Решим любую задачу по нагреву
26.11.2020
Электрические печи сопротивления, исходя из метода превращения электроэнергии в тепло, подразделяются на агрегаты непосредственного прогрева и механизмы косвенного действия.
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.
- протяжные,
- карусельные,
- барабанные,
- рольганговые,
- толкательные,
- конвейерные.
Садочная печная техника бывает:
- элеваторной,
- колодцевой,
- колпаковой,
- шахтной,
- камерной.
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.
- 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.
- 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.
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.
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 излучения,
- пирометр и термометр термоэлектрического типа,
- термометр сопротивления,
- термометр биметаллического либо дилатометрического вида.
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.
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:
- цветовое,
- оптическое (яркостное),
- радиационное.
Электротехника, использующаяся в печах сопротивления
- самой электропечи,
- 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.
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.
