Печи сопротивления вакуумные для плавки – виды, классификация, расчет, принцип работы, устройство – электрические, тигельные, камерные, дуговые
Установки используют в различных технологических процессах. Печи сопротивления нашли широкое применение в металлургической промышленности. С их помощью выполняют термическую обработку цветных и черных металлов. Также они востребованы в обработке керамических изделий, стекла и различных отделочных материалов. Их используют для сушки форм и лакокрасочных и прочих покрытий.
Содержание:
- Печи сопротивления: принцип работы, устройство
- Классификация печей сопротивления
- Вакуумные печи сопротивления
- Регулирование мощности печи сопротивления для плавки
Печи сопротивления: принцип работы, устройство
Конструкция оборудования напрямую зависит от его модификации. Есть электрические печи сопротивления с тиглем и без него, со съемным подом и нет.
Общее устройство печей сопротивления:
- Кожух, выполненный из высокопрочных материалов, устойчивых к воздействию высокого температурного режима;
- Нагревательная камера, в которой находится специальная емкость для плавки или выполнения других процессов;
- Окно, позволяющее контролировать выполнение поставленной производственной задачи;
- Металлосборник (в оборудовании для плавки);
- Вентиляторы для правильного охлаждения установок;
- Специализированная арматура для ввода в рабочее пространство вакуумной среды или прогретого воздуха.
Печи сопротивления: принцип работы, устройство
Чтобы в рабочем пространстве оборудования создать нужный уровень вакуумной среды, к нему подключают один или несколько насосных агрегатов (в зависимости от их мощности). Стоит отметить, что наиболее востребованными в оснащении считаются пластинчато-роторные и турбомолекулярные насосы. Они обеспечивают поддержание стабильного уровня технического вакуума. Они просты в эксплуатации. Ввиду таких особенностей работы оборудование называют вакуумные печи сопротивления. Такие установки востребованы не только в промышленности, но и в научно-лабораторной деятельности.
Принцип работы печей сопротивления основан на прохождении тока по проводнику – элементу сопротивления. В нем выделяется тепло, которого достаточно для плавки металла или выполнения других технологических процессов.
В качестве элемента сопротивления выступает специальный проводник или обрабатываемый материал. В зависимости от этого изменяется принцип действия оборудования. В первом варианте тепло передается обрабатываемому сырью через проводник. Во втором – происходит прямое нагревание изделия или сырья.
Классификация печей сопротивления
Оборудование отличается принципом действия и конструкцией. В зависимости от этого изменяется его область применения.
Классификация печей сопротивления по определенным признакам:
- По рабочей температуре. Установки делят на низко-, средне- и высокого температурные печи. В первых температурный режим в рабочем пространстве может достигать +400 градусов, во-вторых – +1000 градусов, в-третьих - +1600 градусов.
- По типу работы. Печи бывают непрерывного и периодического действия.
- По виду среды, создаваемый в рабочем пространстве. Печи могут быть с окислительной и вакуумной атмосферой.
Классификация печей сопротивления
Также есть классификация оборудования по конструкционным признакам. Печи бывают тигельными, шахтными, колпаковыми, камерными, барабанными, толкательными и прочими. Кроме этого, их области эксплуатации имеют отличия. Есть печи, которые применяют только для плавки, закалки или спекания. А есть и универсальные установки, предназначенные для выполнения различных технологических процессов.
Характеристики, по которым выбирают оборудование:
- Мощность холостого хода;
- Номинальная мощность;
- Размер рабочей камеры;
- Максимальный уровень рабочей температуры;
- Показатель производительности;
- Вид рабочей атмосферы, которую можно создать в рабочем пространстве.
На основании этих показателей проводят расчет печи сопротивления. Во внимание берут и область применения оборудования. Малогабаритные установки с небольшой мощностью подходят для обработки незначительного количества изделий. Крупногабаритные – для обработки сплавов и металлов в промышленных масштабах.
Электрические печи сопротивления бывают косвенного и прямого действия. Они востребованы в выполнении различных производственных процессов.
Установки косвенного действия оснащены такими элементами:
- Рабочей камерой, которая футерована огнеупорным кирпичом;
- Теплоизоляционным слоем, с помощью которого в рабочем пространстве оборудования поддерживается нужный температурный режим;
- Нагревательными элементами, выполненные из огнестойких материалов;
- Подовой плитой, которая выдерживает воздействия высоких температур.
Принцип действия оборудования основан на передаче тепла от нагревательного элемента обрабатываемому сырью, которое находится в рабочем пространстве. Для этого атмосферу прогревают до нужного температурного режима.
Печи сопротивления прямого действия отличаются от предыдущих установок. В их рабочем пространстве нагревание обрабатываемого материала происходит напрямую. То есть, сырье помещают в специальную емкость, в ней встроены нагревательные элементы. С их помощью происходит прямое нагревание обрабатываемого материала.
Печи прямого и косвенного действия бывают дуговыми и индукционными. В первом виде оборудования нагревание обрабатываемого сырья происходит с помощью дуги. Во втором – индуктора. Такие печи оснащены трансформатором. С его помощью происходит правильное распределение электрической энергии между функциональными элементами конструкции.
Вакуумные печи сопротивления
Установки такого типа позволяют качественно выполнять термическую обработку металлов. Они востребованы в металлургической промышленности. Их используют для плавки, закалки, отжига, отпуска черных, цветных и драгоценных металлов. В их рабочем пространстве создают не только высокий температурный режим, но и вакуумную среду. Она положительно влияет на качество выполняемого процесса.
Вакуумные печи сопротивления
Виды вакуумных печей сопротивления:
- Периодического действия;
- Непрерывного действия.
Оборудование первого типа востребовано в обработке определенного количества сырья. В их рабочее пространство помещают обрабатываемое изделие. Затем создают нужный температурный и вакуумный режим. Как только процесс обработки уже закончен, изделие вынимают из рабочего пространства, нарушая при этом вакуумную среду в рабочей камере. Если потребуется обработать следующую партию изделий, нужно изначально ее поместить в оборудование, а потом снова создать необходимые параметры вакуума и температуры.
Печи непрерывного действия наиболее востребованы в промышленности. При загрузке и выгрузке материалов не нарушается вакуумная среда и температурный режим в рабочем пространстве. Такие печи классифицируют на толкательные, передвижные, с автоматическим управлением.
Виды печей сопротивления по типу конструкции:
- Тигельные;
- Камерные;
- Шахтные;
- Колпаковые;
- Барабанные и прочие.
В металлургии для плавки металлов используют тигельные печи сопротивления. В них рабочим пространством является тигель, выполненный из огнеупорного материала. В него помещают шихту. Сам тигель может выступать в качестве нагревательного устройства, от которого тепло передается обрабатываемому материалу. Также процесс нагревания может обеспечиваться дополнительными нагревателями, встроенными в стенки рабочей камеры.
Регулирование мощности печи сопротивления для плавки
Как правило, такое оборудование трехфазное. Его подключают к сети с напряжением 120В, 380В, 660В. Подключение может быть прямым или через специальные трансформаторы. Последние элементы обеспечивают нормальную работу установок даже при значительных перепадах напряжения в сети.
Стоит отметить, что большое количество современных печей сопротивления работают от питающей их сети. Трансформаторы, которыми оснащено оборудование, позволяют увеличить рабочие токи, которые преобразуются в тепло. Благодаря этому проводники могут быть изготовлены с большим сечением. Это значительно повышает их надежность и прочность.
Все установки работают в режиме автоматического регулирования температуры. Изначально оператор в специальной программе вводит нужные параметры температурного режима. Как только в рабочем пространстве он будет создан, сработают датчики, которые отключат подачу энергии к нагревательным элементам. Такие конструкционные особенности позволяют экономить электроэнергию, а также повышают срок эксплуатации оборудования.