Электрические печи сопротивления. Виды, типы электрических печей.
Приспособления косвенного прогрева считаются более востребованными на рынке электротермической техники. Они отличаются разнообразием внешнего, внутреннего исполнения и предназначения.
Исходя из технологического предназначения, оборудование косвенного прогрева подразделяется на следующие подвиды:
— термические установки, где может выполняться термохимическая и термическая обработка металла различного типа. Также в этих устройствах можно обрабатывать пластмассу, металлокерамику, керамику, стекло,
— техника для сушки. Позволяет осуществлять осушение лакокрасочных материалов, эмалей, металлокерамических деталей, обмазок сварочных электродов, литейных форм,
— плавильные изделия. В них можно плавить легкоплавкие цветные металлы и химически активные тугоплавкие сплавы.
Если говорить о температурном режиме, то печи сопротивления способны быть низкотемпературными (от 600 °C до 650 °C), среднетемпературными (от 1200 °C до 1250 °C), а также высокотемпературными (более 1250 °C).
Исходя из характера функционирования, рассматриваемое оборудование подразделяется на установки методической работы (непрерывной) и аналоги периодической работы (садочные).
Периодические аппараты призваны функционировать в цикличном режиме. Такой режим состоит из следующих действий: загрузки, тепловой обработки и разгрузки. Во время пребывания в устройстве, прогреваемый предмет остается неподвижным.
В устройствах постоянного действия прогреваемые заготовки постоянным потоком перемещаются по печи. Во время передвижения они могут прогреваться по определенным правилам. Данные механизмы отличаются большой производительностью (если сравнивать их с аналогами периодического функционирования). Они используются, обычно, при поточном массовом производстве изделий.
По своему конструктивному исполнению методические установки разделяются на:
Садочная печная техника бывает:
Ввиду присутствия в элекропечах мест с высокими температурными показателями, в составе данных установок, кроме стандартных электротехнических и конструкционных материалов, могут использоваться уникальное сырье. Последнее способно работать в условиях критически высоких температурных значений. К этой категории можно отнести материалы теплоизоляционного, огнеупорного типа и сырье для прогреваемых компонентов.
В ходе создания рабочих зон (ванн либо камер) печей применяются уникальные огнеупорные материалы. Последние помогают образовывать внутренние части футеровки установки.
Используемое огнеупорное сырье должно отличаться следующими качествами:
— огнеупорностью. Изделия должны без оплавлений и деформаций справляться с высочайшими температурными режимами (более 1580 °C),
— механической прочностью при заданных режимах работы. Огнеупорные поверхности обязаны выдерживать вес заготовок, элементов, на которых располагаются детали и транспортных механизмов. На последних устанавливаются нагревательные предметы,
— термической устойчивостью. Они обязаны не растрескиваться, справляясь с резкими температурными колебаниями,
— небольшой электрической проводимостью. Внутри электрических печей огнеупорные материалы нередко выступают в качестве электрического изолятора. Этот факт обусловлен тем, что нагреватели устанавливаются на внутренних поверхностях огнеупорного слоя,
— незначительными показателями теплопроводности. Минимальные значения позволяют создавать кладку печного оборудования с небольшими теплопотерями без необходимости чрезмерного расширения величины стен,
— химической нейтральностью. Сырье, используемое при обустройстве печь, обязано иметь химическую нейтральность к прогреваемым внутри заготовкам, газовой среде и электронагревателям.
В ходе создании печей сопротивления могут использоваться такие материалы: хромомагнезит, динас, шамот.
В электроустановках тепловая изоляция предназначается для минимизации потерь тепловой энергии через стены установки. Из этого определения может быть сформировано главное требование, которое предъявляется к теплоизоляционным материалам – незначительный коэффициент проводимости тепла при высоких показателях теплопроводности. Данные материалы имеют вид нетяжелых рыхлых масс либо изделий с высокой пористостью.
Чаще всего в качестве сырья для теплоизоляции используется минеральная и шлаковая вата, диатомит, зонолит, перлит, разные составы, создаваемые из асбеста.
Главным компонентом конструкции печей, который определяет ее надежность, является нагревательное изделие.
Материалы для нагревательных компонентов выбираются исходя из требуемой температуры и атмосферы внутри печи. Данные элементы обязаны отличаться жароустойчивостью (возможностью не поддаваться окислению при повышенных значениях t), обрабатываемостью и жаропрочностью.
Помимо этого, эти компоненты обязаны отличаться:
— высочайшим электрическим удельным сопротивлением,
— небольшим температурным коэффициентом электросопротивления,
— постоянством электрического сопротивления. Используемые сплавы не должны «стареть». Из-за старения электронагревателей снижается мощность печной техники.
Электронагреватели (ТЭНы) могут быть трубчатыми, ленточными, зигзагообразными, спиральными.
При производстве электронагревателей для промышленных электропечей может применяться хромоникельалюминиевый, хромоалюминиевый и хромоникелевый сплавы.
Внутреннее исполнение и разновидности печей сопротивления
Агрегаты периодической работы отличаются разнообразием конструкции. Данное оборудование способно применяться в производстве мелкосерийного либо индивидуального типа. Самыми востребованными на современном рынке являются элеваторные, колпаковые, шахтные, камерные типы, а также установки с выдвижным подом и термические ванны-электропечи.
Электропечи сопротивления камерного вида предназначаются для разных типов термических обработок металлических заготовок.
Из теплоизоляции и огнеупорного материала создаются объемные камеры установки. Рабочее пространство сформировано огнеупорным слоем из кирпичей либо блоков. Оборудование дополняется нагревательными элементами. Теплоизоляции позволяет сохранять необходимые температурные значения в течении длительного времени.
Расположение заготовок внутри печи способно выполняться ручным способом, с помощью крана либо при помощи загрузочных устройств, которые располагаются возле дверей установки. Если предусмотрена большая производительность и тяжелые загрузки, то применяется механизированная выгрузка и загрузка деталей. Электронный блок управления позволяет контролировать и регулировать температурные значения в камере. Отдельный блок работает вместе с термопарой, которая монтируется внутри печного прибора.
К главным недостаткам камерной печи (немеханизированной) можно отнести трудности с загрузкой и выгрузкой заготовок. Технологический процесс сказывается на КПД установок. Этот показатель редко бывает больше 70%.
Механизированная модификация камерной печи – установка с подом выдвижного типа. Тележка перемещается в зону прогрева. Нагревательные компоненты размещены на стенах камеры, а также прямо на тележке (поду). Изделия контакта либо мягкие провода позволяют подавать питание к электронагревателям. Данное оборудование предназначается для отжига больших заготовок. В них может обрабатываться разнообразный металлопрокат.
Печи элеваторного типа тоже дополняются выдвижными подами. Последние перемещают в камеру заготовки с помощью особой платформы подъема. Такая техника применяется для отжига изделий из чугуна.
Электропечи ванны предназначены для термической обработки ответственных заготовок тонкостенного и длинномерного вида. Электропечи применяются в мелкосерийном и индивидуальном производствах. Прогрев рабочей области и деталей производится при помощи носителей тепла жидкого вида (масла, щелочи, расплавов солей).
Электрические печи-ванны внешне схожи с шахтными аналогами, дополненными тигелем либо ванной (в зоне работы).
Наиболее распространенными считаются соляные электродные ванны. Они позволяют обеспечивать оперативный, безокислительный и равномерный прогрев заготовок. Используемые составы помогают осуществлять термохимическое воздействие на изделия.
Агрегаты конвейерного типа – установки в которых детали передвигаются по рабочему пространству. Прямоугольная длинная камера располагается на ленте конвейера. Она создается из жаропрочных материалов. Лента натягивается на валы, один из них является ведущим. Натяжная станция помогает натягивать конвейерную ленту. При помощи этого механизма изменяется межосевое расстояние между валами, так как при работе конвейерная лента может удлиняться под воздействием высоких температур.
Данные установки могут использоваться для разных типов обработки заготовок из цветного либо черного металла, осушения деталей и иных процедур, температурный режим которых равен либо меньше 1100 °C.
Как измеряется температура внутри печей сопротивления
Чтобы измерять температурные значения внутри термических установок могут применяться косвенные методики, которые основываются на измерении показателей, однозначно связанных с температурой.
Существуют следующие области измерения температурных режимов:
— термометрия. Измерения до 500 °C – 600 °C,
— пирометрия. Измерения больших значений.
Исходя из этого разделения, используемые приспособления именуются термометрами и пирометрами.
В целях измерения температурных показателей могут применяться такие устройства:
— пирометр и термометр термоэлектрического типа,
— термометр биметаллического либо дилатометрического вида.
Термометр сопротивления
В данных приборах применяется зависимость от показателей температуры электросопротивления чувствительного компонента. Такие изделия состоят из датчика и измерительного приспособления, которое определенным методом определяет сопротивление первого элемента.
Омметр – тип такого измерительного прибора, градуированного в требуемые значения. В качестве датчика используется резистор из проволоки, который защищен от взаимодействия с внешней средой (его ограждает газонепроницаемый кожух). Материалы, применяющиеся для изготовления резистора, обязаны отличаться такими свойствами:
— высоким и, если это возможно, постоянным ТКС. Благодаря этому свойству устройства станут линейными и чувствительными,
— устойчивостью к химическому и физическому изменению при прогреве,
— высочайшим удельным электросопротивлением. Помогает уменьшать величину погрешности процедуры, которая взаимосвязана с непостоянным сопротивлением проводниковых компонентов устройств измерения,
— хорошей воспроизводимостью с постоянными физическими характеристиками.
Указанные особенности очень непростые. Из-за этого им могут удовлетворять лишь некоторые металлические сплавы – платина и медь.
Если говорить о термопарах платинового типа, то они являются самыми дорогостоящими. Они применяются при температурах более 1000 °C. Самой чувствительной считается тип хромель-копель. При работе с платинородием-платинородием, сплавом никеля-кобальта, кремния-алюминия (температуры до 100 °C) не нужно использовать поправку для значений свободного конца.
Пирометры излучения
В рассматриваемых приспособлениях применяется взаимосвязь спектра, величины излучения и температурных значений измеряемой детали. Такие устройства используют тогда, когда датчики и объекты не могут соприкасаться. Подобные ситуации могут происходить при самых больших температурах, во время расположения заготовки в агрессивных средах либо при проведении измерения значений объектов, которые находятся в движении. Коэффициент лучеиспускания позволяет характеризовать энергию, которая излучается телом. Самыми большими излучаемыми способностями отличаются совершенно черные предметы.
Разные изделия обладают различными коэффициентами лучеиспускания. Во время изготовления пирометров невозможно учитывать все разнообразие этих коэффициентов. Из-за этого все приборы градуированы по показателям излучения совершенно черных тел.
Стоит понимать, что при проведении измерений температурных показателей конкретного тела, данные устройства могут давать погрешность, которая обуславливается тем, что коэффициент лучеиспускания измеряемых предметов отличается от 1.
Пирометр может иметь следующее действие:
Электротехника, использующаяся в печах сопротивления
Стандартные установки электропечей этого исполнения состоит из таких компонентов:
— вспомогательных устройств с гидро-, пневмо- либо электроприводами. Они помогают загружать и выгружать заготовки, перемещать их в рабочую зону камеры агрегата,
— различных комплектующих. В эту категорию можно отнести электрический щит, питательный источник, тиристорный переключатель, трансформатор либо автотрансформатор, пульт, панель управления, используемые для регуляции тепла в автоматическом режиме,
— датчиков механизмов контроля и регулирования температурных значений, устройств измерения и регуляции вакуумной атмосферы, приборов контролирования жидкости, а также иного измерительного оборудования.
Подавляющее количество создающихся сегодня печей не оснащаются трансформаторными установками. Их включение происходит непосредственно в электросеть. Трансформаторы можно встретить в паре с соляными ванными, печами высокотемпературного прогрева, вольфрамовыми, угольными и карборундовыми электронагревателями, способными быстро менять собственное сопротивление вместе со сменой температурных значений.
В качестве аппаратуры управления могут использоваться всевозможные механизмы и приспособления.
Современные печи обязаны оборудоваться техникой пирометрического вида. В небольших малоответственных установках можно использовать термопару с измерительным устройством. В печах промышленного назначения температурные показатели должны регулироваться при помощи автоматических приборов. Данная функция возложена на приборы, способные регистрировать температурные значения внутри установки. Один щит объединяет аппараты контроля, регулирования и управления рабочей камеры. Чтобы включать и управлять установками до 500 В производятся особые управляющие станции и щиты. Внутри станций располагается лишь коммутационные устройства, а щиты еще дополнены приспособлениями контроля тепла.
Станции производятся для токов менее 630 А, а щиты – до 350 А. Один контрольно-распределительный пункт является целесообразным решением для крупных печей. Также КРП способны оснащаться силовыми трансформаторными установками.
Электрические печи нагрева сопротивлением
Печь сопротивления представляет собой футерованную камеру. Тепло выделяется в нагревателе, после чего отдается нагреваемому изделию.
Электрические печи сопротивления по способу превращения электрической энергии в тепловую разделяются на печи косвенного действия и установки прямого нагрева.
Классификация печей нагрева сопротивлением по технологическому назначению
По технологическому назначению печи сопротивления косвенного нагрева можно разделить на три группы:
1) термические печи для различных видов термической и термохимической обработки черных и цветных металлов, стекла, керамики, металлокерамики, пластмасс и других материалов;
2) плавильные печи для плавки легкоплавких цветных металлов и химически активных тугоплавких металлов и сплавов;
3) сушильные печи для сушки лакокрасочных покрытий, литейных форм, обмазок сварочных электродов, металлокерамических изделий, эмалей и т. п.
Классификация электрических печей нагрева сопротивления по характеру работы
Электрические печи сопротивления обычно используют для термической обработки изделий, которые должны изменять свою температуру в соответствие с заданным режимом обработки. По первому способу изделие помещается в камеру печи и изменяют температуру внутри камеры в соответствии с графиком обработки, потом изделие выпускают, загружают новое, цикл повторяется. Такой способ принят в печах периодического действия (садочные печи). Есть два вида садочных печей – камерные и шахтные.
Для печи периодического действия (садочной) характерно неизменное положение нагреваемого тела (садки) в течение всего времени пребывания в печи. Цикл работы печи включает загрузку, тепловую обработку по заданному режиму и выгрузку. Печь может работать круглосуточно (тогда циклы непрерывно следуют друг за другом) или с перерывами – в одну или две смены.
По второму способу камерные печи сопротивления создают несколько температурных зон в соответствии с требуемым графиком обработки изделия. Обрабатываемое изделие перемещается с заданной скоростью от загрузочного окна к разгрузочному. При такой организации процесса возможно движение изделий непрерывным потоком. Это печи непрерывного действия (методические).
Эти печи используют в условиях серийного производства, автоматизация технологического процесса предполагает обеспечение:
1. Автоматического перемещения изделия с заданной скоростью внутри печи.
2. Автоматическую подачу необработанных изделий и уборки обработанных.
3. Автоматическая стабилизация t° в температурных зонах печи.
Печи непрерывного действия особенно удобны для работы в поточных технологических линиях с металлообрабатывающими станками и другими агрегатами и устройствами.
Классификация электрических печей нагрева сопротивлением по температурному режиму
Печи сопротивления косвенного нагрева разделяются по температурному режиму на низко-, средне- и высокотемпературные.
У первых верхняя температурная граница лежит в пределах 600–650°С и процессы теплообмена идут с значительной или даже преобладающей ролью конвекции. Низкотемпературные печи часто называют конвекционными печами.
В средне- и высокотемпературных печах теплообмен внутри печи осуществляется в основном излучением, а доля конвективного теплообмена незначительна. Печи с преобладающим лучистым теплообменом иногда называют радиационными.
Среднетемпературные печи имеют верхнюю температурную границу 1200–1250 °С, определяемую возможностью применения для нагревательных элементов специальных сплавов сопротивления. Технологические применения этих печей весьма обширны: процессы закалки, нормализации, отжига, термохимическая обработка черных металлов, нагрев под обработку давлением черных и цветных металлов и т. п.
Названные группы печей отличаются как конструктивно, так и механизмом передачи тепла от нагревателя к изделию. Таким образом, в низкотемпературных печах основным механизмом передачи тепла является конвекция, т.е. в таких печах тепло передается потоком циркулирующего воздуха. Для интенсификации процесса теплопередачи низкотемпературные печи обычно снабжают вентилятором и нагреватель иногда размещается в отдельной камере. Эта камера связана с основной камерой каналами для циркуляции воздуха. В средне и высоко температурных печах основное тепло от нагревателя к изделию передается излучением. Т.о., в данных печах установка вентилятора не нужна, но необходимо наличие оптической связи между нагревателем и изделием, т.е. они должны быть размещены в общей камере.
Другие конструктивные отличия связаны с устройством футеровки и материалом нагревательных элементов. В низкотемпературных печах футеровка содержит только теплоизоляционный слой, а жесткость футеровки обеспечивается двумя связанными между собой внешними и внутренними каркасами.
В среднетемпературных печах в футеровке появляется огнеупорный слой, выполненный их легковеса. Этот слой имеет механическую связь с внешним каркасом печи, в связи с чем надобность во внутреннем каркасе отпадает.
В высокотемпературных печах огнеупорный слой выполнен из шамота. Между огнеупорным слоем и слоем теплоизоляции вводится дополнительный слой легковеса для снижения температуры теплоизоляции до допустимой.
В низко и средне температурных печах используются металлические нагреватели их фехраля и константана при t° до 800 °С и нихрома до 100 °С.
В высокотемпературных печах обычно используют неметаллические нагреватели (карборундовые, графитовые, угольные). Такие нагреватели могут значительно изменять свое сопротивление при нагреве и в процессе эксплуатации. Кроме того, для надежной работы такие нагреватели должны разогреваться постепенно при малой мощности (иначе они растрескаются).
Учет этих специфических особенностей приводит к необходимости применять в высокотемпературных печах те или иные средства регулирования подводимого напряжения (автотрансформатор, регулируемый трансформатор).
Для многих технологических процессов требуются вакуум или инертные газы в рабочем пространстве печи, поэтому в ряде случаев печи сопротивления выполняют вакуумными, газонаполненными или вакуумно-компрессионными.
Типы и конструкции печей сопротивления косвенного нагрева
Электрические печи сопротивления периодического действия
Электропечи сопротивления периодического действия разнообразны по конструкции, их применяют в индивидуальном или мелкосерийном производстве. Из них наиболее широко распространены колпаковые, элеваторные, камерные и шахтные печи.
Колпаковая печь – печь периодического действия с открытым снизу подъемным нагревательным колпаком и неподвижным стендом. Нагреваемые детали (садка) 5 с помощью подъемно-транспортных устройств помещаются на стенд 1. Поверх них сначала устанавливается жаропрочный колпак – муфель 3, а затем основной колпак 2 камеры печи, выполненной из металлического каркаса с огнеупорной футеровкой. Нагревательные элементы 4 расположены по боковым стенкам колпака и в кладке стенда. Питание нагревательных элементов осуществляется с помощью гибких кабелей и штепсельных разъемов.
Печи сопротивления периодического действия: а – колпаковая; б – элеваторная; в – камерная; г – шахтная; 1 – стенд; 2 – камера печи; 3 – жаропрочный муфель; 4 – нагревательные элементы; 5 – нагреваемое изделие (садка); 6 – опускающийся под; 7 – подъемное устройство; 8 – свод; 9 – механизм подъема свода
По окончании нагрева электропитание колпака отключается и он переносится на соседний стенд, где уже установлена очередная загрузка для нагрева. Остывание садки происходит на стенде под жароупорным муфелем, что обеспечивает необходимую скорость остывания.
В колпаковых печах при каждом цикле теряется лишь теплота, запасенная в муфеле и кладке стенда, что составляет 10–15 % от теплоты, запасенной в кладке колпака.
Мощность колпаковых печей достигает нескольких сотен киловатт. Благодаря тому что колпак и муфель могут быть герметизированы, нагрев и остывание садки можно проводить в защитной атмосфере.
Элеваторная электропечь – печь периодического действия с открытой снизу неподвижной камерой нагрева 2 и с опускающимся подом 6. Она представляет собой цилиндрическую или прямоугольную камеру, установленную на колоннах на высоте 3–4 м над уровнем пола цеха.
Под печи поднимается и опускается гидравлическим или электромеханическим подъемником, который установлен под камерой нагрева. Нагреваемые изделия – садку 5 нагружают на тележку, затем с помощью лебедки продвигают под печь и поднимают подъемником 7, вдвигая в камеру. По окончании технологического процесса под опускается и изделие снимается.
В низкотемпературных печах нагреватели 4 расположены на стенках. В высокотемпературных печах нагреватели расположены на стенках и в поду.
Элеваторные печи служат для отжига, эмалирования, цементации, обжига керамических изделий, спекания и металлизации деталей.
Печи комплектуются многоступенчатыми трансформаторами.
Камерная электропечь – печь периодического действия с камерой нагрева, загрузка и разгрузка садки которой производятся в горизонтальном направлении. Камерная печь состоит из прямоугольной камеры 2 с огнеупорной футеровкой и теплоизоляцией, перекрытой сводом 8 и помещенной в металлический кожух. Печь загружается и выгружается через закрываемое дверцей отверстие в передней части.
В поду камерной печи обычно имеется жароупорная плита, на которой расположены нагреватели 4. В печах до 1000 К теплообмен обеспечивается за счет излучения или вынужденной конвекции, обеспечиваемой замкнутой циркуляцией печной атмосферы.
Шахтная печь представляет собой круглую, квадратную или прямоугольную шахту. Корпус печи заглублен в землю и перекрывается сверху крышкой с затвором и электроприводом. Нагревательные элементы в ней установлены обычно по боковым стенкам.
Электропечи сопротивления непрерывного действия (методические печи)
При установившемся технологическом процессе термообработки для увеличения производительности предпочтительно применять непрерывнодействующие печи. В зависимости от требований технологического процесса в таких печах кроме нагрева изделий до заданных температур можно производить выдержку при этой температуре, а также их охлаждение. В таком случае печи выполняют состоящими из нескольких зон, протяженность которых зависит от конкретных условий проведения технологического процесса.
Часто печи непрерывного действия объединяют в один полностью механизированный и автоматизированный агрегат, состоящий из нескольких печей. В частности, такая линия может включать в себя закалочную и отпускную печи, закалочный бак, моечную машину и сушилку.
Конструкции печей непрерывного действия различаются в основном механизмами перемещения нагреваемых изделий в рабочем пространстве печи.
Конвейерная печь – печь непрерывного действия с перемещением садки на горизонтальном конвейере.
Схема конвейерной электропечи: 1 – теплоизолированный корпус; 2 – загрузочное окно; 3 – нагреваемое изделие; 4 – нагревательные элементы; 5 – конвейер
Под печи представляет собой конвейер – полотно, натянутое между двумя валами, которые приводятся в движение специальными двигателями. Нагреваемые изделия укладываются на конвейер и передвигаются на нем через рабочее пространство печи. Конвейерная лента может быть выполнена плетеной из нихромовой сетки, штампованных пластин и соединяющих их прутков, а также для тяжелых нагреваемых изделий – из штампованных или литых цепных звеньев.
Конвейер размещается целиком в камере печи и не остывает. Однако валы конвейера находятся в очень тяжелых условиях и требуют водяного охлаждения. Поэтому часто концы конвейера выносят за пределы печи. В этом случае значительно облегчаются условия работы валов, но возрастают потери теплоты в связи с остыванием конвейера у разгрузочных и загрузочных концов. Нагреватели в конвейерных печах чаще всего размещаются на своде или в поду под верхней частью ленты конвейера, реже – на боковых стенках.
Конвейерные нагревательные печи в основном применяются для нагрева сравнительно мелких деталей до температуры около 1200 К.
Схема толкательной печи: 1 – толкатель с приводным механизмом; 2 – нагреваемые изделия; 3 – теплоизолированный корпус; 4 – нагревательные элементы; 5 – подина печи; 6 – закалочная ванна
Для высоких температур (выше 1400 К) применяются печи непрерывного действия с перемещением садки путем проталкивания вдоль рабочего пространства – толкательные печи. Они применяются для нагрева как мелких, так и крупных деталей. На поду таких печей устанавливаются направляющие в виде труб, рельсов или роликового пода, изготовленных из жароупорного материала, и по ним в сварных или литых специальных поддонах перемещаются нагреваемые изделия.
Перемещение поддонов обеспечивается электромеханическими или гидравлическими толкающими устройствами. Основное преимущество таких печей перед другими типами – их относительная простота, отсутствие сложных деталей из жароупорных материалов. Их недостатки – наличие поддонов, применение которых ведет к увеличению тепловых потерь и к повышенному расходу электрической энергии, ограниченный срок службы поддонов.
Толкательные печи , предназначенные для нагрева крупных заготовок правильной формы, выполняют без поддонов. При этом нагреваемые изделия укладывают в печь вплотную непосредственно на направляющие.
Толкательные водородные печи предназначены для различных технологических процессов, требующих нагрева в водороде или диссоциированном аммиаке. Они широко применяются в электроламповом производстве, при производстве металлокерамических деталей и твердых сплавов, для обжига и спекания керамики, для отжига и пайки металлических деталей и т. д.
При использовании в качестве защитного газа водорода или диссоциированного аммиака на загрузочных и разгрузочных камерах печи предусмотрены «свечи» для контроля заполнения ее рабочим газом. Состав рабочего газа каждой печи регулируется самостоятельно и расход его контролируется с помощью расходомеров для водорода и азота. Разгрузочные камеры печей имеют предохранительные клапаны для защиты от разрушения в случае образования в них взрывоопасной смеси.
Протяжная электропечь – печь непрерывного действия для нагрева проволоки, прутков или ленты путем непрерывной протяжки через камеру нагрева. Она представляет собой муфель с нагревателями, через который пропускается нагреваемое изделие.
Протяжная электропечь: 1 – теплоизолирующий корпус; 2 – нагреватель; 3 – муфель; 4 – нагреваемое изделие
В протяжных печах применяется также смешанный способ нагрева; прямой – с помощью контактных приводных роликов и косвенный – с помощью нагревателя. Косвенный нагрев обеспечивает термообработку концов прутка в начале и в конце процесса, когда прямой нагрев не может быть осуществлен.
Все виды печей сопротивления и их применение в промышленности
Принцип воздействия реализован на термическом действии электронного тока в проводнике. Этим проводником имеет возможность быть нагреваемое тело, по этому принципу работают печи сопротивления прямого влияния либо нагреватель, который передаёт созданное тепло телу, которое нагревается в итоге термообмена, так работают печки сопротивления косвенной работы. Печи сопротивления обширно используется в индустрии для нагрева, плавки и тепловой обработки. Печь сопротивления прямого воздействия используется для нагрева разных расходных строительных материалов из металла и сплавов, а еще для химикотермических процедур при высокой температуре (фафитация и спекание болванок). Режим функционирования печей сопротивления прямого воздействия имеет все шансы быть повторяющегося и нескончаемого воздействия, которые трудятся без термический изоляции с КПД 0,80-0,97%. Печи сопротивления косвенного воздействия: печи-теплообменники с излучающим либо конвективным режимами; имеют возможность владеть невысокой (1250 °С) рабочей температурой; существуют раскрытые (с окислительной атмосферой), газонаполненными (с контролируемой газовой средой), вакуумные, вакуумно-комрессорные, с газообразным, водянистым или же псевдожидким жестким теплоносителем. В качестве водянистого теплоносителя используются расплавленные соли (соляные ванны), свинец, шлаки, нередкие оксиды. Для плавки цветных металлов в фасоннолитейных цехах используются плавильные печь сопротивления: тигельные с железным тиглем и внешним подогревом, камерные вариации с наклонной чашей и сводовыми карборундовыми нагревательными элементами и барабанного типа с графитовым нагревателем осевого расположения.
Электрическая печь сопротивления
Такая печь сопротивления — электротермический аппарат, в котором тепло появляется за счет протекания тока по проводнику. Установки такого образца по методике выделения тепла разделяются на 2 подгруппы: косвенного воздействия (тепло исходит от нагревательных элементах) и прямого воздействия (тепло появляется в нагреваемом изделии). Такого рода печи сопротивления обозначаются по предназначению, по температурному режиму, системе и принципу воздействия, по рабочей среде.
Материалы нагревателей в электропечах сопротивления:
В печах, работающих при температурах до 1250 °С в окислительной атмосфере используется — нихромы марок X20Н8О, X15Н6О.
В печах, работающих при температурах до 1350 °С в окислительной атмосфере используется — фехраль марок Х23Ю5T, Х27Ю5T.
Электрическая печь сопротивления
Камерные печи сопротивления
Печка сопротивления являет собой футерованную камеру. Тепло отделяется в нагревателе, впоследствии чего отдается нагреваемому изделию.
Электропечи сопротивления по методике перевоплощения электроэнергии в термическую, делятся на печи косвенного воздействия и установки прямого нагрева.
По технологическому предназначению печи сопротивления косвенного нагрева возможно поделить на 3 группы:
- Печи для всевозможных проведений тепловой и термохимической обработки темных и цветных металлов, стекла, керамики, металлокерамики, пластмасс и иных материалов;
- Печи для плавки легкоплавких цветных металлов и химически интенсивных тугоплавких металлов и сплавов;
- Печи для сушки лакокрасочных покрытий, литейных форм, обмазок сварочных электродов, металлокерамических изделий, эмалей и т. п.
Камерная печь сопротивления
Нагревательные печи сопротивления
Нагревательные печи сопротивления уже обрели широкое распространение в машиностроении, в ведущей для тепловой обработки сфере, где их использование оправдано вероятностями четкого обеспечения данного температурного режима нагрева. Широкомасштабный характер изготовления в черной металлургии накладывает жесткие лимитирования на значение расходов на нагрев металла. Вследствие этого, гигантская доля металла подвергается нагреву перед обработкой давлением или же с целью термической обработки в топливных печах, где издержки на нагрев ниже, чем в электрических печах. В прочем увеличение притязаний, предъявляемых к качеству нагрева, влечение к понижению утрат металла за счет окисления, тем более дорогостоящих легированных марок стали, надобность воплощения некоторых видов термической обработки в особых атмосферах считаются, что причинами, которые проделывают использование электронагрева в черной металлургии в ряде случаев целесообразным. Для данной цели применяются всевозможные печи прямого и косвенного воздействия.
Нагревательная печь сопротивления
Плавильная печь сопротивления
Область использования печей сопротивления довольно пространна — они применяются для плавления и нагрева токопроводящих материй и диэлектриков. В печах сопротивления расплавляемая деталь делает функции интенсивного проводника или же пассивного нагреваемого тела. В первом случае печи сопротивления имеют название установок прямого воздействия, во втором — косвенного.
Печи прямого воздействия основываются на применении принципа термического воздействия тока. Уровень нагревания находится в зависимости от величины сопротивления и мощи проходящего тока. Регулируя мощь тока возможно задавать температуру нагрева. Печь сопротивления плавки возможно применить не только для плавления, но и для разогрева, отжига, цементации, аустенизации и иных процессов, для протекания коих потребуется конкретный температурный уровень.
Плавильная печь сопротивления
Вакуумные печи сопротивления
Вакуумные электропечи сопротивления считаются экологически безвредным оборудованием и предусмотрены для проведения всевозможных тепловых процессов (пайки, отжига, дегазации, спекания и т.п.) в вакууме при температуре до 2100 °C. Допускается работа в среде нейтральных газов увеличенной чистоты при лишнем давлении не больше 0,02 МПа. Эти лабораторные вакуумные печи имеют все шансы использоваться в атомной, электрической, авиационной и иных секторах экономики индустрии.
Электропечи имеют водоохлаждаемый корпус, произведенный из нержавеющей стали. В качестве материалов, применяемых в «горячей» зоне, использованы молибден и вольфрам. Составляющие вакуумных электропечей обеспечивают невысокую степень газоотделения, маленькую термическую инерцию. Управление температурным режимом имеет возможность реализоваться как с поддержкой микропроцессорного регулятора температуры и в ручном режиме.
В электропечах с нагревательными блоками из тугоплавких металлов не рекомендовано:
а) проводить технологические процессы в углеродсодержащих и окислительных атмосферах;
б) нагревать углеграфитовые изделия и иные материалы, деятельно взаимодействующие с материалами системы нагревательной камеры.
Вакуумная печь сопротивления
Дуговые печи сопротивления
Дуговые электропечи получили обширное использование в металлургической, хим, машиностроительной и иных секторах экономики индустрии.
Дуговые печи сопротивления. В данном типе печей дуга пылает под слоем электропроводной шихты — теплота отделяется в дуговом разряде и при прохождении тока сквозь шихту в расплавленных материалах. Предоставление теплоты в размер печи случается за счет теплопроводимости, излучения и отчасти за счет конвекции.
Дуговая печь сопротивления
Печи сопротивления СНО
Электропечи сопротивления камерные с температурой нагрева до 1500 градусов, используются для термической обработки металлов, а еще обжига керамики и фарфора, термической обработки иных материалов. Использование передовых футеровочных материалов и сплавов сопротивления для нагревателей в сочетании с тиристорными системами управления нагревом и микропроцессорными регуляторами температуры охарактеризовывают данные печи надежными и экономными в работе.
Печи имеют все шансы быть укомплектованы дополнительными приспособлениями, механизмами. В печах учтена ускоренная подмена нагревательных элементов. Печи имеют все перспективы, для поставки в газоплотном выполнении для термической обработки в защитной атмосфере.
Источник https://electro-nagrev.ru/primenenie/promyshlennyy-nagrev/electrticheskie-pechi-soprotivleniya/
Источник http://electricalschool.info/main/electrotehnolog/334-jelektricheskie-pechi-nagreva.html
Источник https://pv-system.ru/vidy-pechej-soprotivleniya/
