. Важное значение имеет выбор материала, из которого изготовлены втулки для закрепления незачрпценного конца электрода. Используемый материал должен при достаточной механической прочности обеспечить удаление влаги с закрепленного конца.
Частота используемого в индукторах тока равна 8000 Гц, его силу регулируют в пределах от 50 до 400 А при напряжении до 800 В.
Опресованные электроды подают барабанным питателем на транспортер загрузки. Здесь они захватываются втулками-держателями сходящихся цепей главного транспортера и проходят последовательно все индукторы и зону охлаждения. Привод главного транспортера осуществляется от двигателя постоянного тока, что позволяет плавно регулировать время нахождения электродов в печи. На выходе из печи цепи транспортера расходятся, и электроды поступают на сортировочный транспортер.
Последняя модель автоматической роторно-конвейерной линии термообработки электродов токами высокой частоты (ЛТЭ-1) позволяет производить термообработку электродов с рутиловым и основным покрытиями. Габаритные размеры установки 13x1,5x3,1 м. На электродах с рутиловым покрытием диаметром 4-6 мм обеспечивались следующие характеристики: температура 250-300 °С, производительность 500-700 шт./мин, продолжительность термообработки 6-10 мин, удельный расход электроэнергии 110-115 кВт-ч/т.
Применение индукционных установок позволяет резко сократить время термообработки, уменьшить в 4-5 раз производственные площади для печи, уменьшить расход электроэнергии и увеличить КПД печи. Однако даже на относительно мягких режимах нагрева установлено значительное вспухание покрытия, что снижает прочность и влагостойкость покрытия. Кроме того, установка сложна в конструктивном отношении, чувствительна к изменению загрузки электродами. Вероятно, по этим причинам в настоящее время их не эксплуатируют.
Существенными технологическими преимуществами обладают конвейерные печи с индивидуальной подвеской электродов на постоянных магнитах (рис. 133, 134), например, печь модели MS - сомс-200 фирмы «Mansa Soudage SA» (Швейцария). Печь может быть электрической, газовой или работать на мазуте. Она предназ-
Рис. 133. Схема прохождения электродов через печь: 1 — механизм выгрузки; 2 — натяжные механизмы; 3 — секция сушки; 4 — механизм загрузки; 5 — электроды на выходе из пресса; 6 — секция охлаждения
Рис. 134. Печь с магнитным конвейером: а - передача электродов на магнитным транспортер; б — крепление электродов к магнитный шинам
начена для сушки-прокалки электродов с целлюлозным или рути - ловым покрытием, имеющих стержни из ферромагнитной стали. Максимальная температура термообработки 200 °С. Электроды с основным покрытием проходят в печи только сушку.
После опрессовки и прохождения зачистной машины электроды специальным устройством располагают вертикально, подвешивая торцами к бесконечному замкнутому магнитопроводу. Благодаря такой схеме крепления обеспечивается гарантированное отсутствие дефектов поверхности покрытия (трещин, вмятин), присущих обычным конвейерным печам. Электроды проходят через печь неоднократно в обоих направлениях, а затем через охлаждающую секцию. Общее время термообработки составляет 50-90 мин и регулируется скоростью движения цепи.
После термообработки электроды переводятся в горизонтальное положение и отправляются на упаковочную установку.
Термообработка электродов в такой печи происходит только за счет радиационного излучения без дополнительной циркуляции нагретого воздуха. Выделяющаяся влага удаляется мягко и непрерывно, что обеспечивает равномерность просушивания электродов и отсутствие дефектов покрытия.
Электрическая мощность печи 500 кВт, расход энергии при работе на мазуте или газе — около 410 000 ккал/ч.
В настоящее время на предприятиях постсоветского пространства в эксплуатации находится только одна печь описанного типа.
Газовые конвейерные печи для сушки и прокалки электродов, разработанные ВНИПИТеплопроект, позволяют термообрабаты - вать в потоке электроды диаметром 4 и 5 мм с основным видом покрытия. Печи представляют собой однопроходное сушило, имеющее четыре зоны: подвяливания, сушки, прокалки и охлаждения. Печь оборудована четырьмя газовыми топками с циркуляционными вентиляторами. Две топки обогревают зону прокатки и по одной зоны подвяливания и сушки. Печь оборудована также дутьевыми и отсасывающими установками для выброса отработанных газов из сушила и дымовых газов при розжиге топок.
Техническая характеристика газовой конвейерной печи
Время термообработки, мин............................................................... 65
в т. ч.: зона 1.............................................................................................. 20
зона 2.............................................................................................. 15
зона 3.............................................................................................. 20
зона 4.............................................................................................. 10
Температура, °С:
зона 1........................................................................................ 60-80
зона 2...................................................................................... 80-120
зона 3.................................................................................. 250-400
Производительность, т/ч, для электродов диаметром 5 мм:
рутиловых (МР-3)...................................................................... До 2,3
основных (УОНИ-13/55)........................................................... До 1,8
Число кассет в печи, шт..................................................................... 859
Шаг навески кассет, мм..................................................................... 25,7
Расход газа, м3/ч................................................................................ 34-62
Габаритные размеры, м................................................... 33,9x3,0x4,1
Электроды автоматически поштучно укладываются на подвесные кассеты, в которых следуют через всю печь. На выходе из печи электроды также автоматически снимаются с кассет, которые возвращаются назад.
Важным узлом печи является загрузчик электродов, имеющий жесткую конструкцию. Благодаря подбору соотношения ячеек на загрузочном барабане и в кассете в первый и последний паз кассеты электроды не укладываются, что исключает падение и перекосы крайних электродов. Схема механизации узла съема электродов с кассет показана на рис. 135.
Газовые печи экономичны, что особенно проявляется при опережающем росте цен на электроэнергию, отсутствуют перевалки, при которых возможно повреждение покрытия. Их недостатки были описаны ранее.
Рис. 135. Схема механизации узла съема электродов с кассет: 1 — кассета с электродами; 2 — цепной конвейер; 3 — съемное устройство; 4 — боковая рейка; 5 — натяжной ролик; 6 — лопатки приемного транспортера; 7 — желобчатый транспортер; 8 - направляющие |
Вне зависимости от конструкции печи важнейшей характеристикой ее работы служит равномерность термообработки электродов в разных местах печи и в разных слоях электродов. Просто и оперативно о ней можно судить при термообработке электродов на стержнях из низкоуглеродистой стали по цветам побежалости:
Температура Цвет чистых от покрытия
прокалки, °С участков стержня
220................................................................................... Светло-желтый
260 ............................................................................. Красно-коричневый
280........................................................................................... Фиолетовый
300................................................................................. Васильково-синий
320......................................................................................... Светло-синий
330-350.............................................................................................. Серый
Если в электродах одной садки, выгруженных из печи, обнаружено различие в цвете торцов, значит, качество термообработки не соответствует требуемому. Качественно прокаленные электроды при плоском соударении издают металлический звук, а непрока - ленные или только просушенные — глухой.