Промышленные печи и термообработка изделий

Навигация:

Муфельные печи
Принцип работы муфельной печи
Применение муфельных печей
Лабораторные печи
Вакуумные печи
Принцип работы вакуумной печи

Промышленные печи – это специальные устройства, с камерой, которая защищена от любых контактов с окружающей средой. Они предназначены для получения материалов и изделий, требующих теплового воздействия. Они могут работать как на топливе, так и за счет электроэнергии. Они состоят из:

теплогенераторов;
рабочих камер;
теплоотборников (в них происходит охлаждение изделий; первые три элемента обычно соединены между собой);
устройств для подвода топлива или энергетических систем;
устройств для отвода продуктов горения;
устройств для утилизации тепла;
механизмов загрузки;
механизмов транспортировки;
систем автоматического управления;

Можно также выделить такие элементы строительных конструкций, как фундамент, футеровки, каркас, горелки, форсунки, кожухи для герметизации.

Устройство рабочего пространства должно быть таким, чтобы передача тепла от газов к материалу осуществлялась наиболее рациональным способом и в количестве, обеспечивающем требуемую производительность печи.

Важно помнить еще один момент. Все промышленные печи имеют большие объемы, так что их ремонт проходит непосредственно на производстве.

Существует много различных видов промышленных печей.

По термотехнологическим признакам промышленные печи подразделяют на

физические (в которых получение продукта основано на физических превращениях исходных материалов без химического взаимодействия между ними)
химические (получение продукта основано на химических взаимодействиях между исходными материалами).

По характеру течения термотехнологического процесса во времени различают печи

периодического действия;
печи непрерывного действия.

По теплотехническим признакам печи подразделяются на

экзотермические,
электротермические,
оптические
смешанные печи (в зависимости от источника тепла).

В экзотермических печах источником тепла могут быть

исходные материалы,
вводимое топливо
исходные материалы и вводимое топливо.

Электротермические печи подразделяют на

печи сопротивления,
дуговые,
дуговые печи сопротивления,
электроннолучевые
индукционные.

Вид электротермической промышленной печи

В состав конструкции всех печей такого типа обязательно входит вентилятор, обеспечивающий циркуляцию воздушных масс и способствующий повышению интенсивности прогрева. Механизированные агрегаты работают на гидравлической системе привода. Подъем и спуск крышки в таком оборудовании осуществляется через компактные мини-станции, заправляемые маслом.

Выделяют также различные типы плавильных промышленных печей:

доменная (в ней производится выплавка чугуна и ферросплавов);
мартеновская (печь для переработки лома и предельного чугуна в сталь заданного качества и химического состава).

Различают также печи

с теплогенерацией в рабочей камере и вне ее,
со встроенными рекуператорами или без них,
проходные и рециркуляционные, в которых газообразный теплоноситель в рабочей камере используется соответственно один или много раз.

В зависимости от вида теплообмена выделяют

конвекционные,
радиационные,
кондуктивные,
смешанные печи.

По способу транспортировки исходных материалов и полученных продуктов промышленные печи делятся на

конвейерные,
роликовые,
рольганговые,
вагонеточные.

По характеру движения газовых потоков в рабочих камерах на печи

криволинейные,
прямолинейные.

По взаимной ориентации потоков исходных материалов и продуктов на

прямоточные,
противоточные,
перекрестные.

Различают печи контролируемого и неконтролируемого химического состава, вакуумные или работающие под давлением. Печи бывают с газовой, жидкой, твердой или смешанной печной средой.

Можно также выделить такие типы промышленных печей, как

промышленные печи для термообработки (промышленные печи для плавки и промышленные печи для отжига),
промышленные печи муфельные,
промышленные печи трубчатые,
промышленные печи вакуумные,
промышленные печи высокотемпературные,
промышленные печи нагревательные,
промышленные печи шахтного типа.

Печь промышленная шахтного типа

Кстати, у шахтных печей есть преимущества, которые и обусловили их широкое распространение. Например, шахтное оборудование для производства кирпича позволяет за небольшие промежутки времени обеспечить термообработку больших объемов глиняного сырья. Возможности работы с металлами, газом, сыпучими материалами и даже отходами позволяют говорить и об универсальности подобных печей.

Выбор промышленной печи зависит от:

условий и масштабов производства;
назначения литых деталей;
номенклатуры применяемых сплавов и энергетических возможностей производственного участка.

Производство промышленных печей дело дорогостоящее и довольно трудоемкое и, именно поэтому, цены промышленных печей достаточно высоки. Если необходимо приобрести качественную промышленную печь для термообработки различных материалов, стоит обратить внимание на компанию ЗАО «Накал» — «Промышленные печи». Эта компания является лидером в России и поставляет высококачественную и высокоэффективную продукцию во все регионы.

Промышленная печь производства ЗАО «Накал»

Применение промышленных печей

Промышленные печи применяются на производствах для:

тепловой активация металлов и сплавов,
термической обработки исходных материалов,
плавления исходных материалов,
испарения исходных материалов,
термического обезвоживание жидких отходов.

Прежде чем установить конструкцию такого типа на производстве необходимо провести испытание промышленных печей. Процесс этот достаточно длительный, но именно его проведение и его положительные результаты могут гарантировать эффективность производства и получение качественной продукции.

Муфельные печи

В процессе почти любого производства необходимо проводить термическую обработку детали (нагрев, закалку, отжиг). Причем нужно не только соблюдать определенный температурный режим, но и осуществлять контроль за процессом охлаждения. В этом случае лучше всего использовать муфельные печи. Они представляют собой камеру, изготовленную из термостойких материалов для поддержания определенного температурного режима, которая защищает деталь от различных воздействий окружающей среды. В печи деталь проходит термообработку благодаря тому, что муфель полностью изолирует её от внешних воздействий, обеспечивая в то же время равномерный нагрев со всех сторон.

Муфельная электрическая печь

Существует печи со стационарно встроенным муфелем. Они практичны и удобны, но довольно быстро выходят из строя и подходят для маленьких производств. На больших производствах используется устройства, которые имеют сменную набивку. Такая муфельная печь работает без перерыва, а детали в нее погружают уже вместе с муфелем (причем сами муфели изготавливаются непосредственно на производстве, так как их требуется достаточно много).

Изготавливают камеры таких печей из огнеупорных материалов различного свойства:

тонкостенной керамики (когда технологический процесс требует быстрого остывания),
минеральной ваты (когда же требуется сохранять тепло в печи длительное время после ее выключения),
металлических сплавов (металлическая камера не эффективна, лучше всего выбрать печь с металлическим корпусом и камерой из тонкостенной керамики),
кирпича (шамотный кирпич),
асбестовые плиты,
глины (в последних трех случаях дополнительной теплоизоляцией все равно будет волокно).

Объем камеры данной печи может варьироваться. Минимальная загрузка – 5 литров, максимальная – более 100 литров.

Ключевыми элементами нагревания печи являются система нагрева, камера и термопара, контролирующая поддержку необходимой температуры.

Способов нагрева таких печей также очень много. Они могут работать на газу, на дровах, на солярке или другом жидком топливе, но чаще всего используют электрические ТЭНы, которые нагревают печи максимально ровно, и с помощью которых можно осуществлять контроль над температурой в процессе работы. Различают муфельные печи:

умеренного температурного режима (от 100 до 500 градусов);
среднего температурного режима (от 400 до 900 градусов);
сверхвысокого температурного режима (от 900 до 2000 градусов).

К таким печам можно подсоединить специальные приборы, с помощью которых режим нагрева и остывания может производиться автоматически.

Существуют горизонтальные и вертикальные муфельные печи. Речь идет, прежде всего, о погрузке-выгрузке продукции. Горизонтальные печи намного безопаснее. Но печи с вертикальной выгрузкой шахтного типа обеспечивают более устойчивый и равномерный нагрев продукции. Различают также трубчатые, колпаковые и камерные муфельные печи. В настоящий момент есть также высокотемпературные и низкотемпературные муфельные печи.

Горизонтальная и вертикальная муфельная печь электрическая

Принцип работы муфельной печи

Муфельная печь работает при разогреве муфеля до определенной температуры. Разогрев муфеля сопровождается большим затратами электроэнергии или топлива, особенно если муфель массивный. В некоторых случаях используется муфель из волокнистых материалов. В этом случае происходит устранение прямого излучения нагревателей на материал. Но данные муфели не устойчивы к газовыделению, которое происходит при обработки керамики или металла, поэтому они очень быстро разрушаются.

В большинстве современных муфельных печей находятся современные энергосберегающие нагревательные элементы MoSi2. Они более долговечны.

На небольших предприятиях могут использовать муфели изготовленные из керамики (керамика должна быть не простой и отличаться большой теплопроводимостью), которые способствуют равномерному распределению температуры в печи.

Принцип работы муфельной печи

Применение муфельных печей

Муфельные печи используют для термообработки различных материалов, например, металлов или керамики. Универсальные муфельные печи с керамическим муфелем используют на ювелирных производствах, на производствах занимающихся изготовлением зубных протезов. Муфельную печь также можно использовать для выплавки воска или для изготовления стекла. Муфельные печи также устанавливаются на кирпичных и керамзитных заводах, на горно-обогатительных комбинатах. Используются они и в пищевой, и в легкой промышленности.

Муфельные печь для изготовления зубных протезов, муфельная печь лабораторная с вертикальной загрузкой

Электрические муфельные печи или минимуфельные печи устанавливаются в лабораториях различных научных институтов, например, для исследования композитных материалов. Для работы с агрессивными химическим веществами муфельные печи оснащают дополнительной вытяжкой.

С помощью муфельной печи можно быстро удалить влагу любого типа из материалов. Небольшие печи используют при проведении купелирования, для выделения драгоценных металлов в чистом виде.

В целом муфельные печи используют для

безопасной переплавки ценных металлов (в муфельных печах они не взаимодействуют с пламенем напрямую);
искусственное старение металлов;
обжиг керамики.
сушка материалов, которые отличаются высокой теплопроводимостью.

При выборе печи, лучше отдать предпочтение известным производителям. Они гарантируют качество товара, высокие показатели обжига.

Лабораторные печи

Лаборатории часто оснащают различными нагревательными устройствами — лабораторными печами. Они необходимы для проведения различных операций с материалами (могут плавить стекло, керамику, метал, различные порошки). По предназначению выделяют:

лабораторные нагревательные печи;
лабораторные сушильные печи;
лабораторные плавильные печи;

Но, в целом, все это лабораторные печи для термообработки материала. Закладка в данные печи может осуществляется как с боку, так и сверху. Именно поэтому выделяют также камерные лабораторные печи и печи шахтенного типа.

Лабораторные печи небольшие по объему, компактные, легкие в использовании (можно легко обнаружить и устранить неисправность). Существуют различные виды печей:

Муфельные (муфельные печи лабораторные наиболее распространены; относятся к серии МИМП; оснащены цифровым, дисплеем, с помощью которого ведется управление процессами;
Тигельные печи лабораторные
Трубчатые печи лабораторные
Дуговые печи лабораторные;

Принцип работы этих печей обычно одинаков. Они оснащены многоступенчатыми программами охлаждения и нагрева (разогреваются все лабораторные печи до температуры 900 градусов). Программа может запускаться вновь с помощью одного нажатия кнопки. Загружать в их материал можно как вертикально, так и горизонтально. Если говорить об установке, то есть напольные и настольные варианты. Кроме того можно выделить низкотемпературные (при необходимости можно даже выбрать такую лабораторную печь, которая разогревает материал всего до 100 градусов) и высокотемпературные лабораторные печи (например, существует такой вид высокотемпературных лабораторных печей, как печи сопротивления лабораторные).

Существуют вакуумные лабораторные печи (вакуумную среду создает специально подсоединенный насос). Они пользуются большой популярностью из-за продуманности конструкции. Они могут не только нагревать вещества, но и проводить сушку материала. Такие печи при сравнительно низких температурах способны нагревать вещества для их дальнейшей сушки. Существует такой вид вакуумных лабораторных печей, как лабораторная вакуумная индукционная печь.

В отдельную категорию можно выделить угольные печи лабораторные. Они способны разогреваться до 1700 градусов. Существенным их недостатком является то, что они достаточно быстро выходят из строя.

Также существуют вращающиеся лабораторные печи. Они достаточно распространены, хотя многие выделяют их существенный недостаток – неравномерный разогрев материала.

На сегодняшний день самыми мощными лабораторными печами являются электрические лабораторные печи кипящего слоя. В них возможно достигнуть максимально высоких температур. Они предназначены для обжига различных материалов, сушки.

Существует большое количество производителей лабораторных печей. Они могут также произвести установку, профилактику и ремонт своего оборудования.

Вакуумные печи

Термическое воздействие – одна из частей технологического воздействия при обработке самых разных материалов. Так выполняется и их закалка, и их сушка и многое другое. Лучше всего выполнять такую обработку не в обычных печах, а в вакуумных, для того, чтобы избежать взаимодействия материала с воздухом. Вакуумная печь для термообработки также позволят избежать излишней деформации различных заготовок.

Вакуумная печь для термообработки

Сейчас на различных производствах используются электрические вакуумные печи. Особенно они необходимы для обезгаживания элементов, которые в дальнейшем станут составной частью различных аппаратов; для операции по спеканию (например, для придания необходимого эксплуатационного качества керамическим изделиям); используют вакуумную печь для закалки деталей, а также для старения и отпуска сплавов различных металлов, таких как, например, магний.

В зависимости от конечного предназначения выделяют:

вакуумные печь для азотирования;
вакуумные печи спекания;
вакуумные плавильные печи;
вакуумные печи для цементации;
вакуумные печи для пайки;
вакуумные печи для отжига;
вакуумные закалочные печи;
вакуумные печи для термообработки металла.

Выделяют лабораторные вакуумные печи (к такому типу печей относят, например, вакуумно — компрессионную печь) и промышленные вакуумные печи. Они различаются по следующим типам и видам.

лабораторные вакуумные печи

По тепловому режиму

высокотемпературная вакуумная печь;
стандартная вакуумная печь.

По способу нагрева и охлаждению

ретортная вакуумная печь;
трубчатая вакуумная печь;
муфельные вакуумные печи.

По типу загрузки:

камерная вакуумная печь (загрузка материала производится с боку; вакуумные печи СНВЭ);
печи шахтные вакуумные (загрузка материала производится сверху; вакуумная печь СШВЭ);
элеваторные печи (к ним относятся вакуумная печь СЭВ- Электропечи сопротивления вакуумные элеваторные);
колпаковые печи (загрузка материала происходит снизу, автоматически; можно выделить вакуумные печи СГВ и СГН, СГВЭ типов);

Устройство вакуумной печи зависит от ее типа и вида. Все камерные вакуумные печи имеют следующее устройство:

теплоизолированная герметичная камера с нагревательными элементами внутри (камера вакуумной печи может быть любого размера, все зависит от марки, технических решений производителя; может быть и двухкамерная вакуумная печь, и трехкамерная вакуумная печь);
диффузионные насосы, с помощью которых из камеры убирается воздух.

Все вакуумные печи производства любой марки отличаются по модификации, типу, размеру и диапазону температур.

Принцип работы вакуумной печи

Процесс выплавки основывается на действии дугового разряда, когда электрический ток взаимодействует с газовой смесью в вакууме. Именно это обеспечивает наличие в печи очень высокой температуры (например, даже вакуумно-дуговая печь маленькой мощности из-за этого эффекта способна расплавить металлическую заготовку).

Существуют два типа нагрева материала в такого типа печах — прямой и косвенный. Специалисты считают, что вакуумная печь с прямого типа теплоотдачей эффективнее, так как происходит прямое взаимодействие с материалом, а не воздействие на расстоянии. Но в результате такого непосредственного воздействия негативных факторов термической обработки больше.

Существует несколько разновидностей вакуумных печей. Из них можно выделить дуговую, индукционную и термическую.