Конструкция электропечей для плавки цинка

Для переплавки катодного цинка применяется низкочастотная индукционная электропечь. Электропечь легко обслуживается, температура в ней достаточно быстро и хорошо регули­руется, а срок их службы намного превышает продолжи­тельность кампании отражательных печей. Принцип работы низкочастотной индукционной электропечи заключается в нагреве замкнутого цинкового конту­ра, являющегося вторичной обмоткой, индуктируемым электрическим током большой силы и низкого напряжения.

Конструкция электропечи показана на рисунке 12. Основной элемент электрической индукционной печи - печной трансформатор или индуктор, состоящий из катушки (первичной обмотки), железного сердечника и кольце­вого канала. Катушку изготовляется из медного проката прямоугольной формы. Витки проката изолируются между собой и скрепляются болтами. Внутри катушки и по сторонам кольцевого канала распологаются железные сер­дечники, собранные из тонколистового высококачествен­ного трансформаторного железа. Замкнутый контур сер­дечника пересекает кольцевой канал.

Для создания кольцевого канала (который при рабо­те печи заполнен расплавленным цинком) в печном тран­сформаторе применяяется специальная набивка из огне­упорной массы и цинковый шаблон. Между катушкой и кольцевым каналом закрепляется медный цилиндр, разре­занный на две части. Обладая антимагнитными свойствами медный цилиндр улучшает охлаждение воздухом тонкой огнеупорной стенки, отделяющей катушку от кольцевого капала, и предохраняет ее от механического повреждения.

Рисунок 12 – Электропечь для плавки катодного цинка

1 – загрузочная коробка; 2 – свод электропечи; 3 – каналы, соединяющие индукторы с ванной печи; 4 – перегородка, отделяющая зумпф ос плавильной части печи; 5 – индукторы

Печной трансформатор в принципе подобен понизи­тельному сетевому трансформатору. Первичной обмот­кой является медная катушка, а вторичной служит рас­плавленный цинк в кольцевом канале. При подаче на­пряжения на первичную обмотку во вторичной т. е. в кольце из жидкого цинка, индуцируется ток, по силе превышающий первичный в 40 (по числу вит­ков в катушке), но с напряжением, во столько же раз меньшим.

При возникновении тока в цинковом кольце металл перегревается до 800-850° С и в силу разности темпера­тур в ванне печи и в канале выталкивается из канала в печь. На его место поступает цинк из ванны печи с бо­лее низкой температурой. В результате между кольце­вым каналом и ванной печи устанавливается постоян­ная циркуляция расплавленного металла с обменом теп­ла. Электропечь оборудуется тремя печными трансформаторами.

Корпус печи представляет собой прочную сварную конструкцию из стальных листов толщиной 10-12 мм, снабженную ребрами жесткости. Внешние размеры кор­пуса 100 т электропечи: длина 3720 мм, ширина 1940 мм, высота 2270 мм. Сварные швы корпуса испытывают на герметичность. Во избежание прорыва расплавленного цинка через корпус внутреннюю поверхность последнего оклеивают листовым асбестом на жидком стекле.

Сверху корпус печи перекрывают металлической крышкой из швеллерного железа, футерованного огнеупорными ма­териалами. В корпусе на уровне ванны имеются отвер­стия по числу печных трансформаторов, а в крышке - окно, куда вставляют загрузочную коробку.

Рабочее пространство печи разделено перегородкой на две зоны - плавильную и разгрузочную, или зумпф. В перегородке устраивают окно ниже поверхности ванны для перетока расплавленного цинка в зумпфовое отде­ление. Назначение перегородки - предотвращать попа­дание цинковых дроссов из плавильной части в разгру­зочную и предохранять обслуживающий персонал от возможных выплесков или брызг металла при загрузке катодного цинка в печь.

Емкость ванны составляет 20-25 т, глубина 750 мм, производительность 100-120 т/сут. Плавильную зону печи обслуживают через рабочую дверцу на одной из длинных сторон печи. Раз­грузочное отделение также имеет окно с раздвижными дверцами.

Наиболее ответственной частью электропечи, кото­рая определяет надежность в эксплуатации и продолжи­тельность работы агрегата между ремонтами, является огнеупорная футеровка, Толщина ее в рабочем пространстве печи равна 200 мм. Особенно подвержена раз­рушениям футеровка в зоне плавильного канала, где толщина ее наименьшая (55 мм), а температура рас­плавленного цинка максимальная. Огнеупорную футе­ровку делают из набивной массы, состоящей обычно из 70% обожженной огнеупорной глины, 20% пластичной жирной глины и 10% каолина.

Важное значение имеет гранулометрический состав набивной массы. Через сито с размерами ячейки 0,7 мм должно проходить 80% зерен. Готовят набивную массу за два-три дня до производства футеровочных работ. Для этого сухую смесь футеровочных компонентов сме­шивают с раствором сульфитного щелока (1%), кото­рый играет роль связующего. Предварительная подго­товка набивной массы необходима для того, чтобы в процессе вылеживания она приобрела необходимые пла­стические свойства.

Каждая электропечь обязательно имеет регулировоч­ный трансформатор и щит управления для плавного из­менения напряжения и силы тока на печных трансфор­маторах.

Разливку цинка в изложницы производится с по­мощью карусельной разливочной машине. Карусельная машина диаметром около 4 м имеет 22 водоохлаждаемые изложницы, рас­положенные по окружности. Металл заливают в излож­ницу графитовым черпаком, работающим синхронно с движением машины. При вращении машины изложница, достигшая узла разгрузки, опрокидывается с помощью специальных направляющих и после опорожнения вновь возвращается в исходное положение [4].