Плавильные печи: принцип работы, виды и применение

Плавильная печь — это прибор, способный нагревать материалы до такой высокой температуры, что они плавятся, что с химической точки зрения означает достижение критического порогового температуры, при которой они переходят из твердого состояния в жидкое. Не все материалы плавятся, и те, что плавятся, часто имеют разные температуры плавления. Поэтому большинство печей предназначены для обработки определенных типов задач. Большинство из них регулируемые, что обеспечивает определенную гибкость и внутренний контроль. Существует широкое разнообразие в размерах и возможностях печей: некоторые предназначены для более или менее личного использования, как в частной мастерской или гараже, тогда как другие гораздо больше и используются промышленно. Тем не менее, все обычно относятся к одному из четырех основных типов или форматов: куполные печи, электродуговые печи, индукционные печи и тигельные печи. У каждого немного разный стиль и профиль использования, но общая цель обычно одна и та же, независимо от специфики.

Понимание основ

Металлы — самый распространенный материал, который люди расплавляют в печах. Расплавленный или жидкий металл намного более пластичен и может быть сформирован, отлит и переконфигурирован с относительной легкостью. Это относится как к таким веществам, как нержавеющая сталь и алюминий, так и к благородным металлам вроде золота и серебра. Плавление позволяет формировать и перерабатывать эти сырьевые элементы во что-то полезное, а печь — обычно самый контролируемый и эффективный способ сделать это.

Печь — инструмент, который люди используют очень давно. Считается, что самая ранняя печь возникла в цивилизации Индской долины на Индийском субконтиненте и датируется примерно 2500–1800 гг. до н.э. Плавильная печь — это промышленная версия этой концепции, и она обычно используется для производства специфических материалов или как источник тепла.

Куполные модели

Некоторые промышленные ученые считают куполную печь исторически наиболее популярной формой плавильной печи для ферристых, или железистых, материалов. Устройство в своем ядре представляет собой вертикальный вал, напоминающий дымоход. Внутри он обычно облицован огнеупорными кирпичами. Самые примитивные модели — это немного более чем базовые закрытые башни, обычно с системой полок и поддонов для сбора продукта. Более современные примеры имеют температурный контроль и более формализованную систему плавления и сбора. Дuves для надувания воздуха, используемые для повышения тепла, также можно найти внутри вала во многих случаях. Куполная печь может использоваться для различных задач, таких как производство жидкой руды и плавление чугуна или бронз.

Электрические дуги

Электродуговые печи также очень популярны для переплавки стального лома. Меньшие блоки иногда используются для производства чугунных изделий. Как следует из названия, эта модель использует электрическую дугу для генерации тепла. Дуга создает электрический пробой газа, вызывая так называемый «плазменный разряд», что приводит к более быстрому плавлению. Внутри печного блока материал помещается в прямой контакт с дугой, которая в некоторых блоках может достигать температур до 3275° Фаренгейта (1800° Цельсия). Многое зависит от размера печи и того, что именно плавится.

Индукционный метод

Индукционная печь обычно используется для плавления как ферристых, так и неферристых сплавов. Обычно она использует водохлаждаемую медную спиралевидную катушку, в которую устанавливается тигель. Когда переменный ток проходит через катушку, тигель нагревается. Эта модель обычно хвалят за свою энергоэффективность и отсутствие загрязнения. Индукционные печи, как правило, намного более герметичны и в результате создают меньше грязи. Большинство чугунных литейных цехов теперь используют индукционные печи вместо куполных из-за этих преимуществ; они также популярны во многих промышленных условиях, где эффективность и чистота являются проблемами.

Тигельные печи

Тигельная печь считается самым старым типом плавильной печи, а также самым примитивным. Она все еще используется во многих традиционных условиях и распространена для ряда небольших проектов, но, как правило, менее популярна в промышленности. Ее базовый дизайн состоит из огнеупорного тигля, в который помещается материал для нагрева. Материал затем нагревается снаружи стенки тигля. Газовые версии часто используют горелку для генерации тепла, а электрические модели — нагревательные элементы.

About Mechanics стремится предоставлять точную и надежную информацию. Мы тщательно выбираем авторитетные источники и применяем строгий процесс проверки фактов для поддержания высочайших стандартов. Чтобы узнать больше о нашем стремлении к точности, прочитайте наш редакционный процесс.

Ссылки на источники

• https://www.copper.org/environment/sustainable-energy/electric-motors/education/motor-rotor/production/proc09/process_09_94.html