Типи, конструкція та технічні характеристики печей резистивного нагрівання

Електричні печі резистивного нагрівання за способом виділення тепла поділяються на дві групи:

· прямого нагрівання,

· непрямого (опосередкованого) нагрівання.

У печах (установках) прямого нагрівання тепло виділяється безпосередньо у деталях, через які пропускають електричний струм. Технологічна операція нагрівання стосується тільки цих деталей.

У печах опосередкованого (непрямого) нагрівання тепло виділяється у тепловидільних нагрівачах і передається до садки (деталей) відомими видами теплопередачі.

За робочою температурою печі поділяють на низько-, середньо- і високотемпературні, термічні (нагрівні) і плавильні.

За способом термічної обробки поділяють на печі періодичної і неперервної дії. У печах неперервної дії (методичних) садка рухається неперервно від завантажувального отвору до місця вивантаження, перебуваючи у різних температурних зонах. У печах періодичної дії вироби (садка) завантажують у простір печі і вони перебувають у ній протягом тривалості технологічного процесу термообробки.

На рис. 2.1. наведені типи електричних печей непрямого нагрівання періодчиної дії, а на рис. 2.2. – методичної дії.

Печі резистивного нагрівання періодичної дії відрізняються між собою способом завантаження садки у робочу камеру печі, а печі неперервної дії – способом переміщення садки у просторі печі. Камерні печі можуть бути герметизовані для створення необхідної контрольованої атмосфери технологічного оброблення садки.

У контрольованих атмосферах відбувається термохімічна поверхнева обробка деталей – азотування, цементація, нітроцементація, що має на меті підвищення їх зносостійкості та міцності. У ряді технологічних процесів використовується водневе середовище.

Камерні печі прості і універсальні за використанням. Робочий простір має форму камери, утвореної з вогнетривких матеріалів (шамот), на стінках якої розташовані нагрівні елементи. Другий шар футеру – теплоізоляційний. Зовні піч захищена металевим кожухом. У печах з температурою до 1250°С використовують нагрівні елементи з високоомних сплавів, а при більших температурах – з карборунду SiC чи з дисиліциду молібдену MoSi ₂.

Рис. 2.1. Типи резистивних печей періодичної дії:

а – камерна; б – шахтна; в – камерна з висувною подиною;
г – ковпакова; д – елеваторна

Рис. 2.2. Типи резистивних печей неперервної дії:

а – конвеєрна з внутрішнім конвеєром; б – конвеєрна з зовнішнім конвеєром;

в – з вертикальним конвеєром; г – штовхальна;
д – з пульсівним подом; е – карусельна; ж – з крокуючою подиною;
з – барабанна; и – протяжна; к – рольгангова; л – тунельна

 

Різновидностями камерних печей є печі з висувною подиною та елеваторна.

Шахтні печі виконують у вигляді шахти круглого, квадратного чи прямокутного перерізу з завантаженням через верхній отвір, що закривається кришкою з ущільненням. Нагрівні елементи розташовують на бокових стінках.

Печі ковпакові, елеваторні та з висувною подиною є модифікацією камерної печі, у якій механізовані процеси завантаження і вивантаження садки.

Конвеєрні печі – найпоширеніший тип печей методичної дії. Використовуються при температурах до 1150°С. Термічне оброблення може здійснюватись у повітряній (окиснювальній) або у контрольованій атмосфері.

Штовхальні печі мають зовнішній штовхальний механізм, який проштовхує по жаростійких напрямних піддони з садкою. Використо­вуються для оброблення дрібних і великих деталей при температурі до 1150°С.

Печі з пульсівним подом застосовуються для термооброблення різних деталей до температури 900°С. Переміщення здійснюється зворотньо – поступальним рухом подини: повільно вперед і швидко назад.

У карусельних печах нагріваються масивні деталі до температури 1300°С. Переміщення їх в просторі печі здійснюється обертанням подини, що має форму кільця.

У печах з крокуючим подом переміщення здійснюється футерованою балкою, яка періодично піднімає садку над подиною і переносить її на крок до 0.5 м, опускає садку на подину і повертається у вихідне положення. Робоча температура у просторі печі – до 1300°С.

Барабанні печі використовують для нагрівання дрібних деталей кулеподібної форми та порошкових матеріалів. Переміщення садки здійснюється внаслідок обертання барабана навколо осі; на внутрішній поверхні барабана виконані гвинтоподібні напрямні. Температура – до 1000°С.

Протяжні печі використовуються для термооброблення дроту чи стрічки при температурі до 1300°С. Вироби протягуються у просторі печі за допомогою намотувально-розмотувальних механізмів.

Рольгангові печі універсальні за застосуванням. У просторі печі садка переміщається обертанням рядів роликів, які мають спільний зовнішній привід. Температура у робочому просторі до 1200°С. Ширина печі від 400 мм до 4500 мм, довжина до 80 м і більше.

Тунельні печі використовуються для відпалювання керамічних виробів при температурі до 1300°С. Вироби розташовують на візках, які проштовхують у просторі печі.

Специфічним типом резистивних печей є електричні ванни. Це конструктивно різноманітна група печей, серед яких основними видами є такі:

· електричні соляні ванни (рис. 2.3);

· соляні та оливні ванни з зовнішнім або внутрішнім обігріванням.

 

Рис. 2.3. Соляна електродна ванна:

1 – струмопровід; 2 – ковпак; 3 – електродна група; 4 – перегородка;

5 – футер; 6 – внутрішній кожух; 7 – пірометр; 8 – зовнішній кожух

 

В електродних соляних ваннах теплова енергія виділяється у розтопленій солі (суміші солей) від проходження по ній струму. Нагрівання деталей (садки) здійснюється зануренням їх у розтоплену сіль, де тепло передається шляхом конвекції. Нагрівання здійснюється до 1300°С. На електроди соляної ванни подається напруга від понижувальних трансформаторів (U₂ =6.5-20 В) потужністю до 160 кВА.

Ванни з зовнішнім обігріванням виконують у вигляді металевих тиглів, що підігріваються зовні. У тиглях може бути розігріта сіль, луг чи олива, іноді – свинець. Температура термооброблення до 900°С. Такі ванни випускаються потужністю до 30 кВт із живленням від мережі напругою 220 чи 380 В.

Технічні характеристики деяких типів печей резистивного нагрівання наведені у табл. 2.1.

 

Таблиця 2.1.

Технічні характеристики резистивних печей

Типорозмір печі	Робоча темпера­тура, °С	Потуж­ність, кВт	Маса садки, кг	Габарити робочого простору, мм	Застосування
СНО	500	15	30–40	500×500×500	Сушіння електродів
СНА	650	100	1250	650×2200×100	Азотування
СНО	600	26	230	700×630×1000	Відпалювання скла, термооброблення
СНО	1000	14	100	300×600×200
СНО	1300	ЗО	120	300×400×250	Нагрівання для гартування штампування
СШЗ	700	37,2	600	Діаметр 600, висота 600	Відпал сталевих виробів
США	650	42,5	400	Діаметр 500, висота 750	Азотування
СГЗ	700	148	10000	Діаметр 1600, висота 1600	Дифузний відпал
СДО	500	79,4	1700	1000×1250×1000	Підігрів штампів, прес-форм
СДО	1200	210	8000	1400×2000×1000	Нагрівання
СКЗ	900	149,5	(100–160)	400×2000×100	Гартування
СКЗ	900	387,3	(400–600)	800×4000×100
СКО	350	134,2	(400–640)	1400×7500×400	Відпал
СТЦ	950	606	(400)	1000×10000×500	Цементація
СРО	800	388,8	(1500)	1100×7860×500	Відпал листів
САО	500	75	(250)	діаметр 2100/900, висота 400	Термообробка сплавів
САЗ	950	44	(100)	300×250×400	Гартування
СИЗ	900	88,6	(160)	400×2000×ЮО

Примітка: У позначенні С – резистивна піч, Н – камерна, Ш – шахтна, Г – ковпакова,
Д – з висувною подиною; К – конвеєрна; Т – штовхальна; Р – рольгангова;
А – карусельна; И – пульсуючий під.

Третя буква – атмосфера (О – окисна, З – захисна; А – азотна; Ц – цементація)

У чисельнику – розміри простору у дм; у знаменнику – темпераутра у сотнях °С.