Как сделать дуговую печь
Электродуговая печь
Дуговая печь – это прибор, в котором плавление металла происходит за счет тепла, выделяемого электрической дугой.
Данная печь стала более эффективным и экологически чистым, но энергоемким аналогом доменных печей, используемых в черной и цветной металлургии. Емкость дуговой печи может быть от 0,5-400 тонн, температура плавления может быть выше 3000 °C. Основной материал такой печки это:
Устройство дуговой печи
Нагревательный элемент в электродуговой печи состоит из трех графитовых электродов с держателями, к которым подключаются кабели, проводящие трехфазный переменный электрический ток. Корпус печки имеет форму цилиндра со сферической нижней частью, куда закладывается плавильный материал. Между металлом внутри плавильни и электродами при подаче напряжения образуется электрическая дуга и происходит нагрев.
Внутри стенки печки имеют огнеупорную изоляцию, а снаружи – прочный стальной кожух. В комплекте могут быть водяные охладители. Сверху печь имеет съемный свод с отверстиями для электродов, он препятствует утечке газов и тепла. Расплавленный металл сливается через специальный желоб при наклоне печки. Также, в конструкции предусмотрены окна для наблюдения за процессом плавки, взятия проб, для слива шлака.
Для работы печки необходимо и сопутствующее оборудование: трансформатор (подключенный к высоковольтной линии электропередач), регулятор мощности, подъемные механизмы, кабели разной проводящей силы, а также множество контрольных, измерительных, регулирующих работ, аппаратов. Важнейшим дополняющим элементом электродуговой печи является трансформатор, от его мощности зависит продолжительность плавления металла. Трансформатор регулирует необходимые параметры напряжения электродуги: максимальное для начала плавления и постепенное уменьшение в дальнейшем процессе для сохранения рабочего состояния элементов печи.
Электродуговые печи применяются во многих отраслях промышленности, не только в металлургической, но и в химической, например, для производства фосфора, карбида кальция. Агрегаты меньшей емкости используются в небольших цехах, в лабораторных условиях для пробных плавок и экспериментов, в ювелирной промышленности, медицинской сфере, художественном промысле и во многих других областях деятельности человека.
Как собрать электродуговую печь
Определившись с конструкцией и материалами, необходимо заранее установить емкость печки. Размер печи зависит от показателей мощности сети и напряжения, которое может дать трансформатор.
Также электроды можно сделать своими руками из куска графита от старого электрода, или взять его из батарейки. Графитовый электрод должен быть ребристым, с обеих сторон в него присоединяют многожильный медный провод с надежной изоляцией.
Для теплоизоляции стенок внутри электропечи применяют слюду, снаружи – цементную плитку толщиной до 10 см. Дно печи изолируется кирпичом и дополнительно стальным листом с бортиками. Внутри печь заполняется графитовым порошком, его можно получить от натирания старого углеграфитного электрода напильником. В центре печи в графитовой массе делается отверстие для плавки металла. Медные провода подключаются к трансформатору. Размер печи может меняться, но схема изготовлении своими руками остается неизменной.
Электродуговая печь в глиняном горшке
Еще один вариант создания электродуговой печки своими руками – с использованием горшков. Для создания печки сначала понадобятся два горшка разного диаметра 20 см. и 5 см., в которых высверливаются отверстия одинакового диаметра на одном расстоянии. Схема дуговой печи включает в себя два углеродных электрода (от дуговой лампы), которые с противоположных сторон насквозь проходят через подготовленные проемы сквозь стенки двух горшков и встречаются в полости меньшего.
В большой горшок засыпается песок и помещается маленький горшок, на дне которого высверливается еще одно небольшое отверстие.
Углеродные электроды покрываются по всей длине огнестойкой глиной и вставляются в подготовленные проходы. Просверленные места хорошо замазывают глиной, чтобы не терялось тепло. Поверх изолированных электродов насыпают слой песка и утрамбовывают его небольшим количеством воды.
Крышку для печки можно сделать из подставки для горшка, оборудовав его ручками. К одному электроду прикручивается стеклянная трубка для регулировки работы, другой остается в фиксированном положении. Электроды латунными или медными зажимами подключаются проводами через предохранитель к сети.
Электродуговая печь в огнеупорном кирпиче
Для создания понадобится огнеупорный кирпич, в котором высверливаются два отверстия: одно для графитового стержня (из батарейки), а второе для графитового тигля. Между этими элементами и будет возникать электрическая дуга. Стержень и тигель через зажимы подключаются к медным изолированным проводам и последовательно, с сопротивлением подключается к сети. Металл помещается в тигель, дуга зажигается вручную, как на сварочном аппарате и замыкается. Такой вариант печки, сделанный своими руками, подойдет для небольших объемов плавления металла.
Простая электропечь для закалки стали и плавки металлов
Материалы и инструменты, которые использовал автор:
Список материалов:
— жаростойкий кирпич К23;
— жаростойкий печной герметик (1200°C);
— силовое реле для включения спирали;
— цифровой регулятор температуры;
— высокотемпературный печной датчик;
— проволока из кантала 1.2 мм;
— концевой включатель;
— профильные трубы;
— листовой металл;
— дверные петли;
— уголок;
— жаростойкая сетка или другой материал для отделки;
— жаростойкая краска.
Шаг первый. Подготовка плит для сборки печи
Первым делом нам нужно собрать из кирпича плиты, а уже из этих плит будет собрана печь. Кирпич К23 легкий, легко режется и шлифуется, а еще он выдерживает большие температуры. Кирпичи автор с легкостью склеивает при помощи специального жаростойкого клея, способного выдержать температуру 1200°C.
В общей сумме склеиваем 4 плиты, спираль будет монтироваться в боковые стенки. Чтобы собрать печь, автор прорезал сабельной пилой в боковых стенках пазы.
В завершении останется проделать канавки под спираль. Чтобы сделать канавки, можно изготовить простую приспособу, кирпич поддается обработке очень легко, нужно стараться его не сломать.
Шаг второй. Мотаем спираль
Изготавливаем нагревательный элемент для печи, автор решил использовать проволоку из кантала толщиной 1.2 мм. Проволока была намотана на трубу при помощи шуруповерта, а затем автор растянул полученную пружину в спираль.
Нагревательный элемент получился с такими характеристиками:
U = 240V
R = 26,7Ω
I = 9A
P = 2150W
Шаг третий. Рама и дверка
Для печи обязательно делаем раму, так как сам по себе кирпич довольно хрупкий. В качестве материала понадобится уголок, свариваем конструкцию, как у автора на фото. Делаем для печи устойчивые ножки, можно использовать профильные трубы.
Также для печи нужно сделать дверку, варим под нее раму из уголка и укладываем кирпич. Дверка должна плотно прижимать к печи, это обеспечит быстрый рост температуры и высокие ее значения. Автор проделал по кругу дверки канавку и вклеил печной уплотнительный шнур.
Саму дверку завешиваем на хорошие дверные петли и делаем надежную запирающую ручку.
Шаг четвертый. Сборка
Для эстетических целей печь можно покрасить жаростойкой краской. Если хорошо прокрасить кирпич, краска будет препятствовать осыпанию кирпичной крошки. Автор отделал печь жаростойкой сеткой, смотрится все хорошо, сетка будет защищать кирпич от ударов и не выпустит крупные части кирпича в случае растрескивания. Конечно, более целесообразно было бы обшить всю печь листовым металлом.
Для контроллера температуры делаем корпус из куска профильной трубы, корпус нужно закрепить на некотором расстоянии от печи, чтобы электроника не грелась. Внутри корпуса устанавливается реле SSR, которое будет включать спираль по команде от регулятора температуры. Реле должно будет управлять нагрузкой в 2150 Ватт, нужно подобрать подходящего номинала. Подробную схему подключения можно увидеть на фото.
На панели управления располагаем и включатель, который будет управлять работой всей печи.
Шаг шестой. Испытания
Включаем печь, в качестве теста автор поставил температуру 800°C. Такую температуру печь смогла достичь через 19 минут, подобной температуры хватает для закалки некоторых сталей.
Также автор смог разогнать печь до температуры 1050°C, на это ушло 50 минут, сталь при такой температуре светится ярко-желтым свечением, ее можно даже ковать.
На этом проект завершен, надеюсь, вам самоделка понравилась, и вы нашли для себя полезные мысли. Удачи и творческих вдохновений, если решите повторить подобное. Не забывайте делиться с нами своими идеями и самоделками!
Самодельная электропечь для плавки металлов
Собирается самоделка просто, все детали стоят не дорого, а еще их можно быстро заменить при неисправности печи.
Некоторые умельцы умудряются изготавливать в таких печах обручальные кольца, серьги, различные талисманы, кастеты и многое другое.
Материалы и инструменты для самоделки:
Материалы:
— болты и гайки (8×10, 1/4 дюйма);
— семь огнеупорных кирпичей (они должны быть мягкими, так как в них нужно будет проделать канавки, размеры 4 1/2″ x 9 «x 2 1/2»);
— уголок для создания рамы;
— квадратный лист металла для двери (автор использовал алюминий);
— нагревательный элемент (можно купить для печи уже готовые спирали, или же намотать свою собственную из нихрома)
— жаропрочные винты-контакты для крепления спирали;
— кусок хорошего кабеля (должен выдерживать как минимум 10А).
Из инструментов:
— ручной бур с подходящей насадкой для вырезки канавок в кирпиче;
— гаечный ключ;
— плоскогубцы;
— ножовка;
— дрель;
— кусачки и другое.
Процесс изготовления самодельной печи:
Шаг первый. Делаем канавки
Сперва нужно определиться с тем, какой ширины спираль, в зависимости от этого определяется глубина и ширина будущих канавок в кирпичах. Далее их нужно нарисовать на кирпиче карандашом. У автора канавки имеют форму в виде буквы «U», всего канавки такой формы две штуки, то есть вырезаны на двух кирпичах. На том кирпиче, который будет находиться в задней части печи, нужно проделать две параллельные канавки как на фото. В итоге после сборки печи, спираль получит примерно «П»-образную форму.
Ну а далее можно устанавливать спираль. Скорее всего, ее предварительно нужно растянуть до нужной длины. Если спираль вы будете наматывать сами, то нужно рассчитать, какой длины и толщины должна быть проволока, в интернете для этого есть масса информации.
Ну а далее можно укладывать печь в канавку. Для фиксирования спирали автор использует металлические скобки, под которые в кирпиче нужно будет проделать отверстия. Особое внимание нужно уделить подключению спирали к проводу. Здесь должны использоваться специальные винты с керамическими шайбами, причем винты нужно брать подлиннее. В противном случае будет либо постоянно гореть и вонять изоляция провода, или он вовсе будет постоянно гореть из-за высокой температуры.
Наш народ научился делать такие контакты из старых автомобильных свечей, когда использовались древние электрические плитки с открытой спиралью.
Особое внимание следует уделить выбору материала, из которой делается спираль. От этого будет зависеть максимальная температура, которую может выдать печь. Спираль должна выдерживать большие температурные нагрузки. Для таких целей автор выбрал провод типа NiCr. Большая часть таких проводов рассчитана на температуру порядка 1340 о С. Если вам требуются более высокие температуры, то можно выбрать и другие виды провода, которые для этого подходят.
Шаг третий. Делаем раму печки
Для создания рамы понадобится уголок, можно использовать сталь или алюминий. Четыре куска алюминия образуют ножки, а еще два идут в нижнюю часть и поддерживают вес всех кирпичей. Можно использовать для создания нижней опоры не два уголка, а четыре. Впрочем, это не обязательно, в итоге конструкция все равно стягивается болтами с гайками, эти болты и удерживают кирпичи внизу.
В верхней части печи нужно будет уложить также два или полтора кирпича, как и внизу. Ну а как все собирается, можно детально увидеть на фото.
Шаг четвертый. Делаем дверь
Для создания двери нужен будет лист металла, автор использовал алюминий. Сперва на листе нужно нарисовать квадрат или четырехугольник, в зависимости от размеров и формы двери. Далее этот квадрат нужно еще обвести по кругу, отступив нужно расстояние для крепления огнеупорного материала. Ну а потом по углам вырезать куски, как видно на фото.
В качестве огнеупорного материала авто использовал плиту Kaowool. Ее нужно отрезать по размеру нарисованного ранее квадрата. Ну а далее плита укладывается на лист, а оставшиеся края листа загибаются, тем самым они удерживают плиту.
Вот и все, теперь дверь нужно шарнирно прикрепить винтами с гайками к печи, просверлив пару отверстий. В качестве изоляционного материала можно использовать и другие комплектующие. Защелку для двери можно делать, а можно нет.
Шаг пятый. Подаем электричество
Для подключения спирали нужно использовать хороший провод с толстой жилой, который может выдержать как минимум 10А. Помимо всего прочего, печь подключается через регулятор, он позволит поддерживать температуру в заданном состоянии. Также нужен будет печной градусник, по которому можно будет более точно следить за температурой в печи.
Важно помнить, что такая печь потребляет много энергии, поэтому вся проводка должна быть исправна, а автомат должен выдерживать нагрузку, которую создает печь.
Шаг шестой. Тестируем печку
Перед запуском печь нужно установить подальше от веществ и материалов, которые могут легко загореться. Ее не следует включать на деревянном полу или полу с линолеумом. Это должен быть кирпич, бетон и так далее. Теперь печь можно включать и тестировать. Важно запомнить, на какую температуру рассчитан выбранный провод, чтобы не перегреть спираль.