Clasificarea si domeniile de utilizare ale cuptoarelor electrice cu rezistoare

Clasificarea si domeniile de utilizare ale cuptoarelor electrice cu rezistoare

Dintre cuptoarele electrice, cele cu rezistoare cunosc cea mai mare rǎspandire. Ele se folosesc atat pentru incǎlzirea diferitelor produse, cat si pentru topirea metalelor si aliajelor.

Cuptoarele electrice cu rezistoare se clasificǎ astfel:

Dupǎ regimul de functionare:

- cuptoare cu functonare periodicǎ (intermitentǎ), la care ciclul de functionare cuprinde incǎrcarea, incǎlzirea si descǎrcarea;

cuptoare cu functionare continuǎ, la care piesele ce se incǎlzesc se deplaseazǎ continuu sau periodic de la capǎtul de incǎrcare la cel de descǎrcare.

Dupǎ temperatura de functionare:

- de joasǎ temperaturǎ - panǎ la 350°C, utilizate pentru tratamente termice ale materialelor nemetalice, procese chimice, topirea unor metale si aliaje usor fuzibile. In aceste cuptoare schimbul de cǎldurǎ are loc predominant prin convectie, iar elementele incǎlzitoare sunt realizate din aliaje Cr - Ni, etc;

- de medie temperaturǎ - panǎ la 1000°C, utilizate in special pentru tratamente temice ale materialelor metalice (otel). In aceste cuptoare schimbul de cǎldurǎ se efectueazǎ predominant prin radiatie, iar elementele incǎlzitoare sunt realizate din aliaje Cr - Ni, Cr - Al (Kanthal), carburǎ de siliciu, disiliciurǎ de molibden etc;

- de inaltǎ temperaturǎ - panǎ la 1600°C, cu destinatii speciale; elementele incǎlzitoare sunt executate din metal greu fuzibile (Mo, Ta, W) sau din materiale nemetalice (grafit).

Aceste trei tipuri de cuptoare se deosebesc din punct de vedere al straturilor refractare si termoizolante, al elementelor incǎlzitoare, al calculului si constructiei.

Dupǎ atmosfera din spatiul de functinare al cuptorului:

- cu atmosferǎ oxidantǎ (aer);

- cu atmosferǎ controlatǎ;

- cu vid.

4. Dupǎ tipul constructiv:

- cuptoare cu actionare periodicǎ (intermitentǎ), in care incǎrcǎtura nu se deplaseazǎ in timpul incǎlzirii: cuptoare cu camerǎ, verticale, cu clopot, cu vatrǎ mobilǎ (orizontalǎ sau vertical), cu muflǎ, cu camerǎ de incǎlzire mobilǎ, cuptoare adanci, calorifere, cuptoare de topire;

cuptoare cu actionare continuǎ, in care incǎrcǎtura se deplaseaza continuu sau periodic prin cuptor, de la capǎtul de incǎrcare spre cel de descǎrcare: cuptoare cu transportor, cu vatrǎ cu role, cu propulsie, tip tambur, tip carusel, cu vatrǎ pǎsitoare, cu vatrǎ pulsatorie, pentru incǎlzirea benzilor.

Din punct de vedere al conversiei energiei electrice in energie termicǎ si al procedeului de transmitere al cǎldurii spre corpul supus incǎlzirii, denumit sarjǎ sau incǎrcǎturǎ, instalatiile electrotermice sunt de mai multe tipuri si anume:

cuptoare electrice cu rezistoare la care degajarea cǎldurii are loc prin efectul Joule-Lenz al curentilor ce parcurg conductoare solide sau lichide caracterizate prin rezistivitǎti ridicate. Aceste elemente  specializate de circuit se numesc rezistoare.

Dacǎ piesa de incǎlzit (fig. 1.1 - a) joacǎ si rol de rezistor, atunci avem un cuptor electric cu rezistoare cu incǎlzire directǎ.

In cazul in care (fig. 1.1 - b) energia degajatǎ de rezistor se transmite prin convectie si radiatie incǎrcǎturii, cuptorul este de tipul cu rezistoare cu incǎlzire indirectǎ. De aici fac parte si cuptoarele cu bǎi de sǎruri, cuptoarele de incǎlzire cu strat pseudofluidizant, cuptoarele de topire sub strat de zgurǎ, instalatiile de incǎlzire si uscare cu radiatii infrarosii etc.

cuptoare si instalatii electrice de inductie la care incǎlzirea materialului se datoreazǎ efectului termic al curentilor indusi in metalele plasate intr-un camp magnetic alternativ.

Din punct de vedere constructiv deosebim cuptoare de inductie cu canal (fig. 1.1 - c) si creuzet (fig. 1.1 - d), precum si instalatii de inductie pentru tratament termic si incǎlzire in volum (fig. 1.1 - e). De precizat cǎ bobina care genereazǎ fluxul magnetic variabil se numeste inductor.

- cuptoare si instalatii de incǎlzire dielectricǎ (fig. 1.1 - i) bazate pe efectul curentilor de deplasare si histerezisului electric, fenomene ce apar in materialele dielectrice sau semiconductoare supuse actiunii unui camp electric de inaltǎ frecventǎ.

cuptoare electrice cu arc la care conversia energeticǎ are loc in arcul electric, fluxul termic transmitandu-se prin radiatie sarjei. In functie de elementele intre care apare arcul electric distingem:

- cuptoare cu arc cu actiune directǎ (fig. 1.1 - f) la care arcul se stabileste intre electrozi si sarjǎ. Arcul este in contact cu suprafata incǎrcǎturii, acesta incǎlzindu-se de la radiatia directǎ a arcului. Cota parte a energiei ce se degajǎ prin efectul termic al curentilor ce se inchid prin  sarjǎ este nesemnificativǎ, datoritǎ rezistentei ohmmice reduse a acesteia.

cuptoare cu arc cu actiune indirectǎ (fig. 1.1 - g) la care arcul apare intre doi electrozi orizontali, cǎldura transmitandu-se incǎrcǎturii prin radiatia directǎ a arcului si a zidǎriei libere a cuptorului.

cuptoare cu arc si rezistentǎ (fig. 1.1 - h) la care arcul apare intre electrozi si sarjǎ, fiind acoperit de minereu in stare pulverulentǎ. Incǎlzirea materialului are loc atat prin radiatia directǎ a arcului, cat si prin efectul termic al curentilor ce se inchid prin topitura de rezistivitate ridicatǎ.

cuptoare si instalatii cu fascicul de electroni bazate pe transformarea in cǎldurǎ a energiei cinetice a electronilor rapizi ce bombardeazǎ suprafata materialului supus incǎlzirii.

- cuptoare si instalatii de incǎlzire cu plasma la care energia arcului electric ionizeazǎ complet un gaz a cǎrui temperaturǎ ajunge la valori extrem de ridicate.

Figura 1.1 - Tipuri de cuptoare electrice

1 - transformator alimentare; 2 - retea scurtǎ; 3 - piesǎ contact; 4 - material de incǎlzit (sarjǎ); 5 - zidǎrie cuptor; 6 - rezistor; 7 - circuit magnetic; 8 - inductor; 9 - lichid rǎcire; 10 - zonǎ calitǎ; 11 - electrod; 12 - arc electric; 13 - minereu; 14 - armǎturǎ condensator.

Cuptoarele cu rezistoare se folosesc pentru urmǎtoarele procese tehnologice:

- cǎlire si revenire, tratamente termice secundare, se folosesc la: cuptoare cu camerǎ, verticale, cu clopot, cu vatrǎ mobilǎ, cuptoare adanci, calorifere, cuptoare de topire;

- recoacere, tratament termic primar, aplicat la: cuptoare camerǎ, cu elevator, clopot, verticale, cu propulsie, cu transportor, pentru benzi, tip tambur, cu vatrǎ mobilǎ;

- cementare si nitrocarburare, tratamente termochimice, se utilizeazǎ la: cuptoare camerǎ, verticale, cu propulsie, cu vatrǎ cu role, tip tambur, cuptoare cu bǎi de sǎruri;

- sinterizarea materialelor metaloceramice: cuptoare cu propulsie, tip clopot, cu transportor, cu vatrǎ cu role, verticale;

- lipirea cu lipiturǎ tare: cuptoare camerǎ, cu propulsie, cu vatrǎ cu role, cu transpotor, tip clopot, verticale, cu bǎi de sǎruri;

- imbǎtranirea, tratament termic secundar, aplicat la: cuptoare camerǎ, cu vatrǎ-ascensor, verticale, cu vatrǎ mobilǎ, cu bǎi de sǎruri;

- incǎlzirea pentru forjare, matritare, laminare, presare si alte operatii de prelucrare la cald: cuptoare camerǎ, cu vatrǎ cu role, cu propulsie, cu transportor, tip carusel, instalatii de incǎlzire prin contact;

- uscarea, calcinarea si arderea materialelor nemetalice: calorifere, cuptoare camerǎ, tip tambur, verticale, cu vatrǎ cu role, cu vatrǎ-ascensor, cu propulsie, cu vatrǎ mobilǎ, instalatii de incǎlzire cu radiatii infrarosii;

- indepǎrtarea tunderului: cuptoare cu bǎi de sǎruri; cositorire si zincare: cuptoare bǎi cu trecere; nitrurare: cuptoare-bǎi verticale si transportor; emailare: cuptoare cu trecere si cu conveier; imbǎtranirea gazelor: calorifere electrice;

- topirea aluminiului si aliajelor sale: cuptoare pentru topire camerǎ si cu creuzet; topirea cuprului si aliajelor sale: cuptoare pentru topire tip tambur; mentinerea la temperaturǎ a aluminiului topit si a aliajelor de aluminiu: cuptoare de topire tip camerǎ cu creuzet.

Alegerea concretǎ a tipului de cuptor trebuie efectuatǎ in functie de particularitǎtile procesului tehnologic si de performantele instalatiei.

Avantajele principale ale cuptoarelor cu rezistoare apar in urmǎtoarele situatii:

- la incǎlzirea cu temperaturǎ joasǎ, cand se impun conditii pretentioase de reglare a temperaturii;

- la temperaturǎ inaltǎ, cand sunt necesare atmosfere controlate;

- in zonele de mentinere ale cuptoarelor cu actionare continuǎ;

- la incǎlzirea pieselor in miscare;

- la prelucrarea materialelor plastice;

- la cuptoarelor de laborator care necesitǎ temperaturi inalte si reglaj precis al temperaturii.