Плавильные печи предназначены для плавки метала с целью получения необходимых сплавов и изготовления деталей литьевым способом. Современное плавильное оборудование имеет разные объемы рабочего пространства и наборы функций. Все типы печей обладают общими характеристиками: высокая температура плавки; экономичность работы; точность регулирования рабочих процессов.
Расплавление металла в печи осуществляется за счет теплоты, которая вырабатывается от подачи электроэнергии или сжигания топлива. Поэтому, в зависимости от типа энергии, печи бывают электрические или топливные.
Топливные плавильные печи. По характеру воздействия сжигаемого топлива, они делятся на две группы.
- Пламенные. Металл в таких печах располагают на поду. Нагрев осуществляется пламенем и горячими газами, которые заполняют все пространство в рабочей камере. Для выработки тепловой энергии применяют газ и жидкое топливо, которые подаются в рабочую камеру горелкой или форсункой соответственно. Пример печи с пламенным принципом действия – мартеновская печь, в которых выплавляют сталь и печи для выплавки меди. За конструкцией пламенные печи бывают в виде колодца, могут вращаться или иметь выдвижные поды.
- Слоевые плавильные печи. В них, горячие дымовые газы предварительно проходят через слой смеси из металлов, твердого топлива или химических присадок. Такие смеси называют – шихта. При таком процессе плавки можно добиться лучшего очищения металла, и предать ему дополнительные свойства. В таких печах, шихта и металл может находиться в трех состояниях.
- Плотный слой включает куски твердого топлива, которые в процессе плавки опускаются вниз. Газы от сгоревшего топлива при этом двигаются снизу вверх. Самый известный пример такой печи – доменная печь, с помощью которой выплавляют чугун.
- Кипящий слой включает в себя размельченное твердым топливом, которое под давлением горячих продуктов сгорания поднимается над слоем материала. Такие печи чаще применяют для производства цветных металлов.
- Взвешенный слой представляет собой пылевидный материал. Все частицы такого материала находятся в подвешенном состоянии, что достигается подачей газов снизу вверх. Тепловую энергию в таки печах получают от сжигания газ и размолотого твердого топлива.
Электрические плавильные печи. Отсутствие процесса горения в таких печах позволяет точно регулировать процесс выплавки, и корректировать температуру в рабочем пространстве. Электрическим способом производят высококачественные металлы и сплавы. По характеру действия энергии они бывают дуговыми и индукционными.
Дуговые плавильные печи. В них, электрический ток пропускают через шар газа, находящегося между электродами. При воздействии электрического напряжения, происходит ионизация газа. В результате этого, газ становится способным проводить электричество, и в зоне между электродами образуется дуга. В электрической дуге происходит преобразование тепловой энергии. Конструкция дуговой печи представляет собой цилиндрический кожух из металла со сферическим или плоским дном. Внутри стенки кожуха футерованы огнеупорным кирпичом. Сверху корпус печи закрыт сводом с отверстиями, в которых установлены графические электроды. Рабочая загрузка дуговых печей достегает 200 тон.
Индукционные плавильные печи. Они работают за счет переменного тока, который создает вокруг металла переменное магнитное поле. Когда внутрь такой печи поместить металл, в нем начнут действовать вихревые токи. Энергия таких токов преобразуется в тепло, и металл начинает нагреваться. Но индукционные печи не такие экономичные, как дуговые, поэтому применяются для выплавки небольших партий металла или для предварительного нагрева.