Эксплуатация индукционных

Канальных печей

Шихта канальных печей составляется из чистых исходных материалов, отходов производства и лигатур (промежуточных сплавов). В печь загружаются вначале тугоплавкие компоненты шихты, затем - составляющие основную массу сплава и последними - легкоплавкие. В процессе расплавления шихту следует периодически осаживать во избежание сваривания кусков и образования моста над расплавленным металлом.

При плавке алюминия и его сплавов шихтовые материалы должны быть очищены от неметаллических загрязнений, поскольку из-за малой плотности алюминия они удаляются из расплава с большим трудом. Так как скрытая теплота плавления алюминия велика, то при загрузке в печь большого количества шихты металл может затвердеть в каналах; поэтому шихту загружают небольшими партиями. Напряжение на индукторе в начале плавки должно быть снижено; по мере накопления жидкого металла напряжение повышают, следя за тем, чтобы ванна оставалась спокойной и окисная пленка на ее поверхности не взламывалась.

При временных остановках канальная печь переводится в режим холостого хода, когда в ней оставляют лишь такое количество металла, которое обеспечивает заполнение каналов и сохранение в каждом из них замкнутое кольцо металла. Этот остаток металла поддерживается в жидком состоянии. Мощность в таком режиме составляет 10 – 15 % номинальной мощности печи.

При длительной остановке печи весь металл из нее должен быть слит, так как при застывании и последующем охлаждении происходит разрыв его в каналах вследствие сжатия, после чего пуск печи становится невозможным. Для пуска опорожненной печи в нее заливают расплавленный металл, причем ванна и подовый камень должны быть предварительно разогреты до температуры, близкой к температуре расплава, во избежание растрескивания футеровки и застывания металла в каналах. Разогрев футеровки является длительным процессом, поскольку скорость его не должна превышать несколько градусов в час.

Переход к новому составу сплава возможен лишь при условии, что футеровка по своим температурным характеристикам и химическим свойствам пригодна для нового сплава. Прежний сплав полностью сливается из печи и в нее заливается новый. Если прежний сплав не содержал компонентов, не допустимых для нового сплава, то годный металл может быть получен при первой же плавке. Если же такие компоненты содержались, то приходится провести несколько переходных плавок, после каждой из которых содержание нежелательных компонентов, оставшихся в каналах и на стенках ванны при сливе металла, снижается.

Для нормальной эксплуатации канальной печи со съемными индукционными единицами необходимо иметь в резерве полный комплект разогретых единиц, готовых к немедленной замене. Замена производится на горячей печи с временным отключением охлаждения заменяемой единицы. Поэтому все операции по замене должны выполняться быстро, чтобы длительность перерыва в подаче охлаждающей воды и воздуха не превысила 10 – 15 минут, в противном случае электрическая изоляция будет разрушена.

Состояние футеровки ванны в процессе эксплуатации контролируется визуально. Контроль недоступных для осмотра каналов осуществляется косвенным методом, путем регистрации активного и реактивного сопротивлений каждого индуктора, которые определяются по показаниям киловаттметра и фазометра. Активное сопротивление в первом приближении обратно пропорционально площади сечения канала, а реактивное - пропорционально расстоянию от канала до индуктора. Поэтому при равномерном расширении (размыве) канала активное и реактивное сопротивления снижаются, а при равномерном зарастании канала – увеличиваются; при сдвиге канала в сторону индуктора реактивное сопротивление уменьшается, а при сдвиге в сторону кожуха – увеличивается. По данным измерений строятся диаграммы и графики изменения сопротивлений, позволяющие судить об износе футеровки каналов [32]. О состоянии футеровки канальной печи судят также по температуре кожуха, которую регулярно измеряют во многих контрольных точках. Местное повышение температуры кожуха или повышение температуры воды в какой-либо ветви системы охлаждения свидетельствует о начавшемся разрушении футеровки.

Футеровка индукционных канальных электропечей выполняет одновременно функции электрической и тепловой изо­ляции. Однако при отсыревании (холодная печь) или насыщении электропроводящими материалами (из рас­плава или газовой среды) электрическое сопротивление футеровки резко падает. Это создает опасность пора­жения током.

Вследствие неисправности может возникнуть элект­рический контакт между токоведущими частями и другими металлическими ча­стями электропечи; в результате такие сборочные еди­ницы, как каркас, с которыми в про­цессе эксплуатации соприкасается персонал, могут ока­заться под напряжением.

При эксплуатации электропечей, устройств и вхо­дящего в состав установок электротехнического обору­дования (щитов управления, трансформаторов и т. п.) для защиты от поражения током применяют обычные средства: заземление металлических частей (каркасов печей, площадок и пр.), защитные изоляционные сред­ства (рукавицы, ручки, подставки; помосты и другие), блокировки, предотвращающие открывание дверец до отключения установки, и др.

Источником взрывоопасности являются водоохлаждаемые узлы (кристал­лизаторы, индукторы, кожухи и другие элементы электропечей). При неисправностях герметич­ность их нарушается и вода попадает в рабочее прост­ранство печи; под действием высокой температуры во­да интенсивно испаряется и в герметично закрытой печи в результате повышения давления может произойти взрыв; в некоторых случаях вода разлагается и при попадании воздуха в печь может образоваться гре­мучая смесь. Такие аварии имеют место при проедании футеровки в индукционных плавильных печах.

К взрыву может привести скопление в печи легко возгорающих веществ (натрий, магний и др.), образо­вавшихся в ходе технологического процесса, а также влажная шихта. Источни­ком взрыва могут быть дефекты элементов электропе­чей.

В процессе эксплуатации печи необходимо постоянно вести наблюдение за бесперебойной подачей охлаждающей воды и воздуха и их температурами на выходе из систем охлаждения. При снижении давления воды или воздуха срабатывают соответствующие реле, отключается энергопитание неисправной индукционной единицы и подаются световые и звуковые сигналы. В случае снижения давления в водоподводной магистрали печь переводят на резервное охлаждение от пожарного водопровода или аварийного бака, обеспечивающего самотечное питание водой систем охлаждения печи в течение 0,5 – 1 часа. Прекращение бесперебойной подачи охлаждающей воды и воздуха приводит к аварийной ситуации: обмотка индуктора расплавляется.

Прекращение подачи воды в водоохлаждаемые рубашки кристаллизаторов приводит к тому, что металл, переливаемый из раздаточной коробки в кристаллизатор, застывает в кристаллизаторе, что приводит к выходу из строя кристаллизатора и нарушению технологического процесса.

При прекращении питания электроэнергией металл в печи может застыть, что является серьезной аварией. Поэтому в системах электроснабжения канальных печей желательно предусматривать резервирование. Мощность резервного питания должна быть достаточной для поддержания металла в печи в расплавленном состоянии.

Нарушение футеровки печи (незафиксированное визуально или по приборам) приводит к тому, что металл из ванны или канальной части печи попадает на печной трансформатор, что может привести к выходу из строя печного трансформатора и к взрывоопасной ситуации.

Взрывобезопасность обеспечивают путем надежно­го контроля за ходом процесса, сигнализацией о нару­шениях режима, незамедлительным устранением неис­правностей, инструктажем персонала.