Новая водородНая двухколпаковая электропечь

Т ерм ообра бо т к а : т е х н о л о гии и обо рудо ва н ие
Новая водородная
двухколпаковая электропечь
Водородные электропечи достаточно широко применяются на промышленных предприятиях, например, для
спекания топливных таблеток в атомной энергетике, для синтеза твердых сплавов, приборов электронной
техники, для катодно-керамического производства, серийного выпуска мощных и сверхмощных СВЧ приборов
в полупроводниковой промышленности, для спекания в порошковой металлургии, в производстве вакуумных
переключателей, выключателей, реле и т.д. Технологические применения водородных электропечей включают
пайку медью и твердыми припоями, пайку эвтектикой металла с керамикой; отжиг металлических деталей;
первичное спекание твердых сплавов и другие виды нагрева материалов и деталей в среде водорода, который
выполняет две функции. Водород является восстановителем, по отношению к оксидным пленкам металлов,
и одновременно защитным газом для нагревателей из тугоплавких материалов. Поэтому в ней проводят отжиг
металлических порошков в защитно-восстановительной среде водорода при оптимальной температуре.
Авторы статьи
Шулаев В. М., к. ф.-м. н., с. н.с.,
Жорняк В.Ю.,
Редкокаша А.П., к.т.н.,
Листопад Д.А., к.т.н.
„„ Общие сведения
об электропечи
Электропечь СГН-2.4-2/13-ОТТОМ предназначена для проведения промышленных
термических процессов в среде водорода.
В ней возможно проведения отжига малых
партий продукции, опытных партий изделий
в ресурсосберегающем режиме. Она может
применяться также в лабораторных исследованиях при нагреве в токе осушенного водорода и в среде инертных газов (включая
азот) повышенной чистоты при температуре
ÍÍ Водородная двухколпаковая электропечь сопротивления модели СГН-2.4-2/13-ОТТОМ
Буквенно-цифровое обозначение:
С – нагрев сопротивлением;
Г – основной конструктивный признак - колпаковая;
Н – среда в рабочем пространстве (водород);
2 – диаметр рабочего пространства, дм;
4 – высота рабочего пространства, дм;
2 – количество колпаков;
13 – номинальная температура, сотни °С;
ОТТОМ – зарегистрированная торговая марка производителя водородных электропечей.
18 | Оборудование и инструмент для профессионалов | металлообработка | 1/2014
Т ерм ообра бо т к а : т е х н о л о гии и обо рудо ва н ие
Технические и функциональные характеристики Электропечи СГН-2.4-2/13-ОТТОМ
Наименование параметра
Номинальная температура, °С
Установленная мощность, кВт
Мощность холостого хода, кВт
Габариты рабочей камеры, мм,
диаметр
высота
Габаритные размеры Электропечи, мм
ширина
длина
высота
Среда в рабочем пространстве
Избыточное давление водорода, кПа
Расход водорода, м3/ч, не более
Равномерность температуры в рабочем
пространстве в установившемся режиме.
Количество независимых зон нагрева
Масса садки, кг, не более
Масса Электропечи, кг, не более
Расход охлаждающей воды, м3/ч, не более
Номинальное напряжение питающей сети, В
Значение параметра
1300
25
18,5
200
400
1000
2820
2200
водород или азот
5..30
0,7
±10
1
20
2000
4,5
380/220
Число фаз
3
Номинальная частота тока, Гц
50
до 1300 ˚С. В этом случае она обеспечивает
гибкость технологического процесса (возможность подбора оптимальных режимов
термообработки в среде водорода).
Предназначенные для термообработки
изделия произвольной формы загружаются
вручную. Направление загрузки — горизонтальное. Работа электропечи, включая проведение термических процессов и управление
газовой системой, осуществляется по программе с помощью системы автоматического
управления, выполненной на базе микропроцессорного контроллера. Эта электропечь
оборудована современной системой безопасности. Компоновка электропечи обеспечивает легкий доступ ко всем ее узлам и, как
следствие, удобное обслуживание и ремонт.
„„ Состав Электропечи
Электропечь состоит из следующих частей:
◆◆ нагревательные камеры (два колпака);
◆◆ механизм подъема колпаков (2 шт.);
◆◆ газовая система;
◆◆ система водоохлаждения;
◆◆ печной трансформатор;
◆◆ шкаф электропитания и управления
с тиристорным регулятором мощности;
◆◆ система управления в рабочем режиме — автоматическая; в наладочном — ручная.
Электропечь является единым конструктивным монтажно-транспортным блоком, в
габаритах которого размещен (съемный на
период транспортировки) шкаф управления.
Электропечь допускается устанавливать непосредственно на пол без фундамента.
Нагревательная камера (колпак)
Электропечь имеет две герметичные нагревательные камеры, выполненные в виде
двух колпаков, внутри которых расположены
нагревательные модули. Рабочие места (нагревательные камеры) имеют возможность
поочередного подключения к общей системе электропитания, системе управления и
контроля выполнения термических процессов, системе регулирования температуры и
системе контроля безопасности за средой в
рабочей зоне. Все это обеспечивает высокую
производительность оборудования и оптимальное температурное распределение.
Каждая нагревательная камера устанавливается на водоохлаждаемый стенд.
Загрузочный стол выполнен из молибдена.
Водоохлаждаемые колпаки поднимаются
механизмом с электромеханическим приводом для загрузки-выгрузки садки. Верхняя
часть колпака закрыта водоохлаждаемой
крышкой. В верхней части крышки расположены смотровое окно и поворотный
блок экранов для защиты окна от теплового излучения. На колпаке расположены выводы токоподводов и бобышка подвески к
механизму подъема колпака. Внутри корпуса нагревательной камеры расположена
экранная теплоизоляция и нагреватели.
Теплоизоляция выполнена в виде бокового
и верхнего торцевого пакетов экранов, набранных из молибденовой жести или листов
вольфрама. Нагреватели могут выполняться из молибдена или вольфрама. Оба этих
металла совместимы с атмосферой сухого
водорода, а также, при температурах ниже
1400 °C, устойчивы в атмосфере влажного
водорода.
Внутри камеры установлен нагревательный модуль. Со стороны горячей (рабочей) зоны к каркасу модуля присоединен
пакет теплоизоляционных экранов. Навитые
из молибденовой проволоки нагреватели
навешаны на керамические втулки. Такой
тип нагревателей зарекомендовал себя
очень хорошо в процессе эксплуатации.
Экраны в очередности удаления от горячей
зоны выполнены из молибденовых листов
и нержавеющей стали. Нагревательный модуль присоединяется крепежными лапами
на опорные места камеры колпака.
Охлаждение нагревательного модуля и
садки — конвекционное в токе водорода (возможно применение азота) или за счет принудительной циркуляции водорода (азота).
Система контроля безопасности атмосферы рабочих газов позволяет определять
и отслеживать на протяжении всего термического процесса содержание кислорода в
атмосфере используемого газа.
Механизм подъема и опускания
Для подъема и опускания колпака при
загрузке и выгрузке садки имеется механизм подъема, каретка которого перемещается по направляющей колонне с помощью
ходового винта и гайки. Привод механизма
перемещения колпака — электромеханический.
Газовая система
Система обеспечивает продувку подколпачного пространства азотом в направлении снизу вверх, а также подачу в рабочее
пространство водорода. Для предотвращения взрыва газовая система оснащена датчиками контроля содержания кислорода.
В состав газовой системы входят: устройства
коммутации газов, датчики давления, датчики, отображающие факт нахождения величин расходов газов в заданных технологом
пределах, а также система для розжига и
контроля пламени при сжигании водорода
на выходе из камеры.
Система водяного охлаждения
Система водоохлаждения представляет собой замкнутую систему. Она предназначена для охлаждения составных частей электропечи. Система водоснабжения
электропечи состоит из стойки водяного
охлаждения, которая обеспечивает подачу
и контроль протока воды на элементы охлаждения.
Оборудование и инструмент для профессионалов | металлообработка | 1/2014 | 19
Т ерм ообра бо т к а : т е х н о л о гии и обо рудо ва н ие
Система водяного охлаждения включает в себя подводящий
коллектор с манометром и вентилями. На линиях слива воды установлены измерители расхода жидкости, сигнализирующие о прекращении или уменьшении подачи воды в любой из водяных магистралей, а также осуществляется контроль температуры воды.
Напорный коллектор стойки водоохлаждения подсоединяется к
водопроводной магистрали (или к трубопроводу системы оборотного
водоснабжения), а сливной коллектор — к магистрали сливной канализации (или к водосборнику). Параметры воды для охлаждения: избыточное давление в питающей магистрали 0,2 ÷ 0,4 МПа (2 ÷ 4 кгс/см2);
температура воды на входе не более 20 ˚C; температура на выходе не
более 45 ˚C; расход охлаждающей воды при нагреве не более 4,5 м3/ч.
„
20 | Оборудование и инструмент для профессионалов | металлообработка | 1/2014
Печной трансформатор
Электропитание нагревателя осуществляется от понижающего
трансформатора, первичные обмотки которого подключены к тиристорному регулятору мощности. Режим работы нагревателей контролируется с помощью сенсорной панели оператора и контроллера.
Система регулирования температуры обеспечивает автоматическое
программное управление нагревом, с выполнением заданных значений скоростей нагрева и охлаждения, требуемых для конкретного
термического процесса.
Шкаф электропитания и управления
Вся контрольно-измерительная аппаратура и система световой
сигнализации, включая систему автоматического управления, выполнена на базе микропроцессорного контроллера и размещена в шкафу электропитания и управления. Он установлен на каркасе электропечи. Панель сенсорного управления электропечи расположена на
двери шкафа электропитания и управления.
Предусмотрено проведение отжига и пайки деталей в ручном и
автоматическом режимах. Также предусмотрена блокировка, исключающая подъем колпаков во всех режимах работы электропечи.
Система автоматического управления выполнена на базе промышленного контроллера с интерфейсом в виде сенсорной панели
оператора. Средства измерительной техники сертифицированы на
территории РФ. Система автоматического управления обеспечивает
архивацию в цифровом и графическом виде параметров технологического процесса, а также выполняет диагностику состояния ряда
элементов электропечи в случае возникновения аварийных ситуаций (обеспечение безопасности), контроль работы всех механизмов
перемещения (в окне панели оператора выдается сообщение об
ошибке, срабатывает защита узла, работающего с перегрузкой). Сообщения об аварийных ситуациях также дублируется с помощью звуковой и световой сигнализации.