Електричні печі нагріву опором, онлайн журнал електрика
Піч опору являє собою футерованную камеру. Тепло виділяється в нагрівачі, після цього віддається нагрівається виробу.
Електронні печі опору за методом перевтілення електричної енергії в теплову діляться на печі побічної дії та установки прямого нагріву.
Систематизація печей нагріву опором по технологічному призначенню
За технологічним призначенням печі опору непрямого нагріву можна поділити на три групи:
1) теплові печі для різних видів теплової та термохімічної обробки чорних і кольорових металів, скла, кераміки, металокераміки, пластмас та інших матеріалів;
2) плавильні печі для плавки легкоплавких кольорових металів і хімічно активних тугоплавких металів і сплавів;
3) сушильні печі для сушіння лакофарбових покриттів, ливарних форм, обмазок зварювальних електродів, металокерамічних виробів, емалей і т. П.
Систематизація електронних печей нагріву опору за принципом роботи
Електронні печі опору зазвичай використовують для термообробки виробів, які повинні змінювати свою температуру у відповідність із цим режимом обробки. За першим методом виріб поміщається в камеру печі і змінюють температуру всередині камери відповідно до графіка обробки, пізніше виріб випускають, завантажують нове, цикл повторюється. Такий метод прийнятий в печах періодичної дії (садочние печі). Є два види садочних печей - камерні і шахтні.
Для печі повторюваного дії (садочної) типово постійне положення тіла, що нагрівається (садки) протягом усього часу перебування в печі. Цикл роботи печі включає завантаження, термічну обробку з даного режиму і вивантаження. Піч може працювати цілодобово (тоді цикли безпереривно слідують один за одним) або з перервами - в одну або дві зміни.
За другим методом камерні печі опору роблять кілька температурних зон відповідно до необхідного графіком обробки виробу. Оброблюваний виріб переміщається з даною швидкістю від завантажувального вікна до розвантажувального. Під час такої організації процесу може бути рух виробів безперервним потоком. Це печі безперервної дії (методичні).
Ці печі вживають з метою серійного виробництва, автоматизація технологічного процесу має на увазі забезпечення:
1. Автоматичного переміщення вироби з даною швидкістю всередині печі.
2. Автоматичну подачу необроблених виробів і прибирання оброблених.
3. Автоматична стабілізація t ° в температурних зонах печі.
Печі безперервної дії особливо доцільні для роботи в поточних технологічних лініях з металообробними верстатами та іншими агрегатами та пристроями.
Систематизація електронних печей нагріву опором по температурному режиму
Печі опору непрямого нагріву діляться по температурному режиму на низько-, середньо-і високо температурні.
У перших верхня температурна межа лежить в межах 600-650 ° С і процеси теплообміну йдуть зі значною або навіть переважною роллю конвекції. Низькотемпературні печі часто називають конвекційними печами.
У середньо- та високотемпературних печах теплообмін зсередини печі здійснюється в основному випромінюванням, а роль конвективного теплообміну незначна. Печі з переважаючим променистим термообменом іноді називають радіаційними.
Середньотемпературні печі мають верхню температурну межу 1200-1250 ° С, яка визначається можливістю впровадження для нагрівальних елементів особливих сплавів опору. Технологічні впровадження цих печей дуже поширені: процеси загартування, нормалізації, відпалу, термохімічних обробка чорних металів, нагрівання під обробку тиском чорних і кольорових металів і т. П.
Названі групи печей відрізняються як конструктивно, так і механізмом передачі тепла від нагрівача до виробу. Таким чином, в низькотемпературних печах головним механізмом передачі тепла є конвекція, тобто в таких печах тепло передається потоком циркулюючого повітря. Для інтенсифікації процесу теплопередачі низькотемпературні печі зазвичай постачають вентилятором і нагрівач час від часу розташовується в окремій камері. Ця камера пов'язана з основною камерою каналами для циркуляції повітря. В середньо та високо температурних печах основне тепло від нагрівача до виробу передається випромінюванням. Т.ч. в даних печах установка вентилятора не потрібна, але потрібно наявність оптичного зв'язку між нагрівачем і виробом, тобто вони повинні бути розташовані в загальній камері.
Інші конструктивні відмінності пов'язані з пристроєм футерування і матеріалом нагрівальних елементів. У низькотемпературних печах футерування містить тільки теплоізоляційний шар, а твердість футерування забезпечується 2-ма пов'язаними між собою зовнішніми і внутрішніми каркасами.
У среднетемпературних печах в футеровці виникає вогнетривкий шар, виконаний їх легковеса. Цей шар має механічну зв'язок із зовнішнім каркасом печі, в зв'язку з чим потреба у внутрішньому каркасі відпадає.
У високотемпературних печах вогнетривкий шар виконаний з шамоту. Між вогнетривким шаром і шаром термоізоляції вводиться додатковий шар легковеса для зниження температури термоізоляції до допустимої.
В низько і середньо температурних печах використовуються залізні нагрівачі з фехралю і константана при t ° до 800 ° С і ніхрому до 100 ° С.
У високотемпературних печах зазвичай вживають неметалеві нагрівачі (карборундові, графітові, вугільні). Такі нагрівачі можуть істотно змінювати свій опір при нагріванні і в процесі використання. Крім того, для надійної роботи такі нагрівачі повинні розігріватися рівномірно при малій потужності (по іншому вони розтріскаються).
Облік цих специфічних особливостей призводить до необхідності використовувати в високотемпературних печах ті або інші засоби управління напруги, що підводиться (автотрансформатор, регульований трансформатор).
Для багатьох технологічних процесів потрібні вакуум або інертні гази в робочому просторі печі, тому в ряді випадків печі опору роблять вакуумними, газонаповненими або вакуумно-компресійними.
Типи і конструкції печей опору непрямого нагріву
Електронні печі опору повторюваного дії
Електропечі опору повторюваного дії різноманітні за конструкцією, їх використовують в індивідуальному чи малосерійному виробництві. З них більш широко поширені ковпакові, елеваторні, камерні і шахтні печі.
Ковпакова піч - піч повторюваного дії з відкритим знизу підйомним нагрівальним ковпаком і нерухомим щитом. Нагріваються деталі (садка) 5 за допомогою підйомно-транспортних пристроїв поміщаються на щит 1. Зверху них спочатку встановлюється жароміцний ковпак - муфель 3, а потім основний ковпак 2 камери печі, виконаної з металевого каркаса з вогнетривкої футеровкою. Нагрівальні елементи 4 розміщені по бічних стін ковпака і в кладці щита. Харчування нагрівальних елементів здійснюється за допомогою гнучких кабелів і штепсельних роз'ємів.
Печі опору повторюваного дії:
а - Ковпакова; б - елеваторна; в - камерна; г - шахтна; 1 - щит; 2 - камера печі; 3 - жароміцний муфель; 4 - нагрівальні елементи; 5 - виріб, що нагрівається (садка); 6 - опускається піддон; 7 - підйомний пристрій; 8 - звід; 9 - механізм підйому склепіння
У колпакових печах при кожному циклі пропадає тільки теплота, запасені в муфелі і кладці щита, що становить 10-15% від теплоти, запасеної в кладці ковпака.
Потужність колпакових печей доходить до декількох сотень кв. Завдяки тому що ковпак і муфель можуть бути герметизовані, нагрів і охолодження садки можна проводити в захисній атмосфері.
Піддон печі піднімається і опускається гідравлічним або електромеханічним підйомником, який встановлений під камерою нагріву. Нагріваються вироби - садку 5 навантажують на віз, потім за допомогою лебідки просувають під піч і піднімають підйомником 7, усуваючи в камеру. Після закінчення технологічного процесу піддон опускається і виріб знімається.
У низькотемпературних печах нагрівачі 4 розміщені на стінах. У високотемпературних печах нагрівачі розміщені на стінах і в піддоні.
Елеваторні печі служать для відпалу, емалювання, цементації, випалу керамічних виробів, спікання і металізації деталей.
Печі оснащуються багатоступінчатими трансформаторами.
Камерна електропіч - піч повторюваного дії з камерою нагріву, завантаження і розвантаження садки якої виконуються в горизонтальному напрямку. Камерна піч складається з прямокутної камери 2 з вогнетривкої футеровкою і термоізоляцією, перекритої склепінням 8 і вміщеній в залізний кожух. Піч завантажується і вивантажується через закривається дверима отвір в передній частині.
У піддоні камерної печі зазвичай є Жаротривка плита, на якій розміщені нагрівачі 4. У печах до 1000 К теплообмін забезпечується за рахунок випромінювання або вимушеної конвекції, яка забезпечується замкнутою циркуляцією атмосфери для печей.
Електропечі опору безперервної дії (методичні печі)
Нерідко печі безперервної дії об'єднують в один стовідсотково механізований і автоматичний агрегат, що складається з декількох печей. А саме, така лінія може включати в себе гартівну і відпускну печі, гартівний бак, мийну машину і сушарку.
Конструкції печей безперервної дії розрізняються в основному механізмами переміщення нагріваються виробів в робочому просторі печі.
Конвеєрна піч - піч безперервної дії з переміщенням садки на горизонтальному конвеєрі.
Схема конвеєрної електропечі:
1 - теплоізольований корпус; 2 - завантажувальний вікно; 3 - виріб, що нагрівається; 4 - нагрівальні елементи; 5 - конвеєр
Піддон печі являє собою конвеєр - полотно, натягнуте між 2-ма валами, які приводяться в рух особливими двигунами. Нагріваються вироби укладаються на конвеєр і пересуваються на ньому через робоче місце печі. Конвеєрна стрічка може бути виконана плетених з нихромовой сітки, штампованих пластинок і з'єднують їх прутів, також для важких нагріваються виробів - з штампованих або литих ланцюгових ланок.
Конвеєр розташовується повністю в камері печі і не остигає. Але вали конвеєра знаходяться в дуже важких умовах і вимагають водяного охолодження. Тому нерідко кінці конвеєра виносять за межі печі. В даному випадку істотно полегшуються умови роботи валів, але збільшуються втрати тепла в зв'язку з охолодженням конвеєра у розвантажувальних і завантажувальних решт. Нагрівачі в конвеєрних печах в більшості випадків розташовуються на зведенні або в піддоні під верхньою частиною стрічки конвеєра, рідше - на бічних стінах.
Схема толкательной печі:
1 - штовхач з приводним механізмом; 2 - нагріваються вироби;
3 - теплоізольований корпус; 4 - нагрівальні елементи; 5 - подини печі; 6 - гартівна ванна
Для високих температур (вище 1400 К) використовуються печі безперервної дії з переміщенням садки методом проштовхування вздовж робочого місця - толкательние печі. Вони використовуються для нагріву як маленьких, так і великих деталей. На піддоні таких печей встановлюються напрямні у вигляді труб, рейок або роликового піддону, зроблених з жаротривкого матеріалу, і по ним в зварних або литих особливих піддонах пересуваються нагріваються вироби.
Переміщення піддонів забезпечується електромеханічними або гідравлічними штовхають пристроями. Основна перевага таких печей перед іншими типами - їх відносна простота, відсутність складних деталей з жаротривких матеріалів. Їх недоліки - наявність піддонів, застосування яких веде до підвищення тепловтрат і до підвищеного витраті електроенергії, обмежений термін служби піддонів.
Толкательние печі. створені для нагріву великих заготовок правильної форми, роблять без піддонів. При цьому нагріваються вироби укладають в піч впритул конкретно на напрямні.
Толкательние водневі печі створені для різних технологічних процесів, що вимагають нагріву в водні або диссоциированном аміаку. Вони широко використовуються в електроламповому виробництві, при виробництві металокерамічних деталей і твердих сплавів, для випалу і спікання кераміки, для відпалу і пайки металевих деталей і т. Д.
При використанні в якості захисного газу водню або диссоциированного аміаку на завантажувальних і розвантажувальних камерах печі передбачені «свічки» для контролю наповнення її робочим газом. Склад робочого газу кожної печі регулюється самостійно і витрата його контролюється за допомогою витратомірів для водню і азоту. Розвантажувальні камери печей мають запобіжні клапани для захисту від руйнування в разі утворення в них вибухонебезпечної консистенції.
Протяжна електропіч - піч безперервної дії для нагріву дроту, прутків або стрічки методом безперервної протягання через камеру нагріву. Вона являє собою муфель з нагрівачами, через який пропускається виріб, що нагрівається.
Протяжна електропіч:
1 - теплоізоляційний корпус; 2 - нагрівач; 3 - муфель; 4 - виріб, що нагрівається
У протяжних печах застосовується також змішаний метод нагріву; прямий - за допомогою контактних приводних роликів і непрямий - за допомогою нагрівача. Непрямий нагрів забезпечує термічну обробку кінців прута спочатку і в кінці процесу, коли прямий нагрів не може бути здійснений.
